1． 如图所示，水平放置的长直导线MN中通以恒定电流，正方形金属线框abcd与导线在同一平面内，ad边平行于长直导线，其分别进行以下几种运动：（A）向右平动；（B）向下平动；（C）绕通过ab中点与dc中点的轴转动；（D）以长直导线为轴转动；（E）由正方形变成圆形。试判断哪几种运动情况下线圈中有感应电流产生？

【答案】

BCE

【解析】

感应电流产生的条件有两个：一是闭合回路；二是通过闭合回路的磁通量发生变化。磁通量的变化通常有两种形式：一是磁场分布不变，闭合回路的正对有效面积发生变化；二是闭合回路的正对有效面积不变，而磁场发生改变。

如图为从左向右看的侧视图，可以看到通电长直导线周围的磁场分布并不均匀，离导线越远，磁场越弱。与导线等距离沿导线方向的磁场强弱不变，垂直于导线方向。由以上分析得出：（A）向右平动，磁通量不发生改变；（B）向下平动，磁通量增加；（C）绕通过ab中点与dc中点的轴转动，有效面积减小，磁通量减小；（D）以长直导线为轴转动，虽然位置不同，但相对磁场的位置不变，磁通量不发生改变；（E）周长不变的情况下，圆面积最大。所以线圈由正方形变成圆形，有效面积变大，金属线框中的磁通量增加。

 

2．如图所示，两根平行光滑金属导轨放置于一通电长直导线附近，与长直导线平行且在同一水平面上。导轨上搁置两根可自由滑动的导体棒ab和cd。现对导体棒ab作用一外力F，使棒ab向右运动，则导体棒cd将如何运动？

【答案】

导体棒cd将向右运动。

【解析】

判断电流产生的磁场方向应使用右手螺旋定则，判断导体切割磁感线时产生的感应电流方向应使用右手定则，判断电流在磁场中的受力方向应使用左手定则。如图所示，根据右手螺旋定则，通电长直导线在导轨所处范围内产生垂直纸面向里的磁场。导体棒ab在该磁场中向右运动，根据右手定则，切割磁感线产生从b→a的感应电流。该电流流过导体棒cd后，根据左手定则，使cd棒受到向右的磁场力作用。

右手螺旋定则、左手定则、右手定则均为判断方向的定则，在不同的物理情景中，针对解决不同的物理问题，虽较易混淆，但只要分析清楚使用的条件和对象即可。

 

3．复习磁场、电磁感应两单元的知识后，在下面的概念图中填入恰当的内容。

【答案】

右手螺旋，左手，右手

 

4．电流的磁效应是________发现的，电磁感应现象是______发现的。

【答案】

奥斯特，法拉第

 

5．如图所示，正方形导线框垂直匀强磁场放置。当线框水平向右运动时，导线框中______感应电流产生；当线框以ad边为轴转过90°的过程中，导线框中_______感应电流产生。（均选填“有”或“无”）

【答案】

无，有

 

6．某校一教室墙上有一朝南的钢窗，当把钢窗左侧向外推开至垂直于墙面方向时，如图所示，通过被推开的窗门的地磁场的磁通量_______（选填“增大”、“不变”或“减小”）；窗门中的感应电流方向是_______（从推窗人的角度来看“顺时针”还是“逆时针”）。

【答案】

减小，逆时针

 

7．图中已标出了导体棒ab在匀强磁场中沿金属导轨移动时，螺线管中感应电流的方向。试在图中标出ab运动方向及置于螺线管右端小磁针静止时的N、S极。

【答案】

图略

 

8．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（    ）。

（A）电磁感应现象是由奥斯特首先发现的

（B）电磁感应现象说明了磁也能生电

（C）只要闭合回路内有磁场通过，就一定会产生电磁感应现象

（D）闭合回路的一部分在磁场中运动，就一定会产生电磁感应现象

【答案】

B

 

9．如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。下列四个图中能产生感应电流的是图（    ）

【答案】

D

 

10．导体在磁场中切割磁感线会产生感应电流，导体的运动速度v、磁场B、电流I三者的方向有确定的空间关系，在如图所示的4个图中，能正确表示这种关系的是（    ）

【答案】

D

 

11．“探究感应电流产生的条件”的实验电路如图所示。实验表明：当穿过闭合电路的________发生变化时，闭合电路中就会有电流产生。在闭合电键S前，滑动变阻器滑动片P应置于_______（选填“a”或“b”）端。电键S闭合后还有多种方法能使线圈C中产生感应电流，试写出其中的一种方法：_________。

【答案】

磁通量，a，移动滑动变阻器的滑片（线圈A在线圈C中拔出或插入、断开电键等）

 

12．如图所示是一种常用的延时继电器示意图，图中的S₂是常闭的。当开关S₁闭合时，衔铁D将被吸下，C线路接通；当S₁断开时，D将延迟一段时间才被释放，延时继电器就是这样得名的。请运用相关的物理规律说明该继电器的工作原理。图中F为电磁铁，A、B为导线线圈。

【答案】

当开关S₁闭合时，线圈A通电后产生磁场，因而电磁铁F将衔铁D吸下，C线路接通；当S₁断开时，线圈A产生的磁场减弱，通过线圈B的磁通量将发生变化，因此发生电磁感应现象，在B中产生磁场，继续使电磁铁F吸引衔铁D，所以D将延迟一段时间才被释放。

 

13．如图所示，一闭合导体环沿水平方向固定，一条形磁铁S极向下沿过导体环圆心的竖直线向下穿过导体环，请判断下落过程中导体环中的感应电流方向。

【答案】

从上向下看，感应电流方向先顺时针后逆时针。

【解析】

感应电流的方向与导体环磁通量的变化有关，根据楞次定律，应先判断磁场方向；再根据磁通量的变化，判断出感应磁场的方向；最后根据右手螺旋定则判定感应电流的方向。

导体环里磁场方向始终保持向上不变。

在磁铁中心下落到导体环所在平面时，通过导体环的磁通量最大。所以，在磁铁下落的过程中，通过导体环的磁通量先增大后减少。

由此可判断感应磁场的方向先向下后向上。

根据右手螺旋定则，从上向下看，感应电流方向先顺时针后逆时针。

 

14．如图所示，竖直放置的光滑U形导轨间距为L，上端连接一电阻，阻值为R。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。质量为m、阻值为r的金属棒ab，从静止释放后沿导轨下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。求ab下滑的最大速度v_m。

【答案】

v_m＝\(\frac{{mg(R + r)}}{{{B^2}{L^2}}}\)

【解析】

初始时刻，导体棒仅受到重力G的作用，做加速运动；在下落过程中，受到竖直向下的G和竖直向上的安培力F_安的作用（如图所示），由F_安＝BIL，I＝\(\frac{E}{{R + r}}\)，E＝BLv，得

F_安＝\(\frac{{{B^2}{L^2}v}}{{R + r}}\)

随着下落速度增大，安培力F_安逐渐增大。根据牛顿第二定律，G－F_安＝ma，加速度a逐渐减小。所以导体棒下落后，做加速度减小的加速运动，当导体棒受到的安培力增大到F_安＝G＝mg时，加速度变为零，此时ab达到最大速度v_m，可得

v_m＝\(\frac{{mg(R + r)}}{{{B^2}{L^2}}}\)

 

15．如图所示，有一个\(\frac{1}{4}\)圆弧的线圈OAB，从图示的位置开始绕O点沿顺时针方向匀速转动，线圈下方为匀强磁场，转动周期为2 s，则在线圈转动一周的过程中，在______时间内线圈中有顺时针方向的感应电流，在______时间内线圈中没有感应电流。

【答案】

1～1.5 s，0.5～1 s和1.5～2 s

 

16．如图所示是世界上早期制作的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中．实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B连接铜盘的边缘．若用外力摇手柄使得铜盘顺时针转动起来，电路闭合会产生感应电流，则电流从______端流出；若将A、B导线端连接外电源，铜盘会逆时针转动起来。则此时_____端连接外电源的正极（均选填“A”或“B”）。

【答案】

B，A

 

17．如图所示，（1）甲图中，当电流通过导线PQ时，导线上方的小磁针北极指向纸面外，请画出导线PQ中的电流方向；（2）乙图中，MN是闭合电路中的一段导体，当MN向右运动时，请画出导体中感应电流的方向；（3）丙图中，请画出通电导线在磁场中受力的方向。

【答案】

图略

 

18．如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈，当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力F_N及在水平方向运动趋势的正确判断是（         ）

（A）F_N先小于mg后大于mg，运动趋势向左

（B）F_N先大于mg后小于mg，运动趋势向左

（C）F_N先小于mg后大于mg，运动趋势向右

（D）F_N先大于mg后小于mg，运动趋势向右

【答案】

D

【解析】

条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时，通过线圈的磁通量先增加后又减小。当通过线圈磁通量增加时，为阻碍其增加，在竖直方向上线圈有向下运动的趋势，所以线圈受到的支持力大于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势，当通过线圈的磁通量减小时，为阻碍其减小，在竖直方向上线圈有向上运动的趋势，所以线圈受到的支持力小于其重力，在水平方向上有向右运动的趋势。综上所述，线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力，运动趋势总是向右。

 

19．如图所示为地磁场磁感线的示意图，飞机在我国的上空匀速飞行。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端的电势为φ₁，右方机翼末端处的电势为φ₂，则（    ）。

（A）若飞机从西往东飞，φ₂比φ₁高

（B）若飞机从东往西飞，φ₂比φ₁高

（C）若飞机从南往北飞，φ₁比φ₂高

（D）若飞机从北往南飞，φ₂比φ₁高

【答案】

C

 

20．如图所示，线圈abcd所在平面与磁感线平行，在线圈以ab轴由上往下看逆时针转过180°的过程中，线圈中感应电流的方向 （    ）。

（A）总是沿abcda

（B）总是沿dcbad

（C）先沿abcda，后沿dcbad

（D）先沿dcbad，后沿abcda

【答案】

D

 

21．如图所示，先后以速度v₁和v₂匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v₁＝2v₂，在先后两种情况下（    ）。

（A）线圈中的感应电流之比为I₁∶I₂＝2∶1

（B）线圈中的感应电流之比为I₁∶I₂＝1∶2

（C）线圈中产生的焦耳热之比Q₁∶Q₂＝1∶4

（D）通过线圈某截面的电荷量之比q₁∶q₂＝1∶2

【答案】

A

 

22．一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则流过灵敏电流计的感应电流方向是（         ）

（A）始终由a流向b

（B）始终由b流向a

（C）先由a流向b，再由b流向a

（D）先由b流向a，再由a流向b

【答案】

D

【解析】

 

 

23．（多选题）如下左图是电流通过检流计时指针的偏转情况。右面四图为验证楞次定律实验的示意图，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流。各图中分别标出了磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中方向关系正确的是（    ）

【答案】

CD

【解析】

 

 

24．如图所示，两条平行金属导轨左右两端分别接灯L₁、L₂，处于方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为0.5 T。金属棒ab搁在平行导轨上向右做匀速运动，此时标有“4V 2W”的L₁灯恰能正常发光。若已知导轨间距为0.9 m，金属棒ab的电阻为0.5 Ω，灯L₂标有“6V 4.5W”，试求 ：

（1）通过L₁的电流大小和方向；

（2）ab棒运动的速度大小；

（3）灯L₂的实际功率大小。

【答案】

（1）0.5A，向下

（2）10 m/s

（3）2 W

 

25．如图所示，质量为m＝0.2 kg、长为l＝1 m的金属棒，放置在倾角为θ＝37°角的光滑平行金属导轨上，导轨底端接阻值为R＝2 Ω的定值电阻，整个装置处在垂直于斜面向上、磁感应强度为B＝1 T的匀强磁场中，棒与导轨的电阻不计。当金属棒由静止下滑到达导轨底端时速度达到最大且匀速运动，求棒匀速运动时的速度。

【答案】

2.4 m/s