电磁感应练习及习题解答.doc

电磁感应练习和习题解答
练习一
(1)图4-23表示在匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈．当图甲中人的双手离开后，线圈收缩(图乙)，这时线圈中是否会有感应电流？为什么？
答：会有感应电流．因为由于线圈收缩通过线圈所构成的闭合电路的磁通量减少了．
说明：本题用导线切割磁感线运动来解释比较复杂．用磁通量的变化来判断的关键在于搞清楚闭合电路具体指的是什么．这是一个比较困难的问题，我们可以粗略地把闭合电路看成弹簧线圈所围起来的中间一大块面积的边界．当由甲图变成乙图时面积变小，穿过闭合电路的磁通量减少．有的学生把弹簧线圈的每一圈近似看成一个闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，通过每一个闭合线圈的磁通量始终保持为零不变，就认为无感应电流．
(2)在图4-14所示的匀强磁场中，有一个线圈框．当线圈框在磁场中自下而上运动时(图甲)，是否会在框中引起感应电流？当线圈框在磁场中自左向右运动时(图乙)，是否会在框中引起感应电流？为什么？
答：线圈由下而上运动时，通过线圈的磁通量不变，故没有感应电流．线圈自左向有运动时，整个线圈始终处于磁场中，通过线圈的磁通量没有变化，故无感应电流．
(3)如图4-15所示，线圈在匀强磁场中绕OO′轴转动时，线圈里是否有感应电流？为什么？
答：穿过线圈的磁通量φ=BS，S是线圈垂直于磁场方向上的投影面积．线圈绕OO′轴转动时，线圈垂直于磁场方向上的投影面积时大时小，穿过线圈的磁通量就时大时小．穿过线圈的磁通量发生了变化，所以有感应电流．
(4)在图4-16所示的磁场中，MN是闭合电路的一段导体．当MN向右运动时，导体中的感应电流方向怎样？答：从右手定则可知，导体中的感应电流方向从N流向M．

(5)图4-17表示闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中导体垂直于纸面，小圆圈表示导体的横截面，a、b、c、d表示导体运动中的四个不同位置，箭头表示导体在那个位置上的运动方向．试确定导体在这四个位置时感应电流的方向．

答：在位置a时，感应电流垂直于纸面向里；在位置c时，感应电流垂直于纸面向外；在b、d两个位置上时，导体中没有感应电流．
练习二
(1)判断下列说法哪个是正确的：感应电动势的大小
①跟穿过闭合电路的磁通量有关系；
②跟穿过闭合电路的磁通量的变化大小有关系；
③跟穿过闭合电路的磁通量的变化快慢有关系．
答：③正确．
(2)在课本图4-3所示的实验中，当用不同的速度改变变阻器的电阻时，线圈中感应电流的大小怎样变化？为什么？
答：当变阻器的电阻改变得快时，穿过线圈的磁通量变化得快，线圈中产生的感应电动势大，感应电流也大．变阻器的电阻改变得慢时，磁通量变化得慢，产生的感应电动势小，感应电流也小．
(3)一根长0.2 m的直导线，在磁感强度是0.8T的匀强磁场中以 3 m／s的速度作切割磁感线的运动，直导线垂直于磁感线，运动方向跟磁感线、直导线垂直．求导线中感应电动势的大小．
解：导线中的感应电动势

(4)在图4-18中，导体AB是金属线框的一个可动边，AB与线框间无摩擦．当用手向右拉AB时，AB在水平方向上是否还受到其他力的作用？这个力是怎样产生的？方向如何？
答：当用手向右拉动 AB时， AB中产生由 A向 B流动的感应电流；这个电流要受到磁场的作用力，由左手定则可知，AB这时在水平方向上受到磁场的向左的作用力．

(5)在图4-19中，如果以一定速度向左拉动线框，线框的电阻大时是否会省力一些？为什么？

答：会省力一些．因为拉线框速度一定则感应电动势一定，线框电阻大时感应电流小，磁场对线框的作用力就小．作用力的方向是向右的，对拉动线框起阻碍作用，阻力小了匀速拉起来就会省力一些．
习题
(1)如图 4-20所示，把矩形线框 abcd放在匀强磁场里，使它的平面和磁感线平行．
①让它沿磁感线方向移动，线圈中有没有感应电流？②让它垂直于磁感线的方向移动，线圈中有没有感应电流？③线圈以ad边为轴转动时，有没有感应电流？
④线圈以cd边为轴转动时，有没有感应电流？
答：①线圈沿磁感线方向移动时，穿过线圈的磁通量始终为零，线圈中没有感应电流．
②线圈中没有感应电流，理由同上．
③线圈中没有感应电流，理由同①．
④线圈以cd边为轴转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，有感应电流．
(2)在图4-21中，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上．
①当合上开关S的一瞬时，线圈P里有没有感应电流？
②当线圈M里有恒定电流通过时，线圈P里有没有感应电流？
③当断开开关S的一瞬时，线圈P里有没有感应电流？
答：①合上开关S的瞬时，线圈M中出现电流，电流产生磁场的磁感线从有向左穿过线圈P，所以穿过线圈的磁通量增加，线圈P中有感应电流．
②当线圈M里有恒定电流通过时，产生的是恒定磁场，穿过线圈P的磁通量不发生变化，所以线圈P中无感应电流．
③断开开关S的瞬时，线圈M中电流减小到零，磁场减弱到零，所以穿过线圈P的磁通量减少，线圈中有感应电流．
(3)图4-22中导线AB在磁场中向下运动．
①在图上标出感应电流的方向；
②当导线运动速度加快时，感应电流怎样变化？
③当磁铁的磁性增强时，感应电流怎样变化？
④当导线平行于磁感线运动时，感应电流怎样？
⑤当导线停留在磁场中不动时，感应电流怎样？
答：①电流方向由B指向A；
②导线运动速度加快时，产生的感应电动势增大，感应电流也增大；
③磁铁的磁性增强时，产生的感应电动势增大，感应电流也增大；
④感应电流为零；
⑤感应电流为零．
(4)在图 4-23中，-U形金属框可动边AB长为0.1m，磁场的磁感强度为0.5T，当AB以10 m／s的速度向右移动时，
①计算感应电动势的大小；
②确定感应电流的方向；
③确定AB所受磁场力的方向．
解：①感应电动势的大小

②感应电流的方向是由B到A；
③AB所受磁场力的方向向左．
(5)如图 4-24所示，在磁感强度为 0.5T的磁场中，让长 0.2 m的导体AB在金属框上以 5 m／s的速度向右滑动，如果R1=2Ω，R2=1Ω，其他导线上的电阻可忽略不计．试求：R1、R2和AB中的电流各是多大．
解：AB中产生的感应电动势大小为
R1中的电流大小为
R2中的电流大小为
AB中的电流大小为 IAB=I1+I2=0.25A+0.5A=0.75A．
(6)判断下列说法哪个是正确的：自感电动势的大小①跟通过线圈的电流大小有关系；
②跟线圈中的电流变化大小有关系；
③跟线圈中的磁通量变化有关系；
④跟线圈中的电流变化快慢有关系．
答：④正确．
*(7)日光灯镇流器的作用在灯开始点燃时是______，在日光灯正常发光时是______．
答：产生一个瞬时高电压；降压限流．
(8)图4-25是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B．线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路．在拉开开关S的时候，弹簧E并不能立即将衔铁D拉起，从而使触头C(连接工作电路)立即离开，过一段短时间后触头C才能离开，延时继电器就是这样得名的．试说明这种继电器的原理．

解：线圈A与电源连接，线圈A中流过恒定电流．产生恒定磁场，有磁感线穿过线圈B，但穿过线圈B的磁通量不变化，线圈B中无感应电流．拉开开关S时，线圈A中电流迅速减小到零，穿过线圈B的磁通量迅速减少，由于电磁感应，线圈B中产生感应电流，感应电流的磁场对衔铁D继续起吸引作用．线圈B中的感应电流要经过一段时间才减小到零，在短时间内，由于感应电流磁场对衔铁D的吸引作用，触头C不离开．经过一段短时间后感应电流减弱，感应电流磁场对衔铁D的吸引力减小，弹簧S的作用力比磁场力大才将衔铁D拉起，触头C离开．