物理优化探究选修3-2电磁感应及答案.doc

1．如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导线MN在导轨上向右加速滑动时，正对电磁铁A的圆形金属环B中(　　)

A．有感应电流，且B被A吸引
B．无感应电流
C．可能有，也可能没有感应电流
D．有感应电流，且B被A排斥
解析：MN向右加速滑动，根据右手定则，MN中的电流方向从N→M，且大小在逐渐变大，根据安培定则知，电磁铁A的左端为N极，且磁场强度逐渐增强，根据楞次定律知，B环中的感应电流产生的内部磁场方向向右，B被A排斥．故D正确．
答案：D
2．(2012年高考海南卷)如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则(　　)

A．T1>mg，T2>mg　　　 B．T1mg，T2mg
解析：金属圆环从位置Ⅰ到位置Ⅱ过程中，由楞次定律知，金属圆环在磁铁上端时受力向上，在磁铁下端时受力也向上，由牛顿第三定律知，金属圆环对磁铁的作用力始终向下，对磁铁受力分析可知T1>mg，T2>mg，A项正确．
答案：A
3．(2013年泉州质检)如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行．线框由静止释放，在下落过程中(　　)

A．穿过线框的磁通量保持不变
B．线框中感应电流方向保持不变
C．线框所受安培力的合力为零
D．线框的机械能不断增大
解析：线框下落中距离直导线越来越远，磁场越来越弱，但磁场方向不变，所以磁通量越来越小，根据楞次定律可知感应电流的方向不变，A错，B对；线框左边和右边所受安培力总是大小相等，方向相反，但上下两边磁场强弱不同，安培力大小不同，合力不为零，C错；下落过程中机械能越来越小，D错．
答案：B
4.如图所示，两个线圈套在同一个铁芯上，线圈的绕向如图．左线圈连着平行导轨M和N，导轨电阻不计，在导轨垂直方向上放着金属棒ab，金属棒处于垂直纸面向外的匀强磁场中，下列说法中正确的是(　　)

A．当金属棒向右匀速运动时，a点电势高于b点，c点电势高于d点
B．当金属棒向右匀速运动时，b点电势高于a点，c点与d点等电势
C．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，c点电势高于d点
D．当金属棒向右加速运动时，b点电势高于a点，d点电势高于c点
解析：(1)金属棒匀速向右运动切割磁感线时，产生恒定感应电动势和恒定感应电流，由右手定则判断电流由a→b，b点电势高于a点，c、d端不产生感应电动势，c点与d点等势，故A错、B正确．

(2)金属棒向右加速运动时，b点电势仍高于a点，感应电流增大，穿过右边线圈的磁通量增大，所以右线圈中也产生感应电流，由楞次定律可判断电流从d点流出，在外电路d点电势高于c点，故C错、D正确．
答案：BD

[命题报告·教师用书独具]
知识点
题号
感应电流产生条件
1、2、5
电势高低的判断
3
楞次定律拓展应用
4、6
三定则的综合应用
8、9、10、11
磁通量的计算
12
一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)
1．处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定(　　)
A．线圈没有在磁场中运动
B．线圈没有做切割磁感线运动
C．磁场没有发生变化
D．穿过线圈的磁通量没有发生变化
解析：要发生电磁感应现象，产生电流，必须是穿过线圈的磁通量发生变化，否则无感应电流．只有D项正确．
答案：D
2.如图所示，闭合圆导线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，其中ac、bd分别是平行、垂直于磁场方向的两条直径．当线圈做如下运动时，能产生感应电流的是(　　)

A．使线圈在纸面内平动
B．使线圈平面沿垂直纸面方向向纸外平动
C．使线圈以ac为轴转动
D．使线圈以bd为轴转动
解析：使线圈在纸面内平动，沿垂直纸面方向向纸外平动或以ac为轴转动，线圈中的磁通量始终为零，不变化，无感应电流产生；以bd为轴转动时，线圈中的磁通量不断变化，能产生感应电流．所以D选项正确．
答案：D
3．(原创题)我国新发明的J­20隐形战机，2012年8月进一步试飞．由于地磁场的存在，飞机在我国上空一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差．则从飞机员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势(　　)
A．低 B．高
C．相等 D．以上情况都有可能
解析：北半球的地磁场的竖直分量向下，由右手定则可判定飞机无论向哪个方向飞行，由飞行员的角度看均为左侧机翼电势较高．
答案：B
4.(2011年高考上海卷)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(　　)

A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转
C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转
解析：由楞次定律，欲使b中产生顺时针电流，则a环内磁场应向里减弱或向外增强，a环的旋转情况应该是顺时针减速或逆时针加速，由于b环又有收缩趋势，说明a环外部磁场向外，内部向里，故选B.
答案：B

5．如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，当ab由图中实线位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是(　　)

A．先有从a到b的电流，后有从b到a的电流
B．先有从b到a的电流，后有从a到b的电流
C．始终有从b到a的电流
D．始终没有电流产生
解析：ab与被其分割开的两个圆环构成的回路，在ab棒运动过程中，磁通量都保持不变，无感应电流产生．
答案：D
6．(2012年高考北京卷)物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”．如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环．闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起．
某同学另找来器材再探究此实验．他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动．对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是(　　)

A．线圈接在了直流电源上
B．电源电压过高
C．所选线圈的匝数过多
D．所用套环的材料与老师的不同
解析：闭合开关S，金属套环跳起，是因为S闭合瞬间，穿过套环的磁通量变化，环中产生感应电流的缘故．产生感应电流要具备两个条件：回路闭合和穿过回路的磁通量变化．只要连接电路正确，闭合S瞬间，就会造成穿过套环磁通量变化，与电源的交直流性质、电压高低、线圈匝数多少均无关．该同学实验失败，可能是套环选用了非导电材料的缘故，故D选项正确．
答案：D
7．(2013年济南质检)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图所示连接．下列说法中正确的是(　　)

A．电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转
C．电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度
D．电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转
解析：电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起穿过线圈B的磁通量发生变化，从而电流计指针偏转，选项A正确；线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间，线圈B的磁通量会发生变化，电流计指针会偏转，选项B错误；电键闭合后，滑动变阻器的滑片P无论匀速滑动还是加速滑动，都会导致线圈A的电流发生变化，线圈B的磁通量变化，电流计指针都会发生偏转，选项C、D错误．
答案：A
8.两根相互平行的光滑金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒ab和cd可以自由滑动．当ab以速度v向右运动时，下列说法中正确的是(　　)

A．开始一段时间，导体棒cd内有电流通过，方向是d→c
B．开始一段时间，导体棒cd内有电流通过，方向是c→d
C．开始一段时间，磁场对导体棒cd的作用力向左
D．最终两导体棒速度相等，电流为零
解析：利用楞次定律，两个导体棒与两根金属导轨构成闭合回路，分析出开始一段时间磁通量增加，结合安培定则判断回路中感应电流的方向是b→a→c→d→b，最后根据左手定则进一步确定cd的受力方向向右，cd棒加速，ab受力方向向左，ab棒减速，最后两棒速度相等，电路中磁通量不变，电流为零．
答案：BD
9．如图甲所示，等离子气流由左方连续以v0射入P1和P2两板间的匀强磁场中，ab直导线与P1、P2相连接，线圈A与直导线cd连接．线圈A内有随图乙所示的变化磁场，且磁场B的正方向规定为向左，如图甲所示，则下列说法正确的是(　　)

A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥
B．1～2 s内ab、cd导线互相排斥
C．2～3 s内ab、cd导线互相排斥
D．3～4 s内ab、cd导线互相排斥
解析：由左侧电路可以判断ab中电流方向由a到b；由右侧电路及图乙可以判断，0～2 s内cd中电流为由c到d，跟ab中电流同向，因此ab、cd相互吸引，选项A、B错误；2～4 s内cd中电流为由d到c，跟ab中电流反向，因此ab、cd相互排斥，选项C、D正确．
答案：CD
10.如图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好．从某一时刻开始，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是(　　)

A．摩擦力大小不变，方向向右
B．摩擦力变大，方向向右
C．摩擦力变大，方向向左
D．摩擦力变小，方向向左
解析：由法拉第电磁感应定律和安培定则知，ab中产生的电流的大小恒定，方向由b到a，由左手定则，ab受到的安培力方向向左下方．F＝BIL，由于B均匀变大，F变大，F的水平分量Fx变大，静摩擦力f＝Fx变大，方向向右，B正确．
答案：B
二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(15分)如图所示，CDEF为闭合线圈，AB为电阻丝，当滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时，电源的哪一端是正极？

解析：当线圈CDEF中的感应电流在G处产生的磁感应强度的方向是“·”时，它在线圈内部产生磁感应强度方向应是“×”，根据电路知识，电路中AB的电流是增大的，由楞次定律知，线圈CDEF中感应电流的磁场要和原磁场方向相反，AB中增强的电流在线圈内部产生的磁感应强度方向是“·”，所以，AB中电流的方向是由B流由A，故电源的下端为正极．
答案：下端
12．(15分)如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B随时间t应怎样变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．

解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化
在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量
Φ1＝B0S＝B0l2
设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为
Φ2＝Bl(l＋vt)
由Φ1＝Φ2得B＝.
答案：见解析