第5节　电磁感应现象的两类情况 　　　　 　 　　　　　　 　　　　　　 　　
【测控导航】 知识点 题号  1.感生电场的理解 1、3  2.动生电动势的理解 2  3.电磁感应与电路的综合 4、5、6、9  4.电磁感应中的能量问题 7、12  5.电磁感应中的力学问题 8、10、11   巩固基础 1.下列说法中正确的是(　AC　) A.感生电场由变化的磁场产生 B.恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C.感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定 D.感生电场的电场线是闭合曲线,其方向一定是沿逆时针方向 解析:磁场变化时在空间激发感生电场,其方向与所产生的感应电流方向相同,可由楞次定律和右手定则判断,故A、C项正确,B、D项错.
2.如图所示,导体AB在做切割磁感线运动时,将产生一个感应电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是(　AB　) A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B.动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C.动生电动势的产生与静电力有关 D.动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的 解析:根据动生电动势的定义可知A项正确.动生电动势中的非静电力与洛伦兹力有关,感生电动势中的非静电力与感生电场有关,B项正确,C、D项错误.
3.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将(　B　) A.不变 B.增加 C.减少 D.以上情况都可能 解析:当磁感应强度均匀增大时,产生感生电场,根据楞次定律判断出感生电场的方向沿逆时针方向.粒子带正电,所受电场力与感生电场的方向相同,因而运动方向也相同,从而做加速运动,动能增大,B选项正确.
4.如图所示,一金属半圆环置于匀强磁场中,当磁场突然减弱时,则(　BD　) A.N端电势高 B.M端电势高 C.若磁场不变,将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中,N端电势高 D.若磁场不变,将半圆环绕MN轴旋转180°的过程中,M端电势高 解析:将半圆环补充为圆形回路,由楞次定律可判断圆环中产生的感应电动势方向在半圆环中由N指向M,即M端电势高,B正确;若磁场不变,半圆环绕MN轴旋转180°的过程中,由楞次定律可判断,半圆环中产生的感应电动势在半圆环中由N指向M,即M端电势高,D正确.
5.在闭合铁芯上绕有一组线圈,线圈与滑动变阻器、电池构成电路,假定线圈产生的磁感线全部集中在铁芯内.a、b、c为三个闭合金属圆环,位置如图所示.当滑动变阻器滑片左右滑动时,能产生感应电流的圆环是(　A　) A.a、b两环 B.b、c两环 C.a、c两环 D.a、b、c三环 解析:铁芯中的磁通量变化时,穿过a、b两环的磁通量发生变化,c环中的磁通量不变.a、b环能产生感应电流,c环不能产生感应电流,故A项正确. 6.我国处在地球的北半球,飞机在我国上空匀速地巡航,机翼保持水平,飞机高度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差.设左侧机翼末端处的电势为φ1,右侧机翼末端处电势为φ2.则(　AC　) A.若飞机从西向东飞,φ1比φ2高 B.若飞机从东向西飞,φ2比φ1高 C.若飞机从南向北飞,φ1比φ2高 D.若飞机从北向南飞,φ2比φ1高 解析:在北半球,地磁场有竖直向下的分量,飞机在水平飞行过程中,机翼切割磁感线,产生感应电动势,应用右手定则可以判断不管飞机向哪个方向飞行,都是左边机翼末端电势高,即A、C选项正确.
明确地磁场的分布特点、灵活应用右手定则是解决本题的关键.
7.如图所示,固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑,除R外其他电阻均不计,垂直于导轨平面有一匀强磁场.当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中,下列说法中正确的是(　D　) A.水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能 B.只有在cd棒做匀速运动时,F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能 C.无论cd棒做何种运动,它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能 D.R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势 解析:外力始终要克服摩擦力做功,选项A、B均错;克服磁场力所做的功在任何情况下都等于电路中产生的电能,选项C错;因为电源cd无内阻,所以选项D正确.
8.如图所示,一个由金属导轨组成的回路,竖直放在宽广的匀强磁场中,磁场垂直于该回路所在平面,方向如图所示,其中导体棒AC可以自由地紧贴竖直的光滑导轨滑动;导轨足够长;回路总电阻为R且保持不变,当AC由静止释放后(　BD　) A.AC的加速度将达到一个与R成反比的极限值 B.AC的速度将达到一个与R成正比的极限值 C.回路中的电流强度将达到一个与R成反比的极限值 D.回路中的电功率将达到一个与R成正比的极限值 解析:当AC受到的安培力与重力平衡时达稳定状态,加速度为零,选项A错;
=mg,所以v∝R,最后的功率为P=mgv,选项B、D对;BIl=mg,则电流不变,选项C错. 提升能力
9.在匀强磁场中,有一个接有电容器的导线回路,如图所示.已知电容C=30 μF,回路的长和宽分别为l1=8 cm,l2=5 cm,磁感应强度以变化率5×10-2 T/s增大,则(　C　) A.电容器的上极板带正电,电荷量为2×10-9 C B.电容器的上极板带负电,电荷量为6×10-9 C C.电容器的上极板带正电,电荷量为6×10-9 C D.电容器的上极板带负电,电荷量为8×10-9 C 解析:回路中的感应电动势等于电容器两极板间的电压,U=E=
=
·l1·l2=5×10-2×0.08×0.05 V=2×10-4 V,则电容器的电荷量Q=CU=30×10-6×2×10-4 C=6×10-9 C,由楞次定律可判断回路中感生电动势沿逆时针方向,电容器的上极板带正电,C选项正确.
10.如图所示,M与N为两块正对的平行金属板,匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度为B.ab是可以紧贴平板边缘滑动的金属棒,能以速度v1匀速向左或向右滑动.现有一个电子以速度v2自左向右飞入两块板中间,方向与板平行与磁场垂直.为使电子在两板间做匀速直线运动,则v1的方向应如何?v1、v2的关系如何? 解析:电子运动过程中受到的洛伦兹力向下,要想电子做匀速直线运动,受到的电场力应向上,即M板应带正电,由此可知,金属棒应向右运动.对电子由共点力的平衡条件得Bv2e=
·e,所以有v1=v2. 答案:向右　v1=v2
11.(2012年广东省汕头金山中学高二上学期期末)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置,每棒两端都与导轨始终有良好接触,已知两棒的质量均为0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的拉力F作用下,沿导轨向上匀速运动,而棒cd恰好保持静止,取g=10 m/s2.求: (1)通过cd棒的电流I是多少,方向如何? (2)棒ab受到的拉力F多大? (3)拉力F做功的功率P是多少? 解析:(1)对cd棒受力分析可得: BIl=mgsin 30° 代入数据,得:I=1 A 根据右手定则判断,通过cd棒的电流I方向由d到c. (2)对ab棒受力分析可得: F=BIl+mgsin 30° 代入数据,得:F=0.2 N. (3)根据I=
, P=Fv 得:P=0.4 W. 答案:(1)1 A　方向由d到c　(2)0.2 N (3)0.4 W 12.(2012年江西省高二年级期末三校联考)如图(甲)所示,放置在水平桌面上的两条光滑导轨间的距离L=1 m,质量m =1 kg的光滑导体棒放在导轨上,导轨左端与阻值R=4 Ω的电阻相连,导轨所在位置有磁感应强度为B=2 T的匀强磁场,磁场的方向垂直导轨平面向下,现在给导体棒施加一个水平向右的恒定拉力F,并每隔0.2 s测量一次导体棒的速度,(乙)图是根据所测数据描绘出导体棒的v
t图象.(设导轨足够长,导轨和导体棒电阻均不计)求: (1)力F的大小. (2)t=1.2 s时,导体棒的加速度大小. (3)估算1.6 s内电阻上产生的热量.

解析:(1)由图象可知,导体棒运动的速度达到10 m/s时开始做匀速直线运动,此时安培力和拉力F大小相等. 匀速直线运动时导体棒上的电动势:E1=BLv1 导体棒受的安培力:F1=
=
N=10 N. 则:F=F1=10 N. (2)由图象可知,时间t=1.2 s时导体棒的速度v2=7 m/s 此时导体棒上的电动势:E2=BLv2 导体棒受的安培力: F2=
=
N=7 N 由牛顿第二定律得: a=
=
m/s2=3 m/s2. (3)由图象知,到1.6 s处,图线下方小方格的个数为40个,每个小方格代表的位移为Δx=1×0.2 m=0.2 m, 所以1.6 s内导体棒的位移x=0.2×40 m=8 m 拉力F做功W=Fx=10×8 J=80 J 由图象知此时导体棒的速度v3=8 m/s 导体棒动能Ek=
m=
×1×82 J=32 J 根据能量守恒定律,产生的热量Q=W-Ek=48 J. 答案:(1)10 N　(2)3 m/s2　(3)48 J
读出图中隐含的物理信息是求解本题的前提.

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