1、【 精品教育资源文库 】 第 十 章 第 28 讲 法拉第电磁感应定律自感现象 1 (2017 全国卷 )(多选 )两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为 0.1 m、总电阻为 0.005 的正方形导线框 abcd 位于纸面内， cd 边与磁场边界平行，如图甲所示已知导线框一直向右做匀速直线运动， cd 边于 t 0 时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示 (感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正 )下列说法正确的是 ( BC ) A磁感应强度的大小为 0.5 T B导线框运动速度的大小为 0.5 m/s C磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D在 t 0
2、.4 s 至 t 0.6 s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为 0.1 N 解析 由题图乙可知，导线框运动的速度大小 v Lt 0.10.2 m/s 0.5 m/s，选项 B 正确；导线框进入磁场的过程中， cd 边切割磁感线，由 E BLv，得 B ELv 0.010.10.5 T 0.2 T，选项 A 错误；由图可知，导线框进入磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，根据楞次定律可知，磁感应强度方 向垂直纸面向外，选项 C 正确；在 0.4 0.6 s 这段时间内，导线框正在出磁场，回路中的电流大小 I ER 0.010.005 A 2 A，则导线框受到的安培力 F BIL 0.22
3、0.1 N 0.04 N，选项 D 错误 2 (2017 天津卷 )如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小， ab 始终保持静止，下列说法正确的是 ( D ) A ab 中的感应电流方向由 b 到 a B ab 中的感应电流逐渐减小 C ab 所受的安培力保持不变 D ab 所受的静摩擦力逐渐减小 解析 根据楞次定律，感应电流产生的磁场向下，再根据安培定则，可判断 ab 中感应电流方向从 a 到 b，选项 A 错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应
4、定律，感应电动【 精品教育资源文库 】 势恒定不变，感应电流 I 恒定不变，选项 B 错误；安培力 F BIL，由于 I、 L 不变， B 减小，所以 ab 所受的安培力逐渐减小，根据力的平衡条件，静摩擦力逐渐减小，选项 C 错误， D正确 3 (多选 )电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附 近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音下列说法正确的有 ( BCD ) A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B取走磁体，电吉他将不能正常工作 C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 解析 由于铜质弦不能被磁
5、化，因此振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，因此电吉他不能正常工作，选项 A 错误；取走磁体，没有磁场，金属弦不能被磁化，振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，电吉他不能正常工作， 选项 B 正确；增加线圈的匝数，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势会增大，选项 C 正确；弦振动过程中，线圈中的磁场方向不变，但磁通量一会儿增大，一会儿减小，产生的电流方向不断变化，选项 D 正确 4 (多选 )法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、 Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中圆盘旋转时，关于流过电阻 R 的
6、电流，下列说法正确的是 ( AB ) A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向 流动 C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍 解析 设圆盘的半径为 r，圆盘转动的角速度为 ，则圆盘转动产生的电动势为 E 12Br 【 精品教育资源文库 】 2 ，可知，转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，选项 A 正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿 a 到 b 的方向流动，选项 B
7、正确；圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，选项 C 错误；若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍， 则电动势变为原来的 2 倍，电流变为原来的 2 倍，由 P I2R 可知，电阻 R上的热功率变为原来的 4 倍，选项 D 错误 5如图为无线充电技术中使用的导电线圈示意图，线圈匝数为 n，面积为 S.若在 t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1均匀增加到 B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 a b( C ) A恒为 nS B2 B1t2 t1B从 0 均匀变化到 nS B2 B1t2 t1C恒为 nS B2 B1t2 t1D从 0 均匀变化
8、到 nS B2 B1t2 t1解析 根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势 E n t n B2 B1 St2 t1，由楞次定律和右手螺旋定则可判断 b 点电势高于 a 点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此 a、 b 两点电势差恒为 a b n B2 B1 St2 t1，选项 C 正确 6 (多选 )如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述 加热时间，下列措施可行的有 ( AB ) A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯： D取走线圈中的铁芯 解析 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流
9、发热，使水温升高要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱所以选项 A、 B 正确， C、 D 错误 7 (多选 )如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的【 精品教育资源文库 】 长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固 定，导体棒与轨道垂直且接触良好在向右匀速通过 M、 N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用 FM、 FN 表示不计轨道电阻以下叙述正确的是( BCD ) A FM向右 B FN向左 C FM逐渐增大 D FN逐渐减小 解析 电磁感应中，感应电流所受
10、安培力总是阻碍导体棒的运动，且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场，故 FM、 FN方向均向左，选项 A 错误， B 正确；导体棒在 M 区运动时，离通电直导线距离逐渐变小，磁场逐渐增强，感应电流及安培力均变大；同理，在 N 区运动时，远离通电直导线，磁场减弱，感应电流及安培力均变小 故选项 C、 D 正确 8如图，水平面 (纸面 )内间距为 l 的平行金属导轨间接一电阻，质量为 m、长度为 l的金属杆置于导轨上 t 0 时，金属杆在水平向右、大小为 F 的恒定拉力作用下由静止开始运动 t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为 B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨
11、的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为 .重力加速度大小为 g.求： (1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小； (2)电阻的阻值 解析 (1)设金属杆进入磁场前的加速度大小 为 a，由牛顿第二定律得 ma F mg ， 设金属杆到达磁场左边界时的速度为 v，由运动学公式有 v at0， 当金属杆以速度 v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为 E Blv， 联立 式可得 E Blt0(Fm g ) (2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为 I，根据欧姆定律 I ER， 式中 R 为电阻的阻值，金属杆所受的安培力为 F 安 BlI， 因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得 F mg F 安 0， 【 精品教育资源文库 】 联立 式得 R B2l2t0m 答案 (1)Blt0(Fm mg) (2)B2l2t0m
