1、高中物理 第4章第五节电磁感应现象的两类情况知能优化训练 新人教版选修322019-2020年高中物理 第4章第五节电磁感应现象的两类情况知能优化训练 新人教版选修3-21下列说法中正确的是()A感生电场是由变化的磁场产生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：选AC.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，A、C项正确图45142如图4514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
2、正确的是()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电场力有关D动生电动势和感生电动势产生的原因是一样的解析：选AB.根据动生电动势的定义，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项错误图45153如图4515所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m，电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B逐渐增加，则()A小球速度变大 B小球速度变小C小球速度不变 D. 以上三种情况都有可能解析：选A.在此空间中，没有闭合导体
3、，但磁场的变化，使空间产生感应电场据楞次定律得出图示感应电场，又因小球带正电荷，电场力与小球速度同向，电场力对小球做正功，小球速度变大A选项正确图45164如图4516所示，一个由导体做成的矩形线圈，以恒定速率v运动，从无场区进入匀强磁场区，磁场宽度大于矩形线圈的宽度da，然后出来，若取逆时针方向的电流为正方向，那么在下图中的哪一个图能正确地表示回路中电流对时间的函数关系()图4517解析：选C.当线圈开始运动，尚未进入磁场区时，没有产生感应电流，当ab边切割磁感线时产生的感应电动势为定值，因此感应电流也为定值，方向为逆时针(正)当cd边进入磁场时，ab和cd边产生的感应电动势互相抵消，没有感
4、应电流，当线圈继续运动，在磁场中只有cd边时，感应电流是顺时针(为负)，数值与前者的等大，cd边离开磁场后，线圈无感应电流，所以C项才是正确的图45185把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图4518所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率解析：(1)导体棒运动产生电流，它相当于电源，内阻为R，电动势为EBlv2Bav.画出等效电路图如图所示，根据右手
5、定则，金属棒中电流从N流向M，所以M相当于电源的正极，N相当于电源的负极外电路总电阻为R外R，根据闭合电路欧姆定律，棒上电流大小为：I，棒两端电压是路端电压UMNEBav.(2)圆环和金属棒上的总热功率为：PEI2Bav.答案：(1)，从N流向MBav(2) 一、选择题图45191某空间出现了如图4519所示的一组闭合的电场线，这可能是()A沿AB方向磁场的迅速减弱B沿AB方向磁场的迅速增强C沿BA方向磁场的迅速增强D沿BA方向磁场的迅速减弱解析：选AC.假设存在圆形闭合回路，回路中应产生与电场同向的感应电流，由安培定则知，感应电流的磁场向下，所以根据楞次定律，引起感应电流的应是方向向下的磁场
6、迅速减弱或方向向上的磁场迅速增强，故A、C正确图45202.一直升机停在南半球的地磁极上空该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动，螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图4520所示，如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()AEfl2B，且a点电势低于b点电势BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势DE2fl2B，且a点电势高于b点电势解析：选A.解这道题要考虑两个问题：一是感应电动势大小，EBlvBlBl2fBl2f；二是感应电动
7、势的方向，由右手定则可以判断出感应电动势的方向是由ab，因此a点电势低图45213.1931年，英国物理学家狄拉克从理论上预言了存在着只有一个磁极的粒子磁单极子，如图4521所示，如果有一个磁单极子(单N极)从a点开始穿过线圈后从b点飞过，那么()A线圈中感应电流的方向沿PMQ方向B线圈中感应电流的方向沿QMP方向C线圈中感应电流的方向先沿QMP方向，然后沿PMQ方向D线圈中感应电流的方向先沿PMQ方向，然后沿QMP方向解析：选B.磁单极子(N极)向外发出磁感线，当磁单极子从下方靠近线圈时，线圈中感应电流的磁场阻碍磁单极子的靠近，所以感应电流的磁场方向向下当磁单极子穿过线圈后要远离线圈时，感应
8、电流的磁场阻碍磁单极子的远离，所以感应电流的磁场方向还是向下，感应电流的磁场方向不变，感应电流的方向也不变，根据安培定则可知，感应电流的方向沿QMP，故B正确4研究表明，地球磁场对鸽子识别方向起着重要作用鸽子体内的电阻大约为103 ，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势这样，鸽子体内灵敏的感受器即可根据动生电动势的大小来判别其飞行方向若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5104 T鸽子以20 m/s速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势大约为()A30 mV B3 mVC0.3 mV D0.03 mV解析：选C.鸽子展翅飞行时若两翅端间距为0.3 m
9、由E Blv得E0.3 mV.C项正确图45225如图4522所示，水平地面上方有正交的匀强电场E和匀强磁场B，电场方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向外，等腰三角形的金属框由底边呈水平位置开始沿竖直平面的电磁场由静止开始下降，下落过程中三角形平面始终在竖直平面内，不计阻力，a、b落到地面的次序是()Aa先于b Bb先于aCa、b同时落地 D无法判定解析：选A.本题关键是用楞次定律判定感应电动势的方向，并理解感应电动势的正、负极聚集着正、负电荷当三角形abc线框下落时，闭合回路中磁通量没有发生变化，回路不产生感应电流，但由于各边都在切割磁感线，所以会产生感应电动势，根据楞次定律，可以判定a点的电势
10、高，是电源的正极，b点的电势低，是电源的负极，a点聚集着正电荷，b点聚集着负电荷，a点的正电荷受到的电场力向下，使a点加快运动，b点的负电荷受到的电场力向上，使b点减缓运动，故a点先落地故正确选项为A.图45236.如图4523所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里导体棒的电阻可忽略当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是()A流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b解析：选B.依据
11、右手定则可判断出导体棒PQ中的电流由P到Q，Q处电势最高，P处电势最低，由P到Q电势依次升高外电路中的电流方向总是从高电势流向低电势处，因此流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a，选项B正确图45247.如图4524所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，若使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直则在图4525中哪一个可以定性地表示线框在进出磁场过程中感应电流随时间变化的规律()图4525解析：选D.线框在进入磁场过程，磁通量增加，线框切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电流减小，A、B、C错；线框在穿
12、出磁场过程，磁通量减小，切割磁感线的有效长度也逐渐减小，感应电流反向减小，D正确图45268.如图4526所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为FT，则()A悬线竖直FTmgB悬线竖直FTmgC悬线竖直FTmgD无法确定FT的大小和方向解析：选A.设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生动生电动势，由右手定则判断下板电势高于上板电势，动生电动势大小EBLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中所受电场力F电qqqvB.若设小球带正电，则电场力方向向上同时小球所受洛伦兹力F洛q
13、vB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电F洛，故无论小球带什么电，怎样运动，FTmg，故选项A正确图45279如图4527所示，阻值为R的金属棒从图示位置ab分别以v1、v2的速度沿光滑导轨(电阻不计)匀速滑到ab位置，若v1v212，则在这两次过程中()A回路电流I1I212B产生的热量Q1Q212C通过任一截面的电荷量q1q212D外力的功率P1P212解析：选AB.感应电动势为BLv，感应电流I，大小与速度成正比，产生的热量QI2Rtv，B、L、L、R是一样的，两次产生的热量比等于运动速度比通过任一截面的电荷量qIt与速度无关，所以这两次过程中，通过任一截面的电荷量之比应为11.金属棒运
14、动中受磁场力的作用，为使棒匀速运动，外力大小要与磁场力相同则外力的功率PFvBILv，其中B、L、R相同，外力的功率与速度的平方成正比，所以外力的功率之比应为14.二、非选择题图452810如图4528所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中有两条光滑固定的平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长，间距为L，其电阻不计，导轨平面与磁场垂直，ab、cd为两根垂直于导轨水平放置的金属棒，其接入回路中的电阻分别为R，质量分别为m，与金属导轨平行的水平细线一端固定，另一端与cd棒的中点连接，细线能承受的最大拉力为FT，一开始细线处于伸直状态，ab棒在平行导轨的水平拉力F的作用下以加速度a向右做匀加速
15、直线运动，两根金属棒运动时始终与导轨接触良好且与导轨相垂直求经多长时间细线被拉断？ 解析：ab棒以加速度a向右运动，经t时间细线被拉断，当细线断时，ab棒运动产生的感应电动势为EBLv，vat回路中的感应电流为Icd棒受到的安培力为F安FTBIL联立解得t.答案：图452911如图4529所示，导体框放置在垂直于框架平面的匀强磁场中，磁感应强度为0.24 T，框架中的电阻R13 ，R22 ，其余部分电阻均不计，框架的上下宽度为0.5 m，金属导体AB与框架接触良好，当导体AB以5 m/s的速度匀速向右沿着导体框移动时，求：(1)所需外力F多大？(2)通过R2上的电流I2是多少？方向如何？解析：
16、(1)EBLv0.6 VR1.2 I0.5 AFBIL0.06 N由于AB匀速运动，受力平衡，所以所需外力为0.06 N.(2)I2I0.3 A方向从上向下流过R2. 答案：(1)0.06 N(2)0.3 A从上向下12如图4530甲所示，截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中，磁场方向垂直纸面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示设向外为B的正方向，线圈A上的箭头为感应电流I的正方向，R14 ，R26 ，C30 F，线圈内阻不计求电容器充电时的电压和2 s后电容器放电的电荷量. 图4530解析：由题意可知圆形线圈A上产生的感应电动势EnS1000.020.2 V0.4
17、 V电路中的电流I0.04 A电容器充电时的电压UCIR20.04 A6 0.24 V2 s后电容器放电的电荷量QCUC30106 F0.24 V7.2106 C.答案：0.24 V7.2106 C2019-2020年高中物理 第4章第六节互感和自感 知能优化训练 新人教版选修3-21下列关于自感现象的说法正确的是()A自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象B线圈中自感电动势的方向总与引起自感的原电流的方向相反C线圈中自感电动势的大小与穿过线圈的磁通量变化的快慢有关D加铁芯后线圈的自感系数比没有加铁芯时要大解析：选ACD.自感现象是导体本身电流变化使得穿过线圈的磁通量变化而产
18、生的电磁感应现象，自感电动势与线圈的磁通量变化快慢有关，故A、C正确，自感电动势阻碍原电流的变化，并不一定与原电流反向，B错误2关于线圈的自感系数，下面说法正确的是()A线圈的自感系数越大，自感电动势一定越大B线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C线圈中电流变化越快，自感系数越大D线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定答案：D图46143.如图4614所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有()A灯A立即熄灭B灯A慢慢熄灭C灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D灯A突然闪亮一下再突然熄灭解析：选A.当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自
19、感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭图46154.如图4615所示，多匝线圈L的电阻和电池内阻不计，两个电阻的阻值都是R，电键S原来是断开的，电流I0，今合上电键S将一电阻短路，于是线圈有自感电动势产生，此电动势()A有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小到零B有阻碍电流的作用，最后电流总小于I0C有阻碍电流增大的作用，因而电流将保持I0不变D有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是增大到2I0解析：选D.电键S由断开到闭合瞬间，回路中的电流要增大，因而在L上要产生自感电动势根据楞次定律，自感电动势总是要阻碍引起它的电
20、流的变化，这就是说由于电流增加引起的自感电动势，要阻碍原电流的增加而阻碍不是阻止，电流仍要增大，而达到稳定后其电流为2I0，故选项D正确图46165(xx年长郡高二检测)如图4616所示，电路中L为一自感线圈，两支路直流电阻相等，则()A闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数等于电流表A2的示数B闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数大于电流表A2的示数C闭合开关S时，稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数D断开开关S时，稳定前电流表A1的示数小于电流表A2的示数解析：选B.闭合开关时，线圈中产生与电流反向的自感电动势起到阻碍作用，所以电流表A2的示数小于电流表A1的示数断开开关时，线圈中产生
21、与原电流同向的自感电动势，并与R组成临时回路，电流表A1与电流表A2示数相等只有B项正确一、选择题1(xx年皖中三校高二检测)一个线圈中的电流均匀增大，这个线圈的()A磁通量均匀增大B自感系数均匀增大C自感系数、自感电动势均匀增大D自感系数、自感电动势、磁通量都不变解析：选A .电流均匀增大时，线圈中磁感应强度均匀增大，所以磁通量均匀增大，而自感电动势取决于磁通量的变化率，所以自感电动势不变；自感系数取决于线圈本身的因素，也保持不变，只有选项A正确图46172在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图4617所示其道理是()A当电路中的电流变化时
22、，两股导线产生的自感电动势相互抵消B当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消C当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消D以上说法都不对解析：选C.由于采用双线并绕的方法，当电流通过时，两股导线中的电流方向是相反的，不管电流怎样变化，任何时刻两股导线中的电流总是等大反向的，所产生的磁通量也是等大反向的，故总磁通量等于零，在该线圈中不会产生电磁感应现象，因此消除了自感，选项A、B错误，只有C正确图46183.如图4618为日光灯电路，关于该电路，以下说法中正确的是()A启动过程中，启动器断开瞬间镇流器L产生瞬时高电压B日光灯正常发光后，镇流器L使灯管两端电压低于电源电压C
23、日光灯正常发光后启动器是导通的D图中的电源可以是交流电源，也可以是直流电源解析：选AB.日光灯是高压启动，低压工作的启动时，启动器断开，镇流器产生瞬时高压，正常发光后，镇流器起降压限流的作用，而此时启动器是断开的；镇流器只对交流电起作用，由此可知，A、B正确图46194如图4619所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，A是一灯泡，下列说法正确的是()A开关S接通瞬间，无电流通过灯泡B开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡C开关S断开瞬间，无电流通过灯泡D开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流解析：选B.开关S接通瞬间，灯泡中的电流从a
24、到b，线圈由于自感作用，通过它的电流逐渐增加开关S接通后，电路稳定时，纯电感线圈对电流无阻碍作用，将灯泡短路，灯泡中无电流通过开关S断开的瞬间，由于线圈的自感作用，线圈中原有向右的电流将逐渐减小，该电流从灯泡中形成回路，故灯泡中有从b到a的瞬间电流图46205.图4620中L是一只有铁芯的线圈，它的电阻不计，E表示直流电源的电动势先将S接通，稳定后再将S断开若将L中产生的感应电动势记为EL，则在接通和断开S的两个瞬间，以下说法正确的是()A两个瞬间EL都为零B两个瞬间EL的方向都与E相反C接通瞬间EL的方向与E相反D断开瞬间EL的方向与E相同答案：CD图46216(xx年武汉高二检测)如图46
25、21所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡A和线圈L的电流分别为I1和I2，在电键S切断的瞬间，为使小灯泡能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应()A必须使I2I1B与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大C自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大D不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I2只能减小，不会增大解析：选AD.电键S断开后，线圈L与灯泡A构成回路，线圈中由于自感电动势作用电流由I2逐渐减小，灯泡由于与线圈构成回路，灯泡中电流由I1变为I2然后逐渐减小，所以要想小灯泡能比原来更亮一些，应有I2I1，所以A、D项正确图46227(xx年高考北京卷)在如图4622所示的电
26、路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调整R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t时刻再闭合S，则在t前后的一小段时间内，正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t的变化的图象是()图4623解析：选B.闭合开关S后，调整R，使两个灯泡L1、L2发光的亮度一样，电流为I，说明RLR.若t时刻再闭合S，流过电感线圈L和灯泡L1的电流迅速增大，使电感线圈L产生自感电动势，阻碍了流过L1的电流i1增大，直至达到电流为I，故A错误，B正确；而对于t时刻再闭合S，流过灯泡L2的电流i2立即达到电
27、流I，故C、D错误图46248(xx年锦州高二检测)如图4624所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是()AS闭合的瞬间BS断开的瞬间CS闭合电路稳定后DS闭合、向左移动变阻器触头解析：选B.S闭合，电路稳定时，线圈两端没有电势差，电容器两板不带电；S闭合瞬间，若向左移动变阻器触头时，电流增大，线圈产生自感电动势方向与电流方向相反，使B板带正电；S断开的瞬间，电流减小，线圈产生自感电动势的方向与电流方向相同，使A板带正电，B项正确9在生产实际中，有些高压直流电路中含有自感系数很大的线圈，当电路中的开关S由闭合到断开时，线圈会产生很大的自感电动势，
28、使开关S处产生电弧，危及操作人员的人身安全为了避免电弧的产生，可在线圈处并联一个元件，在下列设计的方案中(如图4625所示)可行的是()图4625解析：选D.断开开关S，A图中由于电容器被充电，开关S处仍将产生电弧；B、C图中闭合开关时，电路发生短路；而D图是利用二极管的单向导电性使线圈短路可避免开关处电弧的产生，故D正确图462610.如图4626所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路，L两端并联一电压表，用来测量自感线圈的直流电压在测量完毕后，将电路拆除时应()A先断开S2B先断开S1C先拆除电流表D先拆除电阻R解析：选B.只有先断开S1，才能切断线圈L和电压表所组成的自感回路，防止
29、由于自感电流太大而把电压表烧坏二、非选择题图462711两平行金属直导轨水平置于匀强磁场中，导轨所在平面与磁场垂直，导轨右端接两个规格相同的小灯泡及一直流电阻可以不计的自感线圈如图4627所示，当金属棒ab正在直导轨上向右运动时，发现灯泡L1比灯泡L2更亮一些试分析金属棒的运动情况(导轨及金属棒电阻不计)解析：L2与L1、自感线圈并联，两支路电压相等，而L1较亮，说明L1上的电压大于支路电压，可以判定线圈中存在自感电动势，且方向与电流方向相同，所以回路中电流正在减小，即ab正在做减速运动答案：向右减速图462812(思维拓展题)如图4628所示的电路中，已知E20 V，R120 ，R210 ，L是纯电感线圈，电源内阻不计，则当S闭合电路稳定时a、b间的电压为多少？在断开S的的瞬间，a、b间的电压为多少？解析：S闭合电路稳定时，L相当于无阻导线，电阻R1和R2并联流过R1和R2的电流分别为I1和I2，则I1A1 A，I2A2 A流过L的电流为2 A由于L的直流电阻为零，故a、b间的电压为零断开S的瞬间
