第4節(jié)法拉第電磁感應定律

1、第四章 電磁感應物理·選修32(人教版)電磁感應第4節(jié)法拉第電磁感應定律1將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流，下列表述正確的是()A感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關B穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大D感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同解析：本題考查法拉第電磁感應定律等知識根據(jù)法拉第電磁感應定律EnS，在其他條件不變的情況下，感應電動勢的大小與線圈匝數(shù)成正比，A錯；由上式可知，在n，S不變的情況下(穿過線圈的磁通量)變化越快，E越大，B錯，C對；由于不知道原磁場的磁通

2、量是變大還是變小，所以也就不知道感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向是相同還是相反，D錯答案：C2穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖象分別如圖中的甲丁所示下列關于回路中產(chǎn)生的感應電動勢的論述中正確的是()A圖甲中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變B圖乙中回路產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大C圖丙中回路在0t1時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢小于在t1t2時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢D圖丁中回路產(chǎn)生的感應電動勢先變小后變大解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律：感應電動勢等于磁通量的變化率，得到在圖甲中的磁通量不變，所以不會產(chǎn)生感應電動勢，選項A錯誤由數(shù)學知識得圖乙中的磁通量變化率是恒定的，所以產(chǎn)生的感應電動勢是恒定的，選項B錯誤圖

3、丙中回路在0t1時間內(nèi)與t1t2時間內(nèi)磁通量的變化率都是恒定的，故產(chǎn)生恒定的電動勢，但是0t1時間內(nèi)的磁通量的變化率大于t1t2時間內(nèi)磁通量的變化率，所以前一段時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢大于后一段時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢，選項C錯誤圖丁中的磁通量的變化率是先變小后變大，產(chǎn)生的感應電動勢也是先變小后變大所以本題的正確選項應該為D.答案：D3(2013·北京卷)如圖，在磁感應強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中，金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動，MN中產(chǎn)生的感應電動勢為E1；若磁感應強度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之

4、比E1E2分別為()Aca,21 Bac,21 Cac,12 Dca,12分析：本題是電磁感應問題，由右手定則判斷MN中產(chǎn)生的感應電流方向，即可知道通過電阻R的電流方向MN產(chǎn)生的感應電動勢公式為EBLv，E與B成正比解析：由右手定則判斷可知，MN中產(chǎn)生的感應電流方向為NM，則通過電阻R的電流方向為ac.MN產(chǎn)生的感應電動勢公式為EBLv，其他條件不變，E與B成正比，則得E1E212.答案：C點評：本題關鍵要掌握楞次定律和切割感應電動勢公式EBLv，并能正確使用，屬于基礎題4如下圖所示，平行導軌間有一矩形的勻強磁場區(qū)域，細金屬棒PQ沿導軌從MN處勻速運動到MN的過程中，棒上感應電動勢E隨時間t變

5、化的圖象，可能正確的是()解析：金屬棒PQ在進磁場前和出磁場后，不產(chǎn)生感應電動勢，而在磁場中，由于勻速運動所以產(chǎn)生的感應電動勢不變，故正確選項為A.答案：A5一矩形線框置于勻強磁場中，線框平面與磁場方向垂直先保持線框的面積不變，將磁感應強度在1 s時間內(nèi)均勻地增大到原來的兩倍接著保持增大后的磁感應強度不變，在1 s時間內(nèi)，再將線框的面積均勻地減小到原來的一半先后兩個過程中，線框中感應電動勢的比值為()A. B1 C2 D4解析：設原磁感應強度為B，線框面積為S，第一次在1 s內(nèi)將磁感應強度增大為原來的兩倍，即變?yōu)?B，感應電動勢為E1；第二次在1 s內(nèi)將線框面積均勻的減小到原來的一半，即變?yōu)镾

6、，感應電動勢大小為E2，所以有1，選項B正確答案：B6一矩形線圈abcd位于一隨時間變化的勻強磁場內(nèi)，磁場方向垂直線圈所在的平面向里(如圖甲所示)，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示以I表示線圈中的感應電流(圖甲中線圈上箭頭方向為電流的正方向)，則圖丙中能正確表示線圈中電流I隨時間t變化規(guī)律的是()解析：01 s內(nèi)磁感應強度均勻增大，根據(jù)楞次定律和法拉第電磁感應定律可判定，感應電流為逆時針(為負值)、大小為定值，A、B錯誤；4 s5 s內(nèi)磁感應強度恒定，穿過線圈abcd的磁通量不變化，無感應電流，D錯誤答案：C7設一單匝線圈內(nèi)磁通量變化情況如下圖所示，則線圈中(1)前3 s內(nèi)的平均感應電

7、動勢為_(2)前4 s內(nèi)的平均感應電動勢為_(3)第4 s內(nèi)的感應電動勢的大小為_解析：本題考查平均感應電動勢由圖知00，30.3 Wb，40，根據(jù)公式E得：(1)前3 s內(nèi)的平均感應電動勢E1 V0.1 V.(2)前4 s內(nèi)的平均感應電動勢E20.(3)第4 s內(nèi)的感應電動勢的大小即第3 s至第4 s內(nèi)的平均感應電動勢的大小，因為第3 s至第4 s內(nèi)磁通量是均勻變化的，感應電動勢大小不變所以第4 s內(nèi)感應電動勢E4 V0.3 V，即大小為0.3 V.答案：(1)0.1 V(2)0(3)0.3 V8如下圖所示，在豎直向下的勻強磁場中，將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設在整個過程中

8、棒的方向不變且不計空氣阻力，則在金屬棒運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢大小變化情況是()A越來越大B越來越小C保持不變 D無法判斷解析：金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場方向上的速度不變，由EBLv知，電動勢也不變，故C正確答案：C9(2013·安徽卷)如圖所示，足夠長平行金屬導軌傾斜放置，傾角為37°，寬度為0.5 m，電阻忽略不計，其上端接一小燈泡，電阻為1 .一導體棒MN垂直于導軌放置，質(zhì)量為0.2 kg，接入電路的電阻為1 ，兩端與導軌接觸良好，與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.5.在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度為0.8 T將導體棒MN由靜止釋放，運動一段時間后，

9、小燈泡穩(wěn)定發(fā)光，此后導體棒MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為多少(重力加速度g取10 m/s2，sin 37°0.6)分析：當導體棒所受合力為零時，導體棒做勻速直線運動，由平衡條件可以求出導體棒的速度；由EBLv求出導體棒產(chǎn)生的感應電動勢，然后由閉合電路歐姆定律及電功率公式求出燈泡消耗的功率解析：導體棒做勻速直線運動，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件得：mgsin mgcos 解得：v5 m/s；導體棒產(chǎn)生的感應電動勢 EBLv, 電路電流 I，燈泡消耗的功率PI2R，解得：P1 W.答案：見解析點評：本題難度不大，由平衡條件即可求出導體棒的速度，應用公式EBLv求出感應電動勢，然后

10、應用歐姆定律及電功率公式即可求出燈泡功率10如右圖所示，兩足夠長的光滑金屬導軌豎直放置，相距為L，一理想電流表與兩導軌相連，勻強磁場與導軌平面垂直一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導體棒在距磁場上邊界h處靜止釋放導體棒進入磁場后，流經(jīng)電流表的電流逐漸減小，最終穩(wěn)定為I.整個運動過程中，導體棒與導軌接觸良好，且始終保持水平，不計導軌的電阻求：(1) 磁感應強度的大小B；(2) 電流穩(wěn)定后，導體棒運動速度的大小v；(3) 流經(jīng)電流表電流的最大值Im.解析：(1)電流穩(wěn)定后，導體棒做勻速運動：BILmg，解得：B.(2)感應電動勢 EBLv，感應電流 I，由解得：v.(3)由題意知，導體棒剛進入磁場時的速度

11、最大，設為vm.機械能守恒 mvmgh，感應電動勢的最大值 EmBLvm，感應電流的最大值 Im ，解得：Im.答案：見解析11如右圖所示，用相同的均勻導線制成的兩個圓環(huán)a和b，已知b的半徑是a的兩倍，若在a內(nèi)存在著隨時間均勻變化的磁場，b在磁場外，MN兩點間的電勢差為U；若該磁場存在于b內(nèi)，a在磁場外，MN兩點間的電勢差為多少？(MN在連接兩環(huán)的導線的中點，該連接導線的長度不計)解析：磁場的變化引起磁通量的變化，從而使閉合電路產(chǎn)生感應電流由題意，磁場隨時間均勻變化，設磁場的變化率為，a的半徑為r，則b的半徑為2r，線圈導線單位長電阻為R0.線圈a的電阻為Ra2rR0，線圈b的電阻為Rb4rR

12、0.因此有Rb2Ra.當線圈a在磁場中時，a相當于電源，根據(jù)法拉第電磁感應定律，電動勢為Ear2，當線圈b在磁場中時，b相當于電源，所以，Eb(2r)24Ea，U是a為電源時的路端電壓，由閉合電路歐姆定律，URb，設Ub是b為電源時的路端電壓，同理有UbRa，將上面各式聯(lián)立解得：Ub2U.答案：2U12勻強磁場的磁感應強度B0.2 T，磁場寬度l3 m，一正方形金屬框邊長adl1 m，每邊的電阻r0.2 ，金屬框以v10 m/s的速度勻速穿過磁場區(qū)，其平面始終保持與磁感線方向垂直，如下圖所示求：(1)畫出金屬框穿過磁場區(qū)域的過程中，金屬框內(nèi)感應電流的It圖線；(2)畫出ab兩端電壓的Ut圖線解析：線框的運動過程分為三個階段：第一階段cd相當于電源，ab為等效外電路；第二階段cd和ab相當于開路時兩并聯(lián)的電源；第三階段ab相當于電源，cd相當于外電路，如下圖所示在第一階段，有I12.5 A.感應電流