感应电流方向的判断与大小的计算..

第九章电磁感应物理人教版单元小结练感应电流方向的判断及大小的计算练出高分12345678910练出高分1.如图1所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，方向竖直向下；自行车车把为直把、金属材质，两图1把手间距为L，只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是()A．图示位置中辐条A点电势比B点电势低B．图示位置中辐条A点电势比B点电势高C．自行车左车把的电势比右车把的电势高B2LvD．自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电动势要降低23456789101练出高分23456789101解析自行车车把切割磁感线，由右手定则知，自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv；辐条旋转切割磁感线，由右手定则知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低；自行车在十字路口左拐改为南北骑向，地磁场竖直分量始终垂直于自行车车把，则其两端电动势不变．正确答案为A、C.答案AC练出高分2．两个大小不同的绝缘金属圆环a、b如图2所示叠放在一起，小圆环b有一半面积在大圆环a中，当大圆环a通上顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是()A．顺时针方向B．逆时针方向C．左半圆顺时针，右半圆逆时针D．无感应电流图213456789102练出高分13456789102解析当大圆环a中电流为顺时针方向时，圆环a内部的磁场方向垂直纸面向里，而环外的磁场方向垂直纸面向外，但环里磁场比环外磁场要强，圆环b的净磁通量是垂直纸面向里且增强的；由楞次定律可知圆环b中产生的感应电流的磁场方向应垂直纸面向外；再由安培定则得出圆环b中感应电流的方向为逆时针方向，B正确．答案B练出高分3．如图3所示，一磁铁用细线悬挂，一个很长的铜管固定在磁铁的正下方，开始时磁铁上端与铜管上端相平，烧断细线，磁铁落入铜管的过程中，下列说法正确的是()①磁铁下落的加速度先增大，后减小②磁铁下落的加速度恒定③磁铁下落的加速度一直减小最后为零图3④磁铁下落的速度先增大后减小⑤磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速运动A．只有②正确B．只有①④正确C．只有①⑤正确D．只有③⑤正确12456789103练出高分12456789103解析刚烧断细线时，磁铁只受重力，向下加速运动，铜管中产生感应电流，对磁铁的下落产生阻力，故磁铁速度增大，加速度减小，当阻力和重力相等时，磁铁加速度为零，速度达到最大，做匀速运动，可见D正确．答案D练出高分4．下列各图中，相同的条形磁铁垂直穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是（）12356789104练出高分12356789104解析感应电动势的大小为E＝nΔΦΔt＝nSΔBΔt，A、B两图磁通量的变化量相同，C图变化量最小，D图变化量最大．磁铁穿过线圈所用的时间A、C、D图相同且小于B图所用的时间，综合比较，D图中产生的感应电动势最大．答案D练出高分5．如图4所示，一导线弯成闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直平面向外．线圈总电阻为R，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()图4A．感应电流一直沿顺时针方向B．线圈受到的安培力先增大，后减小C．感应电动势的最大值E＝BrvD．穿过线圈某个横截面的电荷量为Br2＋πr2R12346789105练出高分12346789105解析在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直为顺时针方向，A正确．答案AB线圈切割磁感线的有效长度先变大后变小，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，B正确．线圈切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大值为E＝2Brv，C错误．穿过线圈某个横截面的电荷量为q＝ΔΦR＝Br2＋π2r2R，D错误．练出高分6．如图5所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是()图5A．感应电流方向不变B．CD段直导线始终不受安培力C．感应电动势最大值Em＝BavD．感应电动势平均值E＝14πBav12345789106练出高分12345789106解析在闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确．根据左手定则可判断，CD段受安培力向下，B不正确．当半圆形闭合回路进入磁场一半时，这时有效切割长度最大为a，所以感应电动势最大值Em＝Bav，C正确．感应电动势平均值E＝ΔΦΔt＝B·πa222av＝14πBav.D正确．答案ACD练出高分7．如图6所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为By＝B0y＋c，y为该点到地面的距离，c为常数，B0为一定值．铝框平面与磁场垂直，直径ab水平，空气阻力不计，铝框由静止释放下落的过程中()A．铝框回路磁通量不变，感应电动势为0B．回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0C．铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g图6D．直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g12345689107练出高分解析由题意知，y越小，By越大，下落过程中，磁通量逐渐增加，感应电动势不为0，A错误；答案C由楞次定律判断，铝框中电流沿顺时针方向，但Uab≠0，B错误；12345689107直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，但直径ab处在磁场较强的位置，所受安培力较大，半圆弧ab的等效水平长度与直径相等，但处在磁场较弱的位置，所受安培力较小，这样整个铝框受安培力的合力向上，铝框下落的加速度大小小于g，故C正确，D错误．练出高分8．如图7所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S.规定电路稳定时流过D1、D2的电流图7方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I1、I2随时间t变化关系的是()12345679108练出高分解析在t1时刻断开开关S后，由于自感现象通过D1的电流逐渐减小，方向不变，A错误，B正确；答案BC而通过D2和D3的电流方向立即改变，且逐渐减小，C正确，D错误．12345679108练出高分9．(2011·浙江理综·23)如图8甲所示，在水平面上固定有长为L＝2m、宽为d＝1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为m＝0.1kg的导体棒以v0＝1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1Ω/m，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响(取g＝10m/s2)．甲乙图812345678109练出高分(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；(2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4s内回路产生的焦耳热．12345678109解析(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有－μmg＝ma，vt＝v0＋at，s＝v0t＋12at2导体棒速度减为零时，vt＝0.代入数据解得：t＝1s，s＝0.5mL－l＝1.5m，导体棒没有进入磁场区域．导体棒在1s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为s＝0.5m.练出高分(2)前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E＝0，I＝0后2s回路产生的感应电动势为E＝ΔΦΔt＝ldΔBΔt＝0.1V回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为R＝5λ＝0.5Ω电流为I＝ER＝0.2A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为Q＝I2Rt＝0.04J.答案(1)前1s导体棒做匀减速直线运动，1s～4s内一直保持静止(2)0.2A，顺时针方向(3)0.04J12345678109练出高分10．如图9所示，宽度为L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个电子元件，其阻值与其两端所加的电压成正比，即R＝kU，式中k为已知常数．框架上有一质量为m，离地高为h的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平．磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于框架平面向里．将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动，不计金属棒及导轨的电阻．重力加速度为g.求：图9(1)金属棒运动过程中，流过棒的电流的大小和方向；(2)金属棒落到地面时的速度大小；(3)金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电荷量．12345678910练出高分解析(1)流过电子元件的电流大小为I＝UR＝1k，由串联电路特点知流过棒的电流大小也为1k，由右手定则判定流过棒的电流方向为水平向右(或从a→b)(2)在运动过程中金属棒受到的安培力为F安＝BIL＝BLk对金属棒运用牛顿第二定律有mg－F安＝ma得a＝g－BLmk恒定，故金属棒做匀加速直线运动根据v2＝2ax，得v＝2hg－BLmk12345678910练出高分(3)设金属棒经过时间t落地，有h＝12at2解得t＝2ha＝2hkmmgk－BL故有q＝I·t＝1k2hkmmgk－BL答案(1)1k水平向右(或从a→b)(2)2hg－BLmk(3)1k2hkmmgk－BL12345678910