沪科版 (2019)选择性必修 第二册第2章 电磁感应与现代生活2.4 电磁感应的案例分析课后测评

【优编】第4节电磁感应的案例分析-2优选练习

一．填空题

1．右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四指　           　，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从　       　进入，大拇指指向　        　方向，其余四指所指的方向就是　                 　的方向．

2．如图所示，在螺线管的外部接一块灵敏电流表．有一块条形磁铁匀速穿过线圈内部．在磁铁穿入线圈的过程中，通过电流表的电流方向为　 　    ．

3．如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．

4．楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流产生的磁场，总是要　            　引起感应电流的磁通量　        　．

怎样理解“阻碍”的含义

（1）谁在阻碍：　                      　

（2）阻碍什么：　               　

（3）如何阻碍：　                                 　．

5．如图所示，在磁感应强度为B的足够宽的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，则此时穿过线框的磁通量为 ______ ．若线框向右平移，线框中有无感应电流？ ______ ．若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化量为 ______ ．该过程有无感应电流？ ______ ．若将线框绕其中一边向外转90°，则此时的磁通量变化为 ______ ．该过程中有无感应电流？ ______ ．

6．如图所示，在图（1）中，G为指针在中央的灵敏电流表连接在直流电路中时的偏转情况．今使它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是 ______ (填向上．向下)；图（3）中电流计的指针将向 ______ 偏转（填左．右）；图（4）中的条形磁铁上端为 ______ 极（填N．S）．

7．一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正接线柱流人时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出：

（1）图（a）中灵敏电流计指针的偏转方向为　      　．（填“偏向正极”或“偏向负极”）

（2）图（b）中磁铁下方的极性是　    　．（填“N极”或“S极”）

（3）图（c）中磁铁的运动方向是　    　．（填“向上”或“向下”）

（4）图（d）中线圈从上向下看的电流方向是　    　．（填“顺时针”或“逆时针”）．

8．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源．电键相连，如图所示。闭合电键的瞬间，铝环跳起一定高度，保持电键闭合，铝环则应     （填“保持原有高度”或“回落”）：保持闭合一段时间后，断开电键时铝环则应         （填“跳起一定高度”或“不再跳起”）。

9．在“畅想家乡美好未来”的主题班会上，同学们奇想妙设，纷纷出计献策．王林同学设计了城市未来磁悬浮轨道列车交通方案，图纸如图所示，请你分析该方案中应用到的物理知识有：（只要求写出两条）

（1）　                                                 　；

（2）　                          　．

10．如图所示，在学校《电磁感应》一章时，老师用两个相同的铝制圆环来做实验．一个有切口，固定在一根可以在水平面内自由转动的直杆上．当条形磁体的一端靠近或远离有切口的圆环时，观察到圆环不动，这是因为　                           　；当条形磁铁的一端靠近完整的圆环时，观察到的现象是　         　；远离完整的圆环时，观察到的现象是　            　．

11．如图所示，线圈A绕在一铁芯上，A中导线接有一电阻在把磁铁N极迅速靠近A线圈的过程中，通过电阻R的感应电流的方向为______ 指向______ 填“P”．“Q”；若线圈A能自由移动，则它将______ 移动填“向左”．“向右”或“不”．

12．如图，边长为a．电阻为R的正方形线圈在水平外力的作用下以速度v匀速穿过宽为b的有界的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，从线圈开始进入磁场到线圈刚离开磁场的过程中，外力做功为W．若a＞b，则W=　　          ，若a＜b，则W=　    　．

13．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一半径为R的圆弧金属丝ab，ab的长度为周长的，弧平面与磁场垂直，若其以速度v向右运动，如图所示，则ab两点间感应电动势的大小为　 　     ，a点电势比b点　   　．

14．如图所示，电流表与蠓线管组成闭合电路，以下过程不能使电流偏转的是　         　，能使电流表指针偏转较大的是　         　

A．将磁铁插入螺线管的过程中

B．磁铁放在螺线管中不动时

C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中

D．将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中．

15．插有铁心的原线圈A的一部分处在副线圈B中，电键闭合．要使副线圈B中产生如图所示方向的感应电流，可以采取的办法有：将滑动变阻器滑臂向　  　移动（填：a或b），将铁芯从线圈A中　     　（填：拔出或插入），将A线圈连同铁芯一起　   　（填：拔出或插入）副线圈B．

16．如图甲所示，通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上，A中通有如图乙所示的变化电流，t=0时电流方向如图中箭头所示．在0～t1时间内线圈B内有　 　时针方向（从左往右看）的电流，线圈向　 　摆动；在t1～t2时间内线圈B内有　 　时针方向（从左往右看）的电流，线圈向　 　摆动．

17．绕有线圈的铁心直立在水平桌面上，铁心上套着一个铝环，线圈与电源．电键相连，如图所示．闭合电键的瞬间，铝环跳起一定高度．保持电键闭合，铝环则应　    　（填“保持原有高度”或“回落”）；断开电键时铝环则应　   　（填“跳起一定高度”或“不再跳起”）

18．某兴趣小组的一同学将电池组．滑动变阻器．带铁芯的原线圈A．副线圈B．电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象．

（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向　       　（选填“相同”或“相反”）．

（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将　  　（选填“左偏”．“右偏”或“不偏”）．

（3）若要看到电流计的指针向右偏转，请你说出两种具体做法：

①　                             　

②　              　．

参考答案与试题解析

1．【答案】相互垂直，掌心；运动； 感应电流

【解析】【考点】右手定则．

【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用．

【分析】根据右手定则来判断即可，让磁感线从掌心进入，让大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向即为电流方向．

【解答】解：右手定则的基本内容为：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是电流的方向．

故答案为：相互垂直，掌心；运动； 感应电流

2．【答案】从a到b

【解析】考点：楞次定律．

专题:电磁感应与电路结合．

分析:首先根据磁铁穿入线圈时，线圈内的磁通量是怎样变化的，利用楞次定律得知感应电流的磁场的方向，再利用右手定则即可得知电流流经电流表的方向．

解答:解：当条形磁铁的N极穿入线圈的过程中，线圈内的磁通量向右增加，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向左，由右手定则可知感应电流流经电流表的方向是从a到b．

故答案为：从a到b

点评:解答该题的关键是分析原磁场的变化和楞次定律的理解，对于楞次定律要注意是阻碍，不是阻止，同时还可以从来则阻，去则留的角度来解答，在解题过程中要灵活的使用．

3．【答案】左　收缩

【解析】变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势．

4．【答案】阻碍；变化；

（1）感应电流的磁场；（2）原磁通量的变化；（3）当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．

【解析】【考点】楞次定律．

【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合．

【分析】明确楞次定律的基本内容，知道并且理解阻碍的意义；原磁场穿过闭合回路的磁通量磁增加时，感应电流的磁场与原磁场反向；原磁场穿过闭合回路的磁通量磁减小时，感应电流的磁场与原磁场同向．

【解答】解：由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化，可能跟原来磁场的方向相反，也可能相同；

楞次定律中“阻碍”一词的含义是指感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，而阻碍体现当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．

故答案为：阻碍；变化；

（1）感应电流的磁场；（2）原磁通量的变化；（3）当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．

5．【答案】；无；；有；；有

【解析】

试题分析：线框平面与磁场垂直，则穿过线框的磁通量为，若线框向右平移，磁通量不变化，线框中无感应电流．若将线框翻转，该过程磁通量的变化量为，该过程有感应电流产生，若将线框绕其中一边向外转，则此时的磁通量变化为，该过程中有感应电流。

考点：磁通量

【名师点睛】当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流，磁通量大小为磁感强度与面积的乘积；解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向，掌握感应电流的产生条件，还可考查根据楞次定律判断感应电流的方向。

6．【答案】    (1). 向下    (2). 右    (3). N

【解析】图（1）可知，当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏．
图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，根据楞次定律知，条形磁铁S向下插入．图（3）当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律，可知，感应电流方向逆时针，则指针向右偏；
图（4）中可知指针向右偏，则有感应电流的方向逆时针，由楞次定律可知，条形磁铁S极向上拔出，由上端为N极．

7．【答案】（1）偏向正极；（2）S极；（3）向上；（4）顺时针．

【解析】【考点】 楞次定律．

【分析】根据磁铁的运动方向分析磁通量变化，由楞次定律确定感应电流方向，结合题给条件：当电流从它的正接线柱流人时，指针向正接线柱一侧偏转判断指针偏转方向分析判断．

【解答】解：（1）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极．

    （2）由图可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极．

    （3）磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动．

    （4）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向．

故本题答案是：

（1）偏向正极；（2）S极；（3）向上；（4）顺时针．

8．【答案】回落；不再跳起

【解析】试题分析：闭合电键的瞬间，由于穿过铝环的磁通量增加产生感应电流，在磁场中受力使铝环跳起一定高度；保持电键闭合，磁通量不变，则铝环不受安培力作用，则应回落；若整个装置稳定后再断开电键，铝环的磁通量发生变化，则铝环中有了感应电流．为阻碍磁通量减小，铝环要向下运动．由于支撑面，故铝环不动，铝环不会跳起。

考点：楞次定律

9．【答案】磁场中同名磁极相斥原理．电磁感应的原理．能量的转化与守恒定律（任意两条）．

【解析】

考点： 能量守恒定律．

分析： 本题主要考查磁悬浮轨道列车的原理，利用了磁场中同名磁极相斥原理和电磁感应的原理，当然把站台做成斜坡的，列车在进站时将动能转化为重力势能储存能量，在出站时又可以将重力势能转化为动能，这又利用了能量的转化与守恒定律．

解答： 解：磁悬浮轨道列车涉及到磁极间作用规律（同名磁极相互排斥）．电磁感应现象（电磁驱动和电磁阻尼）．能量的转化和守恒定律（电能与机械能的转化，上下坡道时动能与重力势能的转化）；

故答案为：磁场中同名磁极相斥原理．电磁感应的原理．能量的转化与守恒定律（任意两条）．

点评： 学习物理要善于联系实际考虑，本题充分体现了物理来源于生活，又服务与生活的特点．

10．【答案】圆环不闭合，因此圆环中没有电流；远离磁铁；靠近磁铁

【解析】【考点】楞次定律．

【分析】当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，根据楞次定律判断a环的运动情况．

当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环不闭合，不产生感应电流，根据有无安培力判断b环的运动情况．

【解答】解：当条形磁铁的一端靠近或远离有切口的圆环时，由于圆环不闭合，因此圆环中没有电流，从而没有出现阻碍作用；

当条形磁铁一端靠近完整的圆环时，穿过圆环的磁通量增加，环中产生感应电流，圆环和磁铁间产生安培力，阻碍两者相对运动，故靠近时圆环远离磁铁，而远离时，圆环将靠近磁铁．

故答案为：圆环不闭合，因此圆环中没有电流；远离磁铁；靠近磁铁．

11．【答案】Q；P；向左

【解析】解：当把软铁迅速靠近A线圈的过程中，根据楞次定律，增反减同，则感应电流方向由Q到P，
由楞次定律的相对运动表述：近则斥．离则吸，可知：线圈A将向左移动．
故答案为：；向左．
 

12．【答案】，

【解析】考点:导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．

专题:电磁感应——功能问题．

分析:从线圈开始进入磁场到线圈刚离开磁场的过程中，外力与安培力平衡，外力的功率等于电功率．若a＞b，线圈中产生感应电流的总时间为t=．若a＜b，线圈中产生感应电流的总时间为t=．根据功能关系求解．

解答:解：线圈切割磁感线时产生的感应电动势大小E=Bav．根据功能关系得

若a＞b，外力做功为W=21==

若a＜b，外力做功为W=2=2=

故答案为：，

点评:本题采用功能关系求解外力做功，也可以先求出安培力，由功的公式计算外力做功．

13．【答案】 BRv；高

【解析】【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律．

【专题】电磁感应与电路结合．

【分析】导体棒与磁场垂直，导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv，其中L为导体棒的有效长度，根据题意求出导体棒的有效长度，即可求出感应电动势；由右手定值判断出感应电流的方向，然后判断电势高低．

【解答】解：由图示可知，金属丝ab的有效长度为ab间的长度，直线ab所对应的弧长为1﹣=圆的周长，它所对应的圆心角为120°，则弦ab长度为R，金属丝向右切割磁感线产生的感应电动势E=BLv=BRv；由右手定则可知，（如果电路闭合）感应电流由b流向a，圆弧ab切割磁感线产生感应电动势，圆弧相当于电源，在电源内部，电流由低电势点（负极）流向高电势点（正极）因此a点电势高，b点电势低．

故答案为： BRv；高．

【点评】本题考查了求感应电动势．判断电势的高低，真正理解公式E=BLvsinθ．应用右手定则即可正确解题．

14．【答案】B，D．

【解析】【考点】楞次定律．

【分析】根据法拉第电磁感应定律可知，只要线圈中的磁通量不发生变化，则回路中便无感应电流产生，指针便不会偏转．

【解答】解：只要是线圈中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转，

在磁铁插入．拉出过程中线圈中的磁通量均发生变化，因此ACD都有电流，但D中变化时间最短，则产生的感应电动势最大，那么感应电流也最大；

磁铁放在螺线管中不动时，线圈中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B中没有偏转．

故答案为：B，D．

【点评】本题比较简单，考查了感应电流产生的条件，对于这些基本规律要正确理解加强应用．

15．【答案】a，拔出，拔出

【解析】【考点】楞次定律

【分析】根据楞次定律分析答题，感应电流磁场总是阻碍原磁通量的变化，当穿过闭合电路的磁通量增大时，感应电流磁场与原磁场方向相反，反之，则与原磁场方向相同，从而即可求解．

【解答】解：将滑动变阻器滑头向a移动时，接入电路的电阻值增大，电路中的电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；

将铁心从线圈A中拔出，穿过副线圈的磁通量发生减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；

同理，当将A线圈连同铁芯一起拔出副线圈B，穿过副线圈的磁通量发生减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；

故答案为：a，拔出，拔出．

【点评】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．注意楞次定律也是能量转化与守恒的表现，要正确理解和应用．

16．【答案】顺；左；顺；右

【解析】

考点： 楞次定律．

专题： 电磁感应与电路结合．

分析： 根据右手螺旋定则可知，螺线管内部磁场的方向，并由电流与时间的变化，从而确定穿过线圈B的磁通量的变化，最后根据楞次定律来确定感应电流的方向，并由左手定则来确定安培力的方向．

解答： 解：根据题意可知，在螺线管内通有0～t1时间内电流时，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向左，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，线圈B的感应电流顺时针（从左向右看）；从产生感应电流阻碍的角度可知，线圈向左运动，才能阻碍磁通量的减小．

在t1～t2时间内，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看）；从产生感应电流阻碍的角度可知，线圈向右运动，才能阻碍磁通量的增大．

故答案为：顺；左；顺；右．

点评： 考查右手螺旋定则．楞次定律．左手定则等应用，注意根据电势差来确定电流的方向，同时要会区别左手定则与右手定则．

17．【答案】回落；不再跳起．

【解析】【考点】 研究电磁感应现象．

【分析】当闭合电键瞬间，铝环所处的磁通量发生变化，故铝环中产生电流，对应的感应磁场去阻碍原磁通量的变化，所以向上跳．若磁通量不变，则铝环回落．

【解答】解：如图所示．闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．若保持电键闭合，则铝环的磁通量不变，环中没有电流，故要落回原处．

若整个装置稳定后再断开电键，铝环的磁通量发生变化，则铝环中有了感应电流．为阻碍磁通量减小，铝环要向下运动．由于支撑面，故铝环不动，铝环不会跳起．

故答案为：回落；不再跳起．

18．【答案】（1）相反，（2）右偏，（3）①滑动变阻器滑片向右滑动，②闭合开关瞬间．

【解析】【分析】（1）根据楞次定律分析答题；

（2）由题意可知线圈B中产生使电流表指针向右偏转的条件，任何分析分析答题；

（3）依据开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，根据左手定则的内容，确定磁通量的变化情况，从而即可求解．

【解答】解：（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向相反．

（2）在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通时，通过副线圈的磁通量增大，接通开关的瞬间电流计指针向右偏转，这说明通过副线圈的磁通量增大时，线圈产生的感应电流使电流表指针向右偏转；

当开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，线圈A中电流增大，产生的磁场增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将右偏．

（3）要使电流计指针向右偏，穿过副线圈的磁通量应增大，由电路图可知，此时应该：滑动变阻器滑片向右滑动，或闭合开关瞬间．

故答案为：（1）相反，（2）右偏，（3）①滑动变阻器滑片向右滑动，②闭合开关瞬间．