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電磁感應現象的兩類(lèi)情況試題及答案
�。�40分鐘 50分）
一、選擇題（本題共5小題，每小題6分，共30分）
1.如圖所示，在一水平光滑絕緣塑料板上有一環(huán)形凹槽，有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，在槽內沿順時(shí)針做勻速圓周運動(dòng)，現加一豎直向上的均勻變化的勻強磁場(chǎng)，且B逐漸增加，則（ ）
A.小球速度變大
B.小球速度變小
C.小球速度不變
D.以上三種情況都有可能
2.（多選）如圖所示，導體AB在做切割磁感線(xiàn)運動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)感應電動(dòng) 勢，因而在電路中有電流通過(guò)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A.因導體運動(dòng)而產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢稱(chēng)為動(dòng)生電動(dòng)勢
B.動(dòng)生電動(dòng)勢的產(chǎn)生與洛倫茲力有關(guān)
C.動(dòng)生電動(dòng)勢的產(chǎn)生與電場(chǎng)力有關(guān)
D.動(dòng)生電動(dòng)勢和感生電動(dòng)勢產(chǎn)生的原因是一樣的
3.如圖所示，兩個(gè)比荷相同的都帶正電荷的粒子a和b以相同的動(dòng)能在勻強磁場(chǎng)中運動(dòng)，a從B1區運動(dòng)到B2區，已知B2>B1；b開(kāi)始在磁感應強度為B1的磁場(chǎng)中做勻速圓周運動(dòng)，然后磁場(chǎng)逐漸增加到B2。則a、b兩粒子的動(dòng)能將（ ）
A.a不變，b增大 B.a不變，b變小
C.a、b都變大 D.a、b都不變
4.（2013上海高考）如圖，通電導線(xiàn)MN與單匝矩形線(xiàn)圈abcd共面，位置靠近ab且相互絕緣。當MN中電流突然減小時(shí)，線(xiàn)圈所受安培力的合力方向（ ）
A.向左 B.向右
C.垂直紙面向外 D.垂直紙面向里
5.（多選）（2013臨沂高二檢測）如圖所示，兩根光滑的金屬導軌，平行放置在傾角為θ的斜面上，導軌的左端接有電阻R，導軌自身的電阻可忽略不計。斜面處在一勻強磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于斜面向上。質(zhì)量為m、電阻可以不計的金屬棒ab，在沿著(zhù)斜面與棒垂直的恒力F作用下沿導軌勻速上滑，并上升高度h，在這一過(guò)程中（ ）
A.作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于零
B.作用于金屬棒上的各個(gè)力的合力所做的功等于mgh與電阻R上產(chǎn)生 的焦耳熱之和
C.恒力F與安培力的合力所做的功等于零
D.恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱
二、非選擇題（本題共2小題，共 20分。需寫(xiě)出規范的解題步驟）
6.（8分）（2013玉溪高二檢測）如圖所示，長(cháng)L1寬L2的矩形線(xiàn)圈電阻為R，處于磁感應強度 為B的勻強磁場(chǎng)邊緣，線(xiàn)圈與磁感線(xiàn)垂直，求將線(xiàn)圈以向右的速度v勻速拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中，
�。�1）拉力的大小F；
�。�2）線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電熱Q。
7.（12分）（能力挑戰題）如圖所示，兩根足夠長(cháng)的光滑金屬導軌MN、PQ間距為l=0.5m，其電阻不計，兩導軌及其構成的平面均與水平面成30°角。完全相同的兩金屬棒ab、cd分別垂直導軌放置，每棒兩端都與導軌始終有良好接觸，已知兩棒的質(zhì)量均為0. 02kg，電阻均為R=0.1Ω，整個(gè)裝置處在垂直于導軌平面向上的勻強磁場(chǎng)中，磁感應強度為B=0.2T，棒ab在平行于導軌向上的力F作用下，沿導軌向上勻速運動(dòng)，而棒cd恰好能保持靜止。取g=10m/s2，問(wèn)：
�。�1）通過(guò)cd棒的電流I是多少？方向如何？
�。�2）棒ab受到的力F多大？
�。�3）棒cd每產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，力F做的功W是多少？
答案解析
1.【解析】選A。磁場(chǎng)的變化使空間產(chǎn)生感應電場(chǎng)。根據楞次定律得出如圖所示感應電場(chǎng)，又因小球帶正電荷，電場(chǎng)力與小球速度同向，電場(chǎng)力對小球做正功，小球速度變大，A項正確。
2.【解析】選A、B。根據動(dòng)生電動(dòng)勢的定義，A項正確；動(dòng)生電動(dòng)勢中的非靜電力與洛倫茲力有關(guān)，感生電動(dòng)勢中的非靜電力與感生電場(chǎng)有關(guān)，B項正確，C、D項錯誤。
3.【解析】選A。a粒子在磁場(chǎng)中運動(dòng)，受到的洛倫茲力不做功，動(dòng)能不變；b粒子在變化的磁場(chǎng)中運動(dòng)，由于變化的磁場(chǎng)要產(chǎn)生感生電場(chǎng)，感生電場(chǎng)會(huì )對它做正功，所以A選項是正確的。
4.【解析】選B。當MN中電流突然減小時(shí)，單匝矩形線(xiàn)圈abcd垂直紙面向里的磁通量減小，根據楞次定律，單匝矩形線(xiàn)圈abcd中產(chǎn)生的感應 電流方向為順時(shí)針?lè )较�，由左手定則可知，線(xiàn)圈所受安培力的合力方向向右，選項B正確。
【變式備選】如圖所示，在一均勻磁場(chǎng)中有一導線(xiàn)框abcd，導線(xiàn)框處于水平面內，磁場(chǎng)與導線(xiàn)框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一段導體桿，它可在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)，桿ef及導線(xiàn)框中導線(xiàn)的電阻都可不計。開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，則（ ）
A.ef將減速向右運動(dòng)，但不是勻減速
B.ef將勻減速向右運動(dòng)，最后停止
C.ef將勻速 向右運動(dòng)
D.ef將往返運動(dòng)
【解析】選A 。ef向右運動(dòng)，在閉合回路中產(chǎn)生感應電流，根據楞次定律，ef桿受安培力將阻礙其向右運動(dòng)，即ef要克服安培力做功而使動(dòng)能減少，故ef是向右做減速運動(dòng)。由F=BIL= =ma知，隨速度v的減小，加速度減小，故不可能做勻減速運動(dòng)，A正確，B、C錯誤；當速度為零時(shí)，安培力為零，合外力為零，桿靜止，故D錯誤。
5.【解析】選A、D。金屬棒勻速上滑的過(guò)程中，對金屬棒受力分析可知，有三個(gè)力對棒做功：恒力F做正功、重力做負功、安培力阻礙相對運動(dòng)，沿斜面向下，做負功。勻速運動(dòng)時(shí)，所受合力為零，故合力做功為零，A項正確，B、C項錯誤；克服安培力做多少功就有多少其他形式的能轉化為電路中的電能，電能又等于R上產(chǎn)生的焦耳熱，故恒力F與重力的合力所做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱，D正確。
6.【解題指南】由電磁感應定律確定安培力的表達式，利用平衡條件確 定拉力F的大��；由焦耳定律直接求得電熱Q。
【解析】（1）線(xiàn)圈出磁場(chǎng)時(shí)：F=BIL2
I=
E=BL2v
有：F=
�。�2）t=
所以：Q=I2Rt
Q=
答案：（1） （2）
7.【解題指南】解答本題時(shí)可 按以下思路分析：
�。�1）對棒cd 受力分析，列平衡方程，求安培力，求解電流；
�。�2）對棒ab受力分析，根據平衡條件求力F；
�。�3）根據焦耳定律及功能關(guān)系求解力F所做的功。
【解析】（1）棒cd受到的安培力Fcd=IlB ①
棒cd在共點(diǎn)力作用下平衡，則
Fcd=mgsin 30° ②
由①②式代入數據解得I=1A
方向由右手定則可知由d到c。
�。�2）棒ab與棒cd受到的安培力大小相等，Fab=Fcd
對棒ab由共點(diǎn)力平衡有
F=mgsin 30°+IlB ③
代入數據解得F=0.2N。 ④
�。�3）設在時(shí)間t內棒cd產(chǎn)生Q=0.1J的熱量，由焦耳定律可知Q=I2Rt ⑤
設ab棒勻速運動(dòng)的速度大小為v，則產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢E=Blv ⑥
由閉合電路歐姆定律知
I= ⑦
由運動(dòng)學(xué)公式知，在時(shí)間t內，棒ab沿導軌的位移
x=vt ⑧
力F做的功W=Fx ⑨
綜合上述各式，代入數據解得W=0.4J。
答案：（1）1A 方向由d到c （2）0.2N （3）0.4 J
【總結提升】解答力和電磁現象問(wèn)題的技巧
力現象和電磁現象相互聯(lián)系，相互制約，解決問(wèn)題首先要建立“動(dòng)→電→動(dòng)”的思維順序，可概括為：
�。�1）找準主動(dòng)運動(dòng)者，用法拉第電磁感應定律和楞次定律求解電動(dòng)勢大小和方向。
�。�2）根據等效電路圖，求解回路中電流的大小及方向。
�。�3）分析導體棒的受力情況及導體棒運動(dòng)后對電路中電學(xué)參量的“反作用”，即分析由于導體棒受到安培力，對導體棒運動(dòng)速度、加速度的影響，從而推理得出對電路中的電流有什么影響，最后定性分析出導體棒的最終運動(dòng)情況。
�。�4）列出牛頓第二定律或平衡方程求解。
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