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高中物理学习材料
（灿若寒星**整理制作）
5 电磁感应现象的两类情况
建议用时 45分钟
实际用时 满分 100分 实际得分 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分.第4、6题为单选，其余为多选.多选中全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）
1.如图1所示，两水平放置的平行金属板放在匀强磁场中，导线贴着边缘以速度向右匀速滑动，当一带电粒子以水平速度射入两板间后，能保持匀速直线运动，该带电粒子可能（ A.带正电，速度方向向左 B.带负电，速度方向向左C.带正电，速度方向向右 D.带负电，速度方向向右
2.如图2所示，是固定在竖
图1
直平面内的足够长的金属框架，除电阻外其余电阻不计；为一金属杆，与接触良好且没有摩擦.下滑时始终处于水平状态，整个装置处在垂直框面
图2 的匀强磁场中，从静止下
滑一段时间后，闭合开关S，则（
A.闭合开关时的加速度一定小于 B. C. D.闭合开关的时刻不同，最终的速度相同 3.如图3所示,导体在做
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切割磁感线运动时,将产生一个电动势,因而在电路中有电流通过,下列说法中正确的是( )
A.因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B. C. D.导体相当于电源,
4.如图4所示，平行金属导轨竖直放置于绝缘水平地板上,金属杆可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻外，其他电阻不计，匀强磁场垂直穿过导轨平面，以下有两种情况：第一次，是闭合开关，然后从图中位置由静止释放，经过一段时间后匀速到达地面；第二次，先从同一高度由静止释放，当下滑一段距离后突然闭合开关，最终也匀速到达了地面.设上述两种情况下由于切割磁感线产生的焦耳热分别为、，则可断定（ ）A. B. C. D.
5.以下说法正确的是（ ）
A.用公式求出的是电动 势的瞬时值 图4 B.用公式求出的电动势，
只限于磁场方向和导线运动方向及导线方向三者互相垂直的情况
C.用求出的电动势是内的平均电动势 D.用求出的电动势是时刻的瞬时电动势
图3
精 品 试 卷 6.一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.直升机螺旋桨叶片的长度为，螺旋桨转动的频率为，顺着地磁场的方向看螺旋 桨，螺旋桨顺时针方向转图5 动．螺旋桨叶片的近轴端 为，远轴端为，如果忽略到转轴中心线的距离，用C.，且点电势高于点电势 D.，且点电势高于点电势 7.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过.设落潮时，海水自西向东流，流速为.下列说法正确的是（ ） A.河北岸的电势较高 B.河南岸的电势较高 C.电压表记录的电压为 D.电压表记录的电压为 8.如图6所示，一金属方框从离磁场区域上方高处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是( ) A.线框做加速运动，加速度 B.线框做匀速运动 C.线框做减速运动 D.线框会跳回原处 图6 9.如图7所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆放在导轨上并与导轨垂直.现用一平行于导轨的恒力拉杆，使它由静止开始向右运动.杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计.用表示回路中的感应电动势，表示回路中的感应电流，在随时间变化的过程中，电阻消耗的功率等于（ ） A．的功率 B．安培力的功率的绝对值 C．与安培力的合力的功率 D． 图7 10.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为，底端接阻值为的电阻.将质量为的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，推荐下载
表示每个叶片中的感应电动势，如图5所示，则( ) A.，且点电势低于点电势 B.，且点电势低于点电势 导轨所在平面与磁感应强度为的匀强磁场垂直，如图8所示.除电阻 外其余电阻不计.图8 现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则（ ） A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 B.金属棒向下运动时，流过电阻的电流方向为 C.金属棒的速度为时，所受的安培力大小为 D.电阻上产生的总热量等于金属棒重力势能 的减少 二、填空题（本题20分.请将正确的答案填到横线上）11.把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出(如图9所示)，第一次速度为，第二次速度为，且，则两情况下拉力的功之比______，拉力的功率之比______，线圈中产生的焦耳热之比______. 三、计算题（本 题共2小题，共40分.图9 解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 12.（20分）如图10所示，两根足够长的金属导轨竖直放置，导轨间距离为、电阻不计.在导轨上端并接两个额定功率均为、电阻均为的小灯泡.整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直.现将一质量为、电阻可以忽略的金属棒从图示位置由 精 品 试 卷 静止开始释放.金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好.已知某时刻后两灯泡保持正常发光.重力加速度为.求： (1)磁感应强度的大小： (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率. 图10 13.（20分）如图11所示，两根足够长的光滑金属导轨间距为，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒分别垂直导轨放置，金属棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为，电阻均为，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为，棒在平行于导轨向上的力作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒恰好能保持静止.取，问： （1）通过棒的电流是多少，方向如何？ （2）棒受到的力多大？ （3）棒每产生的热量，力做的功是多少？ 图11 5 电磁感应现象的两类情况 参考答案
1.CD 解析：导线向右匀速运动，根据右手定则点电势高，板带正电，板带负电，板间电场方向向下，电荷在电场中，正电荷受电场力方向向下，负电荷受电场力方向向上.带电粒子要做匀速直线运动，正电荷受洛伦兹力方向必须向上，而负电荷受洛伦兹力方向必须向下.根据左手定则，正电荷必须向右运动，负电荷也必须向右运动，
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才符合题意，故选项C、D正确.
2. BD 解析：开关S闭合前，做自由落体运动，开关闭合时导体棒所受的安培力大小为，方向竖直向上，闭合时刻不同，加速度不同，选项B正确；稳定后受力平衡，满足，最终的速度都相同（收尾速度），选项D正确. 3.AB 解析：当导体向右运动时,导体中的自由电子随导体一起以速度运动,利用左手定则,自由电子因受向下的洛伦兹力作用向下运动,所以端电势比端高.棒就相当于一个电源,正极在端,故选项A、B正确.
4.C 解析：本题中金属杆下滑过程中有3种能量发生了变化，其中重力势能减少，动能增加，电能（焦耳热）增加.根据能量守恒定律，重力势能的减少量等于动能和焦耳热增加之和.由题意可判断出，这两种情况下减少的重力势能和增加的动能数值都相同，所以产生的焦耳热也相同.所以选C. 5.ABC
6.A 解析：对于螺旋桨叶片，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨上不同的点线速度不同，但满足，可求其等效切割速度，运用法拉第电磁感应定律.由右手定则判断，在电源内部电流由低电势流向高电势，所以点电势低于点电势，故选项A正确．
7.AC 解析：海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁感线.根据右手定则，河北岸电势高，河南岸电势低，选项A正确、选项B错误.根据法拉第电磁感应定律,选项 C正确、选项D错误.
8.ABC 解析：由楞次定律的另一种表述知：感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动．当线框下落进入磁场的过程中，感应电流的磁场将阻碍线框进入磁场，这就说明进入磁场时产生的感应电流使线框受到向上的安培力．设线框边长为，整个线框电阻为，进入磁场时速度为，边进入磁场时感应电动势，线框中的电流.受到向上的安培力.
①如果，线框将匀速进入磁场．
②如果，线框将加速进入磁场，但随着速度的增大，增大，加速度减小，因此进入磁场的过程就是加速度逐渐减小的加速过程．
③如果，线框将减速进入磁场，随着速度的减小，减小，加速度的值将减小，线框做加速度减小的减速运动． 由此可见，其进入磁场的运动特点是由其自由下落的高度决定的(对于确定的线圈)，选项A、B、C三种情况均有可能．但第四种情况D绝不可能，因为线框进入磁场，才会受到向上的安培力，同时受到向上的力是因为有电流，可见已经有一部分机械能转化为电能，机械能不守恒．
9.BD 解析：随时间变化的过程中，杆的速度越来越大，加速度越来越小，由能量守恒可知，克服安培力做功的功率是把其他形式的能转化成电能的电功率，即等于电阻消耗的功率，整个回路中只有外电阻，故电源的功率即电阻消耗的功率.
10.AC 解析：在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，选项A正确.由右手定则可得，电流的方向从到，选项B错误.当速度为时，产生的电动势为，受到的安培力为，计算可得,选项C正确.在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化，选项D错误. 11.
解析：设线圈的边长为、边长为，整个线圈的电阻为.把拉出磁场时，边以速度匀速运动切割磁感线产生动生电动势，其电流方向从指向，线圈中形成的感应电流，边
所受的安培力.
为了维持线圈匀速运动，所需外力大小为. 因此拉出线圈时外力的功.(即) 外力的功率.(即)
线圈中产生的焦耳热.即.
由上面得出的的表达式可知，两情况拉力的功、功率、线圈中的焦耳热之比分别为 .
12.（1） （2）
解析：小灯泡的额定电流为，额定电压为 （1）最后匀速运动，故,求出. （2）由得.
13.（1） 方向由到 （2） （3） 解析：（1）棒受到的安培力 ①
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棒在共点力作用下平衡，则 ②
由①②式代入数据解得 ，方向由右手定则可知由到. （2）棒与棒受到的安培力大小相等 对棒由共点力平衡有 ③ 代入数据解得 ④
（3）设在时间内棒产生的热量，由焦耳定律可知 ⑤ 设棒匀速运动的速度大小为，则产生的感应电动势 ⑥ 由闭合电路欧姆定律知 ⑦
由运动学公式知，在时间内，棒沿导轨的位移 ⑧
力做的功 ⑨
综合上述各式，代入数据解得
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