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4.5 电磁感应现象的两类情况 课堂10分钟达标1.(多选)下列说法中正确的是()A.磁场变化时会在空间激发电场B.处于变化磁场中的导体中的自由电荷定向移动,是由于受到感生电场的作用C.导体棒不切割磁感线就一定没有感应电动势D.导体棒切割磁感线产生感应电动势的原因是导体棒内部自由电子受安培力作用【解析】选A、B。麦克斯韦认为,磁场的变化在空间激发一种电场。闭合电路此刻处于这种电场中,导体中的自由电荷将发生定向运动,产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势。其非静电力就是这种感生电场的作用效果,所以A、B选项正确。产生感应电动势的方式可以是动生,也可以是感生,选项C错误。导体棒切割磁感线产生感应电动势的原因是导体棒内部自由电子受洛伦兹力作用,选项D错误。2.(2020安庆高二检测)一环形线圈放在匀强磁场中,设在第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,那么在第2s内,线圈中感应电流的大小和方向分别为()A.大小恒定,逆时针方向B.大小恒定,顺时针方向C.大小逐渐增加,顺时针方向D.大小逐渐减小,逆时针方向【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)变化的磁场产生电场,均匀变化的磁场产生恒定的电场。(2)根据楞次定律和安培定则判断出感应电流的方向。【解析】选A。由题意可知,第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里,则在第2s内,磁场的方向垂直于线圈平面向外,且均匀减小,所以产生恒定的电流,根据楞次定律和安培定则,感应电流的方向为逆时针方向,所以A正确,B、C、D错误。【补偿训练】下列说法中正确的是()A.动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的B.因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功,所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定D.导体棒切割磁感线产生感应电流,受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反【解析】选C。洛伦兹力沿导体方向的分力对导体中自由电荷做功是产生动生电动势的本质,A错误;在导体中自由电荷受洛伦兹力的合力与合速度方向垂直,总功为0,B错误,C正确;只有在导体棒做匀速切割时,除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反,做变速运动时不成立,故D错误。3.(多选)如图所示,匀强磁场的方向垂直于电路所在平面向里,导体棒ab与电路接触良好。当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时,若不计摩擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡L未被烧毁,电容器C未被击穿,则该过程中()A.感应电动势将变大B.灯泡L的亮度变大C.电容器C的上极板带负电D.电容器两极板间的电场强度将减小【解析】选A、B。当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时,由右手定则知,导体棒a端的电势高,电容器C的上极板带正电;由公式E=Blv知,感应电动势将变大,导体棒两端的电压变大,灯泡L的亮度变大,由场强E=,知电容器两极板间的电场强度将变大。故A、B正确,C、D错。【补偿训练】(多选)如图所示,磁感应强度为B的匀强磁场有理想界面,用力F将矩形线圈从磁场中匀速拉出。在其他条件不变的情况下()A.速度越大时,拉力做功越多B.线圈边长L1越大时,拉力做功越多C.线圈边长L2越大时,拉力做功越多D.线圈电阻越大时,拉力做功越多【解析】选A、B、C。用力F匀速拉出线圈的过程中所做的功为W=FL2,又F=F安=IBL1,I=,所以W=,可知A、B、C正确,D错误。4.如图所示,将两块水平放置的金属板用导线与一线圈连接,线圈中存在方向竖直向上、大小变化的磁场,两板间有一带正电的油滴恰好处于静止状态,则磁场的磁感应强度B随时间t变化的图象是()【解析】选C。带正电油滴处于静止,说明感应电动势恒定,在正对金属板之间产生的电场为恒定的匀强电场,电场力与重力平衡。即电场力向上,说明上极板为感应电动势的负极,根据电流在电源内部从负极流向正极可以判断感应电流是自上而下的方向,右手判断感应电流的磁场是竖直向上的,根据楞次定律感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化,说明原磁场在减小,根据感应电动势恒定,判断原磁场在均匀减小,C对。【补偿训练】如图所示,质量为m的金属环用线悬挂起来,金属环有一半处于与环面垂直的匀强磁场中,从某时刻开始,磁感应强度均匀减小,则在磁感应强度均匀减小的过程中,关于线拉力的大小,下列说法中正确的是()A.大于环重力mg,并逐渐减小B.始终等于环重力mgC.小于环重力mg,并保持恒定D.大于环重力mg,并保持恒定【解析】选A。磁感应强度均匀减小,穿过回路的磁通量均匀减小,根据法拉第电磁感应定律得知,回路中产生恒定的电动势,感应电流也恒定不变。由楞次定律可知,感应电流方向为顺时针方向,再由左手定则可得,安培力的合力方向竖直向下,金属环始终保持静止,则拉力大于重力,由于磁感应强度均匀减小,所以拉力的大小也逐渐减小,故A正确,B、C、D均错误。
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