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1、- - 1 - -高中物理3.2 课后习题答案第 4 章第 1 节划时代的发现1 奥斯特实验，电磁感应等2 电路是闭合的导体切割磁感线运动第 2 节探究电磁感应的产生条件1 （1）不产生感应电流（2）不产生感应电流（3）产生感应电流2 答：由于弹簧线圈收缩时，面积减小，磁通量减小，所以产生感应电流3 答：在线圈进入磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量增大，所以线圈中产生感应电流；在线圈离开磁场的过程中，由于穿过线圈的磁通量减小，所以线圈中产生感应电流；当个线圈都在磁场中时，由于穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中不产生感应电流4 答：当线圈远离导线移动时，由于线圈所在位置的磁感应强度不断减弱，所以穿
2、过线圈的磁通量不断减小，线圈中产生感应电流当导线中的电流逐渐增大或减小时，线圈所在位置的磁感应强度也逐渐增大或减小，穿过线圈的磁通量也随之逐渐增大或减小，所以线圈中产生感应电流5 答：如果使铜环沿匀强磁场的方向移动，由于穿过铜环的磁通量不发生变化，所以，铜环中没有感应电流；如果使铜环在不均匀磁场中移动，由于穿过铜环的磁通量发生变化，所以，铜环中有感应电流6 答：乙、丙、丁三种情况下，可以在线圈 B 中观察到感应电流因为甲所表示的电流是稳恒电流，那么，由这个电流产生的磁场就是不变的穿过线圈 B 的磁通量不变，不产生感应电7 流乙、丙、丁三种情况所表示的电流是随时间变化的电流，那么，由这样的电流产
3、生的磁场也是变化的，穿过线圈 B 的磁通量变化，产生感应电流8 为了使 MN 中不产生感应电流，必须要求 DENM 构成的闭合电路的磁通量不变，即 ，而20BSl，所以，从 开始，磁感应强度 B 随时间 的变化规律是()Slvt0tt0lvt第 3 节楞次定律1 答：在条形磁铁移入线圈的过程中，有向左的磁感线穿过线圈，而且线圈的磁通量增大根据楞次定律可知，线圈中感应电流磁场方向应该向右，再根据右手定则，判断出感应电流的方向，即从左侧看，感应电流沿顺时针方向2 答：当闭合开关时，导线 AB 中电流由左向右，它在上面的闭合线框中引起垂直于纸面向外的磁通量增加根据楞次定律，闭合线框中产生感应电流的磁
4、场，要阻碍它的增加，所以感应电流的磁场在闭合线框内的方向是垂直纸面向里，再根据右手定则可知感应电流的方向是由 D 向 C当断开开关时，垂直于纸面向外的磁通量减少根据楞次定律，闭合线框中产生感应电流的磁场，要阻碍原磁场磁通量的减少，所以感应电流的磁场在闭合线框内的方向是垂直纸面内外，再根据右手定则可知感应电流的方向是由 C 向 D 3 答：当导体 AB 向右移动时，线框 ABCD 中垂直于纸面向内的磁通量减少根据楞次定律，它产生感应电流的磁场要阻碍磁通量减少，即感应电流的磁场与原磁场方向相同垂直于纸面向内，所以感应电流的方向是 ABCD此时，线框 ABFE 中垂直纸面向内的磁通量增加，根据楞次定
5、律，它产- - 2 - -生的磁场要阻碍磁通量的增加，即感应电流的磁场与原磁场方向相反，垂直于纸面向外所以，感应电流的方向是 ABF E 所以，我们用这两个线框中的任意一个都可以判定导体 AB 中感应电流的方向说明：此题对导体 AB 中的电流方向的判定也可用右手定则来确定4 答：由于线圈在条形磁铁的 N 极附近，所以可以认为从 A 到 B 的过程中，线圈中向上的磁通量减小，根据楞次定律，线圈中产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的减少，即感应电流的磁场与原磁场方向相同，再根据右手螺旋定则可知感应电流的方向，从上向下看为逆时针方向从 B 到 C 的过程中，线圈中向下的磁通量增加，根据楞次定律，线圈中
6、产生的感应电流的磁场要阻碍磁通量的增加，即感应电流的磁场与原磁场方向相反，再根据右手螺旋定则可知感应电流的方向，从上向下看为逆时针方向5 答：（1）有感应电流（2）没有感应电流；（3）有感应电流；（4）当合上开关 S 的一瞬间，线圈 P的左端为 N 极；当打开开关 S 的上瞬间，线圈 P 的右端为 N 极6 答：用磁铁的任一极（如 N 极）接近 A 球时，穿过 A 环中的磁通量增加，根据楞次定律，A 环中将产生感应电流，阻碍磁铁与 A 环接近，A 环将远离磁铁；同理，当磁铁远离发 A 球时，A 球中产生感应电流的方向将阻碍 A 环与磁铁远离， A 环将靠近磁铁由于 B 环是断开的，无论磁极移近
7、或远离 B 环，都不会在 B 环中形成感应电流，所以 B 环将不移动7 答：（1）如图所示圆盘中任意一根半径 CD 都在切割磁感线，这半径可以看成一个电源，根据右手定则可以判断，D 点的电势比 C 点高，也就是说，圆盘边缘上的电势比圆心电势高， （2）根据右手定则判断，D 点电势比 C 点高，所以流过电阻 R 的电流方向自下向上说明：本题可拓展为求 CD间的感应电动势设半径为 r，转盘匀速转动的角速度 ，匀强磁场的磁感应强度为 B，求圆盘转动时的感应电动势的大小具体答案是 21EBr第 4 节法拉第电磁感应定律1 正确的是 D2 解：根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势为 ；根0.921V
8、1754nt据闭合电路欧姆定律可得，通过电热器的电流为 75A=.9EIRr3 解：根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式 得：缆绳中的感应电动势Blv54334.6102.7.610V=.2E4 答：可以声音使纸盒振动，线圈切割磁感线，产生感应电流5 答：因为线圈绕 轴转动时，线圈长 的边切割磁感线的速度变化，感应电动势因而变化根据O 2L公式 和 有 因为 ， ，所以， sinBlvr1sinEB12SL90EBS6 答：（1）根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势 ，所以，2BEnRtt （2）根据闭合电路欧姆定律，可得通过线圈的电流24ABE，所以， 12SBInRnRtt21ABI
9、R7 答：管中有导电液体流过时，相当于一段长为 的导体在切割磁感线，产生的感应电动d势 液体的流量 ，即液体的流量与电动势 的关系为 EBdv2QvE4dQEB- - 3 - -第 5 节电磁感应定律的应用1 解：根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式 ，该机两翼尖间的电势差为EBlv，根据右手定则可知，从驾驶员角度来说，左侧机翼电势54.7012.7340V=.12E高。说明：该题的难点之上在于学生的空间想象力往往比较弱，对此，可用简单图形（图 4-12）帮助理解；另外，该题可补充一问，即当飞机从西向东飞行时，哪侧机翼电势高？分析可得仍为左侧机翼电势高。2 （1）根据法拉第电磁感应定律，线圈
10、中感应电动势为 。根据 图象可知，Entt。电压表的读数为 。 （2）感应电场的方向为逆时针方0.5/Wbst10.5V=Ent向，如图所示。 （3）A 端的电势比 B 端高，所以 A 端应该与电压表标的接线柱连接。3 答：（1）等效电路如图所示。 （2）通过 R 的电流方向从上到下。根据导线切割磁感线产生感应电动势的公式 ，MN、PQ 的电动势都为 。根据电池的并联和闭合电路欧姆定律，通EBlv过 R 电流 。 （3）通过 MN 的电流方向为自 N 到 M；过 PQ 的电流方向为自 N 到1=IM；过 PQ 的电流方向为 Q 到 P。4 （1）线圈以速度 匀速进入磁场，当 CD 边在磁场中时
11、，线圈中感应电动势 ，其中 为 CDv 1EBlv1l边的长度。此时线圈中的感应电流为 ，其中 R 为线圈的总电阻。同理，线圈以速度1EBlvIR匀速进入磁场时，线圈中的感应电流最大值为 。第二次与第一次线圈中最大电流2v 21lvI之比为 。 （2）线圈以速度 匀速进入磁场，当 CD 边在磁场中时，CD 边受安培力最大，最大值:1v为 。由于线圈做匀速运动，所以此时外力也最大，且外力大小等于安培力大小，1BlFIR此时外力的功率为 。同理，线圈以速度 进入磁场时，外力的最大功率为211lPF2v。第二次与第一次外力做功的最大功率之比为 。 （3）线圈以 匀速进入磁场，线圈214lvP 4:1
12、v中的感应电流为 ，设 AD 边长为 ，则线圈经过时间 完全进入磁场，此后线圈1EBlvIR2l 2lt中不再有感应电流。所以第一次线圈中产生的热量为 。同理，线221112BlvlQIRtR圈以速度 匀速进入磁场时，线圈中产生的热量为 。第二次与第一次线圈中产生的热2v 2l量之比为 。说明：可进一步分析并说明，在这一过程中，外力克服安培力所做的功与感应电流所:1做的功是相等的。第 6 节互感和自感1 （1）当开关 S 断开后，使线圈 A 中的电流减小并消失时，穿过线圈 B 的磁通量减小，肉而在线圈 B中将产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的磁场要阻碍原磁场的减小，这样就使铁芯中磁场减弱得
13、慢些，即在开关 S 断开后一段时间内，铁芯中还有逐渐减弱的磁场，这个磁场对衔铁 D 依然有力作用，因此，弹簧 K 不能立即将衔铁拉起 （2）如果线圈 B 不闭合，不会对延时效果产生影响在开关S 断开时，线圈 A 中电流减小并很快消失，线圈 B 中只有感应电动势而无感应电流，铁芯中的磁场很快消失，磁场对衔铁 D 的作用力也很快消失，弹簧 K 将很快将衔铁拉起- - 4 - -2 答：当李辉把多用表的表笔与被测线圈断开时，线圈中的电流将减小，发生自感现象会产生较大的自感电动势，两只表笔间有较高电压， “电”了刘伟一下，所以刘伟惊叫起来，当李辉再摸多用表的表笔时，由于时间经历的较长，自感现象基本“消
14、失”3 答：（1）当开关 S 由断开变为闭合，A 灯由亮变得更为明亮，B 灯由亮变暗，直到不亮 （2）当开关S 由闭合变为断开，A 灯不亮，B 灯由亮变暗，直到不亮第 7 节涡流电磁阻尼和电磁驱动1 答：当铜盘在磁极间运动时，由于发生电磁感应现象，在铜盘中主生感应电流，使铜盘受到安培力作用，而安培力的方向阻碍导体的运动，所以铜盘很快就停了下来2 当条形磁铁的 N 极靠近线圈时，线圈中向下的磁通量增加，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向上，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流方向为逆时针方向（自上而下看）感应电流的磁场对条形磁铁 N 极的作用力向上，阻碍条形磁铁向下运动当条形磁铁
15、的 N 极远离线圈时，线圈中向下的磁通量减小，根据楞次定律可得，线圈中感应电流的磁场应该向下，再根据右手螺旋定则，判断出线圈中的感应电流方向为顺时针方向（自上而下看） 感应电流的磁场对条形磁铁 N 极的作用力向下，阻碍条形磁铁向上运动因此，无论条形磁铁怎样运动，都将受到线圈中感应电流磁场的阻碍作用，所以条形磁铁较快地停了下来，在此过程中，弹簧和磁铁的机械能均转化为线圈中的电能3 答：在磁性很强的小圆片下落的过程中，没有缺口的铝管中的磁通量发生变化（小圆片上方铝管中的磁通量减小，下方的铝管中的磁通量增大） ，所以铝管中将产生感应电流，感应电流的磁场对下落的小圆片产生阻力作用，小圆片在铝管中缓慢下
16、落；如果小圆片在有缺口的铝管中下落，尽管铝管中也会产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的也产生阻力作用，但这时的阻力非常小，所以小圆片在铝管中下落比较快4 答：这些微弱的感应电流，将使卫星受到地磁场的安培力作用因为克服安培力作用，卫星的一部分运动转化为电能，这样卫星机械能减小，运动轨道离地面高度会逐渐降低5 答：当条形磁铁向右移动时，金属圆环中的磁通量减小，圆环中将产生感应电流，金属圆环将受到条形磁铁向右的作用力这个力实际上就是条形磁铁的磁场对感应电流的安培力这个安培力将驱使金属圆环向右运动第五章 交变电流第 1 节交变电流1 答：磁铁靠近白炽灯，发现灯丝颤动因为通交变电流的灯丝处在磁场中要受
