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1、- - 1 - -高中物理高中物理 3.2 课后习题答案课后习题答案第第 4 章章 第第 1 节节 划时代的发现划时代的发现 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 第第 2 节节 探究电磁感应的产生条件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
2、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
3、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2 0BSB l，所以，从开始，磁感应强度 B 随时间 的变化规律是()Slvt l0t t0B lBlvt 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
4、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
5、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，根据楞次定律，它产 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 ABFE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
6、向- - 2 - -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
7、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
8、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21 2EBr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0.090.021000V175V0.4Ent据闭合电路欧姆定律可得，通过电热器的电流为175A=0.175A990 10EIRr3 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EBlv54334.6 102.05 107.6 10 V=7.2 10 VE4 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OO2L公式和有
9、因为，所以，sinEBlvvr12sinEBL L12SL L90EBS6 答：（1）根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势，所以，2BEnnRtt （2）根据闭合电路欧姆定律，可得通过线圈的电流22441ABE E，所以，21 22SEBBInRnRRtRt S221AABBIR IR7 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EBdv 22dQvE4dQEB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
10、势54.7 1012.7 0.7 340V=0.142VE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- - 3 - -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/Wb st100 0.5V=50VEnt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
11、。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EBlv1 1 1VE 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1A=1A 1EIRM；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，线圈中感应电动势，其中为 CDv11EBl v1l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11 1EBl vIRR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2v21 22EBl vIRR之比为。
12、（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2:1v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，22 1 11 1B l vFBI lR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22 1 11B l vPFvR2v。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222 1 24B l vPR4:1v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11 1EBl vIRR2l2ltv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22222 21212 11
13、2B l vlB l lQI RtRvRR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2v22 12 22B l lQR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2:1 做的功是相等的。 第第 6 节节 互感和自感互感和自感 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
14、，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 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
15、 S 由闭合变为断开，A 灯不亮，B 灯由亮变暗，直到不亮- - 4 - -第第 7 7 节节 涡流涡流 电磁阻尼和电磁驱动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
