高中物理电磁学复习题解析

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高中物理电磁学复习题解析

【例 1 】 矩形线框在磁场中作如下图所示的各种运动 ， 运动到图上所示位置时 ， 其中有感应电流产生的是图 (　　)

【解析】 答案选 C 、 D 。

1 ） A 、 B 选项中，学生容易认为线框切割磁感线，因此能产生感应电流。但是要产生感应电流，必须要有变化的磁通量，而这两个选项中线框整体切割磁感线，并没有磁通量的变化，因此不会产生感应电流。

2 ） C 选项会有感应电流，但是会有学生认为此刻磁通量为零，没有感应电流。同理要产生感应电流，必有变化的磁通量，此时线框内磁通量为零，但是当线框转至与平面垂直时磁通量达到最大，发生了磁通量的变化，因此有感应电流。

3 ） D 选项有学生会漏选，可能认为整体切割磁感线，磁通量不变，不产生感应电流。但是注意，直导线产生的磁场强度跟距离此导线的距离有关，因此不同距离处的磁场强度不同，距离越远，磁场强度越小，因此线框运动过程中磁通量发生了改变，能产生感应电流。 

【例 2 】 由细弹簧围成的圆环中间插入一根条形磁铁 ， 如图所示 . 当用力向四周扩圆展环 ， 使其面积增大时 ， 从上向下看 (           )

A. 穿过圆环的磁通量减少 ， 圆环中有逆时针方向的感应电流

B. 穿过圆环的磁通量增加 ， 圆环中有顺时针方向的感应电流

C. 穿过圆环的磁通量增加 ， 圆环中有逆时针方向的感应电流

D. 穿过圆环的磁通量不变 ， 圆环中没有感应电流

【解析】 答案选 A 。学生容易认为，圆环面积增大，通过圆环的磁感线数量增多，因此磁通量会增加，从而导致错选。

此类题目需要学生对磁通量的概念有深刻理解，并且熟知条形磁铁所产生的磁场。条形磁铁磁感线从 N 极出发，又回到 S 极，并在磁铁内部由 S 极回到 N 极。因此从上往下看，圆环中心处的磁感线由下往上穿进，除中心处的地方磁感线由上至下。

因此实际的磁通量应该是中心处的磁感线数量减去外侧的磁感线数量，而当面积增大的时候，中心处磁感线数量不变，外侧数量增加，因此总的磁通量强度是在减小的，答案选 A 。 

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【例 3 】 如图所示，以边长为 1250px 的正方形导线框，放置在 B=0.40T 的匀强磁场中。已知磁场方向与水平方向成 37° 角，线框电阻为 0.10Ω ，求线框绕其一边从水平方向转至竖直方向的过程中通过导线横截面积的电量。 

【错解】 线框在水平位置时穿过线框的磁通量 Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb ；

线框转至竖直位置时，穿过线框的磁通量 Φ2=BScos37°=8.0×10-8 （ Wb ）

这个过程中的平均电动势：

 

通过导线横截面的电量：

 

磁通量 Φ1=Bscosθ ，公式中 θ 是线圈所在平面的法线与磁感线方向的夹角。

若 θ ＜ 90° 时， Φ 为正， θ ＞ 90° 时， Φ 为负，所以磁通量 Φ 有正负之分，即在线框转动至框平面与 B 方向平行时，电流方向有一个转变过程。错解就是忽略了磁通量的正负而导致错误。

【正解】 设线框在水平位置时法线 n 方向向上，穿过线框的磁通量 Φ1=BScos53°=6.0×10-2Wb 。

当线框转至竖直位置时，线框平面的法线方向水平向右，与磁感线夹角 θ=143° ，穿过线框的磁通量 Φ1=BScos143°=-8.0×10-2Wb

通过导线横截面的电量：

 

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