《2020-2021学年高中物理人教版选修3-2检测：第四章 电磁感应4.4法拉第电磁感应定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020-2021学年高中物理人教版选修3-2检测：第四章 电磁感应4.4法拉第电磁感应定律（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、- 1 - 4.44.4 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 课时作业 基础达标 1下列说法正确的是() A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D线圈中磁通量变化的越快，线圈中产生的感应电动势越大 【解析】根据法拉第电磁感应定律可知D正确 【答案】D 2 一根直导线长 0.1 m， 在磁感应强度为 0.1 T的匀强磁场中以 10 m/s的速度匀速运动， 则导线中产生的感应电动势描述错误的是() A一定为 0.1 V B可能为零 C可能为 0.01 V D最大值为 0
2、.1 V 【解析】当公式 EBLvsin 中 B，l，v 互相垂直时，导体切割磁感线运动的感应电 动势最大，EmBLv0.10.110 V0.1 V，考虑到它们三者的空间位置关系，所以描述错 误的只有A. 【答案】A 3. 用均匀导线做成的正方形线框边长为 0.2 m， 正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场 中，如图所示，当磁场以 10 T/s的变化率增强时，线框中 a、b 两点电势差是() AUab0.1 V BUab0.1 V CUab0.2 V DUab0.2 V 【解析】 题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流， 把左半部分线框看成电源，其电动势为
3、 E，内电阻为 ，画出等效电路如图所示，则 ab 两点间 r 2 - 2 - 的电势差即为电源的路端电压，设 l 是边长，且依题意知10 T/s. 由 E得 B t t E10V0.2 V BS t B t l2 2 0.22 2 |Uab| I V0.1 V r 2 E r 2 r 2 r 2 0.2 r r 2 由于 a 点电势低于 b 点电势，故 Uab0.1 V，即B选项正确 【答案】B 4. 如图所示，闭合开关S，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用 0.2 s，第二次用 0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则() A第一次磁通量变化较大 B第一次 G 的最大偏角较大 C第一次
4、经过 G 的总电荷量较多 D若开关S断开，G 不偏转，故两次均无感应电动势 【解析】由于两次插入过程条形磁铁的起始位置和终止位置相同，因此磁通量的变化 量 相同，故选项A错误；根据 En可知，第一次磁通量的变化率较大，感应电动 t 势较大，而闭合电路的总电阻相同，故第一次 G 的最大偏转角度较大，选项B正确；通过 G 的电荷量 q tt，即两次通过 G 的电荷量相等，选项C错误，若S断开，电I E R R 路中无电流，但仍存在感应电动势，选项D错误 【答案】B 5. 如图所示，长为 L 的金属导线弯成一个圆环，导线的两端接在电容为 C 的平行板电容器 上，P、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于
5、环面向里，磁感应强度以 BB0kt(k0)随时间 - 3 - 变化，t0 时，P、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间 t，电容器 P 板 () A不带电 B所带电荷量与 t 成正比 C带正电，电荷量是 kL2C 4 D带负电，电荷量是 kL2C 4 【解析】磁感应强度以 BB0kt(k0)随时间变化， 由法拉第电磁感应定律得 E t SkS，而 S，经时间 t 电容器极板 P 所带电荷量 QECC，由楞次定律 B t L2 4 kL2 4 可知，P 板带负电，故选项D正确 【答案】D 6. 如图所示，PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以 MN 为边界的匀强磁场，
6、磁 场方向垂直于线框平面，边界 MN 与线框的边成 45角，E、F 分别为 PS 和 PQ 的中点关于 线框中的感应电流，正确的说法是() A当 E 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大 B当 P 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大 C当 F 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大 D当 Q 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大 【解析】当 P 点开始进磁场时，R 点也开始进磁场，这是因为 PR 连线与 MN 平行，这时 切割磁感线的有效长度为最大，等于 RS.所以，回路产生的感应电动势最大，电流也最大，选 项B正确 【答案】B 7. 一个电阻是 R，半径为 r 的单匝线圈放在
7、磁感应强度为 B 的匀强磁场中，如图所示，若以 线圈的直径为轴旋转 180，则在此过程中，导线横截面上通过的电荷量为() - 4 - A0 B. Br2 R C. D. 2Br2 R 4Br2 R 【解析】由法拉第电磁感应定律知，此过程中的平均感应电动势，平均E t 2BS t 电流，故导线截面上通过的电荷量 qt. I E R I 2BS R 2Br2 R 【答案】C 8. 如图所示，导体 AB 的长为 2R，绕 O 点以角速度 匀速转动，OB 为 R，且 OBA 三点在一 条直线上，有一匀强磁场磁感应强度为 B，充满转动平面且与转动平面垂直，那么 AB 两端的 电势差为() A. BR2
8、B2BR2 1 2 C4BR2 D6BR2 【解析】设经过 t，磁通量的变化量 BSB(3R)2BR24BtR2. t 2 t 2 由法拉第电磁感应定律，得 UAB4BR2. t 4BtR2 t 【答案】C 9. 如图所示，在宽为 0.5 m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为 r0.6 的直导体 棒，在导轨的两端分别连接两个电阻 R14 、R26 ，其他电阻不计整个装置处在垂直 导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度 B0.1 T当直导体棒在导体上以 v6 m/s 的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻 R1和 R2的电流大小 【解析】 - 5 - 本题可由法拉第电磁感应定
9、律直接求感应电动势，然后根据等效电路，由欧姆定律计算 电流大小 由题意可画出如右图所示的电路图，则感应电动势 EBlv0.10.56 V0.3 V UabV0.24 V， ER外 R外r 0.3 2.4 2.40.6 I1 A0.06 A Uab R1 0.24 4 I2 A0.04 A. Uab R2 0.24 6 【答案】0.24 V0.06 A0.04 A 能力提升 1. 一正方形闭合导线框 abcd 边长 L0.1 m，各边电阻均为 1 ，bc 边位于 x 轴上，在 x 轴 原点 O 右方有宽 L0.1 m、磁感应强度为 1 T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所 示在线框以恒定
10、速度 4 m/s沿 x 轴正方向穿越磁场区域的过程中，如图所示的各图中，能正 确表示线框从进入到穿出磁场过程中，ab 边两端电势差 Uab随位置变化情况的是() 【解析】当 ab 边进入磁场时，ab 为电源，Uab为路端电压，Uab BLv0.3 V；当 ab 3 4 边出磁场时，dc 为电源，Uab BLv0.1 V，且方向相同，故B项正确 1 4 【答案】B - 6 - 2如图所示，在下列情况下电流计G中有电流通过的是(B 为匀强磁场)() AMN 向左匀速运动的过程中 BMN 向左加速运动的过程中 CMN 向右匀速运动的过程中 DMN 向右加速运动的过程中 【解析】电流计中如果有电流，线
11、圈 a 中应有变化的磁场，线圈 a 中的磁场由线圈 b 中的电流产生，则线圈 b 中电流一定是变化的，线圈 b 中的电流是 MN 切割磁感线运动产生， 则 MN 必定做变速运动，所以选项B、D正确 【答案】BD 3在图中，EF、GH 为平行的金属导轨，其电阻不计，R 为电阻，C 为电容器，AB 为可在 EF 和 GH 上滑动的导体横杆有匀强磁场垂直于导轨平面若用 I1和 I2分别表示图中该处导 线中的电流，则当横杆 AB() A匀速滑动时，I10，I20 B匀速滑动时，I10，I20 C加速滑动时，I10，I20 D加速滑动时，I10，I20 【解析】导体棒水平运动时产生感应电动势，对整个电路
12、，可把 AB 棒看做电源，等效 电路如下图所示当棒匀速滑动时，电动势 E 不变，故 I10，I20.当棒加速运动时，电动 势 E 不断变大，电容器不断充电，故 I10，I20. 【答案】D 4. - 7 - 穿过某闭合线圈的磁通量 ，随时间 t 按如图所示的正弦规律变化t1时刻磁通量 1 最大，t3时刻磁通量 30，时间 t1t2t1和 t2t3t2相等，在 t1和 t2时间内 闭合线圈中感应电动势的平均值分别为和，在 t2时刻感应电动势的瞬时值为 e，则() E1E2 A. B.e D.e E1E2E2E1 【解析】 仔细研究图，看两个直角三角形：平行于纵轴( 轴)的直角边，相当于磁通量的改
13、变量； 平行于横轴(t 轴)的直角边，为对应的物理过程所经历的时间；斜边的斜率，即 /t， 为相应时间内感应电动势的平均值， 图非常直观地显示.某时刻感应电动势的瞬时值与 E2E1 t 图象在该时刻切线的斜率对应t2时刻 t 图线的切线已画在图上，不难看出e. E2E1 【答案】BD 5. 如图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路虚线 MN 右侧是磁感应强度为 B 的匀 强磁场方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止，下列结论正确的是() A感应电流方向不变 BCD 段直线始终不受安培力 C感应
14、电动势最大值 EBav D感应电动势平均值 Bav E 1 4 【解析】在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次 定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确根据左手定则可以判断，CD 段受安培 力向下，B不正确当半圆闭合回路进入磁场一半时，等效长度最大为 a，这时感应电动势最 大为 EBav，C正确感应电动势平均值 Bav，D正确 E t B1 2a 2 2a v 1 4 【答案】ACD - 8 - 6 如图所示， 矩形线圈在 0.01 s内由原始位置转落至位置.已知 ad5102 m， ab 20102 m，匀强磁场的磁感应强度 B2 T，R1R31 ，R2R4
15、3 .求： (1)平均感应电动势； (2)转落时，通过各电阻的平均电流(线圈的电阻忽略不计) 【解析】线圈由位置转落至位置的过程中，穿过线圈的磁通量 发生变化，即产 生感应电动势，视这一线圈为一等效电源，线圈内部为内电路，线圈外部为外电路，然后根 据闭合电路欧姆定律求解 (1)设线圈在位置时，穿过它的磁通量为 1，线圈在位置时，穿过它的磁通量为 2，有 1BScos601102 Wb，2BS2102 Wb，所以21110 2 Wb. 根据法拉第电磁感应定律可得 E1 V. t (2)将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻 R R3R4R1R2 R1R2R3R4 2 . 根据闭合电路欧姆定律得总电流 I A0.5 A. E R 1 2 通过各电阻的电流 I I0.25 A. 1 2 【答案】(1)1 V(2)0.25 A
