高中物理 4.4 法拉第电磁感应定律课时训练（含解析）新人教版选修32.doc

法拉第电磁感应定律题组一法拉第电磁感应定律1.了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。则以下符合事实的是()a.丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁,终于发现了电磁感应现象b.英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场c.法拉第发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕d.安培定则用来判断通电导线在磁场中所受安培力的方向解析:丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互关系的序幕;麦克斯韦的电磁场理论认为磁场变化时会在空间激发一种电场;法拉第发现了电磁感应现象;安培定则用来判断电流产生的磁场方向,只有选项b正确。答案:b2.如图所示,通电螺线管水平固定,oo为其轴线,a、b、c三点在该轴线上,在这三点处各放一个完全相同的小圆环,且各圆环平面垂直于oo轴。则关于这三点的磁感应强度ba、bb、bc的大小关系及穿过三个小圆环的磁通量a、b、c的大小关系,下列判断正确的是()a.ba=bb=bc,a=b=cb.babbbc,abbbbc,abcd.babbbc,a=b=c解析:根据通电螺线管产生的磁场特点可知babbbc,由=bs可得abc,故c正确。答案:c3.(多选题)下列关于电磁感应产生感应电动势大小的表述正确的是()a.穿过导体框的磁通量为零的瞬间,线框中的感应电动势有可能很大b.穿过导体框的磁通量越大,线框中感应电动势一定越大c.穿过导体框的磁通量变化量越大,线框中感应电动势一定越大d.穿过导体框的磁通量变化率越大,线框中感应电动势一定越大解析:感应电动势的大小与磁通量的大小无关,而是与磁通量的变化率成正比,当导体框的磁通量为零的瞬间,线框中感应电动势可能很大,选项a、d正确。答案:ad4.(多选题)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转动轴垂直于磁场。若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图所示,则()a.线圈中0时刻的感应电动势最小b.线圈中c时刻的感应电动势为零c.线圈中c时刻的感应电动势最大d.线圈中0到c时刻内平均感应电动势为0.4 v解析:感应电动势e=t,而磁通量的变化率是-t图象中的切线斜率,当t=0时=0,但t0。若求平均感应电动势,则用与t的比值求,e=t=(2-0)10-30.0112v=0.4v。可知选项b、d正确。答案:bd5.(2014江苏单科)如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由b均匀地增大到2b。在此过程中,线圈中产生的感应电动势为()a.ba22tb.nba22tc.nba2td.2nba2t解析:由法拉第电磁感应定律,e=nt=n2b-bta22=nba22t,选项b正确。答案:b题组二导体切割磁感线产生的电动势6.(多选题)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()a.一定为0.1 vb.可能为零c.可能为0.01 vd.最大值为0.1 v解析:当公式e=blv中b、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大,em=blv=0.10.110v=0.1v;当vb时,e=0,所以0e0.1v,故选项b、c、d正确。答案:bcd7.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其e-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为v02,线圈中的e-t关系图可能是()解析:从e-t图象可以看出,刷卡速度为v0时,产生感应电动势的最大值为e0,所用时间为t0;当刷卡速度变为v02时,根据e=blv可知,此时产生感应电动势的最大值e=e02,由于刷卡器及卡的长度未变,故刷卡时间变为2t0,故选项d正确。答案:d8.纸面内两个半径均为r的圆相切于o点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2r的导体杆oa绕过o点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为,t=0时,oa恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从o指向a的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是()解析:导体杆在右边圆形磁场中切割磁感线的有效长度为l=2rsint,产生的感应电动势的大小e=12bl2=2br2sin2t,电动势随时间变化,且非均匀变化,排除选项a、b。根据右手定则,导体杆在右边磁场中运动时,感应电动势为正,排除选项d,选项c正确。答案:c题组三感应电流受的安培力9.如图所示,通电导线mn与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘。当mn中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向()a.向左b.向右c.垂直纸面向外d.垂直纸面向里解析:mn中的电流减小时,在线圈中的磁通量减小,感应电流的效果应阻碍磁通量的减小,所以线圈所受安培力的合力应使线圈向磁通量增大的方向运动,因此方向应向右,选项b正确。答案:b10.如图所示,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动,则ab的运动情况是()a.向左或向右匀速运动b.向左或向右减速运动c.向左或向右加速运动d.只能向右匀加速运动解析:当导线ab在导轨上滑行时,线圈c向右运动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,导线正在减速运动,与方向无关,故选项a、c、d错误,选项b正确。答案:b11.(多选题)在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环如图所示,以下判断中正确的是()a.释放圆环,环下落时环的机械能守恒b.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大c.给磁铁水平向右的初速度,磁铁运动后做减速运动d.给磁铁水平向右的初速度,圆环产生向左的运动趋势解析:由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为0,所以在圆环下落的过程中,磁通量不变,没有感应电流,只受重力,则圆环下落时环的机械能守恒,选项a对,选项b错;给磁铁水平向右的初速度,由楞次定律可知,圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化,所以要受到向右的作用力,由牛顿第三定律可知,磁铁要受到向左的作用力而做减速运动,选项c对,选项d错。答案:ac12.(多选题)(2014四川理综)如图所示,不计电阻的光滑u形金属框水平放置,光滑、竖直玻璃挡板h、p固定在框上,h、p的间距很小。质量为0.2 kg的细金属杆cd恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是b=(0.4-0.2t) t,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则()a.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从c到db.t=3 s时,金属杆中感应电流方向从d到cc.t=1 s时,金属杆对挡板p的压力大小为0.1 nd.t=3 s时,金属杆对挡板h的压力大小为0.2 n解析:由楞次定律可知,t=1s、t=3s时,金属杆中感应电流方向均从c到d,选项a正确,b错误;由法拉第电磁感应定律,得感应电动势e=btssin30=0.1v,感应电流i=er=1a,t=1s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得fp=fasin30=bilsin30=(0.4-0.2t)tilsin30=0.1n,选项c正确;t=3s时,金属杆受力如图乙所示,由平衡条件,得fh=fasin30=b3ilsin30,而b3=0.4t-0.23t=-0.2t,方向向左上方,代入解得fh=0.1n,选项d错误。甲乙答案:ac(建议用时:30分钟)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.线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大c.线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大d.线圈中磁通量变化得越快,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知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁感应强度、磁通量、磁通量的变化量大小没有必然联系,选项a、b错误;磁感应强度越大,线圈的磁通量不一定大,也不一定大,t更不一定大,故选项c错误;磁通量变化得快,即t大,由e=nt可知,感应电动势越大,选项d正确。答案:d2.一闭合线圈放在随时间均匀变化的磁场中,线圈平面和磁场方向垂直。若想使线圈中的感应电流增大一倍,下述方法可行的是()a.使线圈匝数增加一倍b.使线圈面积增加一倍c.使线圈匝数减少一半d.使磁感应强度的变化率增大一倍解析:根据e=nt=nbts求电动势,当n、s发生变化时导体的电阻也发生了变化。若匝数增加一倍,电阻也增加一倍,感应电流不变,故选项a错;若匝数减少一半,感应电流也不变,故选项c错;若面积增加一倍,长度变为原来的2倍,因此电阻为原来的2倍,电流为原来的2倍,故选项b错;磁感应强度的变化率增大一倍,感应电流增大一倍,选项d正确。答案:d3.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 wb,则()a.线圈中感应电动势每秒增加2 vb.线圈中感应电动势每秒减少2 vc.线圈中无感应电动势d.线圈中感应电动势大小不变解析:题设条件中给出的线圈中的磁通量每秒均匀减少2wb,即相当于已知t=2wb/s,故根据法拉第电磁感应定律e=nt,可得e=2v,且保持不变,所以选项d正确。答案:d4.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场b中,绕o轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻r的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)()a.由c到d,i=br2rb.由d到c,i=br2rc.由c到d,i=br22rd.由d到c,i=br22r解析:金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效为无数根长为r的导体棒绕o点做匀速圆周运动,其产生的感应电动势大小为e=br22,由右手定则可知其方向由外指向圆心,故通过电阻r的电流i=br22r,方向由d到c,故选项d正确。答案:d5.(多选题)如图是穿过某闭合回路的磁通量随时间变化的四种情况,在t0时间内可使该回路产生恒定感应电流的是()解析:产生恒定感应电流的条件是感应电动势恒定,由电磁感应定律e=nt得到t=en,是常量,因此-t图象是条倾斜的直线,选项c、d正确。答案:cd6.(多选题)如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒pq、mn,当pq在外力作用下运动时,mn在磁场力作用下向右运动,则pq所做的运动可能是()a.向右加速运动b.向左加速运动c.向右减速运动d.向左减速运动解析:设pq向右运动,用右手定则和安培定则判定可知穿过l1的磁感线方向向上。若pq向右加速运动,则穿过l1的磁通量增加,用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是nm,对mn用左手定则判定可知mn向左运动,可见选项a不正确;若pq向右减速运动,则穿过l1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过mn的感应电流方向是mn,用左手定则判定可知mn向右运动,可见c正确;同理设pq向左运动,用上述类似方法可判定选项b正确,而选项d错误。答案:bc7.(多选题)无线电力传输目前取得重大突破,我国研制出了一种非接触式电源供应系统,这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示,下列说法正确的是()a.若a线圈中输入电流,b线圈中就会产生感应电动势b.只有a线圈中输入变化的电流,b线圈中才会产生感应电动势c.a中电流越大,b中感应电动势越大d.a中电流变化越快,b中感应电动势越大解析:根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,b线圈才能产生感应电动势,选项a错,选项b对;根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小取决于磁通量变化率,所以选项c错,选项d对。答案:bd8.如图,在光滑水平桌面上有一边长为l、电阻为r的正方形导线框;在导线框右侧有一宽度为d(dl)的条形匀强磁场区域,磁场的边界与导线框的一边平行,磁场方向竖直向下。导线框以某一初速度向右运动。t=0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合,随后导线框进入并通过磁场区域。下列v-t图象中,可能正确描述上述过程的是()解析:根据楞次定律可知,线框进入磁场及离开磁场的过程受到安培力,从而做变减速运动,由牛顿第二定律得,bil=b2l2vr=ma,线框的速度减小,线框的加速度减小;线框完全进入到磁场中运动时,做匀速直线运动,d项正确。答案:d9.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为b,方向竖直向下,在磁场中有一边长为l的正方形导线框,ab边质量为m,其余边质量不计,cd边有固定的水平轴,导线框可以绕其转动;现将导线框拉至水平位置由静止释放,不计摩擦和空气阻力,金属框经过时间t运动到竖直位置,此时ab边的速度为v,求:(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小。(2)线框运动到竖直位置时线框感应电动势的大小。解析:(1)1=bs=bl2,转到竖直位置2=0=2-1=-bl2根据法拉第电磁感应定律,有e=t=-bl2t平均感应电动势的大小为e=bl2t(2)转到竖直位置时,bc、ad两边不切割磁感线,ab边垂直切割磁感线,e=blv,此时求的是瞬时感应电动势。答案:(1)bl2t(2)blv10.如图甲所示,水平放置的线圈匝数n=200,直径d1=40 cm,电阻r=2 ,线圈与阻值r=6 的电阻相连。在线圈的中心有一个直径d2=20 cm的有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。试求:(1)通过电阻r的电流方向。(2)电压表的示数。(3)若撤去原磁场,在图中竖直虚线的右侧空间加磁