【创新设计】高中物理 4.5 法拉第电磁感应定律同步训练 新人教版选修32.doc

对法拉第电磁感应定律的理解1关于感应电动势的大小，下列说法正确的是( )a穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大b穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零c穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零d穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零解析 磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故a、b错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电流产生，有感应电流就一定有感应电动势，故c错，d对答案 d公式en的应用2如图459甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积s50 cm2，线圈总电阻r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间做如图459乙所示变化，则在开始的0.1 s内( )图459a磁通量的变化量为0.25 wbb磁通量的变化率为2.5102wb/sca、b间电压为0d在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 a解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设2b2s为正，则线圈中磁通量的变化量为b2s(b1s)，代入数据即(0.10.4)50104wb2.5103wb，a错；磁通量的变化率wb/s2.5102wb/s，b正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为en2.5 v且恒定，c错；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小i a0.25 a，d项正确答案 bd3单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间t的关系图象如图4510所示，则( )图4510a在t0时刻，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大b在t1102s时刻，感应电动势最大c在t2102s时刻，感应电动势为零d在02102s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析 由法拉第电磁感应定律知e，故t0及t2102s时刻，e0，a错，c对；t1102s，e最大，b对，02102s，0，e0，d错答案 bc公式eblv的应用4某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105t.一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过，设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是( )a电压表记录的电压为5 mvb电压表记录的电压为9 mvc河南岸的电势较高d河北岸的电势较高解析 海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁场，根据右手定则，北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以c错误，d正确；根据法拉第电磁感应定律eblv4.51051002 v9103v，所以a错误，b正确答案 bd5如图4511所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变，且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将( )图4511a越来越大 b越来越小c保持不变 d无法确定解析 金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变答案 c(时间：60分钟)题组一 对法拉第电磁感应定律的理解1如图4512所示，闭合开关s，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2 s，第二次用时0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则( )图4512a第一次线圈中的磁通量变化较快b第一次电流表g的最大偏转角较大c第二次电流表g的最大偏转角较大d若断开s，电流表g均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势解析 磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，故a正确；感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故b正确，c错误；断开电键，电流表不偏转，知感应电流为零，但感应电动势不为零，故d错误故选ab.答案 ab2穿过某闭合回路的磁通量随时间t变化的图象分别如图4513中的所示，下列说法正确的是( )图4513a图有感应电动势，且大小恒定不变b图产生的感应电动势一直在变大c图在0t1时间内的感应电动势是t1t2时间内感应电动势的2倍d图产生的感应电动势先变大再变小解析 感应电动势e，而对应t图象中图线的斜率，根据图线斜率的变化情况可得：中无感应电动势；中感应电动势恒定不变；中感应电动势0t1时间内的大小是t1t2时间内大小的2倍；中感应电动势先变小再变大答案 c题组二 公式en的应用3穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2wb，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线圈中感应电动势始终为2 vd线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 v解析 由en知：恒定，n1，所以e2 v.答案 c4一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半先后两个过程中，线框中感应电动势大小的比值为( )a. b1c2 d4解析 设原磁感应强度是b，线框面积是s.第1 s内12bsbsbs，第2 s内22b2bsbs.因为en，所以两次电动势大小相等，b正确答案 b5如图4514所示，a、b两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rarb21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流大小之比为( )图4514a.1 b.2c. d.解析 a、b两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，所以两导线环上的磁通量变化率是相等的，es相同，得1，i，r(s1为导线的横截面积)，l2r，所以，代入数值得.答案 d6如图4515甲所示，环形线圈的匝数n100，它的两个端点a和b间接有一理想电压表，线圈内磁通量的变化规律如图4515乙所示，则电压表示数为_v.图4515解析 由t图象可知，线圈中的磁通量的变化率为0.5 wb/s故uaben50 v.答案 50 v题组三 公式eblv的应用7如图4516所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为blv的是( )图4516a乙和丁 b甲、乙、丁c甲、乙、丙、丁 d只有乙答案 b8.图4517如图4517所示，一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直则有( )auab0buaub，uab保持不变cuaub，uab越来越大duaub，uab越来越大解析 ab棒向下运动时，可由右手定则判断，感应电动势方向为ab，所以ubua，由uabeblv及棒自由下落时v越来越大，可知uab越来越大，故d选项正确答案 d9如图4518所示，一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动，穿过具有一定宽度的匀强磁场区域，已知对角线ac的长度为磁场宽度的两倍且与磁场边界垂直下面对于线框中感应电流随时间变化的图象(电流以abcd顺序流向为正方向，从c点进入磁场开始计时)正确的是( )图4518 解析 线框从进入磁场到穿过线框的磁通量最大的过程中，电流沿逆时针方向，且先增大后减小；从穿过线框的磁通量最大的位置到离开磁场的过程中，电流沿顺时针方向，且先增大后减小，设c为，刚进入磁场时的切割有效长度为2tan vt，所以电流与t成正比，只有b项正确答案 b10如图4519所示，设匀强磁场的磁感应强度b为0.10t，切割磁感线的导线的长度l为40 cm，线框向左匀速运动的速度v为5.0 m/s，整个线框的电阻r为0.50 ，试求：图4519(1)感应电动势的大小；(2)感应电流的大小解析 (1)线框中的感应电动势eblv0.100.405.0 v0.20 v.(2)线框中的感应电流i a0.40 a.答案 (1)0.20 v (2)0.40 a题组四 综合题组图452011在范围足够大，方向竖直向下的匀强磁场中，b0.2 t，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图4520所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀变速运动，则：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？解析 (1)5 s内的位移：xat225 m，5 s内的平均速度v5 m/s(也可用v m/s5 m/s求解)故平均感应电动势eblv0.4 v.(2)第5 s末：vat10 m/s，此时感应电动势：eblv则回路电流为：i a0.8 a.(3)杆做匀加速运动，则ff安ma，即fbilma0.164 n.答案 (1)0.4 v (2)0.8 a (3)0.164 n12如图4521，线框用裸导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，而导体棒ab所在处为匀强磁场b22 t，已知ab长l0.1 m，整个电路总电阻r5 .螺线管匝数n4，螺线管横截面积s0.1 m2.在螺线管内有图示方向磁场b1，若10 t/s均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(g10m/s2)图4521(1)通过导体棒ab的电流大小？(2)导体棒ab质量m为多少？解析 (1)螺线管产生的感应电动势：enns4100.1 v4 vi0.8 a(2)ab所受的安培力fb2il20.80.1 n0.16 n导体棒静止时有fmg求得m0.016 kg答案：(1)0.8 a (2)0.016 kg13如图4522甲，平行导轨mn、pq水平放置，电阻不计，两导轨间距d10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直每根棒在导轨间的部分，电阻均为r1.0 .用长为l20 cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中t0的时刻，磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态此后，磁感应强度b随时间t的变化如图4522乙所示不计感