高中物理第1章电磁感应与现代生活1.3探究感应电动势的大小练习沪科版选修.docx

1.3探究感应电动势的大小一、选择题考点一对法拉第电磁感应定律的理解1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势，下列表述正确的是 ()A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零C当穿过线圈的磁通量变化越快时，感应电动势越大D感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比答案C解析由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势En，即感应电动势与线圈匝数有关，故A错误；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，故D错误；穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，故C正确；当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，因此感应电动势不一定为零，故B错误2穿过某单匝闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图1中的所示，下列说法正确的是()图1A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答案C解析感应电动势En，而对应t图像中图线的斜率，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考点二公式En的应用3.如图2为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab()图2A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到答案C解析根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确4.如图3所示，长为L的金属导线弯成一圆环，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，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，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()图3A不带电B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是D带负电，电荷量是答案D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：ESkS，而S，经时间t电容器P板所带电荷量QEC；由楞次定律和安培定则知电容器P板带负电，故D选项正确5如图4所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时间均匀增大两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是()图4AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案B解析由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的感应电动势为Er2，则，由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，B项对6如图5甲所示，闭合电路由电阻R和阻值为r的环形导体构成，其余电阻不计环形导体所围的面积为S.环形导体位于一垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示在0t0时间内，下列说法正确的是()图5A通过R的电流方向由B到A，电流大小为B通过R的电流方向由A到B，电流大小为C通过R的电流方向由B到A，电流大小为D通过R的电流方向由A到B，电流大小为答案D解析原磁场增强，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，再由安培定则可判定环形电流为逆时针方向，通过R的电流方向由A到B；I.故选D.7(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若穿过线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图6所示，则OD过程中()图6A线圈中O时刻感应电动势最大B线圈中D时刻感应电动势为零C线圈中D时刻感应电动势最大D线圈中O至D时间内的平均感应电动势为0.4 V答案ABD解析由于En，为t图线的斜率，则A、B正确，C错误；线圈中O至D时间内的平均感应电动势n1 V0.4 V所以D正确考点三公式EBLv的应用8如图7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7A越来越大B越来越小C保持不变D无法确定答案C9(多选)如图8所示，一个金属圆环放在匀强磁场中，将它匀速向右拉出磁场，下列说法中正确的是(不计重力)()图8A环中感应电流的方向是顺时针方向B环中感应电流的大小不变C所施加水平拉力的大小不变D若将此环向左拉出磁场，则环中感应电流的方向是顺时针方向答案AD10如图9所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，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()图9A当E点经过边界MN时，感应电流最大B当P点经过边界MN时，感应电流最大C当F点经过边界MN时，感应电流最大D当Q点经过边界MN时，感应电流最大答案B解析当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大11如图10所示，平行导轨间距为d，其左端接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面，一根金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻均不计当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在导轨上滑行时，通过电阻R的电流大小是()图10A. B.C. D.答案D解析金属棒MN垂直于磁场放置，运动速度v与棒垂直，且vB，即已构成两两相互垂直的关系，MN接入导轨间的有效长度为l，所以EBlv，I，故选项D正确二、非选择题12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11所示，框架上放置一质量为0.05 kg、接入电路的电阻为1 的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2由静止开始沿框架做匀变速直线运动，则：图11(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？答案(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N解析(1)金属杆5 s内的位移：sat225 m，金属杆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)金属杆第5 s末的速度vat10 m/s，此时回路中的感应电动势：EBlv则回路中的电流为：I A0.8 A.(3)金属杆做匀加速直线运动，则FF安ma，即FBIlma0.164 N.13如图12所示，线框用导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体棒ab所在处有匀强磁场且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.在螺线管内有如图所示方向磁场B1，若磁场B1以10 T/s均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，试求：(g10 m/s2)图12(1)通过导体棒ab的电流大小；(2)导体棒ab的质量m大小；(3)若B10，导体棒ab恰沿cd、ef匀速下滑，求棒ab的速度大小答案(1)0.8 A