2019-2020学年高中物理 第1章 电磁感应 第4节 法拉第电磁感应定律课后提能训练 粤教版选修3-2

1 第第 4 4 节节 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 基础达标 一 选择题 在每小题给出的四个选项中 第 1 4 题只有一项符合题目要求 第 5 6 题有多项符合题目要求 1 物理学中的许多规律是通过实验发现的 以下说法不符合史实的是 a 法拉第通过实验发现了电磁感应定律 b 奥斯特通过实验发现了电流能产生磁场 c 牛顿首先通过扭秤实验发现了万有引力定律 d 伽利略通过斜面理想实验发现了物体的运动不需要力来维持 答案 c 解析 法拉第通过实验发现了电磁感应定律 发明了世界上第一台发电机 故 a 正 确 奥斯特通过实验发现电流能产生磁场 故 b 正确 牛顿发现了万有引力定律 卡文迪 许通过扭秤实验测出引力常量 故 c 错误 伽利略通过斜面理想实验发现物体的运动不需 要力来维持 故 d 正确 本题选不符合史实的 故选 c 2 穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟减少 2 wb 则 a 线圈中感应电动势每秒增加 2 v b 线圈中感应电动势每秒减少 2 v c 线圈中无感应电动势 d 线圈中感应电动势保持不变 答案 d 解析 由法拉第电磁感应定律可知 感应电动势e n 1 2 v 感应电 t 2 wb 1 s 动势是一个定值 不随时间变化 故 a b c 错误 d 正确 故选 d 3 关于感应电动势 下列说法中正确的是 a 电源电动势就是感应电动势 b 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 c 在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势 d 电路中有电流就一定有感应电动势 答案 b 解析 电源电动势与感应电动势不等同 前者包含后者 故 a 错误 有感应电动势 的那部分导体相当于电源 故 b 正确 有了感应电动势不一定有感应电流 但若有感应电 流 则一定同时产生了感应电动势 故 c 错误 电路中有电流就一定有电动势 但不一定 2 是感应电动势 故 d 错误 故选 b 4 穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图象分别如图所示 下列关于回路中产 生的感应电动势的论述中正确的是 a 图 中回路产生的感应电动势恒定不变 b 图 中回路产生的感应电动势一直在变大 c 图 中回路 0 t1时间内产生的感应电动势小于在t1 t2时间内产生的感应电动势 d 图 中回路产生的感应电动势先变小再变大 答案 d 解析 图 中磁通量 不变 无感应电动势 故 a 错误 图 中磁通量 随时间 t均匀增大 图象的斜率k不变 也就是说产生的感应电动势不变 故 b 错误 图 中回 路在 0 t1时间内磁通量 随时间t变化的图象的斜率为k1 在t1 t2时间内磁通量 随时间t变化的图象的斜率为k2 从图象中发现k1的绝对值大于k2的 所以在 0 t1时间 内产生的感应电动势大于在t1 t2时间内产生的感应电动势 故 c 错误 图 中磁通量 随时间t变化的图象的斜率先变小后变大 所以感应电动势先变小后变大 故 d 正 确 故选 d 5 关于电磁感应产生感应电动势大小的正确表述是 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 答案 ad 解析 根据法拉第电磁感应定律e n得感应电动势的大小跟磁通量的变化率成 t 正比 穿过导体框的磁通量为零的瞬间 但可能很大 产生的感应电动势可能很大 t 故 a 正确 磁通量 越大 但 及不一定越大 故 b 错误 磁通量变化越大 但 t 3 不知磁通量的变化时间 故不一定越大 故 c 错误 磁通量变化的快慢用表示 t t 磁通量变化得快 则就大 根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势就越大 t 故 d 正确 6 如图所示 用一根横截面积为s的硬导线做成一个半径为r的圆环 把圆环右半部 分置于均匀变化的匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 磁感应强度大小随时间的变化规 律为b b0 kt k 0 ab为圆环的一条直径 导线的电阻率为 以下说法不正确的是 a 圆环中产生顺时针方向的感应电流 b 圆环具有扩张的趋势 c 圆环中感应电流的大小为 krs 4 d 图中a b两点间的电压大小为k r2 1 2 答案 abd 解析 由于磁场均匀增大 线圈中的磁通量变大 根据楞次定律可知线圈中电流为 逆时针 同时为了阻碍磁通量的变化 线圈将有收缩的趋势 故 a b 错误 根据法拉第电 磁感应定律得电动势为e 回路中的电阻为r 所以电流 s 2 b t k r2 2 l s 2 r s 为i 故 c 正确 ab两端电压为uab i 故 d 错误 本题选不正确的 e r krs 4 r 2 k r2 4 故选 abd 二 非选择题 7 如图甲所示 一个电阻值为r 匝数为n的圆形金属线圈与阻值为 2r的电阻r1连 接成闭合回路 线圈的半径为r1 在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向 里的匀强磁场 磁感应强度b随时间t变化的关系图线如图乙所示 图线与横 纵轴的截 距分别为t0和b0 导线的电阻不计 求 0 至t1时间内 甲 乙 4 1 通过电阻r1上的电流大小和方向 2 通过电阻r1上的电荷量q及电阻r1上产生的热量 答案 1 从b到a nb0 r2 2 3rt0 2 nb0 r2 2t1 3rt0 2n2b2 0 2r4 2t1 9rt2 0 解析 1 由图象分析可知 0 至t1时间内 由法拉第电磁感应定律有e n b t b0 t0 n s 而s r t b t2 2 由闭合电路欧姆定律有i1 e r1 r 联立以上各式得 通过电阻r1上的电流大小i1 nb0 r2 2 3rt0 由楞次定律可判断通过电阻r1上的电流方向从b到a 2 通过电阻r1上的电量q i1t1 nb0 r2 2t1 3rt0 电阻r1上产生的热量q i r1t1 2 1 2n2b2 0 2r4 2t1 9rt2 0 8 2019 海淀模拟 如图所示 足够长的平行光滑金属导轨水平放置 宽度l 0 5 m 一端连接r 1 的电阻 导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场 磁感应强度b 1 t 质量为 1 kg 的导体棒mn放在导轨上 电阻r 0 25 其长度恰好等于导轨间距 与导轨接触良好 导轨的电阻可忽略不计 在平行于导轨的拉力f作用下 导体棒沿导轨 向右匀速运动 速度v 5 m s 求 1 感应电动势e和mn两点间的电势差 2 在 2 s 时间内 拉力做的功 3 在 2 s 末 撤去拉力 棒会逐渐减速直至停止运动 求全过程中电阻r上产生的焦 耳热 答案 1 2 5 v 2 v 2 10 j 3 18 j 解析 1 根据法拉第电磁感应定律得e blv 2 5 v mn两点间的电压u r 2 v e r r 5 2 导体棒匀速 根据平衡条件得拉力为 f bil 1 n b2l2v r r 根据恒力做功公式有w fl fvt 10 j 3 撤去拉力之前 拉力做功等于回路中产生的焦耳热q1 撤去之后棒的动能全部转 化为焦耳热q2 根据功能关系得 q1 w 10 j q2 mv2 12 5 j 1 2 又因为r与r串联 r产生的焦耳热为 q3 q1 q2 18 j r r r 能力提升 9 2019 邯郸模拟 如图所示 螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场 规定图中箭头 所示方向为磁感应强度b的正方向 螺线管与 u 形导线框efgh相连 导线框efgh内有一 半径很小的金属圆环l 圆环与导线框efgh在同一平面内 当螺线管内的磁感应强度随时 间按图示规律变化时 a 在t1时刻 金属圆环l内的磁通量为零 b 在 0 t1时间内 金属圆环l内有逆时针方向的感应电流 c 在 t2时刻 金属圆环l内的感应电流最大 d 在t2 t3时间内 金属圆环l有收缩趋势 答案 a 解析 由b t图知 t1时刻磁通量的变化率为零 则感应电动势为零 则感应电流 为零 l上的磁通量为零 故 a 正确 在 0 t1时间内 由e 结合图象知 线框 bs t efgh中有顺时针方向的感应电流 且逐渐减小 根据楞次定律知金属圆环l内有顺时针方 向的感应电流 故 b 错误 在t2时刻 磁感应强度为零 但是磁通量的变化率最大 则感 应电流最大 通过金属圆环的磁通量最大 金属圆环l内的感应电流最小 故 c 错误 在 t2 t3时间内 l内的磁场减弱 由愣次定律可以确定l必须增大面积以达到阻碍磁通量 的减小 故金属圆环有扩张的趋势 d 错误 10 多选 2018 新课标 卷 如图甲 在同一平面内固定有一长直导线pq和一圆导 6 线框r r在pq的右侧 导线pq中通有正弦交流电i i的变化如图乙所示 规定从q到 p为电流正方向 导线框r中的感应电动势 a 在t 时为零 t 4 b 在t 时改变方向 t 2 c 在t 时最大 且沿顺时针方向 t 2 d 在t t时最大 且沿顺时针方向 答案 ac 解析 易知直导线中电流的变化与r中磁通量的变化同增同减 因此导线电流的变 化率 斜率 代表了r中磁通量变化率 以及感应电流 的趋势 且当导线电流向上并增大 变 化率为正 时 r中磁场垂直纸面向里增大 感应电流为逆时针方向 则导线框逆时针电流 为正 t 时斜率为零 感应电流为零 a 正确 t 时斜率为负且最大 感应电流为负 t 4 t 2 即顺时针 且最大 b 错误 c 正确 t t时斜率为正且最大 感应电流为正即逆时针 且最大 d 错误 11 a b两环为同样的导线绕成 半径为r 2 m 的b环内有如图所示的有理想边界 的匀强磁场 若磁场均匀减小 a环半径r 4 m 求 1 a b环中感应电动势之比为多少 2 a b环中产生的感应电流之比为多少 答案 1 1 1 2 1 2 解析 1 由法拉第电磁感应定律e n t 由于a b两环中磁通量相同 所以a b两环中感应电动势之比ea eb 1 1 2 由电阻定律可知a b两环的电阻之比ra rb 2 1 所以a b环中感应电流之比 ia ib rb ra 1 2 12 如图所示 一个边长为l的正方形金属框 质量为m 电阻为r 用细线把它悬挂