2012高中物理 4.4 法拉第电磁感应定律每课一练 新人教版选修3-2

用心 爱心 专心1 法拉第电磁感应定律同步练习法拉第电磁感应定律同步练习 1 法拉第电磁感应定律可以这样表述 闭合电路中感应电动势的大小 C A 跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B 跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D 跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 2 下列几种说法中正确的是 D A 线圈中的磁通量变化越大 线圈中产生的感应电动势一定越大 B 穿过线圈的磁通量越大 线圈中的感应电动势越大 C 线圈放在磁场越强的位置 线圈中的感应电动势越大 D 线圈中的磁通量变化越快 线圈中产生的感应电动势越大 3 2011 广东 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和感应电流 下 列表述正确的是 C A 感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B 穿过线圈的磁通量越大 感应电动势越大 C 穿过线圈的磁通量变化越快 感应电动势越大 D 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 解析 由 E AB 错 C 正确 B原与 B感的方向可相同亦可相反 t B NS t N D 错 选 C 4 在理解法拉第电磁感应定律及改写形势 的基础上 t nE t B nsE t S nBE 线圈平面与磁感线不平行 下面叙述正确的为 ACD A 对给定线圈 感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比 B 对给定的线圈 感应电动势的大小跟磁感应强度的变化 成正比 B C 对给定匝数的线圈和磁场 感应电动势的大小跟面积的平均变化率成正比 t S D 题目给的三种计算电动势的形式 所计算感应电动势的大小都是时间内的平均 t 值 5 在匀强磁场中 a b是两条平行金属导轨 而c d为串有电流表 电压表的两金属棒 如图所示 两棒以相同的速度向右匀速运动 则以下结论正确的是 D A 电压表有读数 电流表没有读数 B 电压表有读数 电流表也有读数 C 电压表无读数 电流表有读数 D 电压表无读数 电流表也无读数 解析 以a b c d四根导线围成的回路为研究对象 在两棒匀速运动时 回路没有 磁通量变化 故 中没有电流产生 均无读数 6 如图所示 矩形金属框置于匀强磁场中 ef 为一导体棒 可在 ab 和 cd 间滑动并接触 用心 爱心 专心2 良好 设磁感应强度为 B ef 长为 L 在 t 时间内向左匀速滑过距离 d 由电磁感 应定律 E n可知 下列说法正确的是 C t A 当 ef 向左滑动时 左侧面积减少 L d 右侧面积增加 L d 因此 E 2BL d t B 当 ef 向左滑动时 左侧面积减小 L d 右侧面积增大 L d 互相抵消 因此 E 0 C 在公式 E n中 在切割情况下 B S S 应是导线切割扫过的面积 t 因此 E BL d t D 在切割的情况下 只能用 E BLv 计算 不能用 E n计算 t 7 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 若想使线圈中感应电流增强一倍 下述哪些方法是可行的 D 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 n nS求电动势 要考虑到当n S发生变化时导体的电阻也发 t B t 生了变化 若匝数增为一倍 电阻也增为一倍 感应电流不变 故 A 错 同理 C 错 若面 积增为一倍 长度为原来的倍 因此电阻为原来的倍 电流为原来的倍 故 B 222 错 正确选项为 D 8 将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处 不会发生变化的物理量是 AD A 磁通量的变化量 B 磁通量的变化率 C 感应电流的大小 D 流过导体横截面的电荷量 解析 将磁铁插到闭合线圈的同一位置 磁通量的变化量相同 而用的时间不同 所 以磁通量的变化率不同 感应电流I 感应电流的大小不同 流过线圈横截面 E R t R 的电荷量q I t t 两次磁通量的变化量相同 电阻不变 所以q R t R 与磁铁插入线圈的快慢无关 选 A D 9 2010 山东潍坊高二期中 如图甲 100 匝的线圈 横截面积是 0 1m2 线圈两端A B 与一个理想电压表相连 线圈中有垂直纸面向里的磁场 磁场的磁感应强度按图乙规律变 化 则 AC A 电压表的示数是 2V B 电压表的示数是 2 5V C A点电势高于B点 用心 爱心 专心3 D B点电势高于A点 解析 E n n S 2V t B t 由楞次定律可判A点电势高于B点 综上所述 AC 正确 10 物理实验中 常用一种叫 冲击电流计 的仪器测定通过电路 的电荷 如图所示 探测线圈和冲击电流计 G 串联后 可用来测定 磁场的磁感应强度 已知线圈的匝数为n 面积为S 线圈与冲击电 流计组成的回路电阻为R 若将线圈放在被测匀强磁场中 开始时线圈平面与磁场垂直 现 把探测线圈翻转 90 冲击电流计 G 测出通过线圈的电荷量为q 则被测磁场的磁感应强 度为 B A B qR S qR nS C D qR 2nS qR 2S 解析 探测线圈翻转 90 时 磁通量的变化 BS 由法拉第电磁感应定律 n 由 q t E tI E RI 可得 q 所以B n R nBS R qR nS 11 10 江苏卷 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 线框中感应电动势的比值为 B A B 1 C 2 D 4 1 2 解析 1 B2B BBS E S S ttt A 大小相等 选 B 2 2 SBS EB tt 12 10 山东卷 如图所示 空间存在两个磁场 磁感应强度大小均为 方向相反且垂直B 纸面 为其边界 OO 为其对称轴 一导线折成边长为 的正方形闭合回路MNPQl 回路在纸面内以恒定速度向右运动 当运动到关于OO 对称的位置时 ACD abcd 0 A 穿过回路的磁通量为零 B 回路中感应电动势大小为 2Bl 0 C 回路中感应电流的方向为逆时针方向 D 回路中边与边所受安培力方向相同abcd 解析 根据右手定则 回来中感应电流的方向为逆时针方向 本题考查电磁感应 磁通量 右手定则 安培力 左手定则等基本知识 13 2009 年宁夏卷 如图所示 一导体圆环位于纸面内 O 为圆心 环内两个圆心角为 90 的扇形区域内分别有匀强磁场 两磁场磁感应强度的大小相等 方向相反且均与纸面 用心 爱心 专心4 垂直 导体杆 OM 可绕 O 转动 M 端通过滑动触点与圆环良好接触 在圆心和圆环间连有电 阻 R 杆 OM 以匀角速度逆时针转动 t 0时恰好在图示位置 规定从a到b流经电阻 R 的电流方向为正 圆环和导体杆的电阻忽略不计 则杆从t 0开始转动一周的过程中 电 流随变化的图象是 C t t i O 2 3 2 2 t i O 2 3 2 2 AB t i O 2 3 2 2 t i O 2 3 2 2 CD 解析 依据左手定则 可知在 0 内 电流方向 M 到 O 在在电阻 R 内则是由 b 到 a 2 为负值 且大小为为一定值 内没有感应电流 内电流的方 2 1 2 BL I R 2 3 2 向相反 即沿正方向 内没有感应电流 因此 C 正确 3 2 2 14 08 全国卷 1 矩形导线框abcd固定在匀强磁场中 磁感线的方向与导线框所在平面垂 直 规定磁场的正方向垂直低面向里 磁感应强度B随时间变化的规律如图所示 若规定顺 时针方向为感应电流 I 的正方向 下列各图中正确的是 D 解析 0 1s 内B垂直纸面向里均匀增大 则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线 圈中产生恒定的感应电流 方向为逆时针方向 排除 A C 选项 2s 3s 内 B垂直纸面向 外均匀增大 同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向 排除 B 选项 D 正确 15 08 宁夏卷 如图所示 同一平面内的三条平行导线串有两个 电阻R和r 导体棒 PQ 与三条导线接触良好 匀强磁场的方向垂 用心 爱心 专心5 o a c b d R 直纸面向里 导体棒的电阻可忽略 当导体棒向左滑动时 下列说法正确的是 B A 流过R的电流为由d到c 流过r的电流为由b到a B 流过R的电流为由c到d 流过r的电流为由b到a C 流过R的电流为由d到c 流过r的电流为由a到b D 流过R的电流为由c到d 流过r的电流为由a到b 解析解析 本题考查右手定则的应用 根据右手定则 可判断PQ作为电源 Q端电势高 在PQcd回路中 电流为逆时针方向 即流过R的电流为由c到d 在电阻r的回路中 电 流为顺时针方向 即流过r的电流为由b到a 当然也可以用楞次定律 通过回路的磁通 量的变化判断电流方向 16 08 上海卷 如图所示 平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动 经过半径为 R 磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域 导体棒中的感应电动势 与导体棒位置x关系 的图像是 A 解析 在x R左侧 设导体棒与圆的交点和圆心的连线与x轴正方向成 角 则 导体棒切割有效长度L 2Rsin 电动势与有效长度成正比 故在x R左侧 电动势与 x的关系为正弦图像关系 由对称性可知在x R右侧与左侧的图像对称 17 08 海南卷 一航天飞机下有一细金属杆 杆指向地心 若仅考虑地磁场的影响 则当 航天飞机位于赤道上空 AD A 由东向西水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 B 由西向东水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由上向下 C 沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时 金属杆中感应电动势的方向一定由 下向上 D 沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时 金属杆中一定没有感应电动势 解析 如图 设观察方向为面向北方 左西右东 则地磁场方向平 行赤道表面向北 若飞机由东向西飞行时 由右手定则可判断出电动势 方向为由上向下 若飞机由西向东飞行时 由右手定则可判断出电动势 方向为由下向上 A 对 B 错 沿着经过地磁极的那条经 线运动时 速度方向平行于磁场 金属杆中一定没有感 应电动势 C 错 D 对 18 18 0606 全国卷全国卷 I 21 I 21 如图 在匀强磁场中固定放置一根串 西东 用心 爱心 专心6 接一电阻 R 的直角形金属导轨 aob 在纸面内 磁场方向垂直纸面朝里 另有两根金属 导轨 c d 分别平行于 oa ob 放置 保持导轨之间接触良好 金属导轨的电阻不计 现 经历以下四个过程 以速率 v 移动 d 使它与 ob 的距离增大一倍 再以速率 v 移动 c 使它与 oa 的距离减小一半 然后 再以速率 2v 移动 c 使它回到原处 最后以 速率 2v 移动 d 使它也回到原处 设上述四个过程中通过电阻 R 的电量的大小依次为 Q1 Q2 Q3和Q4 则 A A Q1 Q2 Q3 Q4 B Q1 Q2 2Q3 2Q4 C 2Q1 2Q2 Q3 Q4 D Q1 Q2 Q3 Q4 解析 设开始导轨d与Ob的距离为x1 导轨c与Oa的距离为x2 由法拉第电磁感应 定律知 移动c或d时产生的感应电动势 E t t SB 通过导体R的电量为 Q I t R E R SB 由上式可知 通过导体R的电量与导体d或c移动的速 度无关 由于B与R为定值 其电量取决于所围 成面积的变化 若导轨d与Ob距离增大一倍 即由x1变 2 x1 则所 围成的面积增大了 S1 x1 x2 若导轨c再与Oa距离减小一半 即由x2变为 则所围成的面积又减小了 S2 2 2 x 2x1 x1 x2 2 2 x 若导轨 c 再回到原处 此过程面积的变化为 S3 S2 2x1 x1 x2 2 2 x 最后导轨 d 又回到原处 此过程面积的变化为 S4 x1 x2 由于 S1 S2 S3 S4 则通过电阻 R 的电量是相等的 即 Q1 Q2 Q3 Q4 备考提示 本题难度较大 要求考生对法拉第电磁感应定律熟练掌握 明确电量与导 轨运动速度无关 而取决于磁通量的变化 同时结合图形去分析物理过程 用心 爱心 专心7 考查了考生综合分析问题的能力 19 如图所示 一水平放置的平行导体框宽度L 0 5 m 接有 R 0 2 的电阻 磁感应强度B 0 4 T 的匀强磁场垂直导轨平面方 向向下 现有一导体棒ab跨放在框架上 并能无摩擦地沿框架滑动 框架及导体ab电阻不计 当ab以v 4 0 m s 的速度 向右匀速滑动时 试求 1 导体ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向 2 要维持ab向右匀速运动 作用在ab上的水平外力为 多少 方向怎样 3 电阻R上产生的热功率多大 解析 1 导体ab垂直切割磁感线 产生的电动势大小为E BLv 0 4 0 5 4 0 V 0 8 V 由右手定则知感应电流的方向由b向a 2 导体ab相当于电源 由闭合电路欧姆定律得回路电流 I