高中物理 第四节法拉第电磁感应定律同步练习 新人教版选修3-2

用心 爱心 专心 1 第四节 法拉第电磁感应定律同步练习第四节 法拉第电磁感应定律同步练习 基础达标 基础达标 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 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 将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处 不发生变化的物理量有 A 磁通量的变化率 B 感应电流的大小 C 消耗的机械功率 D 磁通量的变化量 E 流过导体横截面的电荷量 3 恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈 线圈平面垂直于磁场方向 当线圈在磁场中做 下列哪种运动时 线圈中能产生感应电流 A 线圈沿自身所在平面运动 B 沿磁场方向运动 C 线圈绕任意一直径做匀速转动 D 线圈绕任意一直径做变速转动 4 一个矩形线圈 在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动 当线圈处于如图所示位置时 此线圈 A 磁通量最大 磁通量变化率最大 感应电动势最小 B 磁通量最大 磁通量变化率最大 感应电动势最大 C 磁通量最小 磁通量变化率最大 感应电动势最大 D 磁通量最小 磁通量变化率最小 感应电动势最小 5 一个N匝的圆线圈 放在磁感应强度为B的匀强磁场中 线圈平面跟磁感应强度方向成 30 角 磁感应强度随时间均匀变化 线圈导线规格不变 下列方法中可使线圈中感应 电流增加一倍的是 A 将线圈匝数增加一倍 B 将线圈面积增加一倍 C 将线圈半径增加一倍 D 适当改变线圈的取向 6 闭合电路中产生的感应电动势的大小 跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比 A 磁通量 B 磁感应强度 C 磁通量的变化率 D 磁通量的变化量 7 穿过一个单匝数线圈的磁通量 始终为每秒钟均匀地增加 2 Wb 则 A 线圈中的感应电动势每秒钟增大 2 V B 线圈中的感应电动势每秒钟减小 2 V C 线圈中的感应电动势始终为 2 V 用心 爱心 专心 2 D 线圈中不产生感应电动势 8 如图 1 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 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 t 可知 下列说法正确的是 图 1 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 t 中 在切割情况下 B S S 应是导线切割扫过的面积 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 t 计算 9 在南极上空离地面较近处 有一根与地面平行的直导线 现让直导线由静止自由下落 在下落过程中 产生的感应电动势 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法判断 10 一个 200 匝 面积为 20 cm2的线圈 放在磁场中 磁场的方向与线圈平面成 30 角 若磁感应强度在 0 05 s 内由 0 1 T 增加到 0 5 T 在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是 Wb 磁通量的平均变化率是 Wb s 线圈中的感应电动势的 大小是 V 能力提升 能力提升 11 如图所示 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 A 越来越大 B 越来越小 C 保持不变 D 无法确定 12 如图所示 C是一只电容器 先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场 中沿垂直磁场方向运动 到有一定速度时突然撤销外力 不计摩擦 则ab以后的运动 情况可能是 A 减速运动到停止 B 来回往复运动 C 匀速运动 D 加速运动 用心 爱心 专心 3 13 粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中 磁场方向垂直于线框平面 其边界与正方形线框的边平行 现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场 如图4 3 12所示 则在移出过程中线框的一边a b两点间电势差绝对值最大的是 14 一个面积 S 4 10 2 m2 匝数 n 100 匝的线圈 放在匀强磁场中 磁场方向垂直于线 圈平面 磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示 则下列判断正确的是 A 在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 0 08 Wb s B 在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C 在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势等于 0 08 V D 在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零 15 如图所示 闭合导线框的质量可以忽略不计 将它从图示位置匀速拉出匀强磁场 若第 一次用 0 3 s 时间拉出 外力做的功为 W1 通过导线截面的电荷量为 q1 第二次用 0 9 s 时间拉出 外力所做的功为 W2 通过导线截面的电荷量为 q2 则 A W1 W2 q1 q2 B W1W2 q1 q2 D W1 W2 q1 q2 16 如图所示 半径为 r 的 n 匝线圈套在边长为 L 的正方形 abcd 之外 匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形面积 当磁感应强度 以 B t 的变化率均匀变化时 线圈中产生感应电动势的大小为 17 在图中 EF GH 为平行的金属导轨 其电阻可不计 R 为电阻器 C 为电容器 AB 为可在 EF 和 GH 上滑动的导体横杆 有均匀磁场垂直于导轨平面 若用 I1和 I2分别表示 图中该处导线中的电流 则当横杆 AB A 匀速滑动时 I1 0 I2 0 B 匀速滑动时 I1 0 I2 0 C 加速滑动时 I1 0 I2 0 D 加速滑动时 I1 0 I2 0 18 如图 4 3 10 所示 在光滑的绝缘水平面上 一个半径为 10 cm 电阻为 1 0 质量为 0 1 kg 的金属环以 10 m s 的速度冲入一有 界磁场 磁感应强度为 B 0 5 T 经过一段时间后 圆环恰好有一 半进入磁场 该过程产生了 3 2 J 的电热 则此时圆环的瞬时速度 为 m s 瞬时加速度为 m s2 19 如图所示 接有灯泡 L 的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中 用心 爱心 专心 4 一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动 其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况 相同 图中 O 位置对应于弹簧振子的平衡位置 P Q 两位置对应于弹簧振子的最大位 移处 若两导轨的电阻不计 则 A 杆由 O 到 P 的过程中 电路中电流变大 B 杆由 P 到 Q 的过程中 电路中电流一直变大 C 杆通过 O 处时 电路中电流方向将发生改变 D 杆通过O处时 电路中电流最大 20 如图 4 3 14 所示 半径为 R 的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中 磁感应强度 为 B 方向垂直于纸面向内 一根长度略大于导轨直径的导体棒 MN 以速率 v 在圆导轨 上从左端滑到右端 电路中的定值电阻为 r 其余电阻不计 导体棒与圆形导轨接触良好 求 1 在滑动过程中通过电阻 r 的电流的平均值 2 MN 从左端到右端的整个过程中 通过 r 的电荷量 3 当 MN 通过圆导轨中心时 通过 r 的电流是多大 21 如图所示 两根平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中 磁场的 方向垂直于导轨平面 两导轨间距为 L 左端连一电阻 R 右端连一电容器 C 其余电 阻不计 长为 2L 的导体棒 ab 与从图中实线位置开始 以 a 为圆心沿顺时针方向的角 速度 匀速转动 转 90 的过程中 通过电阻 R 的电荷量为多少 22 如图所示 水平放置的导体框架 宽 L 0 50 m 接有电阻 R 0 20 匀强磁场垂直 框架平面向里 磁感应强度 B 0 40 T 一导体棒 ab 垂直框边跨放在框架上 并能无摩擦 地在框架上滑动 框架和导体 ab 的电阻均不计 当 ab 以 v 4 0 m s 的速度向右匀速滑动 时 求 1 ab 棒中产生的感应电动势大小 2 维持导体棒 ab 做匀速运动的外力 F 的大小 3 若将外力 F 突然减小到 F 简要论述导体 ab 以后的运动情况 用心 爱心 专心 5 23 如图 4 3 18 所示 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有一个面积为 S 的矩形线圈绕垂直 于磁感线的对称轴 OO 以角速度 匀速转动 1 穿过线框平面磁通量的变化率何时最大 最大值为多少 2 当线框由图示位置转过 60 的过程中 平均感应电动势为多大 3 线框由图示位置转到 60 时瞬时感应电动势为多大 24 横截面积S 0 2 m2 n 100 匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内 磁感应强度变化 率为 0 02 T s 开始时 S 未闭合 R1 4 R2 6 C 30 F 线圈内阻不计 求 1 闭合 S 后 通过R2的电流的大小 2 闭合 S 后一段时间又断开 问 S 断开后通过R2的电荷量是多少 用心 爱心 专心 6 参考答案 参考答案 1 C 2 DE 3 CD 4 C 5 CD 6 C 7 C 8 C 9 C 10 磁通量的变化量是由磁场的变化引起的 所以 BSsin 0 5 0 1 20 10 4 0 5 Wb 4 10 4 Wb 磁通量的变化率 t 05 0 104 4 Wb s 8 10 3 Wb s 感应电动势 E n t 200 8 10 3 V 1 6 V 答案 4 10 4 8 10 3 1 6 11 C 12 C 13 B 14 A 15 C 16 n t B L2 17 D 18 根据能量守恒定律 动能的减少等于产生的电热 即 2 1 mv2 2 1 mv12 E热 代入数据解 得 v1 6 m s 此时切割磁感线的有效长度为圆环直径 故瞬时电动势为E Blv1 瞬时电 流I R E 安培力F BIl 瞬时加速度为a m F 整理得 a Rm vlB 1 22 0 6 m s2 19 D 20 思路解析 导体棒从左向右滑动的过程中 切割磁感线产生感应电动势 对电阻 r 供 电 1 计算平均电流 应该用法拉第电磁感应定律 先求出平均感应电动势 整个过程磁 通量的变化为 BS B R2 所用的时间 t v R2 代入公式 E t 2 BRv 平 均电流为 I r BRv r E 2 2 电荷量的运算应该用平均电流 q I t r RB 2 用心 爱心 专心 7 3 当 MN 通过圆形导轨中心时 切割磁感线的有效长度最大 l 2R 根据导体切割 磁感线产生的电动势公式 E Blv 得 E B 2Rv 此时通过 r 的电流为 I r BRv r E2 答案 1 r BRv 2 2 r RB 2 3 r BRv2 21 思路解析 以 a 为圆心转动 90 的过程可分为两个阶段 第一阶段是导体棒与导轨接 触的过程 第二阶段是导体棒转动 60 以后 b 端离开导轨以后 第一阶段导体棒切割磁感线产生感应电动势 因为切割磁感线的有效长度发生变化 所以电动势是改变的 该过程中通过电阻 R 的电荷量可用平均电动势来求出 该过程中 相当于电源的导体棒给电容器 C 充电 平均电动势 E1 t B S 2 3 BL2 通过 R 的电荷量 q1 R E1 t R BL 2 3 2 第二阶段 电容器要对电阻放电 电容器的电荷量完全通过电阻放完 电容器充电的最 大电压为 E2 2 1 B 2L 2 此时电容器的充电电荷量为 q2 CE2 2BL2C 整个过程通过电阻的总的电荷量为 Q q1 q2 R BL 2 3 2 2BL2C 答案 R BL 2 3 2 2BL2C 22 1 E 0