基础训练37--法拉第电磁感应定律

基础训练37 法拉第电磁感应定律、自感现象（时间60分钟，赋分100分）训练指要通过训练，更加熟练地掌握运用法拉第电磁感应定律或E=BLvsin确定感应电动势的大小，了解自感现象及其在日光灯中的应用.第1题、第15题属创新题，通过理论和实际的结合，不仅加深了对法拉第电磁感应定律的理解，也提高了我们分析问题、解决问题的能力.一、选择题(每小题5分，共40分)1.超导是当今高科技的热点，超导材料的研制与开发是一项新的物理课题.当一块磁体靠近超导体时，超导体中会产生强大的电流，超导体中产生强大电流是由于A.穿过超导体中的磁通量很大B.超导体中磁通量的变化率很大C.超导体电阻极小几乎为零D.超导体电阻变大2.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场.若线圈所围面积里磁通量随时间变化规律如图1371所示，则图1371A.线圈中0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0至D时间内平均感应电动势为0.4 V3.如图1372所示，n=50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图1373所示，则ab两点的电势高低与电压表的读数为图1372 图1373A.ab，20 VB.ab，10 VC.ab，20 VD.ab，10 V4.一匀强磁场，磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，如图1374所示，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图1375中所示的O a图线变化，后来又按图线b c和c d变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则图1374 图1375A.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向C.E1E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向D.E2=E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向5.用同样粗细的铜、铝、铁做成三根相同形状的导线，分别放在电阻可以忽略不计的光滑导轨ABCD上，如图1376所示，使导线的两端与导轨保持垂直，设匀强磁场方向垂直于导轨平面向里，然后用外力使导线水平向右做匀速运动，且每次外力消耗的功率均相同，则下列说法正确的是图1376A.铜导线运动速度最大B.三根导线上产生的感应电动势相等C.铁导线运动速度最大D.在相同的时间内，它们产生的热量相等6.如图1377所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN.拉动MN，使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的图1377A.感应电动势保持不变B.感应电流保持不变C.感应电动势逐渐增大D.感应电流逐渐增大7.日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下A.灯管点燃发光后，启动器中两个触片是分离的B.灯管点燃发光后，镇流器起降压限流作用C.镇流器起整流作用D.镇流器给日光灯的开始点燃提供瞬时高压8.如图1378所示，P、Q是两个完全相同的灯泡，L是直流电阻为零的纯电感，且自感系数L很大.C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是图1378A.电键S闭合后，P灯亮后逐渐熄灭，Q灯逐渐变亮B.电键S闭合后，P灯、Q灯同时亮，然后P灯变暗，Q灯变得更亮C.电键S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯立即熄灭D.电键S闭合，电路稳定后，S断开时，P灯突然亮一下，然后熄灭，Q灯逐渐熄灭二、填空题(每小题6分，共24分)9.如图1379所示，一圆环及内接、外切的两个正方形框均由材料、横截面积相同的相互绝缘导线制成，并各自形成闭合回路，则三者的电阻之比为_.若把它们置于同一匀强磁场中，当各处磁感应强度发生相同变化时，三个回路中的电流之比为_.图1379 图1371010.如图13710所示，将长为1 m的导线从中间折成约106的角，使其所在平面垂直于磁感应强度为0.5 T的匀强磁场，为使导线中产生4 V的感应电动势，导线切割磁感线的最小速度约为_.(sin53=0.8，cos53=0.6)11.一根长为L的直导线，在垂直于匀强磁场的平面内，绕轴O以角速度逆时针匀速转动，如图13711所示，以O为圆心，为半径的圆形区域里磁场方向垂直纸面向里，这个圆形区域以外的磁场方向垂直纸面向外，两个磁场的磁感应强度大小均为B，导线在旋转过程中a、O间的电势差UaO=_. 图13711 图1371212.如图13712所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁感应强度均匀增加时，有一带电微粒静止于水平放置的平行板电容器中间，则此粒子带_电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，线圈面积为S，则磁感应强度的变化率为_.三、计算题(共36分)13.(12分)把一根长为L、电阻为R的导线做成闭合的正方形回路，然后沿正方形两对边的中点折成互相垂直的两长方形，如图13713所示，空间中匀强磁场的方向垂直于折线，与两长方形平面的夹角为45，磁感应强度为B，B随时间均匀减小.开始时磁感应强度为B0，经过时间t，磁感应强度B=B0（1kt），其中k为大于零的常数.求：图13713(1)经过时间t时导线中电流的大小.(2)从开始到B减小为时通过导线截面的电荷量.14.（12分）（2000年上海高考试题）如图13714，固定于水平桌面上的金属架cdef处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动，此时adeb构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B.图13714（1）若从t=0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为K，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图上标出感应电流的方向.（2）在上述（1）情况中，始终保持静止，当t=t1s末时需加的垂直于棒的水平拉力为多大？（3）若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应怎样随时间变化（写出B与t的关系式）？15.（12分）为了测定列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图13715所示的装置，它是由一块安装在列车车头底部的强磁铁和埋设在轨道地面的一组线圈及电流表组成（电流表未画出）.当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在该位置的速度，设磁体外侧为一匀强磁场，其磁感应强度为B=0.004 T，磁体的宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈的匝数为n=5,长为L=0.2 m，电阻R=0.4 ，测试记录如图13716所示.图13715图13716(1)试计算在距O（原点）30 m处列车的速率为多大？在距0点130 m处列车的速率是多大？（2）设列车做匀加速直线运动，则列车的加速度是多少？参考答案一、1.C2.ABD.t图象中，某一时刻对应的斜率即为该时刻的瞬时感应电动势.两时刻间的磁通量的变化率为,只是这段时间里感应电动势的平均值.3.B 4.BD5.CD 外力消耗的功率等于安培力功率，即P=Fv=，从此式展开讨论.6.BC 通过计算可得，回路中感应电动势：E=BLv=Bv2ttan;回路总电阻，R=t,回路中电流：I=.7.ABD8.AD 注意抓住L直流电阻为零、C电容较大两个信息进行分析.二、9.24 110.10 m/s 11.L2B 12.负；三、13.(1)通过回路的磁通量为：=2B（）cos45=L2B0（1-kt）=L2B0kt=0-L2B0kt0所以回路的感应电动势E=所以回路中的感应电流I恒定，且为：I=(2)设磁场从B0减小到的时间为t.则=B0（1-kt）所以t=通过导线截面的电量为Q=It=14.(1)感应电动势E=kl2,感应电流I=,由楞次定律可判定感应