课时训练3法拉第电磁感应定律

1、.课时训练3法拉第电磁感应定律题组一法拉第电磁感应定律1.闭合电路中产生的感应电动势大小,跟穿过这一闭合电路的以下物理量成正比的是A.磁通量B.磁感应强度C.磁通量的变化率D.磁通量的变化量解析:由法拉第电磁感应定律知,电路中产生的感应电动势E=nt。与磁通量的变化率成正比,与磁通量、磁感应强度及磁通量的变化量无直接关系。答案:C2.多项选择题以下关于电磁感应产生感应电动势大小的表述正确的选项是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

2、大,线框中感应电动势一定越大解析:感应电动势的大小与磁通量的大小无关,而是与磁通量的变化率成正比,当导体框的磁通量为零的瞬间,线框中感应电动势可能很大,选项A、D正确。答案:AD3.多项选择题单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转动轴垂直于磁场。假设线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如下图,那么A.线圈中0时刻的感应电动势最小B.线圈中C时刻的感应电动势为零C.线圈中C时刻的感应电动势最大D.线圈中0到C时刻内平均感应电动势为0.4 V解析:感应电动势E=t,而磁通量的变化率是-t图象中的切线斜率,当t=0时=0,但t0。假设求平均感应电动势,那么用与t的比值求,E=t=(2-0)×

3、10-30.01×12 V=0.4 V。可知选项B、D正确。答案:BD4.2019·北京理综,16如下图,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,不考虑两圆环间的互相影响。以下说法正确的选项是A.EaEb=41,感应电流均沿逆时针方向B.EaEb=41,感应电流均沿顺时针方向C.EaEb=21,感应电流均沿逆时针方向D.EaEb=21,感应电流均沿顺时针方向解析:根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向垂直圆环所在平面向里,由右手定那么知,两圆环中电流均沿顺时针方向

4、。圆环的半径之比为21,那么面积之比为41,据法拉第电磁感应定律得E=t=BSt,Bt为定值,故EaEb=41,应选项B正确。答案:B5.如下图,A、B两个闭合线圈用同样的导线制成,匝数都为10匝,半径rA=2rB,图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场,那么A、B线圈中产生的感应电动势之比为EAEB=,线圈中的感应电流之比为IAIB=。 解析:A、B两闭合线圈中的磁通量变化率一样,线圈匝数一样,由E=nt可得EAEB=11。又因为R=lS,半径rA=2rB,有lAlB=21,故电阻RARB=21,所以IAIB=EARAEBRB=12。答案:1112题组二导体切割磁感线产生的电动势

5、6.多项选择题一根直导线长0.1 m,在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动,那么导线中产生的感应电动势A.一定为0.1 VB.可能为零C.可能为0.01 VD.最大值为0.1 V解析:导体切割磁感线运动中,B、l、v互相垂直时感应电动势最大,Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V;当 vB 时,E=0,所以0E0.1 V,应选项B、C、D正确。答案:BCD7.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其E-t关系如下图。假如只将刷卡速度改为v02,线圈中的E-t关

6、系图可能是解析:从题中E-t图象可以看出,刷卡速度为v0时,产生感应电动势的最大值为E0,所用时间为t0;当刷卡速度变为v02时,根据E=Blv可知,此时产生感应电动势的最大值E=E02,由于刷卡器及卡的长度未变,故刷卡时间变为2t0,应选项D正确。答案:D8.纸面内两个半径均为R的圆相切于O点,两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度大小相等、方向相反,且不随时间变化。一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转,角速度为,t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如下图。假设选取从O指向A的电动势为正,以下描绘导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的选项是解析:

7、导体杆在右边圆形磁场中切割磁感线的有效长度为L=2Rsin t,产生的感应电动势的大小E=12BL2=2BR2sin2t,故电动势随时间非均匀变化,排除选项A、B。根据右手定那么,导体杆在右边磁场中运动时,感应电动势为正,排除选项D,选项C正确。答案:C题组三感应电流受的安培力9.如下图,当导线ab在电阻不计的金属导轨上滑动时,线圈c向右摆动,那么ab的运动情况是A.向左或向右匀速运动B.向左或向右减速运动C.向左或向右加速运动D.只能向右匀加速运动解析:当导线ab在导轨上滑行时,线圈c向右运动,说明穿过线圈的磁通量正在减少,即右侧回路中的感应电流减小,导线正在减速运动,与方向无关,应选项A、

8、C、D错误,选项B正确。答案:B10.多项选择题条形磁铁放在光滑程度面上,在条形磁铁的中央位置的正上方程度固定一铜质圆环如下图,以下判断中正确的选项是A.释放圆环,环下落时环的机械能守恒B.释放圆环,环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大C.给磁铁程度向右的初速度,磁铁运动后做减速运动D.给磁铁程度向右的初速度,圆环产生向左的运动趋势解析:由条形磁铁磁场分布特点可知,穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为0,所以在圆环下落的过程中,磁通量不变,没有感应电流,只受重力,那么圆环下落时环的机械能守恒,选项A对,选项B错;给磁铁程度向右的初速度,由楞次定律可知,圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化,所

9、以要受到向右的作用力,由牛顿第三定律可知,磁铁要受到向左的作用力而做减速运动,选项C对,选项 D错。答案:AC11.多项选择题如下图,不计电阻的光滑U形金属框程度放置,光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上,H、P的间距很小。质量为 0.2 kg 的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间,与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形,其有效电阻为0.1 。此时在整个空间加方向与程度面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场,磁感应强度随时间变化规律是B=0.4-0.2t T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。那么A.t=1 s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3 s时,金属杆中感

10、应电流方向从D到CC.t=1 s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1 N D.t=3 s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N 解析:由楞次定律可知,t=1 s、t=3 s时,金属杆中感应电流方向均从C到D,选项A正确,B错误;由法拉第电磁感应定律,得感应电动势E=BtS·sin 30°=0.1 V,感应电流I=ER=1 A,t=1 s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得FP=FAsin 30°=BILsin 30°=0.4-0.2t T×ILsin 30°=0.1 N,选项C正确;t=3 s时,金属杆受力如图乙所示,由平衡条件

11、,得FH=FAsin 30°=B3ILsin 30°,而B3=0.4 T-0.2×3 T=-0.2 T,方向向左上方,代入解得FH=0.1 N,选项D错误。甲乙答案:AC建议用时:30分钟1.以下说法正确的选项是A.线圈中磁通量变化量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大B.线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大C.线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大D.线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大解析:根据法拉第电磁感应定律知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁感应强度、磁通量、磁通量的变化量大小没有必然联络,选项A、B错误

12、;磁感应强度越大,线圈的磁通量不一定大,也不一定大,t更不一定大,应选项C错误;磁通量变化得越快,即t越大,由E=nt可知,感应电动势越大,选项D正确。答案:D2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb,那么A.线圈中感应电动势每秒增加2 VB.线圈中感应电动势每秒减少2 VC.线圈中无感应电动势D.线圈中感应电动势大小不变解析:题设条件中给出的线圈中的磁通量每秒均匀减少2 Wb,即相当于t=2 Wb/s,故根据法拉第电磁感应定律E=nt,可得E=2 V,且保持不变,所以选项D正确。答案:D3.一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。假设想使线圈中的感应电

13、流增大一倍,下述方法可行的是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=nt=nBtS求电动势,当n、S发生变化时导体的电阻也发生了变化。假设匝数增加一倍,电阻也增加一倍,感应电流不变,应选项A错;假设匝数减少一半,感应电流也不变,应选项C错;假设面积增加一倍,长度变为原来的2倍,因此电阻为原来的2倍,电流为原来的2倍,应选项B错;磁感应强度的变化率增大一倍,感应电流增大一倍,选项D正确。答案:D4.如下图,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,那么通过电阻R的电流的方向和大小是金属

14、圆盘的电阻不计A.由c到d,I=Br2RB.由d到c,I=Br2RC.由c到d,I=Br22RD.由d到c,I=Br22R解析:金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动,其产生的感应电动势大小为E=Br22,由右手定那么可知其方向由外指向圆心,故通过电阻R的电流I=Br22R,方向由d到c,应选项D正确。答案:D5.多项选择题如图是穿过某闭合回路的磁通量随时间变化的四种情况,在t0时间内可使该回路产生恒定感应电流的是解析:产生恒定感应电流的条件是感应电动势恒定,由电磁感应定律E=nt得t=En,是常量,因此-t 图象是一条倾斜的直线,选项C、D正确。答案

15、:CD6.多项选择题如下图,程度放置的两条光滑轨道上有可自由挪动的金属棒PQ、MN,当PQ在外力作用下运动时,MN在磁场力作用下向右运动,那么PQ所做的运动可能是A.向右加速运动B.向左加速运动C.向右减速运动D.向左减速运动解析:设PQ向右运动,用右手定那么和安培定那么断定可知穿过L1的磁感线方向向上。假设PQ向右加速运动,那么穿过L1的磁通量增加,用楞次定律断定可知通过MN的感应电流方向是NM,对MN用左手定那么断定可知MN向左运动,可见选项A不正确;假设PQ向右减速运动,那么穿过L1的磁通量减少,用楞次定律断定可知通过MN的感应电流方向是MN,用左手定那么断定可知MN向右运动,可见C正确

16、;同理设PQ向左运动,用上述类似方法可断定选项B正确,而选项D错误。答案:BC7.如图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。假设在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,那么该段时间线圈两端a和b之间的电势差a-bA.恒为nS(B2-B1)t2-t1B.从0均匀变化到nS(B2-B1)t2-t1C.恒为-nS(B2-B1)t2-t1D.从0均匀变化到-nS(B2-B1)t2-t1解析:由楞次定律和安培定那么可知,感应电流由a到b,线圈相当于电源,故a<b。根据法拉第电磁感应定律可得|a-b|=nt=nS(B2-B

17、1)t2-t1,综上所述,a-b=-nS(B2-B1)t2-t1,选项C正确。答案:C8.2019·天津理综,3如下图,两根平行金属导轨置于程度面内,导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,以下说法正确的选项是A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小解析:原磁场的磁感应强度均匀减小,由楞次定律得感应磁场与原磁场方向一样,由安培定那么可得感应电流方向由a向b,故A错误;由法拉第电磁感应定律可知

18、,感应电动势恒定,感应电流恒定,故B错误;棒ab所受安培力F安=IlB,其中I恒定,B均匀减小,l不变,F安减小,故C错误;由二力平衡Ff=F安可知Ff逐渐减小,故D正确。答案:D9.如下图,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,在磁场中有一边长为l的正方形导线框,ab边质量为m,其余边质量不计,cd边有固定的程度轴,导线框可以绕其转动;现将导线框拉至程度位置由静止释放,不计摩擦和空气阻力,金属框经过时间t运动到竖直位置,此时ab边的速度为v,求:1此过程中线框产生的平均感应电动势的大小;2线框运动到竖直位置时感应电动势的大小。解析:11=BS=Bl2,转到竖直位置2=0=2-1=-Bl2根据法拉第电磁感应定律,有E=t=-Bl2t平均感应电动势的大小为E=Bl2t2转到竖直位置时,bc、ad两边不切割磁感线,ab边垂直切割磁感线,E=Blv,此时求的是瞬时感应电动势。答案:1Bl2t2Blv10.如图甲所示,程度放置的线圈匝数n=200,直径d1=40 cm,电阻r=2 ,线圈与阻值R=6 的电阻相连。在线圈的中心有一个直径d2=20 cm 的有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。试求:1通过电阻R的电流方向;2电压表的示数;3假设撤去原磁场,在图中竖直虚