2019-2020年高二人教版物理选修3-2练习册：4.4-法拉第电磁感应定律含答案

1、2019-2020年高二人教版物理选修3-2练习册：4.4法拉第电磁感应定律含答案知识点一法拉第电磁感应定律1关于感应电动势的大小，下列说法正确的是()A穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大B穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零C穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零D穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定不为零2穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则()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线圈中感应电动势始终为2 VD线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2

2、V3(多选)如图L441甲所示，线圈的匝数n100匝，横截面积S50 cm2，线圈总电阻r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正方向，磁场的磁感应强度随时间的变化图像如图乙所示，则在开始的0.1 s内()图L441A磁通量的变化量为0.25 WbB磁通量的变化率为2.5102 Wb/sCa、b间电压为0D在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A知识点二导体切割磁感线时的感应电动势4如图L442所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()图L442A乙和丁B甲、乙、丁C甲、乙、丙、丁 D只有乙5如图L443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

3、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()图L443A越来越大 B越来越小C保持不变 D无法确定6如图L444所示，A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两导线环的感应电流大小之比为()图L444A.eq f(IA,IB)1 B.eq f(IA,IB)2C.eq f(IA,IB)eq f(1,4) D.eq f(IA,IB)eq f(1,2)7如图L445所

4、示，一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直，则有()图L445AUab0Bab，Uab保持不变Cab，Uab越来越大Dab，Uba越来越大8如图L446所示，一个菱形的导体线框沿着自己的对角线匀速运动，穿过具有一定宽度的匀强磁场区域，已知对角线AC的长度为磁场宽度的两倍且AC与磁场边界垂直图L447中表示线框中感应电流随时间变化的图像(电流以ABCD流向为正方向，从C点进入磁场开始计时)正确的是()图L446图L4479如图L448所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁

5、感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，t0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板()图L448A不带电 B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是eq f(kL2C,4) D带负电，电荷量是eq f(kL2C,4)10在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图L449所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2由静止开始做匀变速运动，试求解下列问题：(1)在5 s内平均感应电动势是多少？(2)第5 s末，回路中的电流为多大？(3)第5

6、s末，作用在cd杆上的水平外力为多大？图L44911如图L4410所示，线框用裸导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，而导体棒ab所在处为匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度B22 T，已知ab长l0.1 m，整个电路总电阻R5 .螺线管匝数n4匝，螺线管横截面积S0.1 m2.在螺线管内有图示方向磁场B1，当磁场B1以eq f(B1,t)10 T/s的变化率均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态(g取10 m/s2)(1)求通过导体棒ab的电流大小(2)导体棒ab质量m为多少？图L441012如图L4411甲所示，平行导轨MN、PQ水平放置，电阻不计

7、，两导轨间距d10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直每根棒在导轨间的部分的电阻均为R1.0 .用长为L20 cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中t0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断求：(1)02.0 s的时间内，电路中感应电流的大小与方向；(2)t1.0 s时刻丝线的拉力大小图L44114法拉第电磁感应定律1D解析 磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故A、B错误；当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电动势，故C错误，D正确2

8、C解析 由Eneq f(,t)知：eq f(,t)恒定，n1，所以E2 V.3BD解析 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A错误；磁通量的变化率eq f(,t)eq f(2.5103,0.1) Wb/s2.5102 Wb/s，B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为Eneq f(,t)2.5 V，C错误；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻为线圈的总电阻，故感应电流大小Ieq f(E,r)eq f(2.5,10) A0.25 A，D项正确4B解析

9、公式EBlv中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效长度均为l，电动势EBlv；而丙的有效长度为lsin ，电动势EBlvsin ，故B项正确5C解析 金属棒做平抛运动，水平速度不变，且水平速度即为金属棒垂直切割磁感线的速度，故感应电动势保持不变6D解析 A、B两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量相等，所以两导线环上的磁通量变化率是相等的，Eeq f(,t)eq f(B,t)S相同，得eq f(EA,EB)1，Ieq f(E,R)，Req f(l,S1)(S1为导线的横截面积)，l2r，所以eq f(IA,IB)eq f(EArB,EBrA)，代入数值得

10、eq f(IA,IB)eq f(rB,rA)eq f(1,2).7D解析 ab棒向下运动时，可由右手定则判断，ba，由UbaEBlv及棒自由下落时v越来越大，可知Uba越来越大，故D选项正确8B解析 线框从进入磁场到穿过线框的磁通量最大的过程中，电流沿逆时针方向，且先增大后减小；从穿过线框的磁通量最大的位置到离开磁场的过程中，电流沿顺时针方向，且先增大后减小，设C为，则进入磁场时的有效切割长度为2vttan eq f(,2)，所以电流与t成正比，只有B项正确9D解析 磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得Eeq f(,t)Seq f(B,t)kS，而Seq f(L2,

11、4)，经时间t，电容器P板所带电荷量QECeq f(kL2C,4)；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选项正确10(1)0.4 V(2)0.8 A(3)0.164 N解析 (1)5 s内的位移xeq f(1,2)at225 m，5 s内的平均速度veq f(x,t)5 m/s(也可用veq f(025,2) m/s5 m/s求解)，故平均感应电动势EBlv0.4 V.(2)第5 s末的速度vat10 m/s，此时感应电动势EBlv，则回路电流为Ieq f(E,R)eq f(Blv,R)eq f(0.20.410,1) A0.8 A.(3)杆做匀加速运动，则FF安ma，故FBIlma0.164 N.11(1)0.8 A(2)0.016 kg解析 (1)螺线管产生的感应电动势为Eneq f(,t)neq f(B1,t)S4100.1 V4 V，故Ieq f(E,R)0.8 A.(2)ab所受的安培力FB2Il20.80.1 N0.16 N，导体棒静止时有Fmg，解得m0.016 kg.12(1)1.0103