2021-2022物理教科版3-2课时素养评价 第一章 3 法拉第电磁感应定律

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE13-版权所有@高考资源网学必求其心得，业必贵于专精课时素养评价二法拉第电磁感应定律（25分钟·60分）一、选择题(本题共6小题,每小题6分，共36分）1。如图所示，光滑水平地面上竖直放置两根圆柱形铝管,其粗细、长短均相同,其中管甲无缝,管乙有一条平行于轴线的细缝，两枚略小于管内径的相同小磁铁a、b，同时从两管上端由静止释放,穿过铝管后落到地面（忽略空气阻力).下列说法正确的是 （）A.a、b一定同时落地B.a、b下落过程中都是机械能守恒C.落地时,a比b的速度小D.落地时，a、b的速度相等【解析】选C。管甲无缝,管乙有一条平行于轴线的细缝，所以下落过程中a受到安培阻力，而b不受安培阻力,所以小磁铁b在管乙中下落的速度要大于a在甲管中的下落速度，故a、b一定不会同时落地，由于a克服安培力做功，所以机械能不守恒,故A、B错误;由于小磁铁b只受重力,小磁铁a受重力还受安培阻力,由于小磁铁b的加速度较大，所以落地时a比b的速度小,故C正确,D错误。故选C。2.关于法拉第电磁感应定律，下列说法正确的是 ()A。磁通量变化越快,感应电动势越大B。磁通量变化越大,感应电动势越大C。有感应电动势就一定会产生感应电流D。有感应电流不一定会有感应电动势【解析】选A。根据E=nQUOTE可知，磁通量变化越快，感应电动势越大;磁通量变化越大,感应电动势不一定越大,选项A正确,B错误；有感应电动势,但是电路不闭合也不能产生感应电流,选项C错误；有感应电流一定有感应电动势，选项D错误。故选A。【加固训练】如图,空间中有一匀强磁场,一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线上以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为ε′。则QUOTE等于 （)A。QUOTE B。QUOTE C.1 D.QUOTE【解析】选B。若直金属棒的长为L，则弯成折线后,有效切割磁感线的长度为QUOTEL。根据ε=BLv可知感应电动势的大小与有效切割磁感线的长度成正比，故QUOTE=QUOTE，B正确。3.如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响，则A。两线圈内产生顺时针方向的感应电流B。a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4D。a、b线圈中电功率之比为3∶1【解析】选B。试题分析:根据楞次定律可知,两线圈内均产生逆时针方向的感应电流,选项A错误;因磁感应强度随时间均匀增大,则QUOTE=k,根据法拉第电磁感应定律可知E=nQUOTE=nQUOTEl2,则QUOTE=(QUOTE）2=QUOTE,选项B正确;根据I=QUOTE=QUOTE=QUOTE=QUOTE∝l，故a、b线圈中感应电流之比为3∶1,选项C错误；电功率P=IE=QUOTE·nQUOTEl2=QUOTE∝l3，故a、b线圈中电功率之比为27∶1,选项D错误;故选B。【加固训练】（多选)如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法不正确的是 （)A.穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势B。MN不产生电动势,所以MN间无电势差C.MN间有电势差,所以电压表有示数D.因为无电流通过电压表，所以电压表无示数【解析】选A、B、C。穿过线框的磁通量不变化，所以无感应电流,因此电压表无示数，C错误,D正确.MN切割磁感线，所以MN产生感应电动势，MN间有电势差，A、B错误。4.如图所示，用相同导线绕成的两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r，圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,若磁场的磁感应强度均匀增大，开始时的磁感应强度不为0，则 （）A。任意时刻,穿过a、b两线圈的磁通量之比均为1∶4B.a、b两线圈中产生的感应电动势之比为1∶2C。a、b两线圈中产生的感应电流之比为2∶1D.相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为4∶1【解析】选C.任意时刻,穿过a、b两线圈的磁感线条数，磁通量相等,磁通量之比为1∶1。故A错误。根据法拉第电磁感应定律得:E=QUOTES,S=πr2,则S相等,QUOTE也相等，所以感应电动势相等,感应电动势之比为1∶1,故B错误。线圈a、b的半径分别为r和2r,周长之比为1∶2，电阻之比为1∶2，根据欧姆定律知I=QUOTE,得a、b两线圈中产生的感应电流之比为2∶1。故C正确。根据焦耳定律得Q=QUOTEt，得相同时间内a、b两线圈产生的热量之比为2∶1，故D错误。故选C。5.如图所示,面积为0。2m2的100匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面。已知磁感应强度随时间变化的规律是B=（2+0。2t)（T），定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，则a、b两点间电压A.2.4VB。0。024VC.4VD.1.6V【解析】选A。磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0。2t）T，所以QUOTE=0.2T/s则E=nQUOTES=100×0.2×0.2V=4V电路的总电流为I,则有I=QUOTE=QUOTEA=0.4AU=IR1=0。4×6V=2。4V，故选A.6.如图所示,在水平桌面上放着一个10匝的矩形线圈，线圈中心上方某处有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0。04Wb.在0.5s内将条形磁体放到线圈内的桌面上，此时线圈内的磁通量为0。12Wb,则在这个过程中线圈的感应电动势为 (）A.0.16V B.0.24V C。1。6V D.2。4V【解析】选C。由题意得,穿过线圈的磁通量增加量为ΔΦ=Φ2—Φ1=0。12Wb—0。04Wb=0。08Wb根据法拉第电磁感应定律得E=nQUOTE=10×QUOTEV=1.6V故A、B、D错误,C正确.故选C。二、非选择题（本题共2小题，共24分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7。（12分）(2019·眉山高二检测）一个300匝的线圈,穿过它的磁通量在0。03s内由6×10—2Wb均匀地增大到9×10—2Wb。其内阻为10Ω,当接在990Ω的热水器上，产生的电流为多少？【解析】由法拉第电磁感应定律可求电动势大小,再由欧姆定律可求电流。感应电动势:E=nQUOTE=300×QUOTEV=300V电流：I=QUOTE=QUOTEA=0.3A。答案：0。38.（12分）如图甲所示，均匀的金属圆环环面积S1=0。8m2,总电阻R=0.2Ω;与环同心的圆形区域内有垂直于环平面的匀强磁场,匀强磁场区域的面积S2=0。4m2,(1）环消耗的电功率P；（2)在1～3s内,通过环的某横截面的电量Δq。【解析】(1)环中的感应电动势：E=QUOTE=QUOTE·S2=0。15×0。4V=0。06V环中的感应电流：I=QUOTE=QUOTEA=0.3A环消耗的电功率：P=I2R=0.32×0.2W=1.8×10-2W（2)在1～3s内,通过环的横截面的电量：Δq=It=0.3×2C=0.6C答案:（1）1.8×10—2W(2）0.6C【加固训练】如图所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0。导线的电阻不计。求0至t1时间内，（1）通过电阻R1上的电流大小。(2)通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可知E=nQUOTE=nQUOTE·S=n·QUOTE·πQUOTE=QUOTE通过R1的电流I=QUOTE=QUOTE(2）通过R1的电量q=I·t1=QUOTER1产生的热量Q=I2R1t1=(QUOTE）2·2R·t1=QUOTE答案：（1）QUOTE(2)QUOTEQUOTE【总结提升】E=nQUOTE和E=Blv的联系(1)公式E=nQUOTE和E=Blv是统一的,当Δt→0时,E为瞬时感应电动势,只是由于高中数学知识所限，现在还不能这样求瞬时感应电动势,而公式E=Blv中的v若代入QUOTE，则求出的E为平均感应电动势。(2)求解某一过程(或某一段时间)内的感应电动势、平均电流、通过导体横截面的电荷量等问题,应选用E=nQUOTE。而感应电荷量q=QUOTEΔt=QUOTE·Δt=QUOTE。（3)求解某一时刻（或某一位置）的感应电动势,计算瞬间电流、电功率及其某段时间内的电功、电热等问题，应选用E=Blv。(15分钟·40分)9。（7分)如图所示,两根相距l的平行直导轨ab、cd,b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计.MN为放在ab和cd上的一导体杆,与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v（如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则 (）A。U=QUOTEBlv,流过定值电阻R的感应电流由b到dB。U=QUOTEBlv，流过定值电阻R的感应电流由d到bC。U=Blv,流过定值电阻R的感应电流由b到dD.U=Blv，流过定值电阻R的感应电流由d到b【解析】选A。试题分析:当MN匀速运动时,MN相当于电源.由右手定则判断电流的方向。再根据闭合电路欧姆定律求出MN两端电压的大小.当MN沿导轨方向以速度v匀速运动时,由法拉第电磁感应定律得:E=BLv,由闭合电路欧姆定律可得：MN两端电压大小为U=QUOTER=QUOTEBLv,由右手定则可知流过定值电阻R的感应电流由b到d。故选A。10。（7分）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（)【解析】选B。将线框等效成直流电路，设线框每条边的电阻为r，A、B、C、D对应的等效电路图分别如图甲、乙、丙、丁所示，故B正确.11.（7分）如图所示，两个相互连接的金属环,已知大环电阻是小环电阻的QUOTE;当通过大环的磁通量变化率为QUOTE时，大环的路端电压为U，当通过小环的磁通量的变化率为QUOTE时，小环的路端电压为(两环磁通量的变化不同时发生） （）A.U B.QUOTE C.4U D.QUOTE【解析】选B。设大环电阻是R，则小环电阻是4R。当通过大环的磁通量变化率为QUOTE时，大环的路端电压U=QUOTEE=QUOTEE=QUOTE·QUOTE当通过小环的磁通量的变化率为QUOTE时,小环的路端电压U′=QUOTEE=QUOTEE=QUOTE·QUOTE=QUOTE故B正确,A、C、D错误.故选B。12。(19分）如图,水平面(纸面）内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动,t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动。杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g。求:（1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小。(2）电阻的阻值。【解析】