新导练物理同步人教选修3-2全国通用课时训练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，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精课时训练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下列物理量成正比的是（）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=nΔΦΔt答案:C2。(多选题)下列关于电磁感应产生感应电动势大小的表述正确的是（)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.（多选题）单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转动轴垂直于磁场.若线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图所示，则（)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0.4V解析:感应电动势E=ΔΦΔt，而磁通量的变化率是Φ—t图象中的切线斜率,当t=0时Φ=0，但ΔΦΔt≠0。若求平均感应电动势,则用ΔΦ与Δt的比值求,E=ΔΦΔt=(答案：BD4.(2016·北京理综,16）如图所示，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2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(）A。Ea∶Eb=4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb=2∶1,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，由右手定则知，两圆环中电流均沿顺时针方向。圆环的半径之比为2∶1,则面积之比为4∶1,据法拉第电磁感应定律得E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,ΔBΔt为定值,答案：B5。如图所示,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，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB=,线圈中的感应电流之比为IA∶IB=。

解析:A、B两闭合线圈中的磁通量变化率相同，线圈匝数相同，由E=nΔΦΔt可得EA∶EB=1∶1。又因为R=ρlS,已知半径rA=2rB,有lA∶lB=2∶1，故电阻RA∶RB=2∶1，所以IA∶IB=EA答案:1∶11∶2题组二导体切割磁感线产生的电动势6。(多选题）一根直导线长0。1m，在磁感应强度为0。1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势（)A。一定为0。1V B.可能为零C。可能为0。01V D.最大值为0.1V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。1×10V=0.1V;当v∥B时,E=0,所以0≤E≤0.1V，故选项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关系如图所示。如果只将刷卡速度改为v02,线圈中的E-t关系图可能是（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ω，t=0时,OA恰好位于两圆的公切线上,如图所示。若选取从O指向A的电动势为正,下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是（)解析：导体杆在右边圆形磁场中切割磁感线的有效长度为L=2Rsinωt,产生的感应电动势的大小E=12BL2ω=2BωR2sin2ωt，故电动势随时间非均匀变化,排除选项A、B。根据右手定则，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答案:C题组三感应电流受的安培力9.如图所示,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,则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,故选项A、C、D错误,选项B正确。答案：B10.(多选题)条形磁铁放在光滑水平面上,在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环如图所示,以下判断中正确的是(）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。给磁铁水平向右的初速度，磁铁运动后做减速运动D。给磁铁水平向右的初速度，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，则圆环下落时环的机械能守恒，选项A对，选项B错;给磁铁水平向右的初速度,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。(多选题)如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，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。2kg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1m的正方形,其有效电阻为0。1Ω。此时在整个空间加方向与水平面成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。则（）A。t=1s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3s时，金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND。t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2N解析:由楞次定律可知,t=1s、t=3s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=ΔBΔtS·sin30°=0。1V,感应电流I=ER=1A，t=1s时,金属杆受力如图甲所示,由平衡条件,得FP=FAsin30°=BILsin30°=(0.4-0。2t）T×ILsin30°=0.1N，选项C正确;t=3s时，金属杆受力如图乙所示，由平衡条件,得FH=FAsin30°=B3ILsin30°，而B3=0.4T—0。2×3T=—0.2T，方向向左上方,代入解得FH=0。1甲乙答案：AC(建议用时：30分钟)1。下列说法正确的是()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系，选项A、B错误;磁感应强度越大，线圈的磁通量不一定大，ΔΦ也不一定大，ΔΦΔt更不一定大,故选项C错误;磁通量变化得越快，即ΔΦΔt越大,由E=nΔΦ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2Wb,则（)A。线圈中感应电动势每秒增加2VB.线圈中感应电动势每秒减少2VC.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2Wb,即相当于已知ΔΦΔt=2Wb/s,故根据法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt，可得E=2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.若想使线圈中的感应电流增大一倍，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=nΔΦΔt=nΔBΔtS求电动势,当n、S发生变化时导体的电阻也发生了变化.若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故选项A错;若匝数减少一半，感应电流也不变,故选项C错;若面积增加一倍,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,故选项B错;磁感应强度的变化率增大一倍答案:D4。如图所示,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ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计）(）A.由c到d，I=Br2ωR B。由d到C.由c到d,I=Br2ω2R D。由d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=Br2ω2,由右手定则可知其方向由外指向圆心，故通过电阻R的电流I=Br2ω2R答案：D5.(多选题）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=nΔΦΔt得ΔΦΔt=En,是常量,因此答案：CD6。(多选题）如图所示,水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒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,则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，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上。若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M，对MN用左手定则判定可知MN向左运动,可见选项A不正确;若PQ向右减速运动,则穿过L1的磁通量减少,用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N,用左手定则判定可知MN向右运动，可见C正确；同理设PQ向左运动,用上述类似方法可判定选项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。若在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，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa—φb（）A。恒为nS(B。从0均匀变化到nSC.恒为-nS(D.从0均匀变化到—nS解析:由楞次定律和安培定则可知，感应电流由a到b，线圈相当于电源，故φa〈φb。根据法拉第电磁感应定律可得|φa-φb|=nΔΦΔt=nS(B2-B1)t2答案:C8.（2017·天津理综,3）如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内，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，下列说法正确的是（)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相同,由安培定则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,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。如图所示,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边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，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：(1）Φ1=BS=Bl2，转到竖直位置Φ2=0ΔΦ=Φ2-Φ1=—Bl2根据法拉第电磁感应定律，有E=Δ平均感应电动势的大小为E=B（2）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：（1）Bl2t10。如图甲所示，水平放置的线圈匝数n=200，直径d1=40cm,电阻r=2Ω，线圈与阻值R=6Ω的电阻相连.在线圈的中心有一个直径d2=20cm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)若撤去原磁场,在图中竖直虚线的右侧空间加磁感应强度B=0。5T的匀强磁场，方向垂直纸面向里,试证明将线圈向左拉出磁场的过程中,通过电阻R上的电荷量为定值，并求