2024-2025学年高中物理第一章3法拉第电磁感应定律练习含解析教科版选修3-2

PAGEPAGE93.法拉第电磁感应定律基础巩固1.确定闭合电路中感应电动势大小的因素是()A.磁通量 B.磁感应强度C.磁通量的改变率 D.磁通量的改变量解析:依据法拉第电磁感应定律E=ΔΦΔt可知,E与Φ的改变率成正比.E与Φ答案:C2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终每秒匀称地增加2Wb,则()A.线圈中的感应电动势每秒增大2VB.线圈中的感应电动势每秒减小2VC.线圈中的感应电动势始终为2VD.线圈中不产生感应电动势解析:由法拉第电磁感应定律得E=nΔΦ答案:C3.在如图所示的几种状况中,金属导体中产生的感应电动势为BLv的是()A.乙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙解析:公式E=BLv中的L应指导体的有效切割长度,甲、乙、丁中的有效切割长度均为L,电动势E=BLv,而丙中的有效切割长度为Lsinθ,电动势E=BLvsinθ,故选项B正确.答案:B4.(多选)无线电力传输目前取得重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理,可无线传输电力.两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示.下列说法正确的是()A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入改变的电流,B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大,B中感应电动势越大D.A中电流改变越快,B中感应电动势越大解析:依据产生感应电动势的条件,只有处于改变的磁场中,B线圈中才能产生感应电动势,A错,B对;依据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量改变率,所以C错,D对.答案:BD5.下列各图中,相同的条形磁铁穿过相同的线圈时,线圈中产生的感应电动势最大的是()解析:感应电动势的大小为E=nΔΦΔt=nΔBSΔt,A、B两种状况答案:D6.如图所示,平行金属导轨的间距为d,一端跨接一阻值为R的电阻,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于导轨所在平面对里,一根长直金属棒与导轨成60°角放置,且接触良好,则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时,其他电阻不计,电阻R中的电流为()A.BC.D解析:导线切割磁感线的有效长度是l=dsin60°,感应电动势E=Blv,联立解得I=答案:A7.如图所示,竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平速度v0抛出.设整个过程中,棒的取向不变,不计空气阻力,则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小改变状况应是()A.越来越大 B.越来越小C.保持不变 D.无法判定解析:棒ab水平抛出其速度越来越大,但水平分速度v0保持不变,棒的水平运动切割磁感线产生感应电动势;棒的竖直分运动不切割磁感线,即不产生感应电动势,故感应电动势E=BLv0保持不变.答案:C8.如图所示,在磁感应强度为B、方向垂直于纸面对里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2.则前后两次金属杆MN受到的安培力及E1与E2之比分别为()A.4∶1,2∶1 B.2∶1,2∶1C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶2解析:依据E=BLv,可得E1∶E2=1∶2,选项A、B错误;金属杆MN受到的安培力F=BIL=B·BLvRL=答案:C9.如图所示,将直径为d、电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出,这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为()A.解析:这一过程中的平均感应电动势E=ΔΦ答案:A实力提升1.(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里的磁通量对时间改变的规律如图所示,则在O→D过程中()A.O时刻线圈中感应电动势最大B.D时刻线圈中感应电动势为零C.D时刻线圈中感应电动势最大D.O→D时间内线圈中平均感应电动势为0.4V解析:我们知道Φ、ΔΦ、ΔΦΔt之间无必然联系,感应电动势仅由ΔΦΔt决定,而Φ-t图像中图线的斜率就是Δ答案:ABD2.如图所示,半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO'以角速度ω匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B.从金属环的平面与磁场方向重合时起先计时,在转过30°角的过程中,环中产生的电动势的平均值为()A.2Bωr2 B.2C.3Bωr2 D.3解析:起先时,Φ1=0,金属环转过30°时Φ2=BSsin30°=故ΔΦ=Φ2-Φ1=12Bπr2,Δt=Δθ答案:C3.如图所示,导线OA长为L,在匀强磁场中以角速度ω沿图所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转,OA与竖直方向的夹角为θ.那么,OA导线中的感应电动势大小为()A.BL2ω B.C.BL2ωsin2θ D.解析:OA切割磁感线的有效长度等于圆半径,即R=L·sinθ,产生的电动势E=12答案:D4.如图所示,匀称磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0.使该线框从静止起先绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性改变.为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的改变率ΔA.解析:线框转动过程中,等效于长度为半径R的导体棒绕O点转动切割磁感线,v=R2·ω,其产生的感应电动势E=B0·R·v=B0R2ω答案:C5.如图甲所示,螺线管的匝数n=1000,横截面积S=20cm2,电阻r=2Ω,与螺线管串联的外电阻R=6Ω.若穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示的规律改变,则线圈两端a、b之间的电压为多大?解析:由法拉第电磁感应定律知E=nΔΦΔt=nΔBa、b间的电压为路端电压U=ER+r·R=0即a、b间电压为0.3V.答案:0.3V6.如图所示,在宽为0.5m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r=0.6Ω的直导体棒,在导轨的两端分别连接两个电阻,R1=4Ω,R2=6Ω,其他电阻不计.整个装置处在垂直于导轨向里的匀强磁场中,如图所示,磁感应强度B=0.1T,当直导体棒在导轨上以v=6m/s的速度向右运动时,求直导体棒两端的电压以及流过R1和R2电流的大小.解析:由题意可画出如图所示的等效电路图,则感应电动势E=BLv=0.1×0.5×6V=0.3VR外=R1R2RUab=ER外R外+r=0.3×2.答案:0.24V0.06A0.04A7.某同学设计了一个电磁推动加喷气推动的火箭放射装置,如图所示.竖直固定在绝缘底座上的两根长直光滑导轨,间距为l.导轨间加有垂直于导轨平面对里的匀强磁场B.绝缘火箭支撑在导轨间,总质量为m,其中燃料质量为m',燃料室中的金属棒EF电阻为R,并通过电刷与电阻可忽视的导轨良好接触.引燃底座上方的推动剂,快速推动刚性金属棒CD(电阻可忽视且和导轨接触良好)向上运动,回路CEFDC面积削减量达到最大值ΔS,用时Δt,此过程激励出强电流,产生电磁推力加速火箭.在Δt时间内,电阻R产生的焦耳热使燃料燃烧形成高温高压气体.当燃烧室下方的可控喷气孔打开后,喷出燃气进一步