2024-2025学年高中物理第4章电磁感应4法拉第电磁感应定律课后课时精练含解析新人教版选修3-2

PAGE7-法拉第电磁感应定律时间：40分钟满分：100分一、选择题(每小题6分，共60分)1．(多选)穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变更的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是()A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变B．图乙中回路产生的感应电动势始终在变大C．图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势D．图丁回路产生的感应电动势先变小再变大答案CD解析依据E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知：图甲中E＝0，A错误；图乙中E为恒量，B错误；图丙中0～t0时间内的E1大于t0～2t0时间内的E2，C正确；图丁中感应电动势先变小再变大，D正确。2．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()答案D解析感应电动势的大小为E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)，依据题设条件，相同的磁铁运动速度越大，穿过线圈所用时间越小，磁通量变更率就越大，产生的感应电动势就越大，故A项中线圈产生的感应电动势比B项中线圈产生的感应电动势大，C项线圈中磁通量始终为零，磁通量变更率为零，D项中线圈的磁通量变更率是A项中线圈的两倍，所以D项中线圈产生的感应电动势最大。3．如图所示的状况中，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．只有乙答案B解析公式E＝Blv中的l指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效长度均为l，感应电动势E＝Blv，而丙的有效长度为lsinθ，感应电动势E＝Blvsinθ，故B项正确。4．(多选)某地地磁场磁感应强度的竖直重量方向向下，大小为4.5×10－5T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是()A．电压表记录的电压为5mVB．电压表记录的电压为9mVC．河南岸的电势较高D．河北岸的电势较高答案BD解析海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁感线。依据右手定则可推断出北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确。E＝Blv＝4.5×10－5×100×2V＝9×10－3V＝9mV，所以B正确，A错误。5．(多选)一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设垂直纸面对里为磁感应强度B的正方向。线圈中的箭头指向为电流i的正方向，如图1所示，已知线圈中感应电流i随时间变更的图象如图2所示，则下列选项中可能是磁感应强度随时间变更的图象的是()答案CD解析由题给条件，结合楞次定律和法拉第电磁感应定律可知，在0～0.5s,1.5～2.5s以及3.5～4.0s，磁感应强度为正方向匀称增大，或负方向匀称减小，在0.5～1.5s，以及2.5～3.5s，磁感应强度为正方向匀称减小，或负方向匀称增大，故A、B错误，C、D正确。6．如图半径为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＝eq\f(Br2ω,R) B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R) D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)答案D解析金属圆盘在匀强磁场中匀速转动，可以等效为多数根并排的长为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＝eq\f(Br2ω,2)，由右手定则可知感应电流方向由外指向圆心，故通过电阻R的电流I＝eq\f(Br2ω,2R)，方向由d到c，故D正确。7．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对下。现使磁感应强度随时间匀称减小，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中的感应电流渐渐减小C．ab所受的安培力保持不变D．ab所受的静摩擦力渐渐减小答案D解析磁感应强度随时间匀称减小，依据楞次定律推断回路中产生顺时针的感应电流，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误。依据法拉第电磁感应定律，E＝neq\f(ΔФ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，电阻肯定，I＝eq\f(E,R)＝neq\f(ΔB·S,Δt·R)，磁感应强度随时间匀称减小，磁通量变更率为定值，ab中的感应电流不变，B错误。F＝BIL，磁感应强度随时间匀称减小，则安培力随时间匀称减小，C错误。ab始终保持静止说明静摩擦力和安培力为一对平衡力，故摩擦力渐渐减小，故D项正确。8．如图所示，在粗糙绝缘水平面上有一正方形闭合金属线框abcd，其边长为l、质量为m，金属线框与水平面的动摩擦因数为μ。虚线框a′b′c′d′内有一匀强磁场，磁场方向竖直向下。起先时金属线框的ab边与磁场的d′c′边重合。现使金属线框以初速度v0沿水平面滑入磁场区域，运动一段时间后停止，此时金属线框的dc边与磁场区域的d′c′边距离为l。在这个过程中，金属线框产生的焦耳热为()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋μmgl B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmglC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋2μmgl D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl答案D解析设金属线框产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Q＋μmg·2l，所以Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl。因此，D正确，A、B、C错误。9．图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到限制中心，如图乙所示。则列车的运动状况可能是()A．匀速运动 B．匀加速运动C．匀减速运动 D．变加速运动答案C解析当列车通过线圈时，线圈的左边及右边先后切割磁感线，由E＝Blv可得电动势的大小由速度v确定，由题图可得线圈产生的感应电动势匀称减小，则列车做匀减速运动，选项C正确。10．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的匀称变更的磁场B中。两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带正电小球，K没有闭合时传感器有示数，K闭合时传感器示数变为原来的一半，则线圈中磁场B的变更状况和磁通量变更率分别为()A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2q)B．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)C．正在减弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2q)D．正在减弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)答案B解析依据K闭合时传感器示数变为原来的一半，推出带正电小球受电场力向上，即两金属板组成的电容器上极板带负电，下极板带正电，线圈上端相当于电源负极，下端相当于电源正极，由楞次定律得线圈中磁场正在增加；对小球受力分析得qeq\f(U,d)＝eq\f(mg,2)，其中感应电动势E＝U，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，代入得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)，故B正确。二、非选择题(共2小题，40分)11．(20分)有一个100匝的线圈，横截面是边长为L＝0.2m的正方形，其左半部分放在初始磁感应强度B＝1T的匀强磁场中，如图1所示，线圈平面与磁场垂直，若磁感应强度的变更如图2所示，则在前5s内穿过线圈的磁通量变更了多少？磁通量的变更率是多少？线圈产生的感应电动势是多少？答案0.01Wb0.002Wb/s0.2V解析线圈的有效面积为S0＝eq\f(L2,2)＝eq\f(.22,2)m2＝0.02m2，ΔΦ＝ΔB·S0＝|B2－B1|·S0＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(5,10)×1－1))×0.02Wb＝0.01Wb，由磁通量的变更率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(.01Wb,5s)＝0.002Wb/s。由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×0.002V＝0.2V。12．(20分)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1500，横截面积S＝20cm2。螺线管导线电阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，C＝30μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变更。(1)求螺线管中产生的感应电动势；(2)闭合开关S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；(3)S断开后，求流经R2的电荷量。答案(1)1.2V(2)5.76×10－2W(3)1.8×10－5解析(1)依据法拉第电磁感应定律E＝eq\f(nΔΦ,Δt)＝n·Seq\f(ΔB,Δt)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq