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1、2022版高中物理 課時(shí)作業(yè)(三)法拉第電磁感應(yīng)定律 新人教版選修3-2
一、單項(xiàng)選擇題
1.下列說法正確的是( )
A.線圈的面積越大,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
B.線圈的匝數(shù)越多,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
C.某時(shí)刻線圈中的磁通量為零,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不一定為零
D.在任意情況下,導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都為E=Blv
解析:線圈的面積很大,匝數(shù)很多,但穿過線圈的磁通量不發(fā)生變化,線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A、B錯(cuò);在穿過線圈的磁通量的變化中,某時(shí)刻磁通量為零,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零,C對(duì);只有當(dāng)磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體、導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向三者兩兩垂直時(shí),導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才為E=Blv,D錯(cuò).
答案:C
2、
2.穿過一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量始終為每秒均勻增加2 Wb,則( )
A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2 V
B.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2 V
C.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2 V
D.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為一個(gè)確定值,但由于線圈有電阻,電動(dòng)勢(shì)小于2 V
解析:由E=n知:恒定,n=1,所以E=2 V.
答案:C
3.穿過某單匝閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t變化的圖象分別如圖中的①~④所示,下列說法正確的是( )
A.圖①有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),且大小恒定不變
B.圖②產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一直在變大
C.圖③在0~t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是t1~t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的2倍
D.圖④產(chǎn)生
3、的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大再變小
解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=,而對(duì)應(yīng)Φ-t圖象中圖線的斜率,根據(jù)圖線斜率的變化情況可得:①中無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);②中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變;③中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)0~t1時(shí)間內(nèi)的大小是t1~t2時(shí)間內(nèi)大小的2倍;④中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大.
答案:C
4.一根導(dǎo)體棒ab在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落,并始終保持水平方向且與磁場(chǎng)方向垂直.如圖所示,則有( )
A.Uab=0 B.φa>φb,Uab保持不變
C.φa≥φb,Uab越來越大 D.φa<φb,Uab越來越大
解析:ab棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí),可由右手定則判斷出,φb>φa,由Uab=E=Blv及棒自由下落時(shí)v越來越大,可知
4、Uab越來越大,故D選項(xiàng)正確.
答案:D
5.如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的間距為d,一端跨接一阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里,一根長直金屬棒與導(dǎo)軌成60°角放置,且接觸良好,則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時(shí),其他電阻不計(jì),電阻R中的電流為( )
A. B.
C. D.
解析:因磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向、棒的運(yùn)動(dòng)方向及棒本身三者相互垂直,故E=Blv,其中l(wèi)=,結(jié)合歐姆定律可知選項(xiàng)A正確.
答案:A
6.如圖所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,且一半處在磁場(chǎng)中.在Δt時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向不
5、變,大小由B均勻地增大到2B.在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為( )
A. B.
C. D.
解析:線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n=n··S=n··=,選項(xiàng)B正確.
答案:B
二、多項(xiàng)選擇題
7.(成都高二檢測(cè))如圖所示,閉合開關(guān)S,將條形磁鐵插入閉合線圈,第一次用時(shí)0.2 s,第二次用時(shí)0.4 s,并且兩次磁鐵的起始和終止位置相同,則( )
A.第一次線圈中的磁通量變化較快
B.第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大
C.第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大
D.若斷開S,電流表G均不偏轉(zhuǎn),故兩次線圈兩端均無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
解析:兩次磁通量變化相同,第一次時(shí)間短,則第一
6、次線圈中磁通量變化較快,故A正確.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比,磁通量的變化率大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流大,故B正確、C錯(cuò)誤.?dāng)嚅_開關(guān),電流表不偏轉(zhuǎn),故感應(yīng)電流為零,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零,故D錯(cuò)誤.
答案:AB
8.單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),穿過線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖象如圖所示,則( )
A.在t=0時(shí),線圈中磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大
B.在t=1×10-2 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大
C.在t=2×10-2 s時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
D.在0~2×10-2 s時(shí)間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零
解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知E∝,故t=
7、0及t=2×10-2 s時(shí)刻,E=0,A錯(cuò)、C對(duì),t=1×10-2 s,E最大,B對(duì).0~2×10-2 s,ΔΦ≠0,E≠0,D錯(cuò).
答案:BC
9.如圖所示,A、B兩閉合線圈用同樣導(dǎo)線繞成,A有10匝,B有20匝,兩圓線圈半徑之比為2∶1.均勻磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi).當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)( )
A.A中無感應(yīng)電流
B.A、B中均有恒定的感應(yīng)電流
C.A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1
D.A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2
解析:只要穿過圓線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流,因?yàn)榇艌?chǎng)變化情況相同,有效面積也相同,所以,每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同,又由于兩線圈的
8、匝數(shù)和半徑不同,電阻值不同,根據(jù)電阻定律,單匝線圈電阻之比為2∶1,所以,感應(yīng)電流之比為1∶2.因此正確答案是B、D.
答案:BD
三、非選擇題
10.有一匝數(shù)為100匝的線圈,單匝線圈的面積為100 cm2.線圈中總電阻為0.1 Ω,線圈中磁場(chǎng)變化規(guī)律如圖所示,且磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面向里,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)多大?
解析:取線圈為研究對(duì)象,在1~2 s內(nèi),其磁通量的變化量為ΔΦ=Φ2-Φ1=(B2-B1)S,磁通量的變化率為=,由公式E=n得E=100× V=0.1 V.
答案:0.1 V
11.如圖所示,一個(gè)邊長為L的正方形金屬框,質(zhì)量為m,電阻為R,用細(xì)線把它懸掛于一個(gè)有
9、界的磁場(chǎng)邊緣.金屬框的上半部處于磁場(chǎng)內(nèi),下半部處于磁場(chǎng)外.磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻變化滿足B=kt規(guī)律,已知細(xì)線所能承受的最大拉力FT=2mg,求從t=0時(shí)起,經(jīng)多長時(shí)間細(xì)線會(huì)被拉斷?
解析:設(shè)t時(shí)刻細(xì)線恰被拉斷,由題意知,
ΔB=kΔt①
金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E=·S=kL2②
金屬框受到的安培力:
F=BIL==③
由力的平衡條件得,F(xiàn)T=mg+F④
解①②③④得t=.
答案:
12.如圖所示,足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,寬度L=0.4 m,一端連接R=1 Ω的電阻,導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1 T.導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,其長度恰好等于導(dǎo)軌
10、間距,與導(dǎo)軌接觸良好.導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì).在平行于導(dǎo)軌的拉力F作用下,導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng),速度v=5 m/s.
(1)求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和感應(yīng)電流I;
(2)求在0.1 s時(shí)間內(nèi),拉力的大??;
(3)若將MN換為電阻r=1 Ω的導(dǎo)體棒,其他條件不變,求導(dǎo)體棒兩端的電壓U.
解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
E=BLv=1×0.4×5 V=2 V
感應(yīng)電流I== A=2 A
(2)拉力大小等于安培力大小,F(xiàn)=BIL=1×2×0.4 N=0.8 N
(3)由閉合電路歐姆定律可得,電路中電流I′== A=1 A
由歐姆定律可得,導(dǎo)體棒兩端電壓U=I′R=1 V.
答案:(1)2 V 2 A (2)0.8 N (3)1 V