2020版高中物理 第四章 4 法拉第電磁感應(yīng)定律練習(xí)（含解析）新人教版選修3-2

4　法拉第電磁感應(yīng)定律 1.當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí),下列說(shuō)法中正確的是(　A　) A.線圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其大小與磁通量成正比 C.線圈中一定有感應(yīng)電流 D.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其大小與磁通量的變化量成正比 解析:當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí),若線圈是閉合的,則有感應(yīng)電流,若不閉合,則無(wú)感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故A正確,C錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=n,知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比,故B,D錯(cuò)誤. 2.(2019·北京師大附中期中)桌面上放著一個(gè)10匝矩形線圈,如圖所示,線圈中心上方一定高度上有一豎立的條形磁體,此時(shí)穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量為0.01 Wb.把條形磁體豎放在線圈內(nèi)的桌面上時(shí),穿過(guò)線圈內(nèi)磁通量為0.12 Wb.如果把條形磁體從圖中位置在0.5 s內(nèi)放到線圈內(nèi)的桌面上,計(jì)算可得該過(guò)程線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為(　A　) A.2.2 V B.0.55 V C.0.22 V D.2.0 V 解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得出E=n=10× V=2.2 V,故A 正確. 3.(2019·四川遂寧期末)穿過(guò)一個(gè)內(nèi)阻為1 Ω的10匝閉合線圈的磁通量每秒均勻減少2 Wb,則線圈中(　C　) A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2 V B.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2 V C.磁通量的變化率為2 Wb/s D.感應(yīng)電流為2 A 解析:磁通量的變化率=2 Wb/s,C正確.由E=n得E=10×2 V=20 V,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,A,B錯(cuò)誤.由I=得I= A=20 A,D錯(cuò)誤. 4.一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1 m,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng),則關(guān)于導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的描述錯(cuò)誤的是(　A　) A.一定為0.1 V B.可能為零 C.可能為0.01 V D.最大值為0.1 V 解析:當(dāng)B,l,v兩兩垂直時(shí),導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V,考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系,選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 5.(2019·河北唐山月考)如圖是法拉第研制成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖.將銅盤放在磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤,圖中a,b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤,就可以使閉合電路獲得電流.若圖中銅盤半徑為r,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路總電阻為R,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為ω.則電路的功率是(　C　) A. B. C. D. 解析:根據(jù)導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E=Bωr2,由P=,得電路的功率是,故選項(xiàng)C正確. 6.如圖所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線框,它以恒定速度水平向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,邊界MN與線框的邊成45°角,E,F分別為PS和PQ的中點(diǎn).關(guān)于線框中的感應(yīng)電流,正確的說(shuō)法是(　B　) A.當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大 B.當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大 C.當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大 D.當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí),線框中感應(yīng)電流最大 解析:當(dāng)P點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)磁場(chǎng)時(shí),R點(diǎn)也開(kāi)始進(jìn)磁場(chǎng),這是因?yàn)镻R連線與MN平行,這時(shí)切割磁感線的有效長(zhǎng)度為最大,等于RS.所以,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電流也最大,選項(xiàng)B正確. 7.(多選)單匝矩形線圈處在變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若線圈所圍面積的磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示,則O～D過(guò)程中(　ABD　) A.線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 C.線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D.線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4 V 解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n,即為Φt圖象對(duì)應(yīng)時(shí)刻切線的斜率,所以A,B正確,C錯(cuò)誤;線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n=1× V=0.4 V,所以D正確. 8.如圖所示,A,B兩個(gè)閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)都為10匝,半徑rA=2rB,圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則A,B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為EA∶EB=　　　　,線圈中的感應(yīng)電流之比為 IA∶IB=　　　　.  解析:A,B兩閉合線圈中的磁通量變化率相同,線圈匝數(shù)相同,由E=n可得EA∶EB=1∶1.又因?yàn)镽=ρ,已知半徑rA=2rB,有l(wèi)A∶lB=2∶1,故電阻RA∶RB=2∶1,所以IA∶IB=1∶2. 答案:1∶1　1∶2 9.(多選)某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量方向向下,大小為4.5×10-5 T.一靈敏電壓表連接在當(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?河寬100 m,該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過(guò).設(shè)落潮時(shí),海水自西向東流,流速為2 m/s.下列說(shuō)法正確的是(　BD　) A.電壓表記錄的電壓為5 mV B.電壓表記錄的電壓為9 mV C.河南岸的電勢(shì)較高 D.河北岸的電勢(shì)較高 解析:海水在落潮時(shí)自西向東流,該過(guò)程可以理解為:自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在切割豎直向下的磁感線.根據(jù)右手定則,北岸是正極,電勢(shì)高,南岸電勢(shì)低,所以C錯(cuò)誤,D正確.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blv= 4.5×10-5×100×2 V=9×10-3 V,所以A錯(cuò)誤,B正確. 10.(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體附近的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音,下列說(shuō)法正確的有(　BCD　) A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作 B.取走磁體,電吉他將不能正常工作 C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷變化 解析:因銅質(zhì)弦不能被磁化,故銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若取走磁體,弦的振動(dòng)無(wú)法通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),音箱不能發(fā)聲,選項(xiàng)B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)C正確;弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向發(fā)生變化,所以電流方向不斷變化,選項(xiàng)D正確. 11.(2019·湖北武漢期末)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一個(gè)圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P,Q為電容器的兩個(gè)極板,磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,t=0時(shí),P,Q兩板電勢(shì)相等,兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑,經(jīng)時(shí)間t,電容器 P板(　D　) A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是 D.帶負(fù)電,電荷量是 解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==S=kS,而S=,經(jīng)時(shí)間t電容器極板P所帶電荷量Q=EC= ·C,由楞次定律可知,P板帶負(fù)電,故選項(xiàng)D正確. 12.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2 m,正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,當(dāng)磁場(chǎng)以 10 T/s的變化率增強(qiáng)時(shí),線框中a,b兩點(diǎn)電勢(shì)差是(　B　) A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 V C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V 解析:題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而在線框中有感應(yīng)電流,把左半部分線框看成電源,其電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為,畫出等效電路如圖所示,則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的 路端電壓,設(shè)l是邊長(zhǎng),依題意知=10 T/s.由E=得E==·= 10× V=0.2 V,|Uab|=I=·=× V=0.1 V,由于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),故Uab=-0.1 V. 13.(2018·全國(guó)Ⅲ卷,20)(多選)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(　AC　) A.在t=時(shí)為零 B.在t=時(shí)改變方向 C.在t=時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? 解析:在t=時(shí),交流電圖線斜率為0,即磁通量變化率為0,由E==S知,E=0,選項(xiàng)A正確;在t=和t=T時(shí),圖線斜率最大,磁場(chǎng)的變化率最大,則在t=和t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大.在到之間,電流由Q到P減弱,導(dǎo)線在R處產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng),且磁場(chǎng)減弱,由楞次定律知,R中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿順時(shí)針?lè)较?同理可判斷在到時(shí),R中電動(dòng)勢(shì)也為順時(shí)針?lè)较?在T到T時(shí),R中電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)C正確,B,D 錯(cuò)誤. 14.(2019·江蘇南通月考)如圖所示,面積為0.2 m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律為B=(2+0.2t)T,定值電阻R1=6 Ω,線圈電阻R2=4 Ω.求: (1)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (2)流過(guò)R1的電流; (3)a,b兩點(diǎn)間電壓Uab. 解析:(1)=0.2 T/s, E==n·S=100×0.2×0.2 V=4 V. (2)根據(jù)閉合電路歐姆定律有I==0.4 A. (3)a,b兩點(diǎn)間的電壓Uab=IR1=2.4 V. 答案:(1)4 V　(2)0.4 A　(3)2.4 V 15.如圖(甲)所示,水平放置的線圈匝數(shù)n=200,直徑d1=40 cm,電阻r=2 Ω,線圈與阻值R=6 Ω的電阻相連.在線圈的中心有一個(gè)直徑d2=20 cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖(乙)所示規(guī)律變化,規(guī)定垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎较?試求: (1)通過(guò)電阻R的電流方向; (2)電壓表的示數(shù); (3)若撤去原磁場(chǎng),在圖中豎直虛線的右側(cè)空間加磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里,求將線圈向左拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)電阻R上的電荷量. 解析:(1)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,由楞次定律可知,線圈產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,電流方向從A流向B. (2)由E=n可得E=n·π()2, E=I(R+r),U=IR 解得U=1.5π V=4.71 V. (3)設(shè)線圈拉出磁場(chǎng)經(jīng)歷時(shí)間Δt,則 =n=,= 電荷量q=Δt 解得q=n=0.5π C=1.57 C. 答案:(1)從A流向B (2)4.71 V (3)1.57 C - 7 -