2017-2018學年高中物理 第1章 電磁感應 習題課2 法拉第電磁感應定律的應用練習 教科版選修3-2.doc
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習題課 法拉第電磁感應定律的應用 一、基礎(chǔ)練 1．當穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時，下列說法中正確的是( ) A．線圈中一定有感應電流 B．線圈中一定有感應電動勢 C．感應電動勢的大小跟磁通量的變化成正比 D．感應電動勢的大小跟線圈的電阻有關(guān) 答案 B 解析 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時才會產(chǎn)生感應電流，感應電動勢與電路是否閉合無關(guān)，且感應電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比． 2．一根直導線長0.1m，在磁感應強度為0.1T的勻強磁場中以10m/s的速度勻速運動，則導線中產(chǎn)生的感應電動勢的說法錯誤的是( ) A．一定為0.1VB．可能為零 C．可能為0.01VD．最大值為0.1V 答案 A 解析 當公式E＝BLv中B、L、v互相垂直而導體切割磁感線運動時感應電動勢最大：Em＝BLv＝0.10.110V＝0.1V，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，B、C、D正確，A錯． 3．無線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電力．兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，原理示意圖如圖1所示．下列說法正確的是( ) 圖1 A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢 B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應電動勢 C．A中電流越大，B中感應電動勢越大 D．A中電流變化越快，B中感應電動勢越大 答案 BD 解析 根據(jù)產(chǎn)生感應電動勢的條件，只有處于變化的磁場中，B線圈才能產(chǎn)生感應電動勢，A錯，B對；根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢的大小取決于磁通量變化率，所以C錯，D對． 4．閉合回路的磁通量Φ隨時間t的變化圖象分別如圖2所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應電動勢的下列論述，其中正確的是( ) 圖2 A．圖甲回路中感應電動勢恒定不變 B．圖乙回路中感應電動勢恒定不變 C．圖丙回路中0～t1時間內(nèi)感應電動勢小于t1～t2時間內(nèi)感應電動勢 D．圖丁回路中感應電動勢先變大后變小 答案 B 解析 因E＝，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中＝0，即電動勢E為0；圖乙中＝恒量，即電動勢E為一恒定值；圖丙中E前>E后；圖丁中圖象斜率先減后增，即回路中感應電動勢先減后增，故只有B選項正確． 5．如圖3所示，PQRS為一正方形導線框，它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場，磁場方向垂直線框平面向里，MN線與線框的邊成45角，E、F分別是PS和PQ的中點．關(guān)于線框中的感應電流，正確的說法是( ) 圖3 A．當E點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 B．當P點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 C．當F點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 D．當Q點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 答案 B 解析 當P點經(jīng)過邊界MN時，切割磁感線的有效長度最大為SR，感應電流達到最大． 6．如圖4(a)所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路．線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導線的電阻不計． 圖4 求0至t1時間內(nèi)， (1)通過電阻R1上的電流大??； (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量． 答案 (1) (2) 解析 (1)由圖象分析可知，0至t1時間內(nèi)＝.由法拉第電磁感應定律有 E＝n＝nS，而S＝πr.由閉合電路歐姆定律有I1＝.聯(lián)立以上各式得，通過電阻R1上的電流大小I1＝. (2)通過電阻R1上的電量：q＝I1t1＝ 電阻R1上產(chǎn)生的熱量：Q＝IR1t1＝ 二、提升練 7．如圖5所示，A、B兩閉合線圈為同樣導線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為2∶1.均勻磁場只分布在B線圈內(nèi)．當磁場隨時間均勻減弱時( ) 圖5 A．A中無感應電流 B．A、B中均有恒定的感應電流 C．A、B中感應電動勢之比為2∶1 D．A、B中感應電流之比為1∶2 答案 BD 解析 只要穿過線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應電動勢和感應電流，因為磁場變化情況相同，有效面積也相同，所以，每匝線圈產(chǎn)生的感應電動勢相同，又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同，電阻值不同，根據(jù)歐姆定律，單匝線圈電阻之比為2∶1，所以，感應電流之比為1∶2.因此正確的答案是B、D. 8．在勻強磁場中，有一個接有電容器的導線回路，如圖6所示，已知電容C＝30μF，回路的長和寬分別為l1＝5cm，l2＝8cm，磁場變化率為510－2T/s，則( ) 圖6 A．電容器帶電荷量為210－9C B．電容器帶電荷量為410－9C C．電容器帶電荷量為610－9C D．電容器帶電荷量為810－9C 答案 C 解析 回路中感應電動勢等于電容器兩板間的電壓，U＝E＝＝l1l2＝510－20.050.08V＝210－4V．電容器的電荷量為q＝CU＝CE＝3010－6210－4C＝ 610－9C，C選項正確． 9．單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場，若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖7所示，則O～D過程中( ) 圖7 A．線圈中O時刻感應電動勢最大 B．線圈中D時刻感應電動勢為零 C．線圈中D時刻感應電動勢最大 D．線圈中O至D時間內(nèi)平均感應電動勢為0.4V 答案 ABD 解析 由法拉第電磁感應定律知，線圈中O至D時間內(nèi)的平均感應電動勢E＝＝V＝0.4V．由感應電動勢的物理意義知，感應電動勢的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的改變量ΔΦ均無必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時刻磁通量的變化率就是Φ－t圖象上該時刻切線的斜率．不難看出，O點處切線斜率最大，D點處切線斜率最小為零，故A、B、D選項正確． 10．用相同導線繞制的邊長為L或2L的四個閉合導體線框，以相同的速度勻速進入右側(cè)勻強磁場，如圖8所示．在每個線框進入磁場的過程中，M、N兩點間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是( ) 圖8 A．Ua下載提示(請認真閱讀)
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