2022年2018学年高中物理人教版选修32检测：第四章电磁感应4.4法拉第电磁感应定律Word版含答案.pdf

名师精编优秀教案4.4 法拉第电磁感应定律课时作业基础达标1下列说法正确的是( ) A线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化的越快，线圈中产生的感应电动势越大【解析】根据法拉第电磁感应定律可知D正确【答案】D2一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势描述错误的是( ) A一定为0.1 VB可能为零C可能为0.01 VD最大值为0.1 V【解析】当公式 E BLvsin 中 B ，l ，v 互相垂直时，导体切割磁感线运动的感应电动势最大， EmBLv0.1 0.1 10 V0.1 V，考虑到它们三者的空间位置关系，所以描述错误的只有A. 【答案】A3. 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b 两点电势差是 ( ) AUab 0.1 VBUab 0.1 VCUab 0.2 VDUab 0.2 V【解析】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而框中有感应电流，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为r2，画出等效电路如图所示，则ab 两点名师精编优秀教案间的电势差即为电源的路端电压，设l 是边长，且依题意知Bt10 T/s. 由 Et得EBStBtl22100.222V0.2 V|Uab| r2I Er2r2r20.2rr2V0.1 V由于 a 点电势低于b 点电势，故Uab 0.1 V，即B选项正确【答案】B4. 如图所示， 闭合开关S，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则( ) A第一次磁通量变化较大B第一次G的最大偏角较大C第一次经过G的总电荷量较多D若开关S断开， G不偏转，故两次均无感应电动势【解析】由于两次插入过程条形磁铁的起始位置和终止位置相同，因此磁通量的变化量 相同，故选项A错误；根据Ent可知，第一次磁通量的变化率较大，感应电动势较大，而闭合电路的总电阻相同，故第一次G的最大偏转角度较大，选项B正确；通过G的电荷量q I t ERt R，即两次通过G的电荷量相等，选项C错误，若S断开，电路中无电流，但仍存在感应电动势，选项D错误【答案】B5. 如图所示， 长为 L 的金属导线弯成一个圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器名师精编优秀教案上， P、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化， t 0 时， P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器 P板( ) A不带电B所带电荷量与t 成正比C带正电，电荷量是kL2C4D带负电，电荷量是kL2C4【解析】磁感应强度以BB0 kt(k0)随时间变化， 由法拉第电磁感应定律得E t B tSkS，而 SL24，经时间 t 电容器极板P所带电荷量QECkL24C，由楞次定律可知， P板带负电，故选项D正确【答案】D6. 如图所示， PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，边界MN与线框的边成45角， E、F分别为 PS和 PQ的中点 关于线框中的感应电流，正确的说法是( ) A当 E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B当 P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C当 F 点经过边界MN时，线框中感应电流最大D当 Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大【解析】当 P点开始进磁场时，R点也开始进磁场，这是因为PR连线与 MN 平行，这时切割磁感线的有效长度为最大，等于 RS.所以，回路产生的感应电动势最大，电流也最大，选项B正确【答案】B7. 名师精编优秀教案一个电阻是R，半径为 r 的单匝线圈放在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，若以线圈的直径为轴旋转180，则在此过程中，导线横截面上通过的电荷量为( ) A0 B.Br2RC.2Br2RD.4B r2R【解析】由法拉第电磁感应定律知，此过程中的平均感应电动势E t2BSt，平均电流 IER，故导线截面上通过的电荷量q It 2BSR2Br2R. 【答案】C8. 如图所示，导体AB的长为 2R ，绕 O点以角速度 匀速转动， OB为 R，且 OBA三点在一条直线上，有一匀强磁场磁感应强度为B，充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为 ( ) A.12BR2B2BR2C4B R2D6B R2【解析】设经过 t ，磁通量的变化量BS Bt2(3R)2 Bt2R24BtR2. 由法拉第电磁感应定律，得UABt4BtR2t4B R2. 【答案】C9. 如图所示，在宽为0.5 m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r 0.6 的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻R14 、R26 ，其他电阻不计整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度B0.1 T当直导体棒在导体上以v6 m/s的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和 R2的电流大小名师精编优秀教案【解析】本题可由法拉第电磁感应定律直接求感应电动势，然后根据等效电路，由欧姆定律计算电流大小由题意可画出如右图所示的电路图，则感应电动势EBlv 0.1 0.5 6 V0.3 VUabER外R外r0.3 2.42.4 0.6V0.24 V，I1UabR10.244A 0.06 AI2UabR20.246A 0.04 A. 【答案】0.24 V0.06 A0.04 A能力提升1. 一正方形闭合导线框abcd 边长 L0.1 m，各边电阻均为1 ，bc 边位于 x 轴上，在x轴原点 O右方有宽L0.1 m、磁感应强度为1 T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示框以恒定速度4 m/s沿 x 轴正方向穿越磁场区域的过程中，如图所示的各图中，能正确表示线框从进入到穿出磁场过程中，ab 边两端电势差Uab随位置变化情况的是( ) 【解析】当 ab 边进入磁场时，ab 为电源， Uab为路端电压， Uab34BLv0.3 V；当 ab边出磁场时， dc 为电源， Uab14BLv0.1 V，且方向相同，故B项正确名师精编优秀教案【答案】B2如图所示，在下列情况下电流计G中有电流通过的是(B 为匀强磁场 )( ) AMN向左匀速运动的过程中BMN向左加速运动的过程中CMN向右匀速运动的过程中DMN向右加速运动的过程中【解析】电流计中如果有电流，线圈a 中应有变化的磁场，线圈a 中的磁场由线圈b中的电流产生， 则线圈 b 中电流一定是变化的，线圈 b 中的电流是MN切割磁感线运动产生，则 MN必定做变速运动，所以选项B、D正确【答案】BD3在图中， EF 、GH为平行的金属导轨，其电阻不计，R为电阻， C为电容器， AB为可在 EF和 GH上滑动的导体横杆有匀强磁场垂直于导轨平面若用I1和 I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB( ) A匀速滑动时，I10，I20 B匀速滑动时，I10， I20C加速滑动时，I10，I20 D加速滑动时，I10， I20【解析】导体棒水平运动时产生感应电动势，对整个电路，可把AB棒看做电源，等效电路如下图所示当棒匀速滑动时，电动势E 不变，故I10， I20. 当棒加速运动时，电动势 E不断变大，电容器不断充电，故I10， I20.【答案】D4. 名师精编优秀教案穿过某闭合线圈的磁通量 ，随时间 t 按如图所示的正弦规律变化t1时刻磁通量1最大， t3时刻磁通量30，时间 t1t2t1和 t2 t3t2相等，在t1和 t2时间内闭合线圈中感应电动势的平均值分别为E1和 E2，在t2时刻感应电动势的瞬时值为e，则( ) A. E1 E2B. E1e E2D. E2e E1【解析】仔细研究图，看两个直角三角形：平行于纵轴( 轴) 的直角边，相当于磁通量的改变量； 平行于横轴 (t 轴) 的直角边，为对应的物理过程所经历的时间；斜边的斜率， 即 / t ，为相应时间内感应电动势的平均值，图非常直观地显示E2 E1. 某时刻感应电动势的瞬时值与 t 图象在该时刻切线的斜率对应t2时刻 t 图线的切线已画在图上，不难看出E2e E1. 【答案】BD5. 如图所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路虚线MN右侧是磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于回路所在的平面回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( ) A感应电流方向不变BCD段直线始终不受安培力C感应电动势最大值EBav 名师精编优秀教案D感应电动势平均值E 14Bav 【解析】在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确 根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B不正确当半圆闭合回路进入磁场一半时，等效长度最大为a，这时感应电动势最大为 EBav，C正确感应电动势平均值E tB12 a22av14Bav，D正确【答案】ACD6如图所示，矩形线圈在0.01 s内由原始位置转落至位置. 已知ad510 2m，ab2010 2m，匀强磁场的磁感应强度B2 T， R1 R3 1 ，R2R43 . 求：(1) 平均感应电动势；(2) 转落时，通过各电阻的平均电流( 线圈的电阻忽略不计) 【解析】线圈由位置转落至位置的过程中，穿过线圈的磁通量 发生变化，即产生感应电动势，视这一线圈为一等效电源，线圈内部为内电路，线圈外部为外电路，然后根据闭合电路欧姆定律求解(1) 设线圈在位置时，穿过它的磁通量为1，线圈在位置时，穿过它的磁通量为2，有 1BScos60 1102Wb，2BS 2102Wb，所以 211102Wb. 根据法拉第电磁感应定律可得E t1 V. (2) 将具有感应电动势的线圈等效为电源，其外电路的总电阻R3R41 R2R1R2R3R42 . 根据闭合电路欧姆定律得总电流I ER12A0.5 A. 通过各电阻的电流I 12I 0.25 A. 【答案】(1)1 V(2)0.25 A。