人教版選修11 法拉第電磁感應(yīng)定律 第1課時(shí) 作業(yè).docx

3.2法拉第電磁感應(yīng)定律1.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如下圖所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是()答案b解析磁場(chǎng)中切割磁感線的邊相當(dāng)于電源，外電路由三個(gè)相同電阻串聯(lián)形成，a、c、d中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為外電路中一個(gè)電阻兩端的電壓為：ue，b圖中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為路端電壓為：ue，所以a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是b圖，故a、c、d錯(cuò)誤，b正確.2.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán)，半徑為a，總電阻為r(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過環(huán)平面，與環(huán)的最高點(diǎn)用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒ab，ab由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，b點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)ab兩端的電壓大小為()a.b.c.d.bav答案a解析擺到豎直位置時(shí)，導(dǎo)體棒ab切割磁感線的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eb2avbav.由閉合電路歐姆定律有uabbav，故選a.3.如圖所示，在x0的區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的方向垂直于xoy平面(紙面)向里，具有一定電阻的矩形線框abcd位于xoy平面內(nèi)，線框的ab邊與y軸重合，令線框從t0的時(shí)刻起由靜止開始沿x軸正方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，則線框中的感應(yīng)電流i(取逆時(shí)針方向的電流為正)隨時(shí)間t的變化圖線正確的是()圖6答案d解析因?yàn)閷?dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblvblat，因此感應(yīng)電流大小與時(shí)間成正比，方向?yàn)轫槙r(shí)針.4.如圖所示，一個(gè)閉合線圈固定在垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)磁場(chǎng)方向向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度b的正方向，線圈中的箭頭為電流i的正方向，線圈及線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，則磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間變化的圖線可能是()圖7答案cd5.用均勻?qū)Ь€做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m，正方形的一半放在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示.當(dāng)磁場(chǎng)以10t/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線框中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是()a.uab0.1vb.uab0.1vc.uab0.2vd.uab0.2v答案b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)電流產(chǎn)生，把左半部分線框看成電源，其電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)阻為，畫出等效電路如圖所示，則a、b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)，且依題意知10t/s.由e得e10v0.2v，所以u(píng)ir0.1v，由于a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì)，故uab0.1v，故b選項(xiàng)正確.6.如圖所示，用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為l和2l的兩只閉合線框a和b，以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外，不考慮線框的重力，若閉合線框的電流分別為ia、ib，則iaib為()a.14b.12c.11d.不能確定答案c解析產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblv，由閉合電路歐姆定律得i，又lb2la，由電阻定律知rb2ra，故iaib11.7.如圖所示，是兩個(gè)相連的金屬圓環(huán)，小金屬圓環(huán)的電阻是大金屬圓環(huán)電阻的二分之一，磁場(chǎng)垂直穿過金屬圓環(huán)所在區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化時(shí)，在大金屬圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為()a.eb.ec.ed.e答案b解析ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于路端電壓，而小金屬圓環(huán)電阻占電路總電阻的，故uabe，b正確.8.在圖中，ef、gh為平行的金屬導(dǎo)軌，其電阻不計(jì)，r為電阻，c為電容器，ab為可在ef和gh上滑動(dòng)的導(dǎo)體棒，有勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，若用i1和i2分別表示圖中該處導(dǎo)線中的電流，則當(dāng)棒ab()a.勻速滑動(dòng)時(shí)，i10，i20b.勻速滑動(dòng)時(shí)，i10，i20c.加速滑動(dòng)時(shí)，i10，i20d.加速滑動(dòng)時(shí)，i10，i20答案d解析導(dǎo)體棒水平運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，對(duì)整個(gè)電路，可把a(bǔ)b棒看做電源，等效電路如圖所示，當(dāng)棒勻速滑動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)e不變，故i10，i20.當(dāng)棒加速滑動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)e不斷變大，電容器不斷充電，故i10，i20.9(多選)法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片p、q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b中圓盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)于流過電阻r的電流，下列說法正確的是()a若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定，則電流大小恒定b若從上向下看，圓盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則電流沿a到b的方向流動(dòng)c若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化d若圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流在r上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍答案ab解析將圓盤看成無(wú)數(shù)幅條組成，它們都在切割磁感線從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)右手定則可知圓盤上感應(yīng)電流從邊緣流向中心，則當(dāng)圓盤順時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流過電阻的電流方向從a到b，b對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律得感生電動(dòng)勢(shì)eblbl2，i，恒定時(shí)，i大小恒定，大小變化時(shí)，i大小變化，方向不變，故a對(duì)，c錯(cuò)；由pi2r知，當(dāng)變?yōu)?倍時(shí)，p變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，d錯(cuò)10.如圖甲所示，閉合的圓線圈放在磁場(chǎng)中，t0時(shí)刻磁感線垂直線圈平面向里穿過線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線如圖乙所示，則在02s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向?yàn)?)a.逐漸增大，逆時(shí)針方向b.逐漸減少，順時(shí)針方向c.大小不變，順時(shí)針方向d.大小不變，先順時(shí)針方向后逆時(shí)針方向答案c解析因?yàn)閎t圖像的斜率不變，所以感應(yīng)電流恒定，根據(jù)楞次定律判斷電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向.11.如圖所示，平行導(dǎo)軌間有一矩形的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，細(xì)金屬棒pq沿導(dǎo)軌從mn處勻速運(yùn)動(dòng)到mn的過程中，棒上感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t變化的圖像，可能正確的是()答案a解析在金屬棒pq進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域之前或離開磁場(chǎng)后，棒上均不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，d選項(xiàng)錯(cuò)誤.在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eblv與時(shí)間無(wú)關(guān)，保持不變，故a選項(xiàng)正確，b、c選項(xiàng)錯(cuò)誤.12.如圖所示，一寬40cm的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，一邊長(zhǎng)為20cm的正方形導(dǎo)線框位于紙面內(nèi)，以垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v20cm/s勻速通過磁場(chǎng)區(qū)域.在運(yùn)動(dòng)過程中，線框有一邊始終與磁場(chǎng)區(qū)域的邊界平行，取它剛進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)刻t0，正確反映感應(yīng)電流隨時(shí)間變化規(guī)律的圖像是()答案c解析線框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針的，eblv，感應(yīng)電流i，是一個(gè)恒定的值.線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過程中，線框的磁通量不變，所以無(wú)感應(yīng)電流.離開磁場(chǎng)的過程中，由楞次定律可知感應(yīng)電流方向是順時(shí)針的，其大小與進(jìn)入時(shí)相等，綜合上述三個(gè)過程，選項(xiàng)c正確.13.一矩形線框位于一隨時(shí)間t變化的磁場(chǎng)內(nèi)，磁場(chǎng)方向垂直線框所在的平面(紙面)向里，如圖甲所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.以i表示線框中的感應(yīng)電流，以圖甲中線框上箭頭所示方向的電流為正方向(即順時(shí)針方向?yàn)檎较?，則以下的it圖中正確的是()答案c14.如圖所示，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和mn，其中ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“v”字型導(dǎo)軌，空間存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，用力使mn向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中mn始終與bac的平分線垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸，下列關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()答案a解析設(shè)mn在勻速運(yùn)動(dòng)中切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l，bac2，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為eblv，三角形的兩邊長(zhǎng)相等且均為l，由r可知三角形的總電阻rkl(k為常數(shù))，再由閉合電路歐姆定律得i是一個(gè)常量，與時(shí)間t無(wú)關(guān)，所以選項(xiàng)a正確.15.將一段導(dǎo)線繞成圖甲所示的閉合回路，并固定在水平面(紙面)內(nèi).回路的ab邊置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.回路的圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有垂直紙面的磁場(chǎng)，以向里為磁場(chǎng)的正方向，其磁感應(yīng)強(qiáng)度b隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示.用f表示ab邊受到的安培力，以水平向右為f的正方向，能正確反應(yīng)f隨時(shí)間t變化的圖像是()答案b解析0時(shí)間內(nèi)，回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向、大小不變的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向左，大小恒定不變.t時(shí)間內(nèi)，回路中產(chǎn)生逆時(shí)針方向、大小不變的感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則可以判定ab邊所受安培力向右，大小恒定不變，故b正確.16面積s0.2 m2、n100匝的圓形線圈，處在如圖所示的磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t變化的規(guī)律是b0.02 t (t)，r3 ，c30 f，線圈電阻r1 ，求：(1)通過r的電流方向和4 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量；(2)電容器的電荷量答案(1)ba0.4 c(2)9106c解析(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律可得出線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由歐姆定律可求得通過r的電流由楞次定律可求得電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，通過r的電流方向?yàn)閎a，qittntn100 c0.4 c(2)由enns1000.20.02 v0.4 v，i a0.1 a，ucurir0.13 v0.3 v，qcuc301060.3c9106c17.如圖(a)所示，水平放置的兩根平行金屬導(dǎo)軌，間距l(xiāng)0.3m，導(dǎo)軌左端連接r0.6的電阻，區(qū)域abcd內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面b0.6t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)抎0.2m.細(xì)金屬棒a1和a2用長(zhǎng)為2d0.4m的輕質(zhì)絕緣桿連接，放置在導(dǎo)軌平面上，并與導(dǎo)軌垂直，每根金屬棒在導(dǎo)軌間的電阻均為r0.3.導(dǎo)軌電阻不計(jì).使金屬棒以恒定速度v1.0m/s沿導(dǎo)軌向右穿越磁場(chǎng).計(jì)算從金屬棒a1進(jìn)入磁場(chǎng)(t0)到a2離開磁場(chǎng)的時(shí)間內(nèi)，不同時(shí)間段通過電阻r的電流強(qiáng)度，并在圖(b)中畫出.答案見解析解析t10.2s在0t1時(shí)間內(nèi)，a1產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e1blv0.18v其等效電路如圖甲所示.甲由圖甲知，電路的總電阻r總r0.5總電流為i0.36a通過r的電流為ir0.12aa1離開磁場(chǎng)(t10.2s)至a2剛好進(jìn)入磁場(chǎng)(t20.4s)的時(shí)間內(nèi)，回路無(wú)電流，ir0，從a2進(jìn)入磁場(chǎng)(t20.4s)至離開磁場(chǎng)t30.6s時(shí)間內(nèi)，a2上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2e10.18v，其等效電路如圖乙所示.乙由圖乙知，電路總電阻r總0.5，總電流i0.36a，流過r的電流ir0.12a，綜合以上計(jì)算結(jié)果，繪制出過r的電流強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系圖像如圖所示.18.把總電阻為2r的均勻電阻絲焊接成一半徑為a的圓環(huán)，水平固定在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖所示，一長(zhǎng)度為2a，電阻等于r，粗細(xì)均勻的金屬棒mn放在圓環(huán)上，它與圓環(huán)始終保持良好接觸，當(dāng)金屬棒以恒定速度v向右移動(dòng)經(jīng)過環(huán)心o時(shí)，求：(1)棒上電流的大小和方向及棒兩端的電壓umn；(2)在圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率.解析本題綜合考查電磁感應(yīng)及電路中功率的計(jì)算.關(guān)鍵是要分析清楚電路結(jié)構(gòu)，畫出等效電路圖.(1)把切割磁感線的金屬棒看成一個(gè)具有內(nèi)阻為r，電源電動(dòng)勢(shì)為e的電源，兩個(gè)半圓環(huán)看成兩個(gè)并聯(lián)電阻，畫出等效電路如圖所示.等效電源電動(dòng)勢(shì)為：eblv2bav.外電路的總電阻為r外r.棒上電流大小為i.電流方向從n流向m.根據(jù)分壓原理，棒兩端的電壓為umnebav.(2)圓環(huán)和金屬棒上消耗的總熱功率為pie.答案(1)nmbav(2) 19.固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的正方形導(dǎo)線框abcd，邊長(zhǎng)為l，其中ab是一段電阻為r的均勻電阻絲，其余三邊均為電阻可忽略的銅線.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為b，方向垂直紙面向里，現(xiàn)有一段與ab段的材料、粗細(xì)、長(zhǎng)度均相同的電阻絲pq架在導(dǎo)線框上，如圖2所示，若pq以恒定的速度v從ad滑向bc，當(dāng)其滑過l的距離時(shí)，通過ap的電阻的電流是多大？方向如何？圖2答案方向由p到a解析pq向右移動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，外電路由pa與pb并聯(lián)而成，pq滑過l時(shí)的等效電路如圖所示.pq切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為eblv，方向由q指向p.外電路總電阻為r外r電路總電流為iap段電流大小為iap