學(xué)年高中物理第1章第3節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律課時(shí)作業(yè)教科版選修3-2

1、第3節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律1由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源，導(dǎo)體的電阻相當(dāng)于電源的內(nèi)阻2電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過(guò)這個(gè)電路的磁通量的變化率成正比，表達(dá)式E(單匝線圈)，En(多匝線圈)當(dāng)導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)EBLv(B、L、v兩兩垂直)，EBLvsin_(vL但v與B夾角為)3關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是()A電源電動(dòng)勢(shì)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源C在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中沒(méi)有感應(yīng)電流就一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D電路中有電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案B解析電源電動(dòng)勢(shì)的來(lái)源很多，不一定是由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在電磁感

2、應(yīng)現(xiàn)象中，如果沒(méi)有感應(yīng)電流，也可以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)誤；電路中的電流可能是由化學(xué)電池或其它電池作為電源提供的，所以有電流不一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)4穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少2 Wb，則()A線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加2 VB線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘減少2 VC線圈中無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變答案D圖15穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間的變化如圖1所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的時(shí)間是()A02 sB2 s4 sC4 s6 sD6 s10 s答案C解析t圖象中，圖象斜率越大，越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一公式En的理解1一個(gè)200匝、面積為20 cm2的線圈，

3、放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的方向與線圈平面成30°角，若磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T，在此過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量的變化量是_Wb；磁通量的平均變化率是_Wb/s；線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小是_V.答案4×1048×1031.6解析磁通量的變化量是由磁場(chǎng)的變化引起的，應(yīng)該用公式BSsin 來(lái)計(jì)算，所以BSsin (0.50.1)×20×104×0.5 Wb4×104 Wb磁通量的變化率為 Wb/s8×103 Wb/s，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得En200×8×103 V

4、1.6 V點(diǎn)評(píng)要理解好公式En，首先要區(qū)分好磁通量，磁通量的變化量，磁通量的變化率，現(xiàn)列表如下：物理量單位物理意義計(jì)算公式磁通量Wb表示某時(shí)刻或某位置時(shí)穿過(guò)某一面積的磁感線條數(shù)的多少B·S磁通量的變化量Wb表示在某一過(guò)程中穿過(guò)某一面積的磁通量變化的多少21磁通量的變化率Wb/s表示穿過(guò)某一面積的磁通量變化的快慢特別提醒對(duì)、而言，穿過(guò)一匝線圈和穿過(guò)n匝是一樣的，而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)則不一樣，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與匝數(shù)成正比磁通量和磁通量的變化率的大小沒(méi)有直接關(guān)系，很大時(shí)，可能很小，也可能很大；0時(shí)，可能不為零2下列說(shuō)法正確的是()A線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大B線圈中磁通量越大，

5、線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大C線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大D線圈中磁通量變化得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大答案D解析線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)En，即E與成正比，與或的大小無(wú)直接關(guān)系磁通量變化得越快，即越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，故只有D正確點(diǎn)評(píng)正確理解決定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素是磁通量的變化率，這是分析本題的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)二公式EBLvsin 的理解3如圖2所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一根跟磁場(chǎng)垂直長(zhǎng)20 cm的導(dǎo)線以2 m/s的速度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向垂直導(dǎo)線與磁感線成30 °角，則導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為_(kāi)圖2答案0.2 V解析EBlvsin 30

6、76;(1×0.2×2×sin 30°) V0.2 V點(diǎn)評(píng)(1)當(dāng)導(dǎo)體平動(dòng)垂直切割磁感線時(shí)，即B、L、v兩兩垂直時(shí)(如圖所示)EBLv.(2)當(dāng)導(dǎo)體平動(dòng)但不垂直切割磁感線時(shí)即v與B有一夾角，如右圖所示，此時(shí)可將導(dǎo)體的速度v向垂直于磁感線和平行于磁感線兩個(gè)方向分解，則分速度v2vcos 不使導(dǎo)體切割磁感線，使導(dǎo)體切割磁感線的是分速度v1vsin ，從而使導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：EBLv1BLvsin .特別提醒不要死記公式，要理解含意vsin 是導(dǎo)體切割磁感線的速度4在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，長(zhǎng)為l的金屬棒OA在垂直于磁場(chǎng)方向的平面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度勻速

7、轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3所示，求：金屬棒OA上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)圖3答案Bl2解析由vr，可知各點(diǎn)處速度與該點(diǎn)到O點(diǎn)的距離r成正比，速度都與棒垂直，我們可以求出棒OA上各點(diǎn)的平均速度，即與棒中點(diǎn)的速度相同(只有成正比例的量，中點(diǎn)值才等于平均值)可得EBlvBl·Bl2.點(diǎn)評(píng)當(dāng)導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線時(shí)，若棒上各處磁感應(yīng)強(qiáng)度B相同，則可直接應(yīng)用公式EBl2.【方法技巧練】電動(dòng)勢(shì)公式En和EBLvsin 的選用技巧5如圖4所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌abdc，bd間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)MN為放在ab和dc上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B

8、，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(指向圖中紙面內(nèi))現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v做勻速運(yùn)動(dòng)令U表示MN兩端電壓的大小，則U_.圖4答案解析此回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有兩種求法(1)因B、l、v兩兩垂直可直接選用EBlv得EvBl(2)可由法拉第電磁感應(yīng)定律E求解因在t時(shí)間內(nèi)，桿掃過(guò)的面積Slvt所以回路磁通量的變化BSBlvt由E得EBlv題目中的導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，其電動(dòng)勢(shì)EBlv，其內(nèi)阻等于R，則U.方法總結(jié)求解導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題時(shí)，兩個(gè)公式都可使用6如圖5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rA2rB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁

9、場(chǎng)，則A、B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為EAEB_，線圈中的感應(yīng)電流之比為IAIB_.圖5答案1112解析A、B兩環(huán)中磁通量的變化率相同，線圈匝數(shù)相同，由En可得EAEB11；又因?yàn)镽，故RARB21，所以IAIB12.方法總結(jié)當(dāng)導(dǎo)體和磁場(chǎng)間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁通量的變化完全是由磁場(chǎng)的變化引起的，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算只能采用公式En.7如圖6所示，用一阻值為R的均勻細(xì)導(dǎo)線圍成的金屬環(huán)半徑為a，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直穿過(guò)金屬環(huán)所在平面電阻為的導(dǎo)體桿AB，沿環(huán)表面以速度v向右滑至環(huán)中央時(shí)，桿的端電壓為()圖6ABav B.BavC.Bav D.Bav答案C解析當(dāng)電阻為的導(dǎo)體桿AB沿環(huán)表面以速度v向

10、右滑至環(huán)中央時(shí)，這個(gè)回路的總電動(dòng)勢(shì)為：E2Bav.并聯(lián)的兩個(gè)半圓環(huán)的等效電阻為，桿的端電壓為UABE·Bav.方法總結(jié)當(dāng)磁場(chǎng)和導(dǎo)體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小在變化，求瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，應(yīng)采用公式EBLvsin .8如圖7所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向豎直向下，在磁場(chǎng)中有一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線框，ab邊質(zhì)量為m，其余邊質(zhì)量不計(jì)，cd邊有固定的水平軸，導(dǎo)線框可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng)；現(xiàn)將導(dǎo)線框拉至水平位置由靜止釋放，不計(jì)摩擦和空氣阻力，金屬框經(jīng)過(guò)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到豎直位置，此時(shí)ab邊的速度為v，求：圖7(1)此過(guò)程中線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??；(2)線框運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)線框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小答

11、案(1)(2)Blv解析(1)1BSBl2，轉(zhuǎn)到豎直位置2021Bl2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有E平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E(2)轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)，bc、ad兩邊不切割磁感線，ab邊垂直切割磁感線，EBlv，此時(shí)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方法總結(jié)求解某一過(guò)程(或某一段時(shí)間)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而平均速度又不能求得時(shí)，應(yīng)選用公式En.如問(wèn)題(1)，但求某一瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)應(yīng)采用EBLvsin .1閉合的金屬環(huán)處于隨時(shí)間均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于圓環(huán)平面，則()A環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均勻變化B環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流均勻變化C環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變D環(huán)上某一小段導(dǎo)體所受的安培力保持不變答案C解析磁場(chǎng)均勻

12、變化，也就是說(shuō)k，根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的定義式，EkS，其中k是一個(gè)常量，所以圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值是一個(gè)常量2單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖8所示，則OD過(guò)程中()圖8A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)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4 V答案ABD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E V0.4 V由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小和磁通量的改變量均無(wú)必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時(shí)刻磁通量的變化率就是t圖象上該時(shí)刻

13、切線的斜率，不難看出O點(diǎn)處切線斜率最大，D點(diǎn)處切線斜率最小為零，故A、B、D選項(xiàng)正確3如圖9所示，閉合開(kāi)關(guān)S，將條形磁鐵插入閉合線圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且兩次的起始和終止位置相同，則()圖9A第一次磁通量變化較快B第一次G的最大偏角較大C第二次G的最大偏角較大D若斷開(kāi)S，G均不偏轉(zhuǎn)，故均無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案AB解析將磁鐵插到閉合線圈的同一位置磁通量的變化量相同，而用的時(shí)間不同，所以磁通量的變化率不同，第一次時(shí)間短變化快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，故A、B正確；若斷開(kāi)S，無(wú)感應(yīng)電流，但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故D錯(cuò)誤4一閉合線圈放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直若想使線圈中的感應(yīng)電

14、流增強(qiáng)一倍，下述方法可行的是()A使線圈匝數(shù)增加一倍B使線圈面積增加一倍C使線圈匝數(shù)減少一半D使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍答案D解析根據(jù)EnnS求電動(dòng)勢(shì)，考慮到當(dāng)n、S發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)體的電阻也發(fā)生了變化若匝數(shù)增加一倍，電阻也增加一倍，感應(yīng)電流不變，故A錯(cuò)；若匝數(shù)減少一半，感應(yīng)電流也不變，故C錯(cuò)；若面積增加一倍，長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的倍，因此電阻為原來(lái)的倍，電流為原來(lái)的倍，故B錯(cuò)，D正確5在圖10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)體橫桿有勻強(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)橫桿AB()圖10A勻速滑動(dòng)時(shí)，I10

15、，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AB棒看做電源，等效電路如下圖中(1)(2)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)棒加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E不斷變大，電容器不斷充電，故I10，I20.6如圖11所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于回路所在的平面回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直從D點(diǎn)到達(dá)邊界開(kāi)始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列結(jié)論正確的是()圖11A感應(yīng)電流大小不變BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

16、最大值EmBavD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav答案CD解析在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)體的等效切割長(zhǎng)度發(fā)生變化，電路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化，故感應(yīng)電流大小變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤CD段與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直，且回路中有電流，故受安培力作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，這時(shí)有效切割長(zhǎng)度最大為a，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBav，C正確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav.D正確7如圖12所示，金屬三角形導(dǎo)軌COD上放有一根金屬棒MN.拉動(dòng)MN，使它以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，如果導(dǎo)軌和金屬棒都是粗細(xì)相同的均勻?qū)w，電阻率都相同，那么在MN運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，閉合回路的()圖12A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變 B感應(yīng)電流保持不變C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸增

17、大 D感應(yīng)電流逐漸增大答案BC8如圖13所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)在整個(gè)過(guò)程中棒的運(yùn)動(dòng)方向不變且不計(jì)空氣阻力，則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化情況是()圖13A越來(lái)越大 B越來(lái)越小C保持不變 D無(wú)法判斷答案C解析金屬棒水平拋出后，在垂直于磁場(chǎng)方向上的速度不變，由EBLv0知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，故C正確9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，則在移動(dòng)過(guò)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

18、正方形線框的一條邊在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)在做切割運(yùn)動(dòng)的這條邊中，設(shè)線框中的電動(dòng)勢(shì)為E，則根據(jù)歐姆定律可知，在圖A、C、D的情況下，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小為E/4，在圖B的情況下a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小為3E/4，故選B.10穿過(guò)單匝閉合線圈的磁通量隨時(shí)間變化的t圖象如圖14所示，由圖知05 s線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為_(kāi)V,5 s10 s線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為_(kāi)V,10 s15 s線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為_(kāi)V.圖14答案10211如圖15所示，abcd是一邊長(zhǎng)為l的勻質(zhì)正方形導(dǎo)線框，總電阻為R，今使線框以恒定速度v水平向右穿過(guò)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)寬度為3l，求線框在進(jìn)入磁區(qū)、完全進(jìn)入磁區(qū)和穿出磁區(qū)三個(gè)過(guò)程中a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小圖15答案Blv解析導(dǎo)線框在進(jìn)入磁區(qū)過(guò)程中，ab相當(dāng)于電源，等效電路如圖甲所示EBlv，rR，R外R，I，Uab為端電壓；所以UabIR外.導(dǎo)線框全部進(jìn)入過(guò)程中，磁通量不變，感應(yīng)電流I0，但UabEBlv導(dǎo)線框在穿出磁區(qū)過(guò)程中，cd相當(dāng)于電源，等效電路如圖乙所示EBlv，rR，R外R，I，UabIRab×R.12如圖16所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁