2024-2025學(xué)年試題物理（選擇性人教版2019）第二章2-法拉第電磁感應(yīng)定律

2.法拉第電磁感應(yīng)定律課后訓(xùn)練鞏固提升一、基礎(chǔ)鞏固1.下列關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的說法正確的是()A.只要穿過閉合電路中的磁通量不為零,閉合電路中就一定有感應(yīng)電流產(chǎn)生B.穿過閉合電路中的磁通量減小,則電路中感應(yīng)電流就減小C.穿過閉合電路中的磁通量越大,閉合電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大D.穿過閉合電路中的磁通量變化越快,閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大答案:D解析:只有閉合回路中磁通量發(fā)生變化時(shí),閉合回路中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,故A錯(cuò)誤;感應(yīng)電流的大小取決于磁通量變化的快慢,磁通量減小時(shí),若磁通量的變化率增大,則感應(yīng)電流可能變大,故B錯(cuò)誤;磁通量大,但變化較慢,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也可能很小,故C錯(cuò)誤;穿過閉合電路的磁通量變化越快,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,故D正確。2.穿過一個(gè)單匝線圈的磁通量始終為每秒均勻地增加2Wb,則()A.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2VB.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減小2VC.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2VD.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)答案:C解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=ΔΦΔt=2V,所以線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2V,3.一矩形線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框平面與磁場(chǎng)方向垂直。先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1s時(shí)間內(nèi)均勻地增大到原來(lái)的2倍。接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在1s時(shí)間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半。先后兩個(gè)過程中,線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為()A.12 B.1 C.2 D.答案:B解析:設(shè)原磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線框面積為S,第一次在1s內(nèi)將磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為原來(lái)的2倍,即變?yōu)?B,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1=ΔBSΔt=(2B-B)St=BSt;第二次在1s內(nèi)將線框面積均勻地減小到原來(lái)的一半,即變?yōu)?2S,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為4.穿過某線圈的磁通量隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,在下列幾段時(shí)間內(nèi),線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小的是()A.0~2s B.2~4sC.4~5s D.5~10s答案:D解析:圖像斜率絕對(duì)值越小,表明磁通量的變化率越小,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越小。5.如圖所示,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E,將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相互垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E'。則E'E等于(A.12 B.22 C.1 D答案:B解析:設(shè)折彎前金屬棒切割磁感線的長(zhǎng)度為l,E=Blv;折彎后,金屬棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度為l'=l22+l22=22l,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E'=Bl'v=B·22lv=22E,6.如圖所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m,左端接一電阻R=0.20Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于導(dǎo)軌平面。導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上,并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng),導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計(jì),當(dāng)ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí):(1)求ab棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。(2)求回路中感應(yīng)電流的大小。(3)求ab棒中哪端電勢(shì)高。(4)求維持ab棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大小。答案:(1)0.80V(2)4.0A(3)a端高(4)0.8N解析:這是一個(gè)導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問題。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小可由公式E=Blv求出;感應(yīng)電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出;勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),水平外力的大小與安培力的大小相等。此題主要考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力,提高學(xué)生的科學(xué)思維。(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,ab棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Blv=0.40×0.50×4.0V=0.80V。(2)感應(yīng)電流的大小為I=ER=0.800.20(3)ab相當(dāng)于電源,根據(jù)右手定則知,a端電勢(shì)高。(4)ab棒受安培力F安=BIl=0.40×4.0×0.50N=0.8N由于ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng),故外力的大小也為0.8N。二、能力提升1.如圖所示,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為4l,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)體棒繞過O點(diǎn)垂直紙面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),a與O的距離很近,可以忽略。則a端和b端的電勢(shì)差Uab等于()A.2Bl2ω B.4Bl2ωC.6Bl2ω D.8Bl2ω答案:D解析:導(dǎo)體棒ab切割磁感線的總長(zhǎng)度為4l,切割磁感線的平均速度v=12ω·4l=2lω,由公式E=Blv知,E=B·4l·2lω=8Bl2ω,則Uab=E=8Bl2ω,選項(xiàng)D2.如圖所示,足夠長(zhǎng)平行金屬導(dǎo)軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計(jì),其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.8T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光。此后導(dǎo)體棒MN的運(yùn)動(dòng)速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s,1W B.5m/s,1WC.7.5m/s,9W D.15m/s,9W答案:B解析:本題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力學(xué)問題和能量問題,意在培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和應(yīng)用能力,提高學(xué)生的科學(xué)思維。當(dāng)小燈泡穩(wěn)定發(fā)光后,導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng),根據(jù)平衡條件,有mgsinθμmgcosθ=B2l2vR+r,解得v=5m/s,I=BlvR+r=13.(多選)如圖所示,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?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段直線始終不受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E=2BavD.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E=14π答案:AD解析:在半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中磁通量不斷增加,始終存在感應(yīng)電流,由楞次定律可知電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,且不變,選項(xiàng)A正確;由左手定則可知CD邊始終受到安培力作用,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;有效切割長(zhǎng)度如圖所示,所以閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)過程中l(wèi)先逐漸增大到a,然后再逐漸減小為0,由E=Blv可知,最大值Emax=Bav,最小值為0,C錯(cuò)誤;平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=ΔΦΔt=124.如圖甲所示,不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌與水平面成37°夾角放置,導(dǎo)軌間距為l=1m,上端接有電阻R=3Ω,虛線OO'下方是垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)?，F(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg、有效電阻r=1Ω的金屬桿ab從OO'上方某處垂直于導(dǎo)軌由靜止釋放,桿下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,桿下滑過程中的vt圖像如圖乙所示。g取10m/s2,sin37°=0.6。(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B;(2)求桿在磁場(chǎng)中下滑0.1s過程中電阻R產(chǎn)生的熱量。答案:(1)2T(2)1.875×102J解析:(1)由題圖乙得a=ΔvΔt=0.500.1s前,由牛頓第二定律有mgsinθFf=ma代入數(shù)據(jù)得Ff=0.1N0.1s后勻速運(yùn)動(dòng),有mgsinθFfFA=0而FA=BIl=BBlvR+由以上兩式得B=(mgsinθ-Ff)(R+(2)I=BlvR+r=2×1×QR=I2Rt=0.252×3×0.1J=1.875×102J。5.如圖所示,半徑為r的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里。一根長(zhǎng)度略大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓導(dǎo)軌上無(wú)摩擦地自左端勻速滑動(dòng)到右端,電路的固定電阻為R,其余電阻忽略不計(jì)。(1)在滑動(dòng)過程中通過電阻R的電流的平均值是多少?(2)當(dāng)導(dǎo)線MN通過圓形導(dǎo)軌中心時(shí),導(dǎo)線MN所受安培力的大小是多少?(3)如果導(dǎo)線MN的電阻為R0,當(dāng)導(dǎo)線MN通過圓形導(dǎo)軌中心時(shí),電阻R兩端的電壓是多少?答案:(1)πBrv2R(2)4解析:(1)整個(gè)過程中磁通量的變化ΔΦ=BS=Bπr2