人教版物理選修3-2第四節(jié)習題及答案

法拉第電磁感應(yīng)定律【測控導航】知識點題號及難易度基礎(chǔ)中檔較難1.法拉第電磁感應(yīng)定律的理解42.導體切割磁感線時E=Blv的應(yīng)用27、9113.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的圖象問題68、104.電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電路問題3、5115.反電動勢1基礎(chǔ)達標1.關(guān)于反電動勢,下列說法中正確的是(C)A.只要線圈在磁場中運動就能產(chǎn)生反電動勢B.只要穿過線圈的磁通量變化,就產(chǎn)生反電動勢C.電動機在轉(zhuǎn)動時線圈內(nèi)產(chǎn)生反電動勢D.反電動勢就是發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢解析:反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢,其作用是削弱電源的電動勢.產(chǎn)生反電動勢的前提是必須有電源存在,故正確答案為C.2.(2012東北師大附中高二檢測)一根直導線長0.1m,在磁感應(yīng)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(yīng)電動勢為(BCD)A.一定為0.1V B.可能為零C.可能為0.01V D.最大值為0.1V解析:當B、l、v互相垂直時,導線切割磁感線運動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大:E=Blv=0.1×0.1×10V=0.1V.考慮到它們的空間位置關(guān)系,感應(yīng)電動勢應(yīng)在最大值0.1V和最小值0之間(包括0.1V和0).故選項B、C、D正確.3.(2012河北省衡水中學高二檢測)如圖所示,面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強磁場中,磁場方向垂直于線圈平面,已知磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律為B=(2+0.2t)T,定值電阻R1=6Ω,線圈電阻R2=4Ω,則a、b兩點間電壓UabA.2.4V B.0.024V C.4V D.1.6V解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律,線圈中感應(yīng)電動勢E=nΔΦ/Δt=nSΔB/Δt=100×0.2×0.2V=4V,感應(yīng)電流I=E/(R1+R2)=4/(6+4)A=0.4A,所以a、b兩點間電壓即路端電壓Uab=IR1=0.4×6V=2.4V.4.(2012吉林省東北師大附中高二檢測)如圖所示,用同樣的導線制成的兩閉合線圈A、B,匝數(shù)均為20匝,半徑rA=2rB,在線圈B所圍區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強度均勻減小的勻強磁場,則線圈A、B中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢之比EA∶EB和兩線圈中感應(yīng)電流之比IA∶IB分別為(A)A.1∶1,1∶2 B.1∶1,1∶1C.1∶2,1∶2 D.1∶2,1∶1解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律,線圈中感應(yīng)電動勢E=nΔΦ/Δt,其中ΔΦ=ΔBS,S為穿過磁場的有效面積均為πrB2,故EA=EB.兩線圈中感應(yīng)電流I=E/R,其中R=ρl/S,故IA∶IB=lB∶lA=rB∶rA=1正確.5.中國南極考察隊隊員在地球南極考察時,設(shè)想考察隊隊員在地球南極附近水平面上駕駛一輛冰車向前行進時,由于地磁場作用,冰車兩端會有電勢差,設(shè)駕駛員左方電勢為U1,右方電勢為U2,則以下說法中正確的是(BD)A.向著南極點行進時,U1比U2高B.背著南極點行進時,U1比U2低C.在水平冰面上轉(zhuǎn)圈時,U1比U2高D.無論怎樣在水平冰面上行進,U1總是低于U2解析:地磁N極在地球南極附近,地球南極附近的磁感線豎直向上,當冰車在地球南極附近水平面上向前行進時,垂直切割向上的磁感線,由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向由左→右,所以U1比U2低.因地球南極附近的磁感線總是豎直向上,所以無論向著南極點行進,還是背著南極點行進,U1總是低于U2,選項B、D均正確.6.(2012北京東城區(qū)高二檢測)單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動軸垂直于磁場.若線圈所圍面積的磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖所示,則(BD)A.線圈中O時刻的感應(yīng)電動勢最小B.線圈中C時刻的感應(yīng)電動勢為零C.線圈中C時刻的感應(yīng)電動勢最大D.線圈中O到C時刻內(nèi)平均感應(yīng)電動勢為0.4V解析:感應(yīng)電動勢E=ΔΦΔt,而磁通量的變化率是Φt圖象中的切線斜率,當t=0時Φ=0,但ΔΦΔt≠0.若求平均感應(yīng)電動勢,則用ΔΦ與Δt的比值求,E7.(2013年北京理綜)如圖所示,在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中,金屬桿MN在平行金屬導軌上以速度v向右勻速滑動,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1;若磁感應(yīng)強度增為2B,其他條件不變,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢變?yōu)镋2.則通過電阻R的電流方向及E1與E2之比E1∶E2分別為(C)A.c→a,2∶1 B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2解析:根據(jù)右手定則或楞次定律,知通過電阻R的電流方向為a→c;由法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blv知E1=Blv,E2=2Blv,則E1∶E2=1∶2,故選項C正確,A、B、D錯誤.8.(2013年新課標全國卷Ⅱ)如圖,在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框;在導線框右側(cè)有一寬度為d(d>L)的條形勻強磁場區(qū)域,磁場的邊界與導線框的一邊平行,磁場方向豎直向下.導線框以某一初速度向右運動,t=0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合,隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域.下列vt圖像中,可能正確描述上述過程的是(D)解析:線框進入和離開磁場時,穿過線框的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電流,磁場對線框的安培力阻礙線框運動,使線框速度減小,由E=BLv、I=ER9.M和N是固定在水平面內(nèi)的兩條光滑平行的金屬軌道(間距為l),其電阻可忽略不計.如圖所示的正方形虛線框(邊長為d)內(nèi)充滿垂直軌道平面向下的勻強磁場,金屬桿ab(電阻可忽略)垂直軌道方向放置在兩軌道上,M和N之間接有一電阻R,若桿ab以恒定速率v沿平行軌道方向滑動并通過勻強磁場,在此過程中,以下各物理量與速度v的大小成正比的是(ABC)A.桿ab中的電流B.桿ab在磁場中所受的安培力C.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱D.水平外力對ab桿做功的功率解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blv,I=ER=F安=BIl=B2l2vR,Q=IP=Fv=F安v=B所以桿ab中的電流和桿ab所受安培力及電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱都與速度v成正比,選項A、B、C正確,D錯.素能提升10.(2012廣東省汕頭金山中學高二檢測)如圖(甲),虛線右側(cè)存在垂直于紙面向里的勻強磁場,半圓形閉合線框與紙面共面,繞過圓心O且垂直于紙面的軸勻速轉(zhuǎn)動.線框中的感應(yīng)電流以逆時針方向為正方向,那么圖(乙)中哪個圖能正確描述線框從圖(甲)所示位置開始轉(zhuǎn)動一周的過程中,線框中感應(yīng)電流隨時間變化的情況(A)解析:線框從圖(甲)所示位置開始轉(zhuǎn)動14導體棒旋轉(zhuǎn)切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Blv=12Bl2ω,勻速轉(zhuǎn)動,ω不變,E的大小不變,i的大小不變.11.(2012黃岡中學高二檢測)如圖所示,半徑為R的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直于紙面向里.一根長度略大于導軌直徑的導體棒MN以恒定速率v在圓導軌上從左端滑到右端,電路中的定值電阻為r,其余電阻不計.導體棒與圓形導軌接觸良好.求:(1)在滑動過程中通過電阻r的電流的平均值;(2)MN從左端到右端的整個過程中,通過r的電荷量;(3)當MN通過圓形導軌中心時,通過r的電流是多少?解析:(1)計算平均電流,應(yīng)該用法拉第電磁感應(yīng)定律先求出平均感應(yīng)電動勢.整個過程磁通量的變化為ΔΦ=BS=BπR2,所用的時間Δt=2Rv,代入公式E=ΔΦΔt=πBRv2(2)電荷量的計算應(yīng)該用平均電流,q=IΔt=Bπ(3)當MN通過圓形導軌中心時,切割磁感線的有效長度最大,l=2R,根據(jù)導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢公式E=Blv,得E=B·2Rv,此時通過r的電流為I=Er=2答案:(1)πBRv2r(2)(1)本題粗看是MN在切割磁感線,屬切割類