高中物理人教版选修32同步作业与测评：4.4 法拉第电磁感应定律 Word版含解析

第4节法拉第电磁感应定律 对应学生用书P5一、选择题1下列关于感应电动势的说法中，正确的是()A只要穿过电路的磁通量发生变化，就会有感应电动势产生B穿过电路内的磁通量发生变化，不一定有感应电动势产生C导体棒无论沿哪个方向运动都会有感应电动势产生D导体棒必须垂直于磁场方向运动才会有感应电动势产生答案A解析只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中一定有感应电动势产生，A正确，B错误；导体棒平行于磁感线运动时不切割磁感线，不会产生感应电动势；导体棒垂直或斜着切割磁感线时，都会产生感应电动势，C、D错误。2磁悬浮列车是一种没有车轮的陆上无接触式有轨交通工具，速度可达500 km/h，具有启动快、爬坡能力强等特点。有一种方案是在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下)，并在两条铁轨之间平放一系列线圈，下列说法不正确的是()A列车运动时，通过线圈的磁通量发生变化B列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C列车运动时，线圈中会产生感应电流D线圈中感应电流的大小与列车速度无关答案D解析列车运动引起通过线圈的磁通量发生变化，会使线圈中产生感应电流，列车速度越快，磁通量变化越快，感应电流越大，A、B、C正确，D错误。故选D。3(多选)对反电动势的理解正确的是()A反电动势的作用是阻碍线圈的转动B对电动机来说应尽量减小反电动势，最好没有反电动势C反电动势阻碍转动的过程，是电能向其他形式能转化的过程D由于反电动势的存在，使存在电动机的回路中的电流I，所以在有反电动势工作的电路中，不能用闭合电路欧姆定律直接计算电流答案ACD解析反电动势与原电动势方向相反，它阻碍电荷的定向移动形成电流，从而阻碍线圈的转动，A正确；正是由于反电动势的阻碍作用，所以才消耗电能，使电能转化为其他形式的能，B错误、C正确；由于反电动势方向与原电动势方向相反，所以电路电流要减小，I，电路为非纯电阻电路，闭合电路欧姆定律不成立，D正确，故选A、C、D。4如图甲所示线圈的匝数n100匝，横截面积S50 cm2，线圈总电阻r10 ，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图乙所示变化，则在开始的0.1 s内()A磁通量的变化量为0.25 WbB磁通量的变化率为2.5102 Wb/sCa、b间电压为0D在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A答案D解析通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设2为正，则2B2S，则线圈中磁通量的变化量为B2S(B1S)B2SB1S(0.10.4)50104 Wb2.5103 Wb，A错误；磁通量的变化率2.5102 Wb/s，B错误；由法拉第电磁感应定律知：当ab间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，所以En2.5 V，且恒定，C错误；在ab间接一理想电流表，相当于ab间接通形成回路，所以I0.25 A，D正确。5.一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方向成60角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪种方法可使感应电流增加一倍()A把线圈匝数增加一倍B把线圈面积增加一倍C把线圈半径增加一倍D改变线圈与磁场方向的夹角答案C解析设导线的电阻率为，横截面积为S，线圈的半径为r，则Isin。可见将r增加一倍，I增加一倍，故C正确；sin60，将线圈与磁场方向的夹角改变时，sin不能变为原来的2倍(因sin最大值为1)，故D错误；若将线圈的面积增加一倍，半径r增加到原来的倍，电流也增加到原来的倍，故B错误；I与线圈匝数无关，故A错误。6一战机以4.5102 km/h的速度自东向西飞行，该战机的翼展(两翼尖之间的距离)为50 m，所处地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7105 T，则()A两翼尖之间的电势差为2.9 VB两翼尖之间的电势差为1.1 VC飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低答案C解析战机的飞行速度为4.5102 km/h125 m/s，战机两翼间的电动势EBLv4.710550125 V0.29375 V，A、B错误；战机的飞行方向从东向西，磁场竖直向下，根据右手定则可知飞行员左方翼尖电势高于右方翼尖的电势，C正确，D错误。7.如图所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场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.BR2 B2BR2C4BR2 D6BR2答案C解析A点线速度vA3R，B点线速度vBR，AB棒切割磁感线的平均速度2R，由EBlv得，AB两端的电势差为EB2R4BR2，C正确。8.如图所示，粗细均匀的、电阻为r的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为B，圆环直径为l；长为l、电阻为的金属棒ab放在圆环上，以v0向左运动，当ab棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()A0 BBlv0 C. D.答案D解析按照EBlv0求出感应电动势，所求的金属棒两端的电势差为路端电压。左右侧圆弧均为半圆，电阻均为，并联的总电阻即外电路电阻R，金属棒的电阻等效为电源内阻r，故U，选D。9.如图所示，abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则()A电路中感应电动势的大小为B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的热功率为答案B解析切割磁感线的有效长度为l，电动势为EBlv，A错误；根据题意，回路电阻R，由欧姆定律有Isin，B正确；安培力F，C错误；金属杆的热功率为PI2R，D错误。10半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为正，变化规律如图乙所示。在t0时刻平板之间中心处有一重力不计，电荷量为q的静止微粒，则以下说法正确的是()A第2秒内上极板为正极B第3秒内上极板为负极C第2秒末微粒回到了原来位置D第3秒末两极板之间的电场强度大小为答案A解析根据法拉第电磁感应定律，ES。故第1秒内和第4秒内U0.1r2 V，第2秒内和第3秒内U0.1r2 V。由楞次定律可知第1秒内和第4秒内下极板带正电，第2秒内和第3秒内上极板带正电。第2秒内上极板带正电，为正极，故A项正确；第3秒内上极板带正电，为正极，故B项错误；第1秒内微粒受到向上的电场力，向上做匀加速运动；第2秒内微粒受到向下的电场力，向上做匀减速运动，到第2秒末速度正好为0，由于微粒一直向上运动，故C项错误；第3秒末两极板之间的电场强度大小为E V/m，故D项错误。二、非选择题11.如图所示，L是用绝缘导线绕制的线圈，匝数为100，由于横截面积不大，可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的，设在0.5秒内把磁铁的一极插入螺线管，这段时间里穿过每匝线圈的磁通量由0增至1.5105 Wb。这个过程中螺线管产生的感应电动势多大？如果线圈和电流表总电阻是3 ，感应电流多大？答案3103 V1103 A解析由法拉第电磁感应定律得：Enn100 V3103 V，由欧姆定律可得：I A1103 A。12.如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L0.50 m，左端接一电阻R0.20 ，磁感应强度B0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面向下，导体棒ac(长为L)垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当ac棒以v4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ac棒中感应电动势的大小；(2)回路中感应电流的大小；(3)维持ac棒做匀速运动的水平外力的大小。答案(1)0.80 V(2)4.0 A(3)0.80 N解析(1)ac棒垂直切割磁感线，产生的感应电动势的大小为EBLv0.400.504.0 V0.80 V。(2)回路中感应电流的大小为I A4.0 A。(3)ac棒受到的安培力大小为F安BIL0.404.00.50 N0.80 N。由于导体棒匀速运动，水平方向受力平衡，则F外F安0.80 N。13.如图所示，设匀强磁场的磁感应强度B为0.10 T，切割磁感线的导线的长度l为40 cm，线框向左匀速运动的速度v为5.0 m/s，整个线框的电阻R为0.5 ，试求：(1)感应电动势的大小；(2)感应电流的大小。答案(1)0.20 V(2)0.40 A解析(1)线框中的感应电动势EBlv0.100.405.0 V0.20 V。(2)线框中的感应电流I A0.40 A。14.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长为L，总电阻为R，总质量为m，将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示，线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，求：(1)线框中产生的感应电动势大小；(2)c、d两点间的电势差大小。答案(1)BL(2)BL解析(1)cd边刚进入磁场时，线框速度v，线框中产生的感应电动势EBLvBL。(2)此时线框中电流I，c、d两点间的电势差UIRBL。