高中物理 第四章第四节 《法拉第电磁感应定律》知能演练轻松闯关 新人教版选修3-2

1112013-2014学年高中物理 第四章第四节 法拉第电磁感应定律知能演练轻松闯关 新人教版选修3-21关于某一闭合电路中感应电动势E的大小，下列说法中正确的是()AE跟穿过这一闭合电路的磁通量的大小成正比BE跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量大小成正比CE跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化快慢成正比D某时刻穿过线圈的磁通量为零，该时刻E一定为零解析：选C.磁通量变化量表示磁通量变化大小，磁通量变化率表示磁通量变化快慢感应电动势与磁通量变化率成正比，和磁通量及其变化量都无必然联系故选C.2.如图所示，MN、PQ为两条平行放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒AB斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与导轨间夹角为60，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为()AIBICI DI解析：选B.公式EBlv适用于B、l、v三者互相垂直的情况，本题B与l，B与v是相互垂直的，但l与v不垂直，故取l垂直于v的长度lsin 即为有效切割长度，所以EBlvsin 60Blv，由欧姆定律I得I.故选B.3.如图所示，A、B两闭合线圈为同样导线绕成的，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为21.匀强磁场只分布在B线圈内当磁场随时间均匀减弱时()AA中无感应电流BA、B中均有恒定的感应电流CA、B中感应电动势之比为21DA、B中感应电流之比为12解析：选BD.只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况相同，有效面积也相同，所以，每匝线圈产生的感应电动势相同，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不同，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为21，所以，感应电流之比为12.故选BD.4某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5105 T一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s.下列说法正确的是()A电压表记录的电压为5 mVB电压表记录的电压为9 mVC河南岸的电势较高D河北岸的电势较高解析：选BD.由EBlv4.51051002 V9103 V可知A项错误，B项正确；再由右手定则可判断河北岸电势高，故C项错误，D项正确故选BD.5.如图所示，导体圆环半径为a，导体棒OC可绕O点转动，C端与环接触良好且无摩擦，圆环的电阻不计，导体棒OC的电阻为r，定值电阻的阻值为R，现使OC绕O以角速度匀速运动，求电阻R两端的电压解析：OC产生的电动势为EBa2，电路中电流I，R两端电压UIR.答案：一、选择题1(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则OD时间范围内()A线圈中O时刻感应电动势最大B线圈中D时刻感应电动势为零C线圈中D时刻感应电动势最大D线圈中O到D时间内平均感应电动势为0.4 V 解析：选ABD.线圈中O到D时间内平均感应电动势E V0.4 V；由感应电动势的物理意义知，感应电动势的大小仅由磁通量的变化率决定，而任何时刻磁通量的变化率就是 t图象上该时刻切线的斜率，不难看出O点处切线斜率最大，D点切线斜率为零，故A、B、D正确2.(单选)(2013承德实验中学高二月考)如图所示，导体AB的长为2R，绕O点以角速度匀速转动，OB为R，且OBA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解析：选C.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A、B两端的电势差为4BR2，故选C.3(单选)在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁场以5102 T/s的速率增加，则()A电容器上极板带正电，带电荷量为6105 CB电容器上极板带负电，带电荷量为6105 CC电容器上极板带正电，带电荷量为6109 CD电容器上极板带负电，带电荷量为6109 C解析：选C.电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E，由法拉第电磁感应定律，可得EL1L22104 V，电容器的带电荷量QCUCE6109 C，再由楞次定律可知上极板的电势高，带正电，故选C.4(单选)如图，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度v在水平U形框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路电阻为R0，半圆形硬导体AB的电阻为r，其余电阻不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电动势差分别为()ABLv BBLvBLvCBLv2BLv D2BLv解析：选D.AB的等效长度是直径2L，故感应电动势为2BLv，AB间的电势差是外电压，根据闭合电路欧姆定律，UR0.故选D.5(单选)物理实验中常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量，如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为()A. B.C. D.解析：选A.qttnnn，所以B.故选A.6(多选)(2013武汉外国语学校高二检测)如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为l.金属圆环的直径也是l.圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域则下列说法正确的是()A感应电流的大小先增大后减小再增大再减小B感应电流的方向先逆时针后顺时针C金属圆环受到的安培力先向左后向右D进入磁场时感应电动势平均值Blv解析：选AB.在圆环进入磁场的过程中，通过圆环的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向，感应电动势EBlv，有效长度先增大后减小，所以感应电流先增大后减小，同理可以判断出磁场时的情况，A、B两项正确；根据左手定则可以判断，进入磁场和出磁场时受到的安培力都向左，C项错误；进入磁场时感应电动势平均值Blv，D项错误故选AB.7(单选)如图所示，用粗细均匀的阻值为R的金属丝做成面积为S的圆环，它有一半处于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁场均匀变化，磁感应强度大小随时间的变化率k(k0)ab为圆环的一条直径，则下列说法正确的是()A圆环中产生顺时针方向的感应电流B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为D图中a、b两点间的电压大小为kS解析：选C.由变化率k(k0)可知磁场均匀增强，根据楞次定律可知，圆环中产生逆时针方向的感应电流，圆环具有收缩的趋势，A、B错误；根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内产生的感应电动势大小为E，所以圆环中感应电流的大小为，C正确；圆环处于磁场内的一半相当于电源，外面的一半相当于外电路，题图中a、b两点间的电压是路端电压，应为kS，D错误故选C.8.(单选)(2013余杭实验中学高二检测)一闭合圆形线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30角，磁感应强度随时间均匀变化在下列方法中，能使线圈中感应电流增加一倍的是()A把线圈匝数增大一倍B把线圈面积增大一倍C把线圈半径增大一倍D把线圈匝数减少到原来的一半解析：选C.设感应电流为I，电阻为R，匝数为n，线圈半径为r，线圈面积为S，导线横截面积为S.由法拉第电磁感应定律知Enn由闭合电路欧姆定律知I由电阻定律知R则Icos 30.其中、S均为恒量，所以Ir，故选C.9.(多选)如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，若导轨与金属杆均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是()A电路中的感应电流大小不变B电路中的感应电动势大小不变C电路中的感应电动势逐渐增大D电路中的感应电流逐渐减小解析：选AC.导体杆从O开始到如题图所示位置所经历时间设为t，EOF，则导体杆切割磁感线的有效长度lOBtan ，故EBlvBvvttan Bv2ttan ，即电路中电动势与时间成正比，C正确；电路中电流I而lOAB的周长OBABOAvtvttan vt所以I恒量，所以A正确故选AC.二、非选择题10如图所示，长为L的导线下悬挂一小球，在竖直向上的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的偏角为，摆球的角速度为，磁感应强度为B，求金属导线中产生的感应电动势大小解析：导体在磁场中转动，导线本身与磁场不垂直，应考虑切割磁感线的有效长度导线的有效长度为LLsin ，据EBL2知，电动势EBL2sin2.答案：BL2sin211(2013东城高二检测)如图甲所示，回路中有一个C60 F的电容器，已知回路的面积为1.0102 m2，垂直穿过回路的磁场的磁感应强度B随时间t的变化图象如图乙所示，求：(1)t5 s时，回路中的感应电动势；(2)电容器上的电荷量解析：(1)由题图可知：在前6 s内 T/s，ES0.67102 V.(2)电容器的电量QCE，Q4107 C.答案：(1)0.67102 V(2)4107 C12.如图所示，PN与QM两平行金属导轨相距1 m，电阻不计，两端分别接有电阻R1和R2，且R16 ，ab导体的电阻为2 ，在导轨上可无摩擦地滑动，垂直穿过导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为1 T现ab以恒定速度v3 m/s匀速向右移动，这时ab杆上消耗的电功率与R1、R2消耗的电功率之和相等，求：(1)R2的阻值；(2)R1与R2消耗的电功率解析：(1)内外功率相等，则内外电阻相等2 解得R23 .(2)棒切割磁感线，相当于电源，EBLv113 V3 V总电流I A0.75 A路端电压UIR外0.752 V1.5 VP1 W0.375 WP2 W0.75 W.答案：(1)3 (2)0.375 W0.75 W111