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【金版优课】高中物理教科版选修3-2练习:1-3法拉第电磁感应定律b Word版含解析.doc

1、 04 课后巩固训练 1下列关于感应电动势大小的说法中,正确的是 ( ) A线圈中磁通量的变化越大,产生的感应电动势一定越大 B线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大 C线圈放在磁感应强度越大的地方,产生的感应电动势一定越大 D线圈中磁通量变化得越快,产生的感应电动势越大 解析: 由法拉第电磁感应定律可知,线圈中磁通量变化得越快,产生的感应电动势越大,选项 D正确。 答案: D 2一根长为 0.1 m 的直导线,在磁感应强度为 0.1 T 的匀强磁场中以 10 m/s 的速度匀速运动,则导线中产生的感应电动 势 ( ) A一定为 0.1 V B不可能为零 C可能为 0.01 V D最大值为

2、 0.1 V 解析: 直导线在磁场中运动,当 B v且 v l、 B l时,产生的感应电动势最大, Em Blv 0.1 V;当 B v或 B l时,产生的感应电动势为零,所以 0 E 0.1 V。选项 C、 D正确。 答案: CD 3 2013浙江高考 如图甲所示磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有检测线圈。当以速度 v0刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其 E t 关系如图乙所示。如果只将刷卡速度改为 v02,线圈中的 E t关系图象可能是 ( ) 解析: 若将刷卡速度改为 v02,则线圈切割磁感线运动时产生的感应电动势大小将会减半,周期将会加倍,故选项 D正确。 答

3、案: D 4如图所示,金属杆 ab以恒定的速率 v 在光滑平行导轨上向右滑行,设整个回路的总电阻为 R(恒定不变 ),整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中,下列说法中正确的是 ( ) A ab中的电流与速率 v 成正比 B磁场作用于 ab的安培力与速率 v 成正比 C电阻 R上产生的热功率与速率 v 的平方成反比 D外力对 ab做 功的功率与速率 v 的平方成正比 解析: 由 I ER BLvR 可知,选项 A正确。由 F 安 B2L2vR 可知,选项 B 正确。电阻 R上产生的热功率 P 热 I2R B2L2v2R ,选项 C 错误。由能量守恒定律可知,外力对 ab做功的功率 P 外 P

4、热 B2L2v2R ,选项 D正确。 答案: ABD 5一个面积 S 4 10 2m2,匝数 n 100 匝的线圈,放在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,磁感应强度 B随时间 t变化的规律如图所示, 则下列判断正确的是 ( ) A在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化率等于 0.08 Wb/s B在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势等于 8 V D在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零 解析: 由 B t 图象可知,在开始的 2 s 内, t 2BSt 2 2 4 10 22 Wb/s 0.08 Wb/s,选项 A正确, B错

5、误;在开始的2 s内, E nt 100 0.08 V 8 V,故选项 C正确;第 3 s末磁感应强度的变化率不为零,则感应电动势也不为零,故选项 D错误。 答案: AC 6如图所示,平行金属导轨的间距为 d,一端跨接一阻值为 R的电阻,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于导轨所在平面,一根长直金属棒与导轨成 60角放置,且接触良好,则当金属棒以垂直于棒的恒定速度 v 沿金属导轨滑行时,其他电阻不计,电阻 R 中的电流为 ( ) A. BdvRsin60 B.BdvR C.Bdvsin60R D.Bdvcos60R 解析: 因磁感应强度 B 的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直,故 E

6、BLv,其中 L dsin60,结合欧姆定律可知选项 A 正确。 答案: A 7如图所示,竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab 以水平初速度 v0抛出,设在整个过程中金属棒始终平动且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况是( ) A越来越大 B越来越小 C保持不变 D无法判断 解析: 金属棒水平抛出后,沿水平方向的速度不变,即垂直切割磁 感线的速度不变,由 E BLv可知,产生的感应电动势保持不变,选项 C正确。 答案: C 8 2012四川高考 半径为 a 右端开小口的导体圆环和长为 2a的导体直杆,单位长度电阻均为 R0。圆环水平固定放置,整个内部区域分

7、布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为 B。杆在圆环上以速度 v 平行于直径 CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心 O开始,杆的位置由 确定,如图所示。则 ( ) A 0 时,杆产生的电动势为 2Bav B 3时,杆产生的电动势为 3Bav C 0 时,杆受的安培力大小为 2B2av? 2?R0 D 3时,杆受的安培力大小为 3B2av?5 3?R0 解析: 根据法拉第电磁感应定律可得 E Blv,其中 l 为有效长度,当 0时, l 2a,则 E 2Bav;当 3时, l a,则 E Bav,故选项 A 正确, B 错误。根据通电直导线在磁场中所受安培力大小的计算公式

8、可得 F BIl,根据闭合电路欧姆定律可得 I Er R,当 0时, l 2a, E 2Bav, r R ( 2)aR0,解得 F 4B2av? 2?R0;当 3时, l a, E Bav, r R (53 1)aR0,解得 F 3B2av?5 3?R0,故选项 C错误, D正确。 答案: AD 9如图所示,足够长的 “U”形光滑金属导轨平面与水平面成 角 (090),其中 MN与 PQ平行且间距为 L,导轨平面与磁感应强度为 B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒 ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触 , ab 棒接入电路的电阻为 R,当流过 ab 棒某一横截面的电荷量

9、为 q 时,棒的速度大小为v,则金属棒 ab在这一过程中 ( ) A运动的平均速度大小为 12v B下滑的位移大小为 qRBL C产生的焦耳热为 qBLv D受到的最大安培力大小为 B2L2vR sin 解析: 分析金属棒的受力,有 mgsin B2L2vR ma,分析可知金属棒做加速度减小的加速运动,故其平均速度不等于初、末速度的平均值,选项 A错误;设金属棒沿斜面下滑的位移 为 x,则电荷量 qIt t 1Rt R BxLR ,解得位移 x qRBL,选项 B正确;根据能量守恒定律可知,金属棒 ab产生的焦耳热等于金属棒机械能的减少量,即 Q mgxsin 12mv2,选项 C错误;金属棒

10、受到的最大安培力为 F 安 B2L2vR ,选项 D错误。 答案: B 10如图所示是测量磁感应强度的一种装置:把一个很小的测量线圈放在待测处,测量线圈 平面与该处磁场方向垂直,将线圈跟冲击电流计 G 串联 (冲击电流计是一种测量电荷量的仪器 )。当用开关 K使螺线管里的电流反向时,测量线圈中就产生感应电动势,从而有电流流过 G。该测量线圈的匝数为 N,线圈面积为 S,测量线圈的电阻为 R,其余电阻不计。 (1)若已知开关 K 使电流反向后,冲击电流计 G 测得的电荷量大小为 q,则此时穿过每匝测量线圈的磁通量的变化量为 _(用已知量的符号表示 )。 (2)待测处的磁感应强度的大小为 B _。

11、 解析: 当开关 K 使螺线管中的电流反向时,测量线圈中产生感应电动势, 根据法拉第电磁感应定律可得 E Nt N2BSt 由闭合电路欧姆定律得,测量电路中的平均电流为 I ER 流过电流计 G的电荷量为 q I t 联立以上三式解得 qRN, B qR2NS。 答案: (1)qRN (2) qR2NS 11如图所示,矩形线圈 abcd在 0.01 s 内由原位置 转至水平位置 。已知 ad边长为 5 10 2 m, ab边长为 20 10 2m,匀强磁场的磁感应强度 B 2 T, R1 R3 1 , R2 R4 3 。求: (1)矩形线圈转动过程中产生的平均感应电动势; (2)转动时通过电阻

12、 R1的平均电流。 (线圈及导线的电阻均忽略不计 ) 解析: (1)设线圈在位置 时,穿过它的磁通量为 1,线圈在位置 时,穿过它的磁通量为 2,则有 1 BScos60 1 10 2Wb, 2 BS 2 10 2Wb 所以 2 1 1 10 2Wb 根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的平均感应电动势为 E t 1 10 20.01 V 1 V (2)将线圈等效为一电源,则电路的总电阻为 R R1 R22 1 32 2 根据闭合电路欧姆定律得干路中的平均电流为 I ER 12 A 0.5 A 故通过电阻 R1的平均电流为 I 12I 0.25 A。 答案: (1)1 V (2)0.25 A

13、12如图所示,两根足够长的金属导轨 ab、 cd 竖直放置,导轨间距离为 L,电 阻不计。在导轨上端并联两个额定功率均为 P、电阻均为 R 的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为 m、电阻可以忽略的金属棒 MN 从图示位置由 静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平,且与导轨接触良好。已知某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为 g。求: (1)磁感应强度的大小; (2)灯泡正常发光时金属棒的运动速率。 解析: (1)设小灯泡的额定电流为 I0,有 P I20R 由题意,在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后,小灯泡保持正常发光,流经 MN的电流为 I 2I0 此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等,下落的速度达到最大值,有 mg BLI 联立各式解得 B mg2L RP (2)设灯泡正常发光时,金属棒的速率为 v, 由法拉第电磁感应定律与欧姆定律得 E BLv 又 E I0R 联立各式解得 v 2Pmg。 答案: (1)mg2L RP (2)2Pmg

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