【物理】2020届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 作业

【物理】2020届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 作业

‎2020届一轮复习人教版 法拉第电磁感应定律 作业 一、选择题 ‎1．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则(　　)‎ A．线圈中感应电动势每秒增加2 V B．线圈中感应电动势每秒减少2 V C．线圈中感应电动势始终为2 V D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V 答案　C 解析　由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V。‎ ‎2．一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)‎ A. B．1‎ C．2 D．4‎ 答案　B 解析　根据法拉第电磁感应定律E＝＝，设初始时刻磁感应强度为B0，线框面积为S0，则第一种情况下的感应电动势为E1＝＝＝B0S0；第二种情况下的感应电动势为E2＝＝＝B0S0，所以两种情况下线框中的感应电动势相等，比值为1，故选项B正确。‎ ‎3．一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ρ，横截面积为S，线圈的半径为r，则I＝＝＝＝··sinθ。可见将r增加一倍，I增加一倍，将线圈与磁场方向的夹角改变时，sinθ不能变为原来的2倍(因sinθ最大值为1)，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，I与线圈匝数无关。‎ ‎4．如图所示，电容器C两端接有单匝圆形线圈，线圈内存在垂直于纸圈平面向里的匀强磁场。已知圆形线圈的半径r＝‎5 cm，电容C＝20 μF，当磁场的磁感应强度以4×10－2 T/s的变化率均匀增大时，则(　　)‎ A．电容器a极板带正电，电荷量为2π×10－‎‎9 C B．电容器a极板带负电，电荷量为2π×10－‎‎9 C C．电容器a极板带正电，电荷量为4π×10－‎‎9 C D．电容器a极板带负电，电荷量为4π×10－‎‎9 C 答案　A 解析　当线圈内的磁感应强度增大时，磁通量增大，根据楞次定律可判断出a极板电势高带正电；线圈中产生的感应电动势E＝＝＝π×10－4 V，电容器所带电荷量Q＝CE＝2π×10－‎9 C，选项A正确。‎ ‎5．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以水平的初速度v0抛出，设在整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，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 答案　C 解析　金属棒切割磁感线的有效速度是与磁感应强度B垂直的那个分速度，由于金属棒切割磁感线的水平分速度不变，故感应电动势不变。‎ ‎6．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(　　)‎ A．0 B．Blv0‎ C. D． 答案　D 解析　按照E＝Blv0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。‎ ‎7．(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5 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 mV B．电压表记录的电压为9 mV C．河南岸的电势较高 D．河北岸的电势较高 答案　BD 解析　海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁场。根据右手定则，北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确。根据法拉第电磁感应定律E＝Blv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10－3 V，所以A错误，B正确。‎ ‎8．(多选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是(　　)‎ A．感应电流方向不变 B．CD段直线始终不受安培力 C．感应电动势最大值E＝Bav D．感应电动势平均值＝πBav 答案　ACD 解析　在闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B不正确。当半圆形闭合回路进入磁场一半时，等效长度最大为a ‎，这时感应电动势最大为E＝Bav，C正确。感应电动势平均值＝＝＝πBav，D正确。‎ 点评　一般在某一位置或某一时刻的感应电动势应用瞬时电动势公式求解。如切割磁感线情形用E＝Blv，而用E＝n时，应为该时刻的磁通量的变化率。求某一段时间或某一过程的电动势要用E＝n，其中Δt为该段时间。‎ ‎9．(多选)如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速运动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时(　　)‎ A．线圈中感应电流的方向为abcda B．线圈中的感应电流为 C．穿过线圈的磁通量为0‎ D．穿过线圈的磁通量的变化率为0‎ 答案　BC 解析　图示位置bc边和ad边的瞬时切割速度均为v＝ω，bc边与ad边产生的感应电动势都是E＝Blv＝Bl2ω，故整个线圈的感应电动势e＝2×nBl2ω＝nBl2ω，感应电流为，B正确；由右手定则可知线圈中的电流方向为adcba，A错误；此时磁通量为0，但磁通量变化率最大，C正确，D错误。‎ 二、非选择题 ‎10．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1.5×10－5 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 Ω，感应电流多大？‎ 答案　3×10－3 V　1×10－‎‎3 A 解析　由法拉第电磁感应定律得：‎ E＝n＝n＝100× V＝3×10－3 V 由欧姆定律可得：‎ I＝＝ A＝1×10－‎‎3 A ‎11．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 Ω，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 E＝Blv＝0.10×0.40×5.0 V＝0.20 V。‎ ‎(2)线框中的感应电流 I＝＝ A＝‎0.40 A。‎ ‎12．如图所示，水平放置的两平行金属导轨相距L＝‎0.50 m，左端接一电阻R＝0.20 Ω，磁感应强度B＝0.40 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v＝‎4.0 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 E＝Blv＝0.40×0.50×4.0 V＝0.80 V ‎(2)回路中感应电流的大小为I＝＝ A＝‎‎4.0 A 由右手定则知，ac棒中的感应电流由c流向a。‎ ‎(3)ac棒受到的安培力大小为F安＝BIL＝0.40×4.0×0.50 N＝0.80 N，由左手定则知，安培力方向水平向左。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，方向水平向右。‎ 点评　切割磁感线的导体棒中产生感应电动势，等效于电源，导轨及电阻R上不产生感应电动势，等效于外电路，这样可将电磁感应问题等效转化为电路问题，利用闭合电路欧姆定律即可解答。‎