2017-2018學(xué)年高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 習(xí)題課2 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用練習(xí) 教科版選修3-2.doc

習(xí)題課法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用一、基礎(chǔ)練1當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()A線圈中一定有感應(yīng)電流B線圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化成正比D感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟線圈的電阻有關(guān)答案B解析穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比2一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A一定為0.1VB可能為零C可能為0.01VD最大值為0.1V答案A解析當(dāng)公式EBLv中B、L、v互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大：EmBLv0.10.110V0.1V，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，B、C、D正確，A錯(cuò)3無(wú)線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖1所示下列說(shuō)法正確的是()圖1A若A線圈中輸入電流，B線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)CA中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大DA中電流變化越快，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大答案BD解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，B線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)，B對(duì)；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以C錯(cuò)，D對(duì)4閉合回路的磁通量隨時(shí)間t的變化圖象分別如圖2所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，其中正確的是()圖2A圖甲回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B圖乙回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變C圖丙回路中0t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D圖丁回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小答案B解析因E，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中0，即電動(dòng)勢(shì)E為0；圖乙中恒量，即電動(dòng)勢(shì)E為一恒定值；圖丙中E前>E后；圖丁中圖象斜率先減后增，即回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先減后增，故只有B選項(xiàng)正確5如圖3所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里，MN線與線框的邊成45角，E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn)關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是()圖3A當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大B當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大C當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大D當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大答案B解析當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為SR，感應(yīng)電流達(dá)到最大6如圖4(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)圖4求0至t1時(shí)間內(nèi)，(1)通過(guò)電阻R1上的電流大??；(2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量答案(1)(2)解析(1)由圖象分析可知，0至t1時(shí)間內(nèi).由法拉第電磁感應(yīng)定律有EnnS，而Sr.由閉合電路歐姆定律有I1.聯(lián)立以上各式得，通過(guò)電阻R1上的電流大小I1.(2)通過(guò)電阻R1上的電量：qI1t1電阻R1上產(chǎn)生的熱量：QIR1t1二、提升練7如圖5所示，A、B兩閉合線圈為同樣導(dǎo)線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為21.均勻磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi)當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)()圖5AA中無(wú)感應(yīng)電流BA、B中均有恒定的感應(yīng)電流CA、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為21DA、B中感應(yīng)電流之比為12答案BD解析只要穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，因?yàn)榇艌?chǎng)變化情況相同，有效面積也相同，所以，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同，電阻值不同，根據(jù)歐姆定律，單匝線圈電阻之比為21，所以，感應(yīng)電流之比為12.因此正確的答案是B、D.8在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖6所示，已知電容C30F，回路的長(zhǎng)和寬分別為l15cm，l28cm，磁場(chǎng)變化率為5102T/s，則()圖6A電容器帶電荷量為2109CB電容器帶電荷量為4109CC電容器帶電荷量為6109CD電容器帶電荷量為8109C答案C解析回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩板間的電壓，UEl1l251020.050.08V2104V電容器的電荷量為qCUCE301062104C6109C，C選項(xiàng)正確9單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖7所示，則OD過(guò)程中()圖7A線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D線圈中O至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V答案ABD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律知，線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EV0.4V由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小和磁通量的改變量均無(wú)必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時(shí)刻磁通量的變化率就是t圖象上該時(shí)刻切線的斜率不難看出，O點(diǎn)處切線斜率最大，D點(diǎn)處切線斜率最小為零，故A、B、D選項(xiàng)正確10用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖8所示在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是()圖8AUa<Ub<Uc<UdBUa<Ub<Ud<UcCUaUb<UcUdDUb<Ua<Ud<Uc答案B解析每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，僅有MN邊做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其余三條邊是外部電路，M、N兩點(diǎn)間的電壓大小不等于MN邊上電動(dòng)勢(shì)，應(yīng)等于外部電路上的電壓即路端電壓設(shè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)導(dǎo)線電阻為R，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)線切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，邊長(zhǎng)為2L的導(dǎo)線切割磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2E，則Ua3RE，Ub5RE，Uc6R，Ud4RE，所以Ua<Ub<Ud<Uc，選項(xiàng)B正確11如圖9甲所示的螺線管，匝數(shù)n1500匝，橫截面積S20cm2，電阻r1.5，與螺線管串聯(lián)的外電阻R13.5，R225.方向向右穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示規(guī)律變化，試計(jì)算電阻R2的電功率圖9答案1.0W解析穿過(guò)螺線管磁通量均勻增加，螺線管上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)把螺線管視為電源，由閉合電路歐姆定律可求出通過(guò)螺線管回路電流，從而求出R2消耗電功率及a、b兩點(diǎn)電勢(shì)螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻增加，其變化率2T/s.由法拉第電磁感應(yīng)定律，螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EnnS15002010426.0V通過(guò)螺線管回路的電流I0.2A電阻R2上消耗的功率P2I2R2(0.2)2251.0W12如圖10所示，導(dǎo)線全部為裸導(dǎo)線，半徑為r的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，一根長(zhǎng)度大于2r的導(dǎo)線MN以速度v在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路的固定電阻為R.其余電阻忽略不計(jì)試求MN從圓環(huán)的左端到右端的過(guò)程中電阻R上的電流強(qiáng)度的平均值及通過(guò)的電荷量圖10答案解析由于BSBr2，完成這一變化所用的時(shí)間t，故.所以電阻R上的電流強(qiáng)度平均值為通過(guò)R的電荷量為qt點(diǎn)評(píng)回路中發(fā)生磁通量變化時(shí)，由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流，在t內(nèi)遷移的電荷量(感應(yīng)電荷量)為：qttnt.其中n為匝數(shù)，R為總電阻從上式可知，感應(yīng)電荷量?jī)H由回路電阻和磁通量的變化決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無(wú)關(guān)，與線圈匝數(shù)有關(guān)