2017_2018学年高中物理第1章电磁感应习题课2法拉第电磁感应定律的应用练习教科版选修3_220.doc

习题课法拉第电磁感应定律的应用一、基础练1当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是()A线圈中一定有感应电流B线圈中一定有感应电动势C感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比D感应电动势的大小跟线圈的电阻有关答案B解析穿过闭合电路的磁通量发生变化时才会产生感应电流，感应电动势与电路是否闭合无关，且感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比2一根直导线长0.1m，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势的说法错误的是()A一定为0.1VB可能为零C可能为0.01VD最大值为0.1V答案A解析当公式EBLv中B、L、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：EmBLv0.1×0.1×10V0.1V，考虑到它们三者的空间位置关系，B、C、D正确，A错3无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图1所示下列说法正确的是()图1A若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势CA中电流越大，B中感应电动势越大DA中电流变化越快，B中感应电动势越大答案BD解析根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对4闭合回路的磁通量随时间t的变化图象分别如图2所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()图2A图甲回路中感应电动势恒定不变B图乙回路中感应电动势恒定不变C图丙回路中0t1时间内感应电动势小于t1t2时间内感应电动势D图丁回路中感应电动势先变大后变小答案B解析因E，则可据图象斜率判断知图甲中0，即电动势E为0；图乙中恒量，即电动势E为一恒定值；图丙中E前>E后；图丁中图象斜率先减后增，即回路中感应电动势先减后增，故只有B选项正确5如图3所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面向里，MN线与线框的边成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是()图3A当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大答案B解析当P点经过边界MN时，切割磁感线的有效长度最大为SR，感应电流达到最大6如图4(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计图4求0至t1时间内，(1)通过电阻R1上的电流大小；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量答案(1)(2)解析(1)由图象分析可知，0至t1时间内.由法拉第电磁感应定律有Enn·S，而Sr.由闭合电路欧姆定律有I1.联立以上各式得，通过电阻R1上的电流大小I1.(2)通过电阻R1上的电量：qI1t1电阻R1上产生的热量：QIR1t1二、提升练7如图5所示，A、B两闭合线圈为同样导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为21.均匀磁场只分布在B线圈内当磁场随时间均匀减弱时()图5AA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答案BD解析只要穿过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，根据欧姆定律，单匝线圈电阻之比为21，所以，感应电流之比为12.因此正确的答案是B、D.8在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图6所示，已知电容C30F，回路的长和宽分别为l15cm，l28cm，磁场变化率为5×102T/s，则()图6A电容器带电荷量为2×109CB电容器带电荷量为4×109CC电容器带电荷量为6×109CD电容器带电荷量为8×109C答案C解析回路中感应电动势等于电容器两板间的电压，UE·l1l25×102×0.05×0.08V2×104V电容器的电荷量为qCUCE30×106×2×104C6×109C，C选项正确9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7所示，则OD过程中()图7A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至D时间内平均感应电动势为0.4V答案ABD解析由法拉第电磁感应定律知，线圈中O至D时间内的平均感应电动势EV0.4V由感应电动势的物理意义知，感应电动势的大小与磁通量的大小和磁通量的改变量均无必然联系，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点处切线斜率最小为零，故A、B、D选项正确10用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图8所示在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是()图8AUa<Ub<Uc<UdBUa<Ub<Ud<UcCUaUb<UcUdDUb<Ua<Ud<Uc答案B解析每个线框进入磁场的过程中，仅有MN边做切割磁感线运动产生感应电动势，其余三条边是外部电路，M、N两点间的电压大小不等于MN边上电动势，应等于外部电路上的电压即路端电压设长度为L导线电阻为R，边长为L的导线切割磁场产生感应电动势为E，边长为2L的导线切割磁场产生感应电动势为2E，则Ua·3RE，Ub·5RE，Uc·6R，Ud·4RE，所以Ua<Ub<Ud<Uc，选项B正确11如图9甲所示的螺线管，匝数n1500匝，横截面积S20cm2，电阻r1.5，与螺线管串联的外电阻R13.5，R225.方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻R2的电功率图9答案1.0W解析穿过螺线管磁通量均匀增加，螺线管上产生感应电动势把螺线管视为电源，由闭合电路欧姆定律可求出通过螺线管回路电流，从而求出R2消耗电功率及a、b两点电势螺线管中磁感应强度B均匀增加，其变化率2T/s.由法拉第电磁感应定律，螺线管中产生的感应电动势Enn·S1500×20×104×26.0V通过螺线管回路的电流I0.2A电阻R2上消耗的功率P2I2R2(0.2)2×251.0W12如图10所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路的固定电阻为R.其余电阻忽略不计试求MN从圆环的左端到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电荷量图10答案解析由于B·SB·r2，完成这一变化所用的时间t，故.所以电阻R上的电流强度平均值为通过R的电荷量为q·t点评回路中发生磁通量变化时，由于感应电场的作用使电荷发生定向移动而形成感应电流，在t内迁移的电荷量(感应电荷量)为：q·t·tn··t.其中n为匝数，R为总电阻从上式可知，感应电荷量仅由回路电阻和磁通量的变化决定，与发生磁通量变化的时间无关，与线圈匝数有关5