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新课标人教版高中物理选修3-2第四章电磁感应第4节法拉第电磁感应定律 习题(含解析).doc

时间:2017-04-08


4
( )

法拉第电磁感应定律

1. 闭合电路中产生的感应电动势的大小 , 跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比

A.磁通量 C.磁通量的变化率

B.磁感应强度 D.磁通量的变化量

解析:根据法拉第电磁感应定律表达式 E=n 知,闭合电路中感应电动势的大小与磁通量的变 化率成正比,而与磁通量 Φ、磁感应强度 B、磁通量的变化量 ΔΦ 无关,所以选项 A、B、D 错 误,选项 C 正确。 答案:C 2.穿过一个单匝线圈的磁通量,始终以每秒均匀地增加 2 Wb,则( A.线圈中的感应电动势每秒增大 2 V B.线圈中的感应电动势每秒减小 2 V C.线圈中的感应电动势始终为 2 V D.线圈中不产生感应电动势 解析:根据题意,穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加 2 Wb,即穿过线圈的磁通量的变化率=2 Wb/s,由法拉第电磁感应定律知 E=n=2 V,所以选 C。 答案:C 3.如图所示,有一匝接在电容器 C 两端的圆形导线回路,垂直于回路平面以内存在着向里的匀 强磁场 B,已知圆的半径 r=5 cm,电容 C=20 μF,当磁场 B 以 4×10-2 T/s 的变化率均匀增加时, 则( ) )

A.电容器 a 板带正电,电荷量为 2π×10-9 C B.电容器 a 板带负电,电荷量为 2π×10-9 C C.电容器 b 板带正电,电荷量为 4π×10-9 C D.电容器 b 板带负电,电荷量为 4π×10-9 C 解析:根据楞次定律可判断 a 板带正电,线圈中产生的感应电动势 E=πr2=π×10-4 V,板上带电荷 量 Q=CE=2π×10-9 C,选项 A 正确。 答案:A

4.(多选)如图所示为地磁场磁感线的示意图,在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上 空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高度保持不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差。设 飞行员左方机翼末端处的电势为 φ1,右方机翼末端处的电势为 φ2,则( )

A.若飞机从西往东飞,φ1 比 φ2 高 B.若飞机从东往西飞,φ2 比 φ1 高 C.若飞机从南往北飞,φ1 比 φ2 高 D.若飞机从北往南飞,φ2 比 φ1 高 解析:由右手定则可知机翼左端电势比右端电势高,即 φ1>φ2,A、C 项正确。 答案:AC 5.(多选)在北半球,地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航,机翼保持水平,飞行高 度不变,由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼末端处的电势为 φ1,右方 机翼末端处电势为 φ2,则( )

A.若飞机从西往东飞,φ1 比 φ2 高 B.若飞机从东往西飞,φ2 比 φ1 高 C.若飞机从南往北飞,φ1 比 φ2 高 D.若飞机从北往南飞,φ2 比 φ1 高 解析:该题中飞机两翼是金属材料,可视为一垂直于飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒, 磁场水平分量对产生电动势无作用。对选项 A,磁场竖直分量向下,手心向上,拇指指向飞机飞 行方向,四指指向左翼末端,故 φ1>φ2,选项 A 正确。同理,飞机从东往西飞,仍是 φ1>φ2,选项 B 错误。从南往北、从北往南飞,都是 φ1>φ2,故选项 C 正确,选项 D 错误。 答案:AC 6.如图所示,在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 整个过程中棒的方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 C.保持不变

B.越来越小 D.无法判断

解析:棒 ab 水平抛出后,其速度越来越大,但只有水平分速度 v0 切割磁感线产生感应电动势, 故 E=Blv0 保持不变。 答案:C 7.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)内。回路的 ab 边置于垂直纸 面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向, 其磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图乙所示。 用 F 表示 ab 边受到的安培力,以水平向右 为 F 的正方向,能正确反映 F 随时间 t 变化的图象是( )

解析:根据楞次定律,在前半个周期内,圆环内产生的感应电流方向为顺时针,即通过 ab 边的电 流方向为由 b 指向 a,再根据左手定则判断,ab 边受到的安培力为水平向左,即负方向。根据法 拉第电磁感应定律,前半个周期内 ab 中的电流为定值,则所受安培力也为定值。 结合选项可知 B 正确。 答案:B 8. 如图所示 , 匀强磁场的磁感应强度 B=0.5 T 。一个匝数 n=50 的矩形线圈边长 ab=0.2 m,bc=0.1 m,以角速度 ω=314 rad/s 绕 ab 边匀速转动。求:

(1)图示位置时的瞬时感应电动势。 (2)由图示位置转过 90° 这段时间内的平均感应电动势。 解析:(1)在题图中位置的瞬时感应电动势由公式 E=nBlv 得 E=50×0.5×0.2×0.1×314 V=157 V。 (2)这段时间内的平均感应电动势由公式 =n 得 =50× V=100 V。 答案:(1)157 V (2)100 V

9.轻质细线吊着一质量为 m=0.32 kg、 边长为 l=0.8 m、 匝数 n=10 的正方形线圈,总电阻为 r=1 Ω,边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示,磁场方向垂直纸面向里, 大小随时间变化如图乙所示,从 t=0 开始经 t0 时间细线开始松弛, g 取 10 m/s2。求:

(1)在前 t0 时间内线圈中产生的感应电动势。 (2)在前 t0 时间内线圈的电功率。 (3)t0 的值。 解析:(1)由法拉第电磁感应定律得 E=n=n××()2=10××()2×0.5 V=0.4 V。 (2)I==0.4 A,P=I2r=0.16 W。 (3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有 F 安=nBt0I=mg I= Bt0==2 T 由图象知 Bt0=1+0.5t0,解得 t0=2 s。 答案:(1)0.4 V (2)0.16 W (3)2 s


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