【教育专用】2017_2018学年高中物理第4章电磁感应习题课3电磁感应规律的应用练习新人教版选修3_2

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2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测:第四章 电磁感应4.3楞次定律 Word版含答案

2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测:第四章 电磁感应4.3楞次定律 Word版含答案

4.3 楞次定律课时作业基础达标1.在电磁感应现象中,下列说法正确的是( )A.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量的变化B.感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的磁场方向相反C.感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流原磁场的磁通量D.感应电流的磁场阻止了引起感应电流原磁场磁通量的变化【解析】根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场磁通量的变化,A对,C错;同时阻碍不是阻止,只是延缓了原磁场磁通量的变化,D错;感应电流的磁场方向与原磁场方向的关系是“增反减同”,选项B错误.【答案】A2.如图所示,一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合螺线管,则电路中( )A.始终有感应电流自a向b流过电流表GB.始终有感应电流自b向a流过电流表GC.先有a→G→b方向的感应电流,后有b→G→a方向的感应电流D.将不会产生感应电流【解析】当条形磁铁进入螺线管的时候,闭合线圈中的磁通量增加;当条形磁铁穿出螺线管时,闭合线圈中的磁通量减少,根据楞次定律判断出选项C正确.【答案】C3.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)( )A.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引B.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥C.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引D.线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥【解析】由题意可知穿过线圈的磁场B方向向下,磁铁向下运动造成穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律可知感应电流的磁场方向与B相反,由此可以判定感应电流的方向与题中所标电流方向相同,磁铁与线圈相互排斥.故选项B是正确的.【答案】B4.如图所示,一水平放置的通以恒定电流的圆形线圈1固定,另一较小的圆形线圈2从线圈1的正上方下落,在下落过程中由线圈1的正上方下落到线圈1的正下方的过程中,从上往下看,线圈2中( )A.无感应电流B.有顺时针方向的感应电流C.有先是顺时针方向,后是逆时针方向的感应电流D.有先是逆时针方向,后是顺时针方向的感应电流【解析】线圈1中恒定电流形成的磁场分布情况如图所示.当线圈2从线圈1的正上方下落,并处于线圈1的上方时,磁感线向上,且磁通量增大,根据楞次定律知,线圈2中产生的感应电流的磁场方向向下,由右手螺旋定则,俯视线圈2中感应电流应为顺时针方向;同时,线圈2落至线圈1的正下方时,磁通量向上且是减小的,由楞次定律和右手螺旋定则,俯视线圈2中感应电流应为逆时针方向.【答案】C5.如图所示,金属环所在区域存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里.当磁感应强度逐渐增大时,内、外金属环中感应电流的方向为( )A.外环顺时针、内环逆时针B.外环逆时针、内环顺时针C.内、外环均为逆时针D.内、外环均为顺时针【解析】首先明确研究的回路由外环和内环共同组成,回路中包围的磁场方向垂直纸面向里且内、外环之间的磁通量增加.由楞次定律可知两环之间的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,垂直于纸面向外,再由安培定则判断出感应电流的方向是:在外环沿逆时针方向,在内环沿顺时针方向,故选项B正确.【答案】B6.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是( )A.同时向左运动,间距增大B.同时向左运动,间距不变C.同时向左运动,间距变小D.同时向右运动,间距增大【解析】当条形磁铁插入铝环的过程中,穿过铝环的磁通量增加,两环为了阻碍磁通量的增加,应向条形磁铁左端磁场越来越弱的方向运动,即两铝环同时向左运动,由于两铝环上感应电流方向相同,故将相互吸引,而使间距变小,所以C正确.【答案】C7.如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景,其中能产生由a到b的感应电流的是( )【解析】由右手定则,可知选项A图中感应电流方向由a到b,选项A正确;选项B图导体ab向纸外运动,产生感应电流由b到a,选项B错误;选项C图中由于三角形线框的一部分在磁场中运动;由楞次定律,判断可得导体ab中电流由b到a,故选项C错误;选项D 图中ab棒切割磁感线由右手定则可知,导体棒ab中电流由b到a,故选项D错误.【答案】A8.如图所示,通有恒定电流的螺线管竖直放置,铜环R沿螺线管的轴线加速下落,在下落过程中,环面始终保持水平,铜环先后经过轴线上1、2、3位置时的加速度分别为a1、a2、a3,位置2处于螺线管的中心,位置1、3与位置2等距离,则( )A.a1<a2=g B.a3<a1<gC.a1=a3<a2D.a3<a1<a2【解析】由楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍导体间的相对运动,所以当线圈在位置1时,受到向上的安培力,阻碍靠近,在位置3时,受到向上的安培力,阻碍远离,故a1和a3均小于g,又由于整个下落过程中,铜环速度逐渐增大,而从位置1到位置2和位置2到位置3的磁通量变化相同.但后者所用时间短,所以后者磁通量变化率大,即感应电动势大,感应电流大,圆环在位置3的安培力大,故a3<a1,在位置2时,磁铁内部磁感线为平行等距的匀强磁场,故线圈在位置2附近运动磁通量不变,无感应电流,只受重力,故a2=g.【答案】ABD9.夜晚,楼梯上漆黑一片,但随着我们的脚步声响,楼梯灯亮了;我们登上一层楼,灯光照亮一层楼,而身后的灯则依次熄灭,这种楼梯灯好像能“听到”我们的到来,能“看见”我们的离去,之所以能如此,是因为电路中安装了光声控延时开关,探究这种开关有什么转换器件.【解析】打开光声控开关,内部构造如图.光声控延时开关中安装有光敏感元件,用于感知外界光线的强弱.还安装有声敏感元件用于感知外界声响.当白天外界光线较强时,光声控制延时开关总处于断开状态,灯不亮;当夜晚光线较弱且有声响时光声控延时开关处于导通状态,灯亮,延时一段时间后,开关断开,灯熄灭.【答案】见解析能力提升1.如图所示,在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点,并可绕O点摆动.金属线框从右侧某一位置由静止开始释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面.则线框中感应电流的方向是( )A.a→b→c→d→aB.d→c→b→a→dC.先是d→c→b→a→d,后是a→b→c→d→aD.先是a→b→c→d→a,后是d→c→b→a→d【解析】如题图,磁场方向向上,开始磁通量减小,后来磁通量增大.由“增反减同”可知电流方向是d→c→b→a→d,B项正确.【答案】B2.如图所示,ab是一个可绕垂直于纸面的轴O转动的闭合线圈,在滑动变阻器R的滑片P 向右滑动的过程中,ab线圈将( )A.静止不动B.逆时针转动C.顺时针转动D.发生转动,因电源正负极不明,无法确定转动方向【解析】当P向右滑动时,电路中的总电阻是减小的,因此通过线圈的电流增加,电磁铁两磁极间的磁场增强,穿过ab线圈的磁通量增加,线圈中有感应电流,线圈受磁场力作用发生转动.直接使用楞次定律中的“阻碍”,线圈中的感应电流将阻碍原磁通量的增加,线圈就会通过转动来改变与磁场的正对面积,从而阻碍原磁通量的增加,只有逆时针转动才会减小有效面积,以阻碍磁通量的增加.故选项B正确.【答案】B3.如图所示,粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时,若线圈始终不动,则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是( )A.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.F N先小于mg后大于mg,运动趋势向右D.F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右【解析】条形磁铁从线圈正上方等高快速经过时,通过线圈的磁通量先增加后又减小.当通过线圈磁通量增加时,为阻碍其增加,在竖直方向上线圈有向下运动的趋势,所以线圈受到的支持力大于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势;当通过线圈的磁通量减小时,为阻碍其减小,在竖直方向上线圈有向上运动的趋势,所以线圈受到的支持力小于其重力,在水平方向上有向右运动的趋势.综上所述,线圈所受到的支持力先大于重力后小于重力,运动趋势总是向右.【答案】D4.如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、用不同材料制成的圆筒,竖直固定在相同高度,两个相同的条形磁铁,同时从A、B上端管口同一高度无初速度同时释放,穿过A管的条形磁铁比穿过B管的条形磁铁先落到地面.下面关于两管的制作材料的描述可能的是( )A.A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的B.A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的C.A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的D.A管是铜制成的,B管是用塑料制成的【解析】如果圆筒是用金属材料制成的,当条形磁铁进入和离开筒口位置时都会产生感应电流.磁铁和圆筒之间有力的作用,阻碍其产生相对运动,故落地较晚.如果筒由绝缘材料制成,则不会产生感应电流,两者之间没有力的作用.磁铁做自由落体运动通过圆筒,用时较少,先落地.【答案】A5.如图所示,螺线管B置于闭合金属圆环A的轴线上,当B中通过的电流I减小时( )A.环A有缩小的趋势B.环A有扩张的趋势C.螺线管B有缩短的趋势D.螺线管B有伸长的趋势【解析】当B中通过的电流逐渐减小时,穿过A线圈中向右的磁通量逐渐减小,由楞次定律可知,在线圈A中产生顺时针的感应电流(从左向右看),A、B两环之间的作用力使A 有缩小的趋势,故选项A正确;又因为B中电流减小,螺线管环与环之间的作用的引力减小,螺线管B有伸长的趋势,故选项D正确.【答案】AD6.如图所示,Ⅰ是竖直放置的闭合的接有毫安表的螺线管,Ⅱ是悬挂在弹簧下端的(不大)强磁铁棒,现使之在Ⅰ中振动.试用能量转化和守恒的观点分析将会出现什么现象,并说明原因.【答案】由于磁铁棒Ⅱ在线圈中振动,线圈Ⅰ内磁通量不断发生变化,从而产生感应电流,毫安表指针偏转.此过程中由于机械能向电能的不断转化,磁铁棒的振幅不断减小,直至停止振动,原振动的能量全部转化为电能在线圈中消耗.。

2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测:第四章 电磁感应4.4法拉第电磁感应定律 Word版含答案

2017-2018学年高中物理人教版选修3-2检测:第四章 电磁感应4.4法拉第电磁感应定律 Word版含答案

4.4 法拉第电磁感应定律课时作业 基础达标1.下列说法正确的是( )A .线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大B .线圈中磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大C .线圈放在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大D .线圈中磁通量变化的越快,线圈中产生的感应电动势越大 【解析】 根据法拉第电磁感应定律可知D 正确. 【答案】 D2.一根直导线长0.1 m ,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描述错误的是( )A .一定为0.1 VB .可能为零C .可能为0.01 VD .最大值为0.1 V【解析】 当公式E =BLv sin θ中B ,l ,v 互相垂直时,导体切割磁感线运动的感应电动势最大,E m =BLv =0.1×0.1×10 V =0.1 V ,考虑到它们三者的空间位置关系,所以描述错误的只有A .【答案】 A 3.用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m ,正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,当磁场以10 T /s 的变化率增强时,线框中a 、b 两点电势差是( )A .U ab =0.1 VB .U ab =-0.1 VC .U ab =0.2 VD .U ab =-0.2 V【解析】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流,把左半部分线框看成电源,其电动势为E ,内电阻为r2,画出等效电路如图所示,则ab 两点间的电势差即为电源的路端电压,设l是边长,且依题意知ΔBΔt=10 T/s. 由E=ΔΦΔt得E=ΔBSΔt=ΔBΔt·l22=10×0.222V=0.2 V|U ab|=r2I=Er2+r2·r2=0.2r×r2V=0.1 V由于a点电势低于b点电势,故U ab=-0.1 V,即B选项正确.【答案】B4.如图所示,闭合开关S,将条形磁铁两次插入闭合线圈,第一次用0.2 s,第二次用0.4 s,并且两次的起始和终止位置相同,则( )A.第一次磁通量变化较大B.第一次G的最大偏角较大C.第一次经过G的总电荷量较多D.若开关S断开,G不偏转,故两次均无感应电动势【解析】由于两次插入过程条形磁铁的起始位置和终止位置相同,因此磁通量的变化量ΔΦ相同,故选项A错误;根据E=nΔΦΔt可知,第一次磁通量的变化率较大,感应电动势较大,而闭合电路的总电阻相同,故第一次G的最大偏转角度较大,选项B正确;通过G的电荷量q=I·Δt=ERΔt=ΔΦR,即两次通过G的电荷量相等,选项C错误,若S断开,电路中无电流,但仍存在感应电动势,选项D错误.【答案】B5.如图所示,长为L的金属导线弯成一个圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P 、Q 为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B =B 0+kt(k>0)随时间变化,t =0时,P 、Q 两板电势相等,两板间的距离远小于环的半径,经时间t ,电容器P 板( )A .不带电B .所带电荷量与t 成正比C .带正电,电荷量是kL 2C4πD .带负电,电荷量是kL 2C4π【解析】 磁感应强度以B =B 0+kt(k>0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律得E =ΔΦΔt=ΔB Δt S =kS ,而S =L 24π,经时间t 电容器极板P 所带电荷量Q =E·C=kL24π·C,由楞次定律可知,P 板带负电,故选项D 正确.【答案】 D 6.如图所示,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,磁场方向垂直于线框平面,边界MN 与线框的边成45°角,E 、F 分别为PS 和PQ 的中点.关于线框中的感应电流,正确的说法是( )A .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【解析】 当P 点开始进磁场时,R 点也开始进磁场,这是因为PR 连线与MN 平行,这时切割磁感线的有效长度为最大,等于RS.所以,回路产生的感应电动势最大,电流也最大,选项B 正确.【答案】 B 7.一个电阻是R ,半径为r 的单匝线圈放在磁感应强度为B 的匀强磁场中,如图所示,若以线圈的直径为轴旋转180°,则在此过程中,导线横截面上通过的电荷量为( )A .0B .B πr2RC .2Bπr 2R D .4B πr 2R【解析】 由法拉第电磁感应定律知,此过程中的平均感应电动势E -=ΔΦΔt =2BS Δt ,平均电流I -=E -R ,故导线截面上通过的电荷量q =I -Δt =2BS R =2πBr 2R.【答案】 C 8.如图所示,导体AB 的长为2R ,绕O 点以角速度ω匀速转动,OB 为R ,且OBA 三点在一条直线上,有一匀强磁场磁感应强度为B ,充满转动平面且与转动平面垂直,那么AB 两端的电势差为( )A .12BωR 2 B .2BωR 2 C .4BωR 2 D .6BωR 2【解析】 设经过t ,磁通量的变化量ΔΦ=B ΔS =Bωt 2(3R)2-B ωt 2R 2=4B ωtR 2. 由法拉第电磁感应定律,得U AB =ΔΦΔt =4BωtR 2t=4BωR 2.【答案】 C 9.如图所示,在宽为0.5 m 的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r =0.6 Ω的直导体棒,在导轨的两端分别连接两个电阻R 1=4 Ω、R 2=6 Ω,其他电阻不计.整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中,如图所示,磁感应强度B =0.1 T .当直导体棒在导体上以v =6 m /s 的速度向右运动时,求:直导体棒两端的电压和流过电阻R 1和R 2的电流大小.【解析】本题可由法拉第电磁感应定律直接求感应电动势,然后根据等效电路,由欧姆定律计算电流大小.由题意可画出如右图所示的电路图,则感应电动势 E =Blv =0.1×0.5×6 V =0.3 V U ab =ER 外R 外+r =0.3×2.42.4+0.6V =0.24 V ,I 1=U ab R 1=0.244 A =0.06 AI 2=U ab R 2=0.246A =0.04 A .【答案】 0.24 V 0.06 A 0.04 A能力提升1.一正方形闭合导线框abcd 边长L =0.1 m ,各边电阻均为1 Ω,bc 边位于x 轴上,在x 轴原点O 右方有宽L =0.1 m 、磁感应强度为1 T 、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,如图所示.在线框以恒定速度4 m /s 沿x 轴正方向穿越磁场区域的过程中,如图所示的各图中,能正确表示线框从进入到穿出磁场过程中,ab 边两端电势差U ab 随位置变化情况的是( )【解析】 当ab 边进入磁场时,ab 为电源,U ab 为路端电压,U ab =34BLv =0.3 V ;当ab边出磁场时,dc 为电源,U ab =14BLv =0.1 V ,且方向相同,故B 项正确.【答案】 B2.如图所示,在下列情况下电流计G中有电流通过的是(B为匀强磁场)( )A.MN向左匀速运动的过程中B.MN向左加速运动的过程中C.MN向右匀速运动的过程中D.MN向右加速运动的过程中【解析】电流计中如果有电流,线圈a中应有变化的磁场,线圈a中的磁场由线圈b 中的电流产生,则线圈b中电流一定是变化的,线圈b中的电流是MN切割磁感线运动产生,则MN必定做变速运动,所以选项B、D正确.【答案】BD3.在图中,EF、GH为平行的金属导轨,其电阻不计,R为电阻,C为电容器,AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆.有匀强磁场垂直于导轨平面.若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流,则当横杆AB( )A.匀速滑动时,I1=0,I2=0B.匀速滑动时,I1≠0,I2≠0C.加速滑动时,I1=0,I2=0D.加速滑动时,I1≠0,I2≠0【解析】导体棒水平运动时产生感应电动势,对整个电路,可把AB棒看做电源,等效电路如下图所示.当棒匀速滑动时,电动势E不变,故I1≠0,I2=0.当棒加速运动时,电动势E不断变大,电容器不断充电,故I1≠0,I2≠0.【答案】D4.穿过某闭合线圈的磁通量Φ,随时间t按如图所示的正弦规律变化.t1时刻磁通量Φ1最大,t3时刻磁通量Φ3=0,时间Δt1=t2-t1和Δt2=t3-t2相等,在Δt1和Δt2时间内闭合线圈中感应电动势的平均值分别为E1和E2,在t2时刻感应电动势的瞬时值为e,则( )A.E1>E2B.E1<E2C.E1>e>E2D.E2>e>E1【解析】仔细研究图,看两个直角三角形:平行于纵轴(Φ轴)的直角边,相当于磁通量的改变量;平行于横轴(t轴)的直角边,为对应的物理过程所经历的时间;斜边的斜率,即ΔΦ/Δt,为相应时间内感应电动势的平均值,图非常直观地显示E2>E1.某时刻感应电动势的瞬时值与Φ-t图象在该时刻切线的斜率对应.t2时刻Φ-t图线的切线已画在图上,不难看出E2>e>E1.【答案】BD5.如图所示,一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路.虚线MN右侧是磁感应强度为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=BavD.感应电动势平均值E=14πBav【解析】在闭合电路进入磁场的过程中,通过闭合电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E=ΔΦΔt=B·12πa22av=14πBav,D正确.【答案】ACD6.如图所示,矩形线圈在0.01 s内由原始位置Ⅰ转落至位置Ⅱ.已知ad=5×10-2m,ab=20×10-2m,匀强磁场的磁感应强度B=2 T,R1=R3=1 Ω,R2=R4=3 Ω.求:(1)平均感应电动势;(2)转落时,通过各电阻的平均电流.(线圈的电阻忽略不计)【解析】线圈由位置Ⅰ转落至位置Ⅱ的过程中,穿过线圈的磁通量Φ发生变化,即产生感应电动势,视这一线圈为一等效电源,线圈内部为内电路,线圈外部为外电路,然后根据闭合电路欧姆定律求解.(1)设线圈在位置Ⅰ时,穿过它的磁通量为Φ1,线圈在位置Ⅱ时,穿过它的磁通量为Φ2,有Φ1=BS cos60°=1×10-2Wb,Φ2=BS=2×10-2Wb,所以ΔΦ=Φ2-Φ1=1×10-2Wb.根据法拉第电磁感应定律可得E=ΔΦΔt=1 V.(2)将具有感应电动势的线圈等效为电源,其外电路的总电阻R=R3+R4R1+R2R1+R2+R3+R4=2 Ω.根据闭合电路欧姆定律得总电流I=ER=12A=0.5 A.通过各电阻的电流I′=12I=0.25 A.【答案】(1)1 V(2)0.25 A。

2017-2018学年高中物理选修3-2检测:第四章4法拉第电磁感应定律含答案

2017-2018学年高中物理选修3-2检测:第四章4法拉第电磁感应定律含答案

第四章 电磁感应4 法拉第电磁感应定律A 级 抓基础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 VB .线圈中感应电动势每秒减少2 VC .线圈中感应电动势始终为2 VD .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解析:由E =n ΔΦΔt知:错误!恒定,n =1,所以E =2 V 。

答案:C2.下列说法中正确的是( )A .导体相对磁场运动,导体内一定会产生感应电流B .导体做切割磁感线运动,导体内一定会产生感应电流C .闭合电路在磁场内做切割磁感线运动,电路内一定会产生感应电流D.穿过闭合线圈的磁通量发生变化,电路中一定有感应电流解析:只要穿过电路的磁通量发生变化,导体中就产生感应电动势,若电路闭合则有感应电流,故D正确;由于线圈是否闭合并不确定,故A、B错误;闭合电路在磁场内做切割磁感线运动时,如果穿过电路的磁通量不发生变化,就不产生感应电动势,也就不产生感应电流,故C错.答案:D3.如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中,金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应电动势变为E2。

则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为( )A.c→a,2∶1 B.a→c,2∶1C.a→c,1∶2 D.c→a,1∶2解析:由右手定则判断可知,MN中产生的感应电流方向为N→M,则通过电阻R的电流方向为a→c。

MN产生的感应电动势公式为E=BLv,其他条件不变,E与B成正比,则得E1∶E2=1∶2.答案:C4.(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动,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所示,则O→D过程中( )A.线圈在O时刻感应电动势最大B.线圈在D时刻感应电动势为零C.线圈在D时刻感应电动势最大D.线圈在O至D时间内平均感应电动势为0。

高中物理第四章4法拉第电磁感应定律练习(含解析)新人教版选修3-2

高中物理第四章4法拉第电磁感应定律练习(含解析)新人教版选修3-2

4 法拉第电磁感应定律1。

当线圈中的磁通量发生变化时,下列说法中正确的是( A )A。

线圈中一定有感应电动势B。

线圈中有感应电动势,其大小与磁通量成正比C。

线圈中一定有感应电流D。

线圈中有感应电动势,其大小与磁通量的变化量成正比解析:当线圈中的磁通量发生变化时,若线圈是闭合的,则有感应电流,若不闭合,则无感应电流,但有感应电动势,故A正确,C错误;根据法拉第电磁感应定律,E=n,知感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,故B,D错误。

2。

(2019·北京师大附中期中)桌面上放着一个10匝矩形线圈,如图所示,线圈中心上方一定高度上有一竖立的条形磁体,此时穿过线圈内的磁通量为0。

01 Wb.把条形磁体竖放在线圈内的桌面上时,穿过线圈内磁通量为0。

12 Wb。

如果把条形磁体从图中位置在0.5 s内放到线圈内的桌面上,计算可得该过程线圈中的感应电动势的平均值为( A )A。

2.2 V B。

0。

55 V C。

0。

22 V D.2。

0 V解析:由法拉第电磁感应定律得出E=n=10× V=2.2 V,故A正确。

3。

(2019·四川遂宁期末)穿过一个内阻为1 Ω的10匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少2 Wb,则线圈中( C )A.感应电动势每秒增加2 VB。

感应电动势每秒减少2 VC。

磁通量的变化率为2 Wb/sD。

感应电流为2 A解析:磁通量的变化率=2 Wb/s,C正确。

由E=n得E=10×2 V=20 V,感应电动势不变,A,B错误.由I=得I= A=20 A,D错误。

4。

一根直导线长0.1 m,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,则关于导线中产生的感应电动势的描述错误的是( A )A.一定为0。

1 V B。

可能为零C.可能为0。

01 V D。

最大值为0。

1 V解析:当B,l,v两两垂直时,导体切割磁感线运动的感应电动势最大,E m=Blv=0。

2017-2018学年高中物理 第4章 电磁感应 习题课3 电磁感应规律的应用练习 新人教版选修3-

2017-2018学年高中物理 第4章 电磁感应 习题课3 电磁感应规律的应用练习 新人教版选修3-

习题课3 电磁感应规律的应用一、基础练1.如图1所示,平行导轨间的距离为d ,一端跨接一个电阻R ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于平行金属导轨所在的平面.一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置.金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R 的电流为( )图1A.Bdv RB.Bdv sin θRC.Bdv cos θRD.Bdv R sin θ答案 D解析 题中B 、l 、v 满足两两垂直的关系,所以E =Blv 其中l =d sin θ即E =Bdv sin θ,故通过电阻R 的电流为BdvR sin θ,选D.点评 正确理解E =Blv ,知道适用条件是三个量两两垂直. 2. 图2中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l ,磁场方向垂直纸面向里,abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与bc 间的距离也为l.t=0时刻,bc 边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I 随时间t 变化的图线可能是( )答案 B解析 线框进入时,磁通量是增加的,线框穿出时磁通量是减少的,由楞次定律可判断两次电流方向一定相反,故只能在A 、B 中选择,再由楞次定律及规定的电流正方向可判断进入时电流为负方向,故选B.3.如图3所示,ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l ,其电阻可忽略不计,ac 之间连接一阻值为R 的电阻.ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆,它与ad 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B ,当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时,杆ef 所受的安培力为( )图3A.vB 2l 2R B.vBl RC.vB 2l RD.vBl 2R 答案 A4.如图4所示,先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出,两次拉动的速度相同.第一次线圈长边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区,拉力做功W 1、通过导线截面的电荷量为q 1,第二次线圈短边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区域,拉力做功为W 2、通过导线截面的电荷量为q 2,则( )图4 A .W 1>W 2,q 1=q 2B .W 1=W 2,q 1>q 2C .W 1<W 2,q 1<q 2D .W 1>W 2,q 1>q 2答案 A解析 设矩形线圈的长边为a ,短边为b ,电阻为R ,速度为v ,则W 1=BI 1ba =B ·Bav R ·a ·b ,W 2=BI 2ba =B ·Bbv R·a ·b ,因为a >b ,所以W 1>W 2.通过导线截面的电荷量q 1=I 1t 1=Bav R ·b v=q 2. 5.如图5所示,半径为a 的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B =0.2 T ,半径为b 的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4 m 、b =0.6 m ;金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为2 Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.图5(1)若棒以v 0=5 m/s 的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势和流过灯L 1的电流.(2)撤去中间的金属棒MN ,将左面的半圆弧O L 1O ′以MN 为轴翻转90°,若此后B 随时间均匀变化,其变化率为ΔB Δt =4πT/s ,求灯L 2的功率. 答案 (1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10-2 W解析 (1)棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势为动生电动势,E =B ·2a ·v =0.8 V.流经L 1的电流I =E R L1=0.4 A (2)电路中的电动势为感生电动势,E =πa 22·ΔB Δt灯L 2的功率P 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫E R L1+R L22R L2=1.28×10-2 W 点评 求电路中的电动势时,要分析清楚产生感应电动势的方式,若为导体切割磁感线类,宜用E =Blv 计算;若为磁场变化产生感生电场类,宜用E =nS ΔB Δt. 二、提升练6.如图6所示,矩形线框abcd 的ad 和bc 的中点M 、N 之间连接一电压表,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直.当线框向右匀速平动时,下列说法中正确的是( )图6A .穿过线框的磁通量不变化,MN 间无感应电动势B .MN 这段导体做切割磁感线运动,MN 间有电势差C .MN 间有电势差,所以电压表有示数D .因为有电流通过电压表,所以电压表有示数答案 B解析 穿过线框的磁通量不变化,线框中无感应电流,但ab 、MN 、dc 都切割磁感线,它们都有感应电动势,故A 错,B 对.无电流通过电压表,电压表无示数,C 、D 错.7.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是( )答案 B解析 设此题中磁感应强度为B ,线框边长为l ,速度为v ,则四种情况的感应电动势都是Blv ,但B 中ab 为电源,ab 两点间的电势差为路端电压U ab =34Blv ,其他三种情况下,U ab =14Blv ,故选B. 8.如图7所示,线圈C 连接光滑平行导轨,导轨处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨上放着导体棒MN .为了使闭合线圈A 产生图示方向的感应电流,可使导体棒MN ( )图7A .向右加速运动B .向右减速运动C .向左加速运动D .向左减速运动答案 AD解析 N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.→N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.9如图8所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R 1和R 2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab ,质量为m ,导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab 沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v 时,受到安培力的大小为F .此时( )图8 A .电阻R 1消耗的热功率为Fv /3B .电阻R 2消耗的热功率为Fv /6C .整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv cos θD .整个装置消耗的机械功率为(F +μmg cos θ)v答案 BCD解析 棒ab 上滑速度为v 时,切割磁感线产生感应电动势E =Blv ,设棒电阻为R ,则R 1=R 2=R ,回路的总电阻R 总=32R ,通过棒的电流I =E R 总=2Blv 3R,棒所受安培力F =BIl =2B 2l 2v 3R ,通过电阻R 1的电流与通过电阻R 2的电流相等,即I 1=I 2=I 2=Blv 3R,则电阻R 1消耗的热功率P 1=I 21R =B 2l 2v 29R =Fv 6,电阻R 2消耗的热功率P 2=I 22R =Fv 6.棒与导轨间的摩擦力F f =μmg cos θ,故因摩擦而消耗的热功率为P =F f v =μmgv cos θ;由能量转化知,整个装置中消耗的机械功率为安培力的功率和摩擦力的功率之和P 机=Fv +F f v =(F +μmg cos θ)v .由以上分析可知,B 、C 、D 选项正确.点评 切割磁感线的导体相当于电源,电源对闭合回路供电.分析清楚整个过程中能量的转化和守恒,所有的电能和摩擦生热都来自于机械能,而转化的电能在回路中又转化为电热.10.如图9所示,一个半径为r 的铜盘,在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO ′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R ,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为________.图9答案 Br 2ω2R 解析 当铜盘转动时,产生的感应电动势相当于一根导体棒绕其一个端点在磁场中做切割磁感线的圆周运动,产生的电动势为E =12Br 2ω所以通过电阻的电流为Br 2ω2R. 11.如图10所示,在磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h =0.1 m 的平行金属导轨MN 与PQ ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N 、Q 之间连接一阻值R =0.3 Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L =0.2 m 、每米长电阻r =2.0 Ω/m 的金属棒ab ,金属棒与导轨正交,交点为c 、d .当金属棒以速度v =4.0 m/s 向左做匀速运动时,试求:图10(1)电阻R 中电流的大小和方向;(2)金属棒ab 两端点间的电势差.Q→Q(2)0.32 V解析 (1)在cNQd 构成的回路中,动生电动势E =Bhv ,由欧姆定律可得电流Q .→Q .(2)a 、b 两点间电势差应由ac 段、cd 段、db 段三部分相加而成,其中cd 两端的电压U cd =IR .ac 、db 端电压即为其电动势,且有E ac +E db =B (L -h )v .故U ab =IR +E ac +E db =0.32 V.点评 无论磁场中做切割磁感线运动的导体是否接入电路,都具有电源的特征,接入电路后,其两端电压为路端电压,未接入电路时两端电压大小即为其电动势的大小.12.如图11所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r 0=0.10 Ω/m ,导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l =0.20 m .有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B =kt ,比例系数k =0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t =0时刻,金属杆紧靠在P 、Q 端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t =6.0 s 时金属杆所受的安培力.图11答案 1.44×10-3 N解析 以a 表示金属杆运动的加速度,在t 时刻,金属杆与初始位置的距离L =12at 2,此时杆的速度v =at ,杆与导轨构成的回路的面积S =Ll ,回路中的感应电动势E =S ΔB Δt+Blv ,而B =kt ,故ΔB Δt =k (t +Δt )-kt Δt=k 回路的总电阻R =2Lr 0;回路中的感应电流I =E R ;作用于杆的安培力F =BlI .联立以上各式解得F =32·k 2l 2r 0t . 代入数据得F =1.44×10-3 N.点评 当问题中同时有动生电动势和感生电动势时,可以分别单独求出动生电动势和感生电动势,再结合其方向求出电路中的总电动势.若两电动势方向相同,直接相加;若两电动势方向相反,用大电动势减去小电动势,总电动势方向与大的方向一致.在单独求出动生电动势时,磁感应强度B 应该运用该时刻的值运算;单独求感生电动势时,面积S 应该运用此时的面积运算.该方法也是分解思想的体现.当然,如果运用公式E =nΔΦΔt计算,求得的电动势也为总电动势.解题时是运用分解的方法分别求出两个电动势后再合成,还是直接用E =n ΔΦΔt计算,由题中条件决定. 13.如图12所示,足够长的两根相距为0.5 m 的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B 为0.8 T 的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04 kg 的可动金属棒ab 和cd 都与导轨接触良好,金属棒ab 和cd 的电阻分别为1 Ω和0.5 Ω,导轨最下端连接阻值为1 Ω的电阻R ,金属棒ab 用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64 N .现让cd 棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R 上产生的热量为0.2 J(g 取10 m/s 2).求:图12(1)此过程中ab 棒和cd 棒产生的热量Q ab 和Q cd ;(2)细绳被拉断瞬间,cd 棒的速度v ;(3)细绳刚要被拉断时,cd 棒下落的高度h .答案 (1)0.2 J 0.4 J (2)3 m/s (3)2.45 m解析 (1)Q ab =Q R =0.2 J ,由Q =I 2Rt ,I cd =2I ab .所以Q cd =I 2cd R cd I 2ab R ab Q ab =4×12×0.2 J=0.4 J. (2)绳被拉断时BI ab L +mg =F T , E =BLv,2I ab =E R cd +RR ab R +R ab解上述三式并代入数据得v =3 m/s (3)由能的转化和守恒定律有mgh =12mv 2+Q cd +Q ab +Q R 代入数据得h =2.45 m14.磁悬浮列车的运行原理可简化为如图13所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B 1和B 2,导轨上有金属框abcd ,金属框宽度ab 与磁场B 1、B 2宽度相同.当匀强磁场B 1和B 2同时以速度v 0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为L ,B 1=B 2=B ,金属框的电阻为R ,金属框运动时受到的阻力恒为F ,则金属框运动的最大速度为多少?图13答案 4B 2L 2v 0-FR 4B 2L2 解析 当磁场B 1、B 2同时以速度v 0向右匀速运动时,线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势.线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v =v 0-v m当线框以最大速度v m 匀速行驶时,线框产生的感应电动势为E =2BLv线框中产生的感应电流为I =E R线框所受的安培力为F 安=2BIL线框匀速运动时,据平衡可得F 安=F解得v m =4B 2L 2v 0-FR 4B 2L 2 点评 这是一道力、电综合题.它涉及力学中的受力分析及牛顿运动定律.解答的关键在于把新情景下的磁悬浮列车等效为有两条边切割磁感线的线框模型,分析运动情景,挖掘极值条件(线框做加速度越来越小的加速运动,当安培力等于阻力时,速度最大),另外还要 注意切割磁感线的速度为框与磁场的相对速度.本文档仅供文库使用。

2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应 专题4.4 法拉第电磁感应定律试题 新人教版选修3

2017-2018学年高中物理 第四章 电磁感应 专题4.4 法拉第电磁感应定律试题 新人教版选修3

第4节 法拉第电磁感应定律一、电磁感应定律 1.感应电动势(1)定义:在________中产生的电动势叫做感应电动势。

产生感应电动势的那部分导体相当于_____。

(2)产生条件:不管电路是否闭合,只要穿过电路的_____________,电路中就会产生感应电动势。

(3)方向判断:可假设电路闭合,由_______或______判断出感应电流的方向,产生感应电动势的那部分导体相当于电源,其中_________________。

2.电磁感应定律(1)内容:电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的________成正比。

(2)表达式:ΔΔE t Φ=(单匝线圈),ΔΔE n tΦ=(多匝线圈)。

(3)感应电动势与感应电流的关系:遵循闭合电路欧姆定律,即EI R r=+。

3.应用法拉第电磁感应定律ΔΔE n tΦ=时应注意的几点 (1)研究对象:ΔΔE nt Φ=的研究对象是一个回路,而不是一段导体。

(2)物理意义:ΔΔE n tΦ=求的是Δt 时间内的平均感应电动势,当Δt →0时,E 为瞬时感应电动势。

(3)ΔΔE n tΦ=求得的电动势是整个回路的感应电动势,而不是回路中某段导体的电动势。

整个回路的电动势为零,其回路中某段导体的电动势不一定为零。

(4)用公式ΔΔBE nSt=求感应电动势时,S 为线圈在磁场范围内的有效面积。

(5)若回路中与磁场方向垂直的面积S 及磁场应强度B 均随时间变化,则2211ΔB S B S E n t-=(),要特别注意题目要求的是哪个时刻的感应电动势。

4.磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦ的比较二、导体切割磁感线时的感应电动势1.导体棒垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直时如图甲所示,E=______。

2.导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁场线方向夹角为θ时,如图乙所示,E=_______。

3.公式ΔE nΦ=与公式E=Blv的联系和区别34.对公式E =Blv sin θ的理解 (1)对θ的理解当B 、l 、v 三个量方向互相垂直时,θ=90°,感应电动势最大;当有任意两个量的方向互相平行时,θ=0°,感应电动势为零。

2017-2018学年高二物理选修3-2教师用书:第4章 4 法拉

2017-2018学年高二物理选修3-2教师用书:第4章 4 法拉

4 法拉第电磁感应定律[先填空] 1.感应电动势(1)在电磁感应现象中产生的电动势. (2)产生感应电动势的那部分导体相当于电源.(3)在电磁感应现象中,只要闭合回路中有感应电流,这个回路就一定有电动势;回路断开时,虽然没有感应电流,但电动势依然存在.2.磁通量的变化率磁通量的变化率表示磁通量变化的快慢,用ΔΦΔt 表示,其中ΔΦ表示磁通量的变化量,Δt 表示发生磁通量变化所用的时间.3.法拉第电磁感应定律(1)内容:闭合电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比. (2)表达式:E =ΔΦΔt (单匝线圈),E =n ΔΦΔt (多匝线圈).[再判断]1.穿过某闭合线圈的磁通量的变化量越大,产生的感应电动势也越大.(×) 2.感应电动势的方向可用右手定则或楞次定律判断.(√) 3.穿过闭合回路的磁通量最大时,其感应电动势一定最大.(×)[后思考]产生感应电动势的条件是什么?【提示】 不管电路是否闭合,只要穿过电路的磁通量发生变化,电路中就会产生感应电动势.[合作探讨]如图4­4­1所示,将一条形磁铁插入线圈中时,电流表的指针要发生偏转.图4­4­1探讨1:若将磁铁分别快速和缓慢插入线圈中时,磁通量的变化量及变化率是否相同. 【提示】 两种情况下磁通量的变化量ΔΦ相同,磁通量的变化率ΔΦΔt 不同,所用时间Δt 越少,变化率越大,反之变化率越小.探讨2:将磁铁快速和缓慢插入线圈中时,电流表的指针偏转角度是否相同?为什么? 【提示】 两种情况下电流表的指针偏转角度不同,快速插入时电流表指针偏转角度大,缓慢插入时电流表指针偏转角度小.电路中电流的大小I =E R ,又E =n ΔΦΔt ,即I ∝1Δt,所以快速插入时电路中的电流大.[核心点击]1.感应电动势的相关因素(1)感应电动势E 的大小取决于穿过电路的磁通量变化率ΔΦΔt 和匝数n ,而与Φ的大小、ΔΦ的大小没有必然的关系;(2)感应电动势E 的大小与电路的电阻R 也无关,但感应电流的大小与E 及回路总电阻R 都有关.2.磁通量的变化率ΔΦΔt 在Φ ­t 图象上是某点切线的斜率.3.感应电动势E =n ΔΦΔt的两种基本形式:(1)当垂直于磁场方向的线圈面积S 不变,磁感应强度B 发生变化时,ΔΦ=ΔB ·S ,则E =n ΔB Δt S ,其中ΔBΔt叫磁感应强度B 的变化率.(2)当磁感应强度B 不变,垂直于磁场方向的线圈面积S 发生变化时,ΔΦ=B ·ΔS ,则E =nB ΔSΔt.4.E =n ΔΦΔt 求出的是Δt 时间内的平均感应电动势.5.Φ、ΔΦ与ΔΦΔt三者之间的关系.1.穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t 变化的图象分别如图4­4­2中的①~④所示,下列说法正确的是( )图4­4­2A .图①有感应电动势,且大小恒定不变B .图②产生的感应电动势一直在变大C .图③在0~t 1内的感应电动势大小是在t 1~t 2内的2倍D .图④产生的感应电动势先变大再变小 【解析】 感应电动势E =nΔΦΔt ,而ΔΦΔt对应Φ­t 图象中图线切线斜率的绝对值,根据图线切线斜率的变化情况可得①中无感应电动势,②中感应电动势恒定不变,③中感应电动势在0~t 1内的大小是在t 1~t 2内大小的2倍,④中感应电动势先变小再变大,选项C 正确.【答案】 C2.穿过一个内阻为1 Ω的10匝闭合线圈的磁通量每秒均匀减少2 Wb ,则线圈中( )【导学号:05002027】A .感应电动势每秒增加2 VB .感应电动势每秒减少2 VC .磁通量的变化率为2 Wb/sD .感应电流为2 A 【解析】 磁通量的变化率ΔΦΔt =2 Wb/s ,C 正确.由E =n ΔΦΔt得E =10×2 V=20 V ,感应电动势不变,A 、B 错误.由I =E R 得I =201A =20 A ,D 错误.【答案】 C3.如图4­4­3甲所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈,规定线圈中感应电流的正方向如图所示.当磁场的磁感应强度B 随时间t 做如图乙所示的变化时,图中能正确表示线圈中感应电动势E 变化的是( )甲 乙图4­4­3【解析】 由法拉第电磁感应定律,E =n ΔΦΔt =n ΔBSΔt ,在0~1 s 内,B 均匀增大,则ΔBΔt为一恒量,则E 为一恒量,再由楞次定律,可判断感应电动势为顺时针方向,则电动势为正值;在1~3 s 内,B 不变化,则感应电动势为零;在3~5 s 内,B 均匀减小,则ΔBΔt 为一恒量,但B 变化得较慢,则E 为一恒量,但比前者小,再由楞次定律,可判断感应电动势为逆时针方向,则电动势为负值,所以A 选项正确.【答案】 A4.一个200匝、面积为20 cm 2的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面成30°角,若磁感应强度在0.05 s 内由0.1 T 增加到0.5 T ,在此过程中磁通量变化了多少?磁通量的平均变化率是多少?线圈中感应电动势的大小是多少?【导学号:05002028】【解析】 磁通量的变化是由磁场的变化引起的,应该用公式ΔΦ=ΔBS sin θ来计算,所以ΔΦ=ΔBS sin θ=(0.5-0.1)×20×10-4×0.5 Wb=4×10-4Wb 磁通量的平均变化率ΔΦΔt =4×10-40.05Wb/s =8×10-3Wb/s 感应电动势的大小可根据法拉第电磁感应定律计算E =n ΔΦΔt =200×8×10-3V =1.6 V.【答案】 4×10-4Wb 8×10-3Wb/s 1.6 V5.如图4­4­4所示,面积为0.2 m 2的100匝线圈处在匀强磁场中,磁场方向垂直于线圈平面,已知磁感应强度随时间变化的规律为B =(2+0.2t )T ,定值电阻R 1=6 Ω,线圈电阻R 2=4 Ω,求:图4­4­4(1)回路的感应电动势; (2)流过R 1的电流; (3)a 、b 两点间电压U ab . 【解析】 (1)ΔBΔt=0.2 T/sE =n ΔΦΔt =n ·S ΔB Δt=100×0.04 V=4 V.(2)等效电路如图.根据闭合电路欧姆定律有I=ER1+R2=0.4 A.(3)a、b两点间的电压U ab=IR1=2.4 V.【答案】(1)4 V (2)0.4 A (3)2.4 V计算磁通量ΔΦ的三种方法1.若磁通量的变化是由回路包围的面积引起的,ΔΦ=B·ΔS.2.若磁通量的变化是由磁场变化引起的,ΔΦ=ΔB·S.3.若磁通量的变化是由面积和磁感应强度方向变化引起的,ΔΦ=Φ2-Φ1.[先填空]1.磁场方向、导体棒与导体棒运动方向三者两两垂直时:E=Blv.2.如图4­4­5所示,导体棒与磁场方向垂直,导体棒的运动方向与导体棒本身垂直,但与磁场方向夹角为θ时,E=Blv sin θ.图4­4­53.反电动势(1)定义:电动机转动时,由于切割磁感线,线圈中产生的削弱电源电动势作用的电动势.(2)作用:阻碍线圈的转动.[再判断]1.对于E=Blv中的B、l、v三者必须相互垂直.(√)2.导体棒在磁场中运动速度越大,产生的感应电动势一定越大.(×)3.当B、l、v三者大小、方向均不变时,在Δt时间内的平均感应电动势和它在任意时刻产生的瞬时感应电动势相同.(√)4.电动机通电转动,电动机中出现的感应电动势为反电动势,反电动势会阻碍线圈的运动.(√)5.电动机正常工作时,反电动势会加快线圈的运动.(×)6.电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动,就没有了反电动势,线圈中的电流会很大,很容易烧毁电动机.(√)[后思考]1.如图4­4­6所示,一边长为L 的正方形导线框abcd 垂直于磁感线,以速度v 在匀强磁场中向右运动,甲同学说:由法拉第电磁感应定律可知,这时穿过线框的磁通量的变化率为零,所以线框中感应电动势应该为零.乙同学说线框中ad 和bc 边均以速度v 做切割磁感线运动,由E =BLv 可知,这两条边都应该产生电动势且E ad =E bc =BLv .他们各执一词,到底谁说的对呢?图4­4­6【提示】 这两个同学说的并不矛盾,虽然ad 边与bc 边都产生感应电动势,但由于方向相反,相当于两个电源并联没有对外供电,所以整个回路的电动势为零.可见,用法拉第电磁感应定律求出的是整个回路的感应电动势,而用E =BLv 求的是回路中做切割磁感线的那部分导体产生的电动势.2.电动机工作时,加在电动机上的电压U 和流经电动机的电流I 及电动机线圈电阻r 三者之间是否满足I =Ur?【提示】 电动机转动时其线圈中要产生一个反电动势U ′,加在线圈电阻上的电压U r远小于U ,所以I =U r 不成立.此时线圈中的电流I =U -U ′r.[合作探讨]如图4­4­7所示,一个半径为r 的半圆形导体,处在磁感应强度为B 的匀强磁场中.图4­4­7探讨1:当导体沿OP 方向以速度v 做匀速运动时,其感应电动势的大小是多少? 【提示】 导线的有效长度l =2r ,则感应电动势E =Blv =2Brv .探讨2:当导体沿MN 方向以速度v 做匀速运动时,其感应电动势的大小是多少?【提示】 此时导线的有效长度l =r ,则感应电动势E =Blv =Brv . [核心点击]1.对公式E =Blv sin θ的理解(1)若导线垂直切割磁感线时,即B 、l 、v 三者两两垂直,公式中θ=90°,此时E =Blv ,感应电动势最大,此式常用来计算瞬时感应电动势.(2)导线不垂直切割磁感线时,即v 与B 有一夹角θ时,如图4­4­8所示,此时可将导线的速度v 向垂直于磁感线和平行于磁感线两个方向分解,则分速度v 2=v cos θ不使导线切割磁感线,使导线切割磁感线的是分速度v 1=v sin θ,从而使导线产生的感应电动势为E =Blv 1=Blv sin θ.图4­4­8(3)若导线是曲折的,则l 应是导线的有效切割长度,即导线两端点在v 、B 所决定平面的垂线上的长度.如图4­4­9甲所示的三种情况下感应电动势相同;如图乙所示的半径为r 的圆弧形导体垂直切割磁感线时,感应电动势E =Blv ≠2Brv.甲 乙图4­4­92.公式E =n ΔΦΔt与E =Blv sin θ的区别与联系如图4­4­10所示,长为l 的导体棒ab 以a 为圆心,以角速度ω在磁感应强度为B 的匀强磁场中匀速转动,其感应电动势可从两个角度推导.图4­4­10(1)棒上各点速度不同,其平均速度v =12ωl ,由E =Blv 得棒上感应电动势大小为E=Bl ·12ωl =12Bl 2ω.(2)若经时间Δt ,棒扫过的面积为ΔS =πl2ωΔt 2π=12l 2ωΔt ,磁通量的变化量ΔΦ=B ·ΔS =12Bl 2ωΔt ,由E =ΔΦΔt 得棒上感应电动势大小为E =12Bl 2ω.6.如图4­4­11所示,MN 、PQ 为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R ,金属棒ab 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,ab =L .磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨间夹角为60°,以速度v 水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )【导学号:05002029】图4­4­11A .I =BLvR B .I =3BLv2R C .I =BLv 2RD .I =3BLv3R【解析】 导体棒切割磁感线的有效长度为:L ·sin 60°=32L ,故感应电动势E =Bv3L 2,由闭合电路欧姆定律得I =3BLv 2R ,故选项B 正确. 【答案】 B7.如图4­4­12是法拉第研制成的世界上第一台发电机模型的原理图.将铜盘放在磁场中,让磁感线垂直穿过铜盘,图中a 、b 导线与铜盘的中轴线处在同一平面内,转动铜盘,就可以使闭合电路获得电流.若图中铜盘半径为r ,匀强磁场的磁感应强度为B ,回路总电阻为R ,匀速转动铜盘的角速度为ω.则电路的功率是( )图4­4­12A.B 2ω2r 4RB.B 2ω2r 42RC.B 2ω2r 44RD.B 2ω2r 48R【解析】 根据导体棒旋转切割产生电动势E =12B ωr 2,由P =E 2R,得电路的功率是B 2ω2r 44R,故选项C 正确. 【答案】 C8.在范围足够大,磁感应强度B =0.2 T ,方向竖直向下的匀强磁场中,有一水平放置的光滑框架,宽度l =0.4 m ,如图4­4­13所示,框架上放置一质量为0.05 kg 、电阻为1 Ω的金属杆cd ,框架电阻不计.若金属杆cd 以恒定的加速度a =2 m/s 2由静止开始水平向右做匀变速运动,求:图4­4­13(1)前5 s 内平均感应电动势的大小; (2)第5 s 末,回路中电流的大小.【解析】 (1)前5 s 内的位移x =12at 2=25 m前5 s 内的平均速度v -=xt=5 m/s故平均感应电动势的大小E =Bl v -=0.4 V.(2)第5 s 末速度v ′=at =10 m/s此时感应电动势E ′=Blv ′则回路中电流的大小I =E ′R =Blv ′R=0.8 A. 【答案】 (1)0.4 V (2)0.8 A9.如图4­4­14所示,在磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场中,有一长为0.5 m 、电阻为1.0 Ω的导体AB 在金属框架上以10 m/s 的速度向右滑动,R 1=R 2=2.0 Ω,其他电阻不计,求流过R 1的电流I 1.【导学号:05002030】图4­4­14【解析】 AB 切割磁感线相当于电源,其等效电路如图所示,E =Blv =0.2×0.5×10 V=1 V由闭合电路欧姆定律得I =E R +r ,R 1、R 2并联,由并联电路电阻关系得1R =1R 1+1R 2 解得:R =R 1R 2R 1+R 2=1.0 Ω 所以I AB =I =0.5 A因为R 1=R 2,所以流过R 1的电流为I 1=I 2=0.25 A. 【答案】 0.25 A电磁感应中电路问题的分析方法1.明确哪部分导体或电路产生感应电动势,该导体或电路就是电源,其他部分是外电路.2.用法拉第电磁感应定律或切割公式确定感应电动势的大小,用楞次定律或右手定则确定感应电动势的方向.3.分清内外电路,画出等效电路图.4.运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.。

2017-2018学年高二物理选修3-2习题:第4章 第4节法拉

2017-2018学年高二物理选修3-2习题:第4章 第4节法拉

第四章 第四节1.(2017·哈尔滨师大附中高二上学期期末)关于感应电动势大小的下列说法中,正确的是导学号 26760066( D )A .线圈中磁通量变化越大,线圈中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强的地方,产生的感应电动势一定越大D .线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大解析:由E =N ΔΦΔt得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定,与磁通量的变化大小无关,故A 、B 错误;由E =N ΔΦΔt得,线圈中产生的感应电动势大小由磁通量变化快慢决定,与磁感应强度强弱无关,故C 错误,D 正确;故选:D 。

2.(2017·河北省定州中学高二上学期月考)如图所示的4种情况中,磁场的磁感应强度都是B ,导体的长度L 和运动速度v 的大小都相同。

产生的感应电动势最小的是导学号 26760067( C )解析:A 、B 、D 中导体的运动方向与磁场方向垂直,产生的电动势都为BL v ,C 中导体的运动方向与磁场方向不垂直,有夹角,此时产生的电动势为BL v sin θ,故C 项中的导线产生的感应电动势最小。

故选C 。

3.(2016·辽宁省实验中学高二上学期期末)如图所示,某实验小组在操场上做摇绳发电实验。

长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合电路。

两位同学以每2秒约3圈的转速匀速摇动AB 段导线。

假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中,磁通量的变化量约为10-4Wb ,则该过程回路中产生的感应电动势约为导学号 26760068( D )A .2×10-4VB .2.7×10-4V C .3×10-4V D .6×10-4V解析:每2秒约3圈,则1圈需要23s ,那么14圈需要16s ; 在16s 内,闭合线圈的磁通量变化量约为10-4Wb , 根据法拉第电磁感应定律得:E =ΔΦΔt =10-416=6×10-4V ,故D 正确,ABC 错误。

高中物理第4章电磁感应4法拉第电磁感应定律课时作业新人教版选修3_21

高中物理第4章电磁感应4法拉第电磁感应定律课时作业新人教版选修3_21

4 法拉第电磁感应定律◎必做部分1.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系,如图所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )A .0~2 sB .2~4 sC .4~5 sD .5~10 s解析: 图象斜率越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小. 答案: D2.一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.12 B .1 C .2D .4解析: 设原磁感应强度是B ,线框面积是S .第1 s 内ΔΦ1=2BS -BS =BS ,第2 s内ΔΦ2=2B ·S 2-2B ·S =-BS .因为E =n ΔΦΔt,所以两次电动势大小相等,B 正确.答案: B3.如图所示,将直径为d ,电阻为R 的闭合金属环从匀强磁场B 中拉出,这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为( )A.B πd 24RB.2πBdRC.Bd 2RD.Bd 2πR解析: E =n ΔΦΔt ,故q =I t =E R·Δt =n ·B π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22R=B πd 24R.答案: A4.如图所示,均匀的金属长方形线框从匀强磁场中拉出,它的两边固定有带金属滑轮的导电机构,线框向右运动时总是与两边良好接触,线框的长为a ,宽为b ,磁感应强度为B ,一理想电压表跨接在A 、B 两导电机构上,当线框在恒定外力F 作用下向右运动的过程中(线框离开磁场前已做匀速运动),关于线框及电压表,下列说法正确的是 ( )A .线框先做匀加速运动,后做匀速运动B .电压表的读数先增大后不变C .电压表的读数一直增大D .回路的电功率先增大后不变解析: 线框在运动过程中先做变加速运动,后做匀速运动.电压表读数为外电路的电压,根据E =BLv 回路电动势先增大后不变,外电阻不断增大,电压表的读数一直增大,选项C 正确.P =E 2R =BLv2R,回路的电功率先增大后不变,选项D 正确.答案: CD5.在匀强磁场中,有一个接有电容器的单匝导线回路,如图所示,已知C =30 μF ,L 1=5 cm ,L 2=8 cm ,磁场以5×10-2 T/s 的速率增加,则( )A .电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-5C B .电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-5 C C .电容器上极板带正电,带电荷量为6×10-9 CD .电容器上极板带负电,带电荷量为6×10-9 C解析: 电容器两极板间的电势差U 等于感应电动势E ,由法拉第电磁感应定律,可得E =ΔB Δt·L 1L 2=2×10-4 V ,电容器的带电荷量Q =CU =CE =6×10-9C ,再由楞次定律可知上极板的电势高,带正电,C 项正确.答案: C6.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )A .感应电动势的大小与线圈的匝数无关B .穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大C .穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D .感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析: 由法拉第电磁感应定律E =n ΔΦΔt 知,感应电动势的大小与线圈匝数有关,A错.感应电动势正比于ΔΦΔt ,与磁通量的大小无直接关系,B 错误,C 正确.根据楞次定律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同”,D 错误.答案: C7.如图,空间某区域中有一匀强磁场,磁感应强度方向水平,且垂直于纸面向里,磁场上边界b 和下边界d 水平.在竖直面内有一矩形金属线圈,线圈上下边的距离很短,下边水平.线圈从水平面a 开始下落.已知磁场上下边界之间的距离大于水平面a 、b 之间的距离.若线圈下边刚通过水平面b 、c (位于磁场中)和d 时,线圈所受到的磁场力的大小分别为F b 、F c 和F d ,则( )A .F d >F c >F bB .F c <F d <F bC .F c >F b >F dD .F c <F b <F d解析: 本题考查导体切割磁感线时感应电动势及安培力的计算.线圈自由下落,到b 点受安培力,线圈全部进入磁场,无感应电流,则线圈不受安培力作用,线圈继续加速,到d 点出磁场时受到安培力作用,由F =B 2L 2vR知,安培力和线圈的速度成正比,D 项对.答案: D8.如图所示,在宽为0.5 m 的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r =0.6 Ω的直导体棒,在导轨的两端分别连接两个电阻R 1=4 Ω、R 2=6 Ω,其他电阻不计.整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中,磁感应强度B =0.1 T .当直导体棒在导轨上以v =6 m/s 的速度向右运动时,求:直导体棒两端的电压和流过电阻R 1和R 2的电流大小.解析: 由题意可画出如图所示的电路图,则感应电动势E =Blv =0.1×0.5×6 V=0.3 V又R 外=R 1·R 2R 1+R 2=6×46+4Ω=2.4 Ω 则U =ER 外R 外+r =0.3×2.42.4+0.6V =0.24 V , I 1=UR 1=0.06 AI 2=UR 2=0.04 A.答案: 0.24 V 0.06 A 0.04 A9.如图所示,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间由B 0开始均匀增大,其变化率ΔBΔt =k ,用电阻为R 的硬导线做成一边长为L 的方框.将方框固定于纸面内,其右半部位于磁场区域中.求:(1)方框中感应电流的大小;(2)磁场对方框作用力的大小随时间变化的关系式. 解析: (1)穿过方框的磁通量 Φ=BS =B ·L 22根据电磁感应定律:E =ΔΦΔt =ΔB ·S Δt =kL22所以感应电流:I =E R =kL 22R.(2)由题意B =B 0+kt 所以磁场对方框的作用力F =BIL =B 0+kt kL 32R.答案: (1)kL 22R (2)B 0+kt kL 32R10.如图所示,导轨OM 和ON 都在纸面内,导体AB 可在导轨上无摩擦滑动,若AB 以5 m/s 的速度从O 点开始沿导轨匀速向右滑动,导体与导轨都足够长,它们每米长度的电阻都是0.2 Ω,磁场的磁感应强度为0.2 T .求:(1)3 s 末电路上的电流为多少;(2)3 s 内电路中产生的平均感应电动势为多少.解析: (1)夹在导轨间的部分导体切割磁感线产生的感应电动势才是电路中的电动势,3 s 末时刻,夹在导轨间导体的长度为l =OB tan 30°=vt tan 30°=5 3 m所以E =Blv =5 3 V此时电阻为R =(OB +OA +AB )×0.2 Ω≈8.19 Ω,所以I =ER≈1.06 A(2)3 s 内的感应电动势的平均值为E =ΔΦΔt =BS -0Δt =B ·12·OB ·lΔt≈4.33 V.答案: (1)1.06 A (2)4.33 V ◎选做部分11.如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I ,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行,线框由静止释放,在下落过程中( )A .穿过线框的磁通量保持不变B .线框中感应电流方向保持不变C .线框所受安培力的合力为零D .线框的机械能不断增大解析: 线框下落过程中距离直导线越来越远,磁场越来越弱,但磁场方向不变,所以磁通量越来越小,根据楞次定律可知感应电流的方向不变,A 错,B 对;线框左边和右边所受安培力总是大小相等,方向相反,但上下两边磁场强弱不同,安培力大小不同,合力不为零,C 错;下落过程中机械能越来越小,D 错.答案: B12.矩形线圈abcd ,长ab =20 cm ,宽bc =10 cm ,匝数n =200,线圈回路总电阻R =5 Ω.整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过.若匀强磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图所示,则( )A .线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B .线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC .当t =0.3 s 时,线圈的ab 边所受的安培力大小为0.016 ND .在1 min 内线圈回路产生的焦耳热为48 J 解析: 由E =n ΔΦΔt =nS ΔB Δt 可知,由于线圈中磁感应强度的变化率ΔBΔt=--20.3T/s =0.5 T/s 为常数,则回路中感应电动势为E =nSΔBΔt=2 V ,且恒定不变,故选项A 错误;回路中感应电流的大小为I =E R=0.4 A ,选项B 正确;当t =0.3 s 时,磁感应强度B =0.2 T ,则安培力为F =nBIl =200×0.2×0.4×0.2 N=3.2 N ,故选项C 错误;1 min 内线圈回路产生的焦耳热为Q =I 2Rt =0.42×5×60 J=48 J ,选项D 正确.答案: BD。

高中物理第4章电磁感应3楞次定律课时作业含解析新人教版选修3_子

高中物理第4章电磁感应3楞次定律课时作业含解析新人教版选修3_子

楞次定律(时间:40分钟分值:97分)选择题(此题共8小题,每题6分)1.某磁场磁感线如下图,有一铜线圈自图示a处落至b处,在下落过程中,自上向下看,线圈中的感应电流方向是( )A.始终顺时针B.始终逆时针C.先顺时针再逆时针D.先逆时针再顺时针C[自a点落至图示位置时,穿过线圈的磁通量增加,由楞次定律判断知线圈中感应电流方向由上向下看为顺时针,自图示位置落至b点时,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律判断知,线圈中感应电流方向由上向下看为逆时针,C项正确.]2.如下图,匀强磁场垂直于圆形线圈向里,a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点,将线圈拉成正方形.设线圈导线不可伸长,且线圈仍处于原先所在的平面内,那么在线圈发生形变的过程中( )A.线圈中将产生adcb方向的感应电流B.线圈中将产生abcd方向的感应电流C.线圈中产生感应电流的方向先是abcd,后是adcbD.线圈中无感应电流产生B[将线圈拉成正方形,其面积减小,穿过线圈的磁通量减少,由楞次定律可判知线圈中产生顺时针方向的感应电流,B选项正确.]3.(多项选择)如下图,有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面,一椭圆形导体框平放在桌面上.使导体框从左边进入磁场,从右边穿出磁场.以下说法正确的选项是( ) A.导体框进入磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向B.导体框离开磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向C.导体框全部在磁场中运动时,感应电流的方向为顺时针方向D.导体框全部在磁场中运动时,无感应电流产生BD[根据楞次定律,导体框进入磁场过程中,感应电流的方向为逆时针方向,导体框离开磁场过程中,感应电流的方向为顺时针方向,导体框全部在磁场中运动时,没有感应电流产生,应选项A、C错误,B、D正确.]4.磁铁在线圈中心上方开始运动时,线圈中产生如图方向的感应电流,那么磁铁( ) A.向上运动B.向下运动C.向左运动 D.向右运动B[根据安培定那么,线圈中感应电流的磁场向上,又由楞次定律知B项正确.]5.(多项选择)闭合电路的一局部导体在磁场中做切割磁感线运动,如下图,能正确表示磁感应强度B的方向、导体运动速度方向与产生的感应电流方向间关系的是( )A B C DBC[A图中导体不切割磁感线,导体中无电流;由右手定那么可以判断B、C正确;D图中感应电流方向应垂直纸面向外.]6.如下图,CDEF是一个矩形金属框,当导体棒AB向右移动时,回路中会产生感应电流,那么以下说法中正确的选项是( )A.导体棒中的电流方向由B→AB.电流表A1中的电流方向由F→EC.电流表A1中的电流方向由E→FD.电流表A2中的电流方向由D→CB[根据右手定那么,导体棒内部电流方向为A到B,所以电流表A1中的电流方向由F→E,A、C错,B对.同理电流表A2中的电流方向由C→D,D错.]7.如下图,一圆形金属线圈放置在水平桌面上,匀强磁场垂直桌面竖直向下,过线圈上A点作切线OO′,OO′与线圈在同一平面上.在线圈以OO′为轴翻转180°的过程中,线圈中电流方向( )A.始终为A→B→C→AB.始终为A→C→B→AC.先为A→C→B→A再为A→B→C→AD.先为A→B→C→A再为A→C→B→AA[在线圈以OO′为轴翻转0~90°的过程中,穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减少,由楞次定律可知感应电流方向为A→B→C→A;线圈以OO′为轴翻转90°~180°的过程中,穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加,由楞次定律可知感应电流方向仍然为A→B→C→A,A 正确.]8.现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关按如下图方式连接.在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下,某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P 向左加速滑动时,电流计指针向右偏转.由此可以推断( )A.线圈A向上移动或滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动,都能引起电流计指针向左偏转B.线圈A中铁芯向上拔出或断开开关,都能引起电流计指针向右偏转C.滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动,都能使电流计指针静止在中央D.因为线圈A、线圈B的绕线方向未知,故无法判断电流计指针偏转的方向B[滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时,线圈A中电流减小,穿过线圈B中的磁通量减小,闭合电路中产生感应电流,电流表指针向右偏转.当线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关时,线圈B中的磁通量均减小,电流计指针均向右偏转,应选B.]选择题(此题共7小题,每题7分)1.(多项选择)如下图,A是用毛皮摩擦过的橡胶圆形环,由于它的转动,使得金属环B 中产生了如下图方向的感应电流,那么A环的转动情况为( )A.顺时针匀速转动B.逆时针加速转动C.逆时针减速转动D.顺时针减速转动BD[B环中感应电流方向为逆时针,根据安培定那么判断可知,感应电流的磁场方向为垂直纸面向外,根据楞次定律知能产生这样的磁场,是由于A环旋转时A环上负电荷定向运动产生一个垂直纸面向外减弱的磁场或者产生一个垂直纸面向里增强的磁场的结果,负电荷的运动方向与电流方向相反,根据安培定那么可得出,A环逆时针加速转动时产生方向垂直纸面向里的增强的磁场,或A环顺时针减速转动时产生方向垂直纸面向外的减弱的磁场.故正确答案为B、D.]2.如下图,把一条形磁铁从图示位置由静止释放,穿过采用双线绕法的通电线圈,此过程中条形磁铁做( )A.减速运动B.匀速运动C.自由落体运动D.变加速运动C[由安培定那么知,双线绕法得到的两个线圈通电时,两线圈的磁场等值反向相互抵消,合磁场为零,对磁铁无作用力.当磁铁下落时,穿过两线圈的磁通量同向增加,根据楞次定律,两线圈中产生的感应电流等值反向,也互相抵消,线圈中无感应电流,线圈对磁铁没有作用力.磁铁下落过程中只受重力,又从静止开始,所以磁铁做自由落体运动,故C正确,A、B、D错误.]3.(多项选择)有一灵敏电流计,当电流从正接线柱流入时,指针向右侧偏转,现把它与线圈连接成如下图的电路,磁铁位于线圈正上方,那么以下说法正确的选项是( )甲乙A.甲图中磁铁由图示位置水平向右运动时,电流计指针向右侧偏转B.甲图中磁铁由图示位置水平向左运动时,电流计指针向右侧偏转C.乙图中线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向D.乙图中线圈的绕制方向从上往下看为逆时针方向ABC[由题意知,当电流从正接线柱流入时,指针向右侧偏转;由题图甲所示可知,穿过线圈的磁场向下,磁铁由题图示位置水平向右或向左运动时,穿过线圈的磁通量减小,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向下,由安培定那么知感应电流从电流计正接线柱流入,所以电流计指针向右侧偏转,故A、B正确;由题图乙所示可知,电流计指针向右偏转,那么电流从电流计正接线柱流入,由题图示可知,穿过线圈的磁场向下且减少,由楞次定律可知,感应电流的磁场方向向下,由安培定那么知线圈的绕制方向从上往下看为顺时针方向,故C 正确,D错误.]4.如下图,圆形金属环放在水平桌面上,有一带正电的微粒以水平速度v贴近环的上外表距环心d处飞过,那么带电微粒在飞过环的过程中,环中感应电流方向是( ) A.始终是沿顺时针方向B.始终是沿逆时针方向C.先沿顺时针方向,再沿逆时针方向D.先沿逆时针方向,再沿顺时针方向D[带电微粒靠近圆环过程中,穿过圆环的磁通量方向垂直纸面向里并增加,由楞次定律知,圆环中将产生逆时针方向的感应电流,当微粒远离圆环时,圆环中产生顺时针方向的感应电流.]5.1831年10月28日,法拉第在一次会议上展示了他创造的圆盘发电机,它是利用电磁感应的原理制成的,是人类历史上的第一台发电机.图示是这个圆盘发电机的示意图:铜盘安装在水平的铜轴上,铜片甲、乙分别与转动轴、铜盘边缘接触.以下四幅图中的图A、B 中磁场方向与铜盘平行;图C、D中磁场方向与铜盘垂直,C图中磁场区域仅在甲、丙之间,D 图中磁场区域仅在甲、乙之间.从右向左看铜盘以相同的角速度逆时针方向转动,电阻R上有电流且方向沿纸面向上的是( )A BC DD[A、B图中圆盘与磁场方向平行不切割磁感线,故没有感应电流产生,A、B错误;C 图中,从右向左看,铜盘逆时针转动时,由右手定那么可知,铜盘内感应电流的方向由乙流向甲,所以电阻R上的电流方向沿纸面向下,C错误.D图中,根据右手定那么可知,铜盘内感应电流的方向从甲到乙,流经R的电流方向沿纸面向上,D正确.]6.如下图,假设套在条形磁铁上的弹性金属导线圈Ⅰ突然缩小为线圈Ⅱ,那么关于线圈的感应电流及其方向(从上往下看)是( )A.有顺时针方向的感应电流B.有逆时针方向的感应电流C.有先逆时针后顺时针方向的感应电流D.无感应电流A[穿过线圈的磁通量包括磁体内全部和磁体外的一局部,合磁通量是向上的.当线圈突然缩小时合磁通量增加,原因是磁体外向下穿过线圈的磁通量减少.由楞次定律判断,感应电流的方向为顺时针方向,选项A正确.]7.(多项选择)如下图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内.在金属框接通逆时针方向电流的瞬间( )A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向BC[金属框接通电流的瞬间,两个小线圈的磁通量均增大,根据楞次定律,为了阻碍磁通量的增大,它们必须相互远离,选项A错误,B正确;由环形电流的磁场分布规律知两小线圈中原磁场方向均垂直纸面向外,根据“增反减同〞原那么得,C正确,D错误.]。

高中物理 第四章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课时

高中物理 第四章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课时

法拉第电磁感应定律[全员参与·基础练]1.如果闭合电路中的感应电动势很大,那一定是因为( ) A .穿过闭合电路的磁通量很大 B .穿过闭合电路的磁通量变化很大 C .穿过闭合电路的磁通量的变化很快 D .闭合电路的电阻很小 【解析】 根据法拉第电磁感应定律,感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率,即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系,所以C 项正确,A 、B 、D 错误.【答案】 C2.穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb ,则( ) A .线圈中感应电动势每秒钟增加2 V B .线圈中感应电动势每秒钟减少2 V C .线圈中无感应电动势D .线圈中感应电动势保持不变【解析】 由E =ΔΦΔt 可知当磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb 时,磁通量的变化率即感应电动势是2 Wb/s =2 V.【答案】 D3.(多选)将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处,不会发生变化的物理量是( )A .磁通量的变化量B .磁通量的变化率C .感应电流的大小D .流过线圈横截面的电荷量【解析】 将磁铁插到闭合线圈的同一位置,磁通量的变化量相同,而用的时间不同,所以磁通量的变化率不同.感应电流I =E R =ΔΦΔt ·R,故感应电流的大小不同.流过线圈横截面的电荷量q =I ·Δt =ΔΦR ·Δt ·Δt =ΔΦR,由于两次磁通量的变化量相同,电阻不变,所以q 也不变,即流过线圈横截面的电荷量与磁铁插入线圈的快慢无关.【答案】 AD4.(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4.5×10-5T .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 mVB .电压表记录的电压为9 mVC .河南岸的电势较高D .河北岸的电势较高 【解析】 可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体,海水平动切割地磁场的磁感线产生感应电动势,则E =Blv =9 mV ,B 项正确.由右手定则可知,感应电流方向由南向北,故河北岸的电势较高,D 项正确.【答案】 BD5.(多选)一根直导线长0.1 m ,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 VB .可能为零C .可能为0.01 VD .最大值为0.1 V【解析】 当公式E =Blv 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:E m =Blv =0.1×0.1×10 V =0.1 V ,考虑到它们三者的空间位置关系不确定应选B 、C 、D.【答案】 BCD图4­4­146.(2015·芜湖高二检测)如图4­4­14所示,半径为r 的n 匝线圈套在边长为L 的正方形abcd 之外,匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形,当磁感应强度以ΔB Δt 的变化率均匀变化时,线圈中产生感应电动势大小为( )A .πr2ΔB ΔtB .L 2ΔB ΔtC .n πr2ΔB ΔtD .nL2ΔB Δt【解析】 根据法拉第电磁感应定律,线圈中产生的感应电动势的大小E =nΔΦΔt=nL 2ΔB Δt. 【答案】 D图4­4­157.(2015·郑州一中高二检测)穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图4­4­15所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )A .0~2 sB .2~4 sC .4~5 sD .5~10 s【解析】 图线斜率的绝对值越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小. 【答案】 D8.(多选)如图所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电动势为Blv 的是( )【解析】 在A 图中,磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影为l sin θ,所以感应电动势为E =Blv sin θ.在B 、C 、D 图中,磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影均为l ,所以感应电动势均为E =Blv .【答案】 BCD[超越自我·提升练]9.(多选)(2014·广东华师大附中质检)如图4­4­16甲所示线圈的匝数n =100匝,横截面积S =50 cm 2,线圈总电阻r =10 Ω,沿轴向有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁场的磁感应强度随时间作如图4­4­16乙所示变化,则在开始的0.1 s 内( )图4­4­16A .磁通量的变化量为0.25 WbB .磁通量的变化率为2.5×10-2Wb/s C .a 、b 间电压为0D .在a 、b 间接一个理想电流表时,电流表的示数为0.25 A【解析】 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ=|B 2S -(-B 1S )|,代入数据即ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4Wb =2.5×10-3Wb ,A 错;磁通量的变化率ΔΦΔt =2.5×10-30.1Wb/s =2.5×10-2Wb/s ,B 正确;根据法拉第电磁感应定律可知,当a 、b 间断开时,其间电压等于线圈产生的感应电动势,感应电动势大小为E =n ΔΦΔt =2.5V 且恒定,C 错;在a 、b 间接一个理想电流表时相当于a 、b 间接通而形成回路,回路总电阻即为线圈的总电阻,故感应电流大小I =E r=0.25 A ,D 项正确.【答案】 BD10.(2014·浙江嘉兴一中期末)环形线圈放在均匀磁场中,设在第1 s 内磁感线垂直于线圈平面向里,若磁感应强度随时间变化的关系如图4­4­17乙所示,那么在第2 s 内线圈中感应电流的大小和方向是( )图4­4­17A .感应电流大小恒定,顺时针方向B .感应电流大小恒定,逆时针方向C .感应电流逐渐增大,逆时针方向D .感应电流逐渐减小,顺时针方向【解析】 由B ­t 图知:第2秒内ΔB Δt 恒定,则E =ΔB Δt S 也恒定,故感应电流I =ER 大小恒定,又由楞次定律可知电流方向为逆时针方向,故B 对,A 、C 、D 都错.【答案】 B图4­4­1811.如图4­4­18所示,将直径为d ,电阻为R 的闭合金属环从匀强磁场B 中拉出,求这一过程中:(1)磁通量的改变量;(2)通过金属环某一截面的电荷量.【解析】 (1)由已知条件得金属环的面积S =π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 22=πd 24.磁通量的改变量ΔΦ=BS =πd 2B4.(2)由法拉第电磁感应定律E =ΔΦΔt,又因为I =E R ,q =I Δt ,所以q =ΔΦR =πd 2B4R.【答案】 (1)πd 2B 4 (2)πd 2B4R图4­4­1912.(2014·天津南开中学期末)如图4­4­19所示,MN 、PQ 为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计),MN 、PQ 相距L =50 cm ,导体棒AB 在两轨道间的电阻为r =1 Ω,且可以在MN 、PQ 上滑动,定值电阻R 1=3 Ω,R 2=6 Ω,整个装置放在磁感应强度为B =1.0 T 的匀强磁场中,磁场方向垂直于整个导轨平面,现用外力F 拉着AB 棒向右以v =5 m/s 速度做匀速运动.求:(1)导体棒AB 产生的感应电动势E 和AB 棒上的感应电流方向. (2)导体棒AB 两端的电压U AB .【解析】 (1)导体棒AB 产生的感应电动势E =BLv =2.5 V ,由右手定则,AB 棒上的感应电流方向向上,即沿B →A 方向.(2)R 并=R 1×R 2R 1+R 2=2 Ω, I =E R 并+r =2.53A , U AB =I ·R 并=53V ≈1.7 V.【答案】 (1)2.5 V 感应电流方向B →A (2)1.7 V。

高中物理 第4章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课后课时精练课件2高二选修32物理课件

高中物理 第4章 电磁感应 4 法拉第电磁感应定律课后课时精练课件2高二选修32物理课件
03课后课时(kèshí)精练
2021/12/9
第一页,共三十三页。
时间:40 分钟
满分:100 分
一、选择题(每小题 6 分,共 60 分)
1.(多选)穿过闭合回路的磁通量 Φ 随时间 t 变化的图
象分别如图甲、乙、丙、丁所示,下列关于回路中产生的感
应电动势的说法,正确的是( )
2021/12/9
解析 (1)根据法拉第电磁感应定律
E=nΔΔtΦ=n·SΔΔBt ,ΔΔBt =1-2.00.2 T/s=0.4 T/s, 代入数值得 E=1500×20×10-4×0.4 V=1.2 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律 I=R1+ER2+r=0.12 A, P=I2R1,代入数值得 P=5.76×10-2 W。 (3)S 断开后,流经 R2 的电量即为 S 闭合后 C 板上所带 的电量 Q。
2021/12/9
第八页,共三十三页。
4.(多选)某地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
第二页,共三十三页。
A.图甲中回路产生的感应电动势恒定不变 B.图乙中回路产生的感应电动势一直在变大 C.图丙中回路在 0~t0 时间内产生的感应电动势大于 t0~2t0 时间内产生的感应电动势 D.图丁回路产生的感应电动势先变小再变大
2021/12/9
第三页,共三十三页。
解析 根据 E=nΔΔΦt 可知:图甲中 E=0,A 错误;图 乙中 E 为恒量,B 错误;图丙中 0~t0 时间内的 E1 大于 t0~ 2t0 时间内的 E2,C 正确;图丁中感应电动势先变小再变大, D 正确。

版高中物理 第四章 电磁感应 第节 法拉第电磁感应定律课时作业 新人教版选修

版高中物理 第四章 电磁感应 第节 法拉第电磁感应定律课时作业 新人教版选修

第四章第4节法拉第电磁感觉定律基础夯实一、选择题(1~4题为单项选择题,5题为多项选择题)1.(2017·福建省福州外国语学校高二上学期期末)穿过一个单匝闭合线圈的磁通量向来为每秒均匀增加2Wb,则(B)A.线圈中感觉电动势每秒增加2VB.线圈中感觉电动势向来为2VC.线圈中感觉电动势向来为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势小于2VD.线圈中感觉电动势每秒减少2V剖析:磁通量向来保持每秒钟均匀地增加2Wb,则ΔΦΔt=2Wb1s=2V,依照法拉第电磁感觉定律E=n ΔΦΔt可知E=2V保持不变。

故B正确,ACD错误。

2.如图中所示的导体棒的长度为L,处于磁感觉强度为B的匀强磁场中,棒运动的速度均为v,则产生的感觉电动势为BLv的是(D)剖析:当B、L、v三个量方向互相垂直时,E=BLv;A选项中B与v不垂直;B、C选项中B与L平行,E=0;只有D选项中三者互相垂直,D正确。

3.当航天飞机在环绕地球的轨道上翱翔时,从中释放一颗卫星,卫星与航天飞机保持相对静止,两者用导电缆绳相连,这种卫星称为“绳系卫星”。

现有一颗卫星在地球赤道上空运行,卫星位于航天飞机正上方,卫星所在地址地磁场方向由南向北。

以下说法正确的选项是(B)A.航天飞机和卫星从西向东翱翔时,图中B端电势高B.航天飞机和卫星从西向东翱翔时,图中A端电势高C.航天飞机和卫星从南向北翱翔时,图中B端电势高D.航天飞机和卫星从南向北翱翔时,图中A端电势高剖析:向东方向运动时,由右手定则知电流流向A点,即A为电源正极,因此电势高,选项B正确;若向北运动,电缆没有切割磁感线,不会产生感觉电动势,应选项C、D错误。

4.(2018·江西省南昌市第二中学高二上学期期末)以下列图,均匀导线制成的半径为R的圆环以速度v匀速进入一磁感觉强度大小为B的匀强磁场。

当圆环运动到图示地址(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差为(B)A.24BRv B.324BRvC.2BRv D.22BRv剖析:当圆环运动到图示地址,圆环切割磁感线的有效长度为2R 线框刚进入磁场时ab边产生的感觉电动势为:E=2BR线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得:U ab=E-I·r ab=2BRv-B2RvR·R4=324BRv,应选项B正确,选项A、C、D错误。

2017_2018学年度高中物理第四章电磁感应单元练习2新人教版选修3_2

2017_2018学年度高中物理第四章电磁感应单元练习2新人教版选修3_2
⑴假设施加的水平外力恒为F=8N,那么金属棒达到的稳固速度v1是多少?
⑵假设施加的水平外力的功率恒为P=18W,那么金属棒达到的稳固速度v2是多少?
⑶假设施加的水平外力的功率恒为P=18W,那么金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的进程中电阻R产生的热量为8.6J,那么该进程所需的时刻是多少?
试卷答案
A.接通时 L1先达到最亮,断开时 L1后灭
B.接通时 L2先达到最亮,断开时 L2后灭
C.接通时 L1先达到最亮,断开时 L1先灭
D.接通时 L2先达到最亮,断开时 L2先灭
10.
如图,线圈abcd固定于散布均匀的磁场中,磁场方向垂直线圈平面.当磁场的磁感应强度B随时刻t转变时,该磁场对ab边的安培力大小恒定.以下描述B随t转变的图象中,可能正确的选项是( )
B.
话筒是利用电磁感应原理工作的
C.
膜片振动时,穿过金属线圈的磁通量不变
D.
膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电流
18.(多项选择)以下对日常生活中应用的电器设备的物理原理说法正确的选项是
A.煤气灶电子点火一样是利用感应圈产生高压电火花完成的
B.家用电饭煲加热食物要紧利用了电流的磁效应
C.为了排除静电现象,有金属外壳的家用电器要采纳带爱惜接地的三孔插座
B.接通电源后,线圈产生磁场,带电小球受到洛伦兹力,从而致使圆盘沿逆时针转动(从上向下看)
C.接通电源的刹时,线圈产生转变的磁场,从而产生电场,致使圆盘沿顺时针转动(从上向下看)
D.接通电源的刹时,线圈产生转变的磁场,从而产生电场,致使圆盘沿逆时针转动(从上向下看)
16.
如图甲所示电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时刻内,理想变压器T原线圈内磁场的磁感应强度B的转变情形如图乙所示,那么在t1~t2时刻内( )

高中物理 专题三第4章 电磁感应

高中物理 专题三第4章 电磁感应

得分宝典之高中物理专题三第4章电磁感应※概述本专题是历年高考的重点、难点,也是热点,其中II级要求知识点有法拉第电磁感应定律、楞次定律。

从近两年的高考命题来分析,新课程高考对本专题的考查有所加强,考查内容全面,主要包括对电磁感应现象的描述、感应电动势大小的计算(法拉第电磁感应定律)和方向的判断(楞次定律、右手定则),特别是经常将电磁感应与电路规律、力学规律、电场规律、磁场规律、能量转化问题、数学函数与图像等相结合,试题的难度和广度均有明显体现;试题的考查形式灵活,选择题、填空题、计算题都经常出现。

预测高考方向与内容仍然会保持一定的稳定,特别是与实际生产、科技常识相结合的日光灯原理、磁悬浮列车原理、电磁阻尼现象、电磁流量计、传感器原理、超导技术应用有可能成为高考命题的搭界平台。

※知识梳理知识点一划时代的发现探究感应电流的产生条件楞次定律法拉第电磁感应定律(一)※考纲解读考纲内容要求名师解读探究感应电流的产生条件电磁感应现象Ⅰ1. 考纲提示:理解电磁感应现象的本质;会应用感应电流产生的条件解释与电磁感应现象有关的问题;理解感应电动势的大小与磁通量变化率的关系;掌握法拉第电磁感应定律及其应用;理解楞次定律的内容;能运用楞次定律判断感应电流的方向;解答有关问题。

2.本节命题的热点:法拉第电磁感应定律及其应用。

3. 法拉第电磁感应定律是重点;用楞次定律判断感应电流的方向是难点。

法拉第电磁感应定律楞次定律Ⅱ(二)基础巩固1.利用磁场产生的现象叫电磁感应,是1831年发现的。

2. 感应电动势和感应电流产生的条件是:穿过电路的发生变化,就一定有感应电动势产生。

这里不要求闭合。

只要满足电路和磁通量发生变化这两个条件,就必然产生。

3.回路中产生感应电动势和感应电流的条件是回路所围面积中的变化,因此研究磁通量的变化是关键,由磁通量的广义公式中φθ=B S·sin(θ是B与的夹角)看,磁通量的变化∆φ可由面积的变化∆S引起;可由磁感应强度B的变化∆B引起;可由B 与S的夹角θ的变化∆θ引起;也可由B、S、θ中的量的变化,或三个量的同时变化引起。

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习题课3 电磁感应规律的应用一、基础练1.如图1所示,平行导轨间的距离为d ,一端跨接一个电阻R ,匀强磁场的磁感应强度为B ,方向垂直于平行金属导轨所在的平面.一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置.金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R 的电流为( )图1A.Bdv R B.Bdv sin θR C.Bdv cos θR D.Bdv R sin θ答案 D解析 题中B 、l 、v 满足两两垂直的关系,所以E =Blv 其中l =d sin θ即E =Bdvsin θ,故通过电阻R 的电流为BdvR sin θ,选D.点评 正确理解E =Blv ,知道适用条件是三个量两两垂直.2. 图2中两条平行虚线之间存在匀强磁场,虚线间的距离为l ,磁场方向垂直纸面向里,abcd 是位于纸面内的梯形线圈,ad 与bc 间的距离也为l.t=0时刻,bc 边与磁场区域边界重合(如图).现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域.取沿a →b →c →d →a 的感应电流为正,则在线圈穿越磁场区域的过程中,感应电流I 随时间t 变化的图线可能是( )答案 B解析 线框进入时,磁通量是增加的,线框穿出时磁通量是减少的,由楞次定律可判断两次电流方向一定相反,故只能在A 、B 中选择,再由楞次定律及规定的电流正方向可判断进入时电流为负方向,故选B.3.如图3所示,ab 和cd 是位于水平面内的平行金属轨道,间距为l ,其电阻可忽略不计,ac 之间连接一阻值为R 的电阻.ef 为一垂直于ab 和cd 的金属杆,它与ad 和cd 接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动.电阻可忽略.整个装置处在匀强磁场中,磁场方向垂直于图中纸面向里,磁感应强度为B ,当施外力使杆ef 以速度v 向右匀速运动时,杆ef 所受的安培力为( )图3A.vB 2l 2R B.vBlR C.vB 2l R D.vBl 2R答案 A 4.如图4所示,先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出,两次拉动的速度相同.第一次线圈长边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区,拉力做功W 1、通过导线截面的电荷量为q 1,第二次线圈短边与磁场边界平行,将线圈全部拉出磁场区域,拉力做功为W 2、通过导线截面的电荷量为q 2,则( )图4A .W 1>W 2,q 1=q 2B .W 1=W 2,q 1>q 2C .W 1<W 2,q 1<q 2D .W 1>W 2,q 1>q 2 答案 A解析 设矩形线圈的长边为a ,短边为b ,电阻为R ,速度为v ,则W 1=BI 1ba =B ·Bav R ·a ·b ,W 2=BI 2ba =B ·BbvR ·a ·b ,因为a >b ,所以W 1>W 2.通过导线截面的电荷量q 1=I 1t 1=Bav R ·bv=q 2.5.如图5所示,半径为a 的圆形区域(图中虚线)内有匀强磁场,磁感应强度为B =0.2 T ,半径为b 的金属圆环与虚线圆同心、共面的放置,磁场与环面垂直,其中a =0.4 m 、b =0.6 m ;金属环上分别接有灯L 1、L 2,两灯的电阻均为2 Ω.一金属棒MN 与金属环接触良好,棒与环的电阻均不计.图5(1)若棒以v 0=5 m/s 的速率沿环面向右匀速滑动,求棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势和流过灯L 1的电流.(2)撤去中间的金属棒MN ,将左面的半圆弧O L 1O ′以MN 为轴翻转90°,若此后B 随时间均匀变化,其变化率为ΔB Δt =4πT/s ,求灯L 2的功率.答案 (1)0.8 V 0.4 A (2)1.28×10-2W解析 (1)棒滑过圆环直径OO ′的瞬间,MN 中的电动势为动生电动势,E =B ·2a ·v =0.8 V.流经L 1的电流I =ER L1=0.4 A (2)电路中的电动势为感生电动势,E =πa 22·ΔBΔt灯L 2的功率P 2=⎝⎛⎭⎪⎫E R L1+R L22R L2=1.28×10-2 W点评 求电路中的电动势时,要分析清楚产生感应电动势的方式,若为导体切割磁感线类,宜用E =Blv 计算;若为磁场变化产生感生电场类,宜用E =nS ΔBΔt.二、提升练6.如图6所示,矩形线框abcd 的ad 和bc 的中点M 、N 之间连接一电压表,整个装置处于匀强磁场中,磁场的方向与线框平面垂直.当线框向右匀速平动时,下列说法中正确的是( )图6A .穿过线框的磁通量不变化,MN 间无感应电动势B .MN 这段导体做切割磁感线运动,MN 间有电势差C .MN 间有电势差,所以电压表有示数D .因为有电流通过电压表,所以电压表有示数 答案 B解析 穿过线框的磁通量不变化,线框中无感应电流,但ab 、MN 、dc 都切割磁感线,它们都有感应电动势,故A 错,B 对.无电流通过电压表,电压表无示数,C 、D 错.7.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是( )答案 B解析 设此题中磁感应强度为B ,线框边长为l ,速度为v ,则四种情况的感应电动势都是Blv ,但B 中ab 为电源,ab 两点间的电势差为路端电压U ab =34Blv ,其他三种情况下,U ab =14Blv ,故选B.8.如图7所示,线圈C 连接光滑平行导轨,导轨处在方向垂直纸面向里的匀强磁场中,导轨电阻不计,导轨上放着导体棒MN .为了使闭合线圈A 产生图示方向的感应电流,可使导体棒MN ( )图7A .向右加速运动B .向右减速运动C .向左加速运动D .向左减速运动 答案 AD解析 N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.→N 再由右手定则判断MN 应向左运动,磁场减弱则电流减小故MN 应减速,故可判断MN 向左减速,同理可判断向右加速也可,故选A 、D.9如图8所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨与固定电阻R 1和R 2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面.有一导体棒ab ,质量为m ,导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等,与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒ab 沿导轨向上滑动,当上滑的速度为v 时,受到安培力的大小为F .此时( )图8A .电阻R 1消耗的热功率为Fv /3B .电阻R 2消耗的热功率为Fv /6C .整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgv cos θD .整个装置消耗的机械功率为(F +μmg cos θ)v 答案 BCD解析 棒ab 上滑速度为v 时,切割磁感线产生感应电动势E =Blv ,设棒电阻为R ,则R 1=R 2=R ,回路的总电阻R 总=32R ,通过棒的电流I =E R 总=2Blv3R,棒所受安培力F =BIl =2B 2l 2v 3R ,通过电阻R 1的电流与通过电阻R 2的电流相等,即I 1=I 2=I 2=Blv3R,则电阻R 1消耗的热功率P 1=I 21R =B 2l 2v 29R =Fv 6,电阻R 2消耗的热功率P 2=I 22R =Fv 6.棒与导轨间的摩擦力F f =μmg cos θ,故因摩擦而消耗的热功率为P =F f v =μmgv cos θ;由能量转化知,整个装置中消耗的机械功率为安培力的功率和摩擦力的功率之和P 机=Fv +F f v =(F +μmg cos θ)v .由以上分析可知,B 、C 、D 选项正确.点评 切割磁感线的导体相当于电源,电源对闭合回路供电.分析清楚整个过程中能量的转化和守恒,所有的电能和摩擦生热都来自于机械能,而转化的电能在回路中又转化为电热.10.如图9所示,一个半径为r 的铜盘,在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω绕中心轴OO ′匀速转动,磁场方向与盘面垂直,在盘的中心轴与边缘处分别安装电刷.设整个回路电阻为R ,当圆盘匀速运动角速度为ω时,通过电阻的电流为________.图9答案Br 2ω2R解析 当铜盘转动时,产生的感应电动势相当于一根导体棒绕其一个端点在磁场中做切割磁感线的圆周运动,产生的电动势为E =12Br 2ω所以通过电阻的电流为Br 2ω2R.11.如图10所示,在磁感应强度B =0.5 T 的匀强磁场中,垂直于磁场方向水平放置着两根相距为h =0.1 m 的平行金属导轨MN 与PQ ,导轨的电阻忽略不计.在两根导轨的端点N 、Q 之间连接一阻值R =0.3 Ω的电阻,导轨上跨放着一根长为L =0.2 m 、每米长电阻r =2.0 Ω/m 的金属棒ab ,金属棒与导轨正交,交点为c 、d .当金属棒以速度v =4.0 m/s 向左做匀速运动时,试求:图10(1)电阻R 中电流的大小和方向; (2)金属棒ab 两端点间的电势差.Q →Q(2)0.32 V解析 (1)在cNQd 构成的回路中,动生电动势E =Bhv ,由欧姆定律可得电流 Q . →Q .(2)a 、b 两点间电势差应由ac 段、cd 段、db 段三部分相加而成,其中cd 两端的电压U cd =IR .ac 、db 端电压即为其电动势,且有E ac +E db =B (L -h )v .故 U ab =IR +E ac +E db =0.32 V.点评 无论磁场中做切割磁感线运动的导体是否接入电路,都具有电源的特征,接入电路后,其两端电压为路端电压,未接入电路时两端电压大小即为其电动势的大小.12.如图11所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r 0=0.10 Ω/m ,导轨的端点P 、Q 用电阻可忽略的导线相连,两导轨间的距离l =0.20 m .有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B 与时间t 的关系为B =kt ,比例系数k =0.020 T/s.一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦地滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直,在t =0时刻,金属杆紧靠在P 、Q 端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t =6.0 s 时金属杆所受的安培力.图11答案 1.44×10-3N解析 以a 表示金属杆运动的加速度,在t 时刻,金属杆与初始位置的距离L =12at 2,此时杆的速度v =at ,杆与导轨构成的回路的面积S =Ll ,回路中的感应电动势E =S ΔBΔt+Blv ,而B =kt ,故ΔB Δt =k (t +Δt )-kt Δt=k 回路的总电阻R =2Lr 0;回路中的感应电流I =E R;作用于杆的安培力F =BlI .联立以上各式解得F =32·k 2l2r 0t .代入数据得F =1.44×10-3N.点评 当问题中同时有动生电动势和感生电动势时,可以分别单独求出动生电动势和感生电动势,再结合其方向求出电路中的总电动势.若两电动势方向相同,直接相加;若两电动势方向相反,用大电动势减去小电动势,总电动势方向与大的方向一致.在单独求出动生电动势时,磁感应强度B 应该运用该时刻的值运算;单独求感生电动势时,面积S 应该运用此时的面积运算.该方法也是分解思想的体现.当然,如果运用公式E =n ΔΦΔt计算,求得的电动势也为总电动势.解题时是运用分解的方法分别求出两个电动势后再合成,还是直接用E =n ΔΦΔt计算,由题中条件决定.13.如图12所示,足够长的两根相距为0.5 m 的平行光滑导轨竖直放置,导轨电阻不计,磁感应强度B 为0.8 T 的匀强磁场的方向垂直于导轨平面.两根质量均为0.04 kg 的可动金属棒ab 和cd 都与导轨接触良好,金属棒ab 和cd 的电阻分别为1 Ω和0.5 Ω,导轨最下端连接阻值为1 Ω的电阻R ,金属棒ab 用一根细绳拉住,细绳允许承受的最大拉力为0.64 N .现让cd 棒从静止开始落下,直至细绳刚被拉断,此过程中电阻R 上产生的热量为0.2 J(g 取10 m/s 2).求:图12(1)此过程中ab 棒和cd 棒产生的热量Q ab 和Q cd ; (2)细绳被拉断瞬间,cd 棒的速度v ;(3)细绳刚要被拉断时,cd 棒下落的高度h . 答案 (1)0.2 J 0.4 J (2)3 m/s (3)2.45 m解析 (1)Q ab =Q R =0.2 J ,由Q =I 2Rt ,I cd =2I ab .所以Q cd =I 2cd R cdI 2ab R ab Q ab =4×12×0.2 J=0.4 J.(2)绳被拉断时BI ab L +mg =F T ,E =BLv,2I ab =ER cd +RR abR +R ab解上述三式并代入数据得v =3 m/s (3)由能的转化和守恒定律有mgh =12mv 2+Q cd +Q ab +Q R代入数据得h =2.45 m14.磁悬浮列车的运行原理可简化为如图13所示的模型,在水平面上,两根平行直导轨间有竖直方向且等距离分布的匀强磁场B 1和B 2,导轨上有金属框abcd ,金属框宽度ab 与磁场B 1、B 2宽度相同.当匀强磁场B 1和B 2同时以速度v 0沿直导轨向右做匀速运动时,金属框也会沿直导轨运动,设直导轨间距为L ,B 1=B 2=B ,金属框的电阻为R ,金属框运动时受到的阻力恒为F ,则金属框运动的最大速度为多少?图13答案4B 2L 2v 0-FR4B 2L2解析 当磁场B 1、B 2同时以速度v 0向右匀速运动时,线框必然同时有两条边切割磁感线而产生感应电动势.线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v =v 0-v m当线框以最大速度v m 匀速行驶时,线框产生的感应电动势为E =2BLv线框中产生的感应电流为I =E R线框所受的安培力为F 安=2BIL线框匀速运动时,据平衡可得F 安=F解得v m =4B 2L 2v 0-FR4B 2L2点评 这是一道力、电综合题.它涉及力学中的受力分析及牛顿运动定律.解答的关键在于把新情景下的磁悬浮列车等效为有两条边切割磁感线的线框模型,分析运动情景,挖掘极值条件(线框做加速度越来越小的加速运动,当安培力等于阻力时,速度最大),另外还要 注意切割磁感线的速度为框与磁场的相对速度.。

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