课时规范练32 法拉第电磁感应定律及其应用
法拉第电磁感应定律的原理及应用
法拉第电磁感应定律的原理及应用电磁现象一直是人们研究的热门话题，而法拉第电磁感应定律是电与磁的互相影响中最重要的定律之一。
本文将从定律的原理、实验方法以及在实际应用中的作用三个方面来探讨法拉第电磁感应定律的重要性。
一、定律的原理法拉第电磁感应定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年发现的，主要表明磁场的变化会引起周围环状的导体中感应的电动势，而其大小与磁场变化速率成正比。
定律可以用公式来表示：在一定时间内，电动势的大小与导体中的通量变化率成正比，即E = -dΦ/dt ，其中E 是电动势的大小，dΦ/dt 是通量的变化率。
通量是一个物理量，指磁场对于体积内部每一个点的穿过面积的总和。
磁通量可以用一个称为韦伯 (Wb) 的单位来表示。
引入这个定律可以帮助我们更好地理解电与磁现象之间的关系。
同时，在应用方面，它也成为了许多电器和电子设备的基础。
二、实验方法想要验证法拉第电磁感应定律，可以进行以下一个简单的实验：1. 准备一个线圈：将一个导线弯成一个圆形。
线圈中的导线应该十分接近互相贴合，同时保证起点和终点不会接触。
2. 准备一个磁铁：一个永久磁铁或者一个电磁铁都可以。
3. 将磁铁附近的线圈中央：将线圈放置在磁铁附近中央，使其处于磁力线的作用范围里。
可以缓慢移动磁铁，看看线圈中是否能产生电流。
4. 记录电流变化：使用电表或记录装置，在线圈中记录磁力线穿过线圈的变化情况。
5. 改变磁力线：可以尝试使用磁铁移进或者移出线圈以观察电流变化的情况。
在实验过程中，可以通过这种方法来验证法拉第电磁感应定律的正确性。
实验也可以通过使用不同大小、不同形状的线圈以及外加电阻和电容器来探究这个定律的一些性质。
三、在实际应用中的作用法拉第电磁感应定律在现实生活中有广泛应用，这里介绍其中一些：1. 发电机：发电机的原理是利用磁场与线圈相互作用，产生感应电动势。
受到马克斯韦尔电磁理论的启发，发电机的设计师利用了法拉第电磁感应定律，使得发电机能够将机械能转化为电能，成为重要的能量来源之一。
法拉第电磁感应定律 典例与练习
法拉第电磁感应定律典例与练习【典型例题】类型一、法拉第电磁感应定律的应用例1、(2015 安徽) 如图所示，abcd为水平放置的平行“匚”形光滑金属导轨，间距为l。
导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。
已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。
则A．电路中感应电动势的大小为sinBlvθB．电路中感应电流的大小为sinBvrθC．金属杆所受安培力的大小为2sinlvrBθD．金属杆的热功率为22sinlrvBθ【答案】B【解析】导体棒切割磁力线产生感应电动势E=Blv，故A错误；感应电流的大小sinsinE BvIl rrθθ==，故B正确；所受的安培力为2sinl B lvF BIrθ==，故C错误；金属杆的热功率222sinsinl B vQ I rrθθ==，故D错误。
【考点】考查电磁感应知识。
举一反三【变式】如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.50 m，左端接一电阻R =0. 20n，磁感应强度B=0.40 T，方向垂直于导轨平面的匀强磁场，导体棒a b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a b以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：（1）a b棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？（2）回路中感应电流的大小；（3）维持a b 棒做匀速运动的水平外力F 的大小。
【答案】（1）0.8V ；a 端电势高；（2）4.0A ；（3）0. 8 N 。
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律，a b 棒中的感应电动势为0.40.5 4.00.8E BLv V V ==⨯⨯= 根据右手定则可判定感应电动势的方向由b a →，所以a 端电势高。
（2）导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，感应电流大小为 0.8 4.00.2E I A A R === （3）由于a b 棒受安培力，棒做匀速运动，故外力等于安培力 4.00.50.40.8F BIL N N ==⨯⨯=， 故外力的大小为0. 8 N 。
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律及应用高考要求：1、法拉第电磁感应定律。
、法拉第电磁感应定律。
2、自感现象和、自感现象和自感系数自感系数。
3、电磁感应现象的综合应用。
、电磁感应现象的综合应用。
一、法拉第电磁感应定律一、法拉第电磁感应定律1、 内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量磁通量的变化率成正比。
的变化率成正比。
即E ＝n ΔФ/Δt 2、说明：1）在电磁感应中，E ＝n ΔФ/Δt 是普遍适用公式，不论导体回路是否闭合都适用，一般只用来求感应电动势的大小，方向由楞次定律或方向由楞次定律或右手定则右手定则确定。
2）用E ＝n ΔФ/Δt 求出的感应电动势一般是平均值，只有当Δt →0时，求出感应电动势才为瞬时值，若随时间均匀变化，则E ＝n ΔФ/Δt 为定值为定值3）E 的大小与ΔФ/Δt 有关，与Ф和ΔФ没有必然关系。
没有必然关系。
3、 导体在磁场中做切割磁感线运动导体在磁场中做切割磁感线运动1） 平动切割：当导体的运动方向与导体本身垂直，但跟磁感线有一个θ角在匀强磁场中平动切割磁感线时，产生感应电动势大小为：E ＝BLvsin θ。
此式一般用以计算感应电动势的瞬时值，但若v 为某段时间内的平均速度，则E ＝BLvsinθ是这段时间内的平均感应电动势。
其中L 为导体有效切割磁感线长度。
为导体有效切割磁感线长度。
2） 转动切割：线圈绕垂直于磁感应强度B 方向的转轴转动时，产生的感应电动势为：E ＝E m sin ωt ＝nBS m sin ωt 。
3） 扫动切割：长为L 的导体棒在磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω匀速转动时，棒上产生的感应电动势：①动时，棒上产生的感应电动势：① 以中心点为轴时E ＝0；② 以端点为轴时E＝BL 2ω/2；③；③ 以任意点为轴时E ＝B ω（L 12 －L 22）／2。
二、自感现象及自感电动势二、自感现象及自感电动势1、 自感现象：由于导体本身自感现象：由于导体本身电流电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
课时作业32 电磁感应规律的综合应用
课时作业32 电磁感应规律的综合应用时间：45分钟 满分：100分一、选择题(8×8′＝64′)1．如图1所示，两光滑平行金属导轨间距为L ，直导线MN 垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B .电容器的电容为C ，除电阻R 外，导轨和导线的电阻均不计．现给导线MN 一初速度，使导线MN 向右运动，当电路稳定后，MN 以速度v 向右做匀速运动时( )图1A ．电容器两端的电压为零B ．电阻两端的电压为BL vC ．电容器所带电荷量为CBL vD ．为保持MN 匀速运动，需对其施加的拉力大小为B 2L 2vR解析：当导线MN 匀速向右运动时，导线MN 产生的感应电动势恒定，稳定后，对电容器不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两板间的电压为U ＝E ＝BL v ，所带电荷量Q ＝CU ＝CBL v ，C 正确，因匀速运动后MN 所受合力为0，且此时无电流，故不受安培力即无需拉力便可做匀速运动，D 错．答案：C2．如图2所示，边长为L 的正方形导线框质量为m ，由距磁场H 高处自由下落，其下边ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时，速度减为ab 边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中发出的焦耳热为( )图2A ．2mgLB ．2mgL ＋mgHC ．2mgL ＋34mgHD ．2mgL ＋14mgH答案：C3．如图3所示，ab 、cd 是固定在竖直平面内的足够长的金属框架．除bc 段电阻为R ，其余电阻均不计，ef 是一条不计电阻的金属杆，杆两端与ab 和cd 接触良好且能无摩擦下滑，下滑时ef 始终处于水平位置，整个装置处于垂直框面的匀强磁场中，ef 从静止下滑，经过一段时间后闭合开关S ，则在闭合S 后( )图3A ．ef 的加速度可能大于gB ．闭合S 的时刻不同，ef 的最终速度也不同C ．闭合S 的时刻不同，ef 最终匀速运动时电流的功率也不同D ．ef 匀速下滑时，减少的机械能等于电路消耗的电能 答案：AD4．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，原先整个置于有界匀强磁场内，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框沿四个不同方向匀速平移出磁场，如图4所示，线框移出磁场的整个过程( )图4A ．四种情况下流过ab 边的电流的方向都相同B ．①图中流过线框的电量与v 的大小无关C ．②图中线框的电功率与v 的大小成正比D ．③图中磁场力对线框做的功与v 2成正比解析：根据右手定则或楞次定律可知A 正确．流过线框的电量q ＝It ＝Bl v R t ＝Bll ′R ＝BSR.故B 正确．电功率P ＝F v ＝IlB ·v ＝B 2l 2v2R.P 正比于v 2.故C 不正确．磁场力对线框做功W ＝F ·l ′＝IlB ·l ′＝B 2l 2v l ′R ＝B 2lS vR，W 正比于v .故D 不正确，正确答案为A 、B答案：AB5．如图5所示，位于一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在的平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直．现用一平行于导轨的恒力F 拉杆ab ，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．用E 表示回路中的感应电动势，I 表示回路中的感应电流，在I 随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于( )图5A ．F 的功率B ．安培力的功率的绝对值C ．F 与安培力的合力的功率D ．IE答案：BD6．某输电线路横穿公路时，要在地下埋线通过，为了保护线路不至于被压坏，预先铺设结实的过路钢管，再让输电线从钢管中穿过，电线穿管的方案有两种，甲方案是铺设两根钢管，两条输电线分别从两根钢管中穿过，乙方案中只铺设一根钢管，两条输电线都从这一根中穿过，如果输电导线输送的电流很强大，那么，以下说法正确的是( )图6A ．无论输送的电流是恒定电流还是交变电流，甲乙两方案都是可行的B ．若输送的电流是恒定电流，甲乙两方案都是可行的C ．若输送的电流是交变电流，乙方案是可行的，甲方案是不可行的D ．若输送的电流是交变电流，甲方案是可行的，乙方案是不可行的解析：输电线周围存在磁场，交变电流产生变化的磁场，可在金属管中产生涡流，当输电线上电流很大时，强大的涡流有可能将金属管融化，造成事故．所以甲方案是不可行的．在乙方案中，两条导线中的电流方向相反，产生的磁场互相抵消，金属管中不会产生涡流，是可行的，此题类似于课本中提到的“双线并绕”．答案：BC7．(2010·江苏盐城调研)两金属棒和三根电阻丝如图7连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R 1∶R 2∶R 3＝1∶2∶3，金属棒电阻不计．当S 1、S 2闭合，S 3断开时，闭合的回路中感应电流为I ，当S 2、S 3闭合，S 1断开时，闭合的回路中感应电流为5I ，当S 1、S 3闭合，S 2断开时，闭合的回路中感应电流是( )图7A ．0B ．3IC ．6ID ．7I解析：当S 1、S 2闭合，S 3断开时，闭合回路中感应电流为I ，则回路的感应电动势为I＝UR 1＋R 2；当S 2、S 3闭合，S 1断开时，闭合回路中感应电流为5I,5I ＝U ′R 3＋R 2；当S 1、S 3闭合，S 2断开时，闭合的回路中感应电流是I ′＝U ′＋UR 3＋R 1＝7I ，所以D 正确．答案：D 8．(2009·福建高考)如图8所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d ，其右端接有阻值为R 的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B 的匀强磁场中．一质量为m (质量分布均匀)的导体杆ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F 作用下从静止开始沿导轨运动距离l 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r ，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g ．则此过程( )图8A ．杆的速度最大值为(F －μmg )RB 2d 2B ．流过电阻R 的电量为BdlR ＋rC ．恒力F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D ．恒力F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 解析：图9本题考查电磁感应中的电路、力与运动、能量转换及电量计算等知识点；意在考查考生对电磁感应电路的分析，电磁感应中受力分析和运动情况分析以及对电磁感应中功能关系的正确理解和应用．A 选项中，当杆达到最大速度v 时，其受力情况如图9所示，在水平方向受拉力F 、安培力F 安＝B 2d 2v R ＋r 、滑动摩擦力f ＝μmg ，三个力的合力为零：F －B 2d 2vR ＋r －μmg ＝0，解得v ＝(F －μmg )(R ＋r )B 2d 2；B 选项中，平均电动势为E ＝ΔΦΔt ，平均电流为I ＝E R ＋r＝ΔΦ(R ＋r )Δt ，通过的电量q ＝I ·Δt ＝ΔΦ(R ＋r )，而ΔΦ＝B ·ΔS ＝Bdl ，则q ＝ΔΦ(R ＋r )＝BdlR ＋r；C 选项中，由动能定理得W F －W f －W 安＝ΔE k ；D 选项中，由前式可得W F －W 安＝ΔE k ＋W f >ΔE k .本题正确选项为BD.答案：BD二、计算题(3×12′＝36′)9．(2010·宁波模拟)如图10所示，金属杆ab 可在平行金属导轨上滑动，金属杆电阻R 0＝0.5 Ω，长L ＝0.3 m ，导轨一端串接一电阻R ＝1 Ω，匀强磁场磁感应强度B ＝2 T ，当ab 以v ＝5 m/s 向右匀速运动过程中，求：图10(1)ab 间感应电动势E 和ab 间的电压U ； (2)所加沿导轨平面的水平外力F 的大小； (3)在2 s 时间内电阻R 上产生的热量Q .解析：(1)根据公式：E ＝BL v ＝3 VI ＝E R ＋R 0，U ＝IR ＝2 V (2)F ＝F 安，F 安＝BIL ＝1.2 N(3)2秒内产生的总热量Q 等于安培力做的功，Q ＝F 安·v ·t ＝12 J电阻R 上产生的热量为Q R ＝RR ＋R 0Q ＝8 J答案：(1)3 V 2 V (2)1.2 N (3)8 J10．如图11甲所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L .M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻．一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．图11(1)由b 向a 方向看到的装置如图11乙所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值．解析：(1)如图12所示，重力mg ，竖直向下；支持力F N ，垂直斜面向上；安培力F ，沿斜面向上．图12(2)当ab 杆速度为v 时，感应电动势E ＝BL v ，此时电路中电流I ＝E R ＝BL vR.ab 杆受到安培力F ＝BIL ＝B 2L 2vR，根据牛顿运动定律，有ma ＝mg sin θ－F ＝mg sin θ－B 2L 2v R ，a ＝g sin θ－B 2L 2vmR.(3)当B 2L 2v R ＝mg sin θ时，ab 杆达到最大速度v m ＝mgR sin θB 2L2.答案：(1)受力图见解析图12 (2)BL v R g sin θ－B 2L 2vmR(3)mgR sin θB 2L 211．(2009·广东高考)如图13(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R 1连接成闭合回路．线圈的半径为r 1.在线圈中半径为r 2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13(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t 0和B 0.导线的电阻不计．求0至t 1时间内图13(1)通过电阻R 1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R 1上的电荷量q 及电阻R 1上产生的热量．解析：(1)设k ＝B 0t 0，由题图(b)可知，磁感应强度B 与时间t 的函数关系为B ＝B 0－B 0t 0t ＝B 0－kt ①磁场的面积及线圈内的磁通量分别为 S ＝πr 22Φ＝BS ＝πr 22(B 0－kt )②在0和t 1时刻，单匝线圈中的磁通量分别为 Φ0＝B 0πr 22Φ1＝πr 22(B 0－kt 1) 即ΔΦ＝－πr 22kt 1③在0至t 1时间内，线圈中的电动势大小及电流分别为ε＝n ΔΦt 1＝nπr 22k ④ I ＝εR ＋2R ＝nπr 22B 03Rt 0⑤ 根据楞次定律判断，电阻R 1上的电流方向应由b 向a ⑥ (2)0至t 1时间内，通过电阻R 1上的电荷量q ＝It 1＝nπr 22B 0t 13Rt 0⑦电阻R 1上产生的热量Q ＝2I 2Rt 1＝2n 2π2r 42B 209Rt 20t 1⑧。
电磁感应中的法拉第定律及应用
电磁感应中的法拉第定律及应用在电磁感应中，法拉第定律是一个基本的物理定律。
它描述了通过导体中的磁通量变化产生的电动势。
本文将探讨法拉第定律的原理和应用，并介绍一些实际应用案例。
一、法拉第定律的原理法拉第定律是由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出的。
它可以总结为以下公式：ε = -ΔΦ/Δt其中，ε表示感应电动势，ΔΦ表示磁通量的变化量，Δt表示时间的变化量。
该公式表明，当导体中的磁通量发生变化时，就会在导体中感应出电动势。
根据法拉第定律，可以得出以下重要结论：1. 磁通量变化越大，感应电动势越大。
当磁通量Φ在时间Δt内发生改变时，导体中的感应电动势ε与ΔΦ/Δt成正比。
2. 磁通量变化的速率越快，感应电动势越大。
当ΔΦ在Δt内发生快速变化时，导体中的感应电动势ε也会增加。
3. 磁通量与感应电动势的方向成正比。
根据楞次定律，感应电动势的方向使得导体周围的磁场发生变化，并与磁通量的变化方向相反。
二、法拉第定律的应用法拉第定律在实际中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用案例：1. 变压器变压器是利用法拉第定律的基本原理来实现的。
当交流电通过变压器的初级线圈时，产生的交变磁场会穿透次级线圈，导致次级线圈中的磁通量发生变化。
根据法拉第定律，次级线圈中就会感应出电动势，从而实现将电能从初级线圈传递到次级线圈的功能。
2. 发电机发电机也是基于法拉第定律的工作原理来运行的。
当发电机的转子旋转时，导致导线和磁场相对运动，从而改变了导线中的磁通量。
根据法拉第定律，这个变化就会导致感应电动势的产生，进而产生电能。
3. 感应电磁炉感应电磁炉是利用法拉第定律的原理来加热物体的。
感应电磁炉的底部是一个线圈，当通过该线圈的交流电通路变化时，就会产生交变磁场。
将放置在炉上的锅具中的导体材料，如铁，会被感应电动势加热，从而使其快速加热。
4. 手电筒手电筒中的发光二极管（LED）也是通过法拉第定律的应用来工作的。
LED的正极和负极通过电路连接，当电池供电时，电流通过LED并产生磁场。
2019-2020学年高二物理人教版选修3-2课时练：(4)法拉第电磁感应定律 Word版含答案
姓名，年级：时间：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，取决于穿过该回路的（ ）A ．磁通量B ．磁通量的变化量C ．磁通量的变化率D ．磁场的强弱2、如图所示，由一根金属导线绕成闭合线圈，线圈圆的半径分别为R 、2R ，磁感应强度B 随时间t 的变化规律是B kt =(k 为常数)，方向垂直于线圈平面.闭合线圈中产生的感应电动势为( )A 。
2k R πB 。
23k R πC 。
24k R π D.25k R π3、如图所示，用两根相同的导线绕成匝数分别为n 1和n 2的圆形闭合线圈A 和B ，两线圈所在平面与匀强磁场垂直．当磁感应强度随时间均匀变化时,两线圈中的感应电流之比I A ∶I B 为( ）A.12nn B.21n n C.2122n n D 。
2221n n 4、一直升机停在南半球的地磁北极上空。
该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为L,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动。
螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b 。
如果忽略a 到转轴中心线的距离，用E 表示每个叶片中的感应电动势,如图所示，则( )A. E=2πfL 2B,且a 点电势低于b 点电势B. B 。
E=πfL 2B,且a 点电势低于b 点电势C.C.E=πfL2B，且a点电势高于b点电势D.E=2πfL2B,且a点电势高于b点电势5、直导线AB中通以如图乙所示的正弦式交变电流i，若规定电流方向从A到B为电流的正方向，导线的右方有如图甲所示的不闭合线圈,则线圈的C端比D端电势高而且有最大电势差的时刻是（)A。
t1时刻B。
t2时刻 C.t3时刻D。
t4时刻6、法拉第发明了世界上第一台发电机。
如图所示,圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计相连。
金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则（ )A。
电刷M的电势高于电刷N的电势B。
法拉第电磁感应定律练习(含答案)
法拉第电磁感应定律练习一、选择题1、对于法拉第电磁感应定律，下面理解正确的是【】A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势越大D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大2、关于感应电动势大小的下列说法中，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，产生的感应电动势一定越大C．线圈放在磁感强度越强的地方，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3、如图所示，在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可以在ab、cd上无摩擦地滑动．杆ef及线框中导线的电阻都可不计．开始时，给ef一个向右的初速度，则【】A．ef将匀速向右运动 B．ef将往返运动C．ef将减速向右运动，但不是匀减速 D．ef将加速向右运动4、如图 (a)、(b)所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则【】A．在电路(a)中，断开S后，A将逐渐变暗B．在电路(a)中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗C．在电路(b)中，断开S后，A将逐渐变暗D．在电路(b)中，断开S后，A将先变得更亮，然后渐渐变暗【详解】(a)电路中，灯A和线圈L串联，电流相同，断开S时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过R、A形成回路，渐渐变暗．(b)电路中电阻R和灯A串联，灯A的电阻大于线圈L的电阻，电流则小于线圈L中的电流，断开S时，电源不给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过R、A形成回路，灯A中电流比原来大，变得更亮，然后渐渐变暗．所以选项AD正确．5、如图8中，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁中，ab边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab边和bc边分别用L1和L2。
法拉第电磁感应定律及其应用
法拉第电磁感应定律及其应用法拉第电磁感应定律是电磁学中的重要定律之一，由英国物理学家迈克尔·法拉第于1831年提出。
它描述了导体中变化的磁通量会引起导体中的感应电动势。
法拉第电磁感应定律的表述如下：当通过一个线圈中的磁通量发生变化时，导线两端将产生感应电动势，该电动势与磁通量的变化率成正比。
具体而言，设一个线圈的匝数为N，当磁场穿过线圈时，磁通量Φ通过线圈的面积A。
根据法拉第电磁感应定律，线圈两端的感应电动势E与磁通量Φ的变化率ΔΦ/Δt之积成正比。
数学上可以表示为：E = -N * (ΔΦ/Δt)其中，E是感应电动势，N是线圈的匝数，ΔΦ/Δt是磁通量的变化率。
负号表示感应电动势的方向是由磁通量的减小而引起的。
根据法拉第电磁感应定律，当通过线圈中的磁通量发生变化时，导致线圈两端产生电动势。
这个原理被广泛应用于各种电磁设备和技术中。
1. 电动机电动机是将电能转换为机械能的设备，在其工作原理中使用了法拉第电磁感应定律。
当电动机中的线圈受到外界磁场的作用时，导致线圈内部的磁通量发生变化，进而产生感应电动势。
这个感应电动势会使得线圈中的电流产生，从而形成磁场，与外界磁场相互作用，使得电动机产生力和运动。
2. 发电机发电机是将机械能转换为电能的装置，同样也利用了法拉第电磁感应定律。
在发电机中，通过机械方式转换为机械能的旋转运动，驱动线圈与磁场相对运动，导致线圈内的磁通量发生变化。
这个变化的磁通量会引起感应电动势，从而产生电流，最终输出电能。
3. 变压器变压器是电能传输和变换中常用的设备，其中也利用了法拉第电磁感应定律。
变压器由两个相互绝缘的线圈组成，它们通过磁场相联系。
当输入线圈中的电流变化时，导致输入线圈中的磁通量发生变化。
根据法拉第电磁感应定律，这个变化的磁通量将在输出线圈中引起感应电动势，从而实现电能的传输和变压。
总结起来，法拉第电磁感应定律在电磁学中具有重要的应用价值。
它可以解释和推导电动机、发电机、变压器等电磁设备的工作原理，并为这些设备的设计和优化提供了理论依据。
法拉第电磁感应定律及其应用
法拉第电磁感应定律及其应用1．法拉第电磁感应定律：电路感应电动势的大小，跟穿过这一电路的___________________成正比。
公式E = __________（其中n表示_______________）。
〖例1〗对于匝数一定的线圈，下列说法中正确的是（）A．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．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大〖例2〗如图所示，固定在水平桌面上的金属框架cdef在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦地滑动。
此时abed构成一个边长为l的正方形，棒的电阻为r，其余部分电阻不计，开始时磁感应强度为B0。
⑴若从t = 0时刻起，磁感应强度均匀增加，每秒增量为k，同时保持棒静止，求棒中的感应电流，在图中标出感应电流的方向。
⑵在上述⑴的情况中，棒始终保持静止，当t = t1时，垂直于棒的水平拉力为多少？⑶若从t = 0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，请写出磁感应强度随随时间t的变化的关系式。
2．平动切割方式：E= __________（其中θ为_________________）；转动轴与磁感线平行时，如图所示，感应电动势E = _______；线圈的转动轴与磁感线垂直时，如图所示，感应电动势E = ___________（从中性面开始计时）。
〖例3〗如图所示，在磁感应强度B = 0.5T的匀强磁场中，让导体PQ在U型导轨上以速度v = 10m/s 向右匀速滑动，两导轨间距离l = 0.8m，则产生的感应电动势的大小和PQ的中的电流方向分别为（）A．4V，由P向Q B．0.4V，由Q向PC．4V，由Q向P D．0.4V，由P向Q．〖例4〗图示是法拉做成的世界上第一台发电机模型原理图。
法拉第电磁感应定律的应用
法拉第电磁感应定律的应用引言：法拉第电磁感应定律，也称为法拉第第一电磁感应定律，是电磁学的基本定律之一。
它描述了导体中的电动势与磁场变化之间的关系。
这一定律的应用十分广泛，涵盖了许多领域，从电力工程到通信技术，从工业控制到医学设备等等。
本文将深入探讨法拉第电磁感应定律的应用。
1.发电机原理发电机是法拉第电磁感应定律的一项重要应用。
根据该定律，当导体与磁场相对运动时，导体中就会产生电动势。
发电机利用这一原理将机械能转化为电能。
通过静磁场和旋转的导体线圈之间的相对运动，导体中的电流得以产生，从而产生电能。
这种方式广泛应用于电力工程中，满足了我们对电能的需求。
2.电感传感器电感传感器是利用法拉第电磁感应定律工作的传感器之一。
它基于当磁场通过一根线圈时，线圈中会产生电动势和电流的原理。
通过测量电感传感器线圈中的电压或电流变化，可以获得与外界磁场强度或位置有关的信息。
这种传感器在工业控制中被广泛使用，用于检测位置、速度和方向等参数。
3.变压器工作原理变压器是另一个重要的法拉第电磁感应定律应用。
变压器利用电磁感应原理，将交流电的电压从一个电路传递到另一个电路。
当一个线圈中的电流变化时，产生的磁场会感应到另一个线圈中，从而导致电流的变化。
通过合理设计线圈的绕组比例，可以实现输入、输出电压的变换，达到调节电压的目的。
变压器的应用范围广泛，从电力输配到电子设备都离不开它。
4.电磁兼容性电磁兼容性（EMC）是指电子设备在电磁环境中正常工作的能力。
法拉第电磁感应定律在理解和解决电磁兼容性问题方面起到了重要作用。
通过深入研究电磁波辐射、传导和耦合等现象，可以更好地设计和排布电子设备，减少电磁干扰和敏感度，提高设备的可靠性和稳定性。
5.电磁感应医学设备法拉第电磁感应定律的应用还延伸到医学设备领域。
例如，磁共振成像（MRI）技术利用该定律，通过强磁场和梯度磁场产生的变化磁场来获取人体内部的影像。
同样地，电磁感应也应用于心电图（ECG）测量仪、脑电图（EEG）仪和磁导航仪等医疗设备中，为诊断和治疗提供了重要的辅助手段。
2020版高考物理(课标版)大一轮复习课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用Word版含解析
课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用基础对点练1.(法拉第电磁感应定律的应用)(2018·山东威海模拟)半径为R的圆形线圈共有n匝,总阻值为R0,其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,如图所示,若初始的磁感应强度为B,在时间t内均匀减小为0,则通过圆形线圈的电流为()A.nBπR2B.nBπr2C.D.,故穿过该面的磁通量为:Φ=BS,半径为r的虚线范围内有匀强磁场,所以磁场的区域面积为:S=πr2即Φ=πBr2,由E=及I=可得I=,故选项D正确。
2.(法拉第电磁感应定律的应用)(2018·山东济南模拟)如图所示,将外皮绝缘的圆形闭合细导线扭一次变成两个面积比为1∶4的圆形闭合回路(忽略两部分连接处的导线长度),分别放入垂直圆面向里、磁感应强度大小随时间按B=kt(k>0,为常数)的规律变化的磁场,前后两次回路中的电流比为()A.1∶3B.3∶1C.1∶1D.9∶5,它们的电阻相同,那么电流之比等于它们的感应电动势之比,设圆形线圈的周长为l,依据法拉第电磁感应定律E=S,之前的闭合回路的感应电动势E=kπ()2,圆形闭合细导线扭一次变成两个面积比为1∶4的圆形闭合回路,根据面积之比等于周长的平方之比,则1∶4的圆形闭合回路的周长之比为1∶2,导线扭之后的闭合回路的感应电动势E'=kπ()2-kπ()2;则前后两次回路中的电流比I∶I'=E∶E'=3∶1,B正确。
3.(导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析与计算)(2018·上海闵行模拟)如图所示,在外力的作用下,导体杆OC可绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以角速度ω匀速转动,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,A、O间接有电阻R,杆和框架电阻不计,则所施外力的功率为()A.B.C.D.OC是匀速转动的,根据能量守恒可得,P外=P电=,又因为E=Br·,联立解得P外=,故选项C正确。
物理.新高考 课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用
课时规范练32 法拉第电磁感应定律及其应用基础对点练1.(法拉第电磁感应定律的应用)半径为R 的圆形线圈共有n 匝,总阻值为R 0,其中心位置处半径为r 的虚线范围内有匀强磁场,磁场方向垂直线圈平面,如图所示,若初始的磁感应强度为B ,在时间t 内均匀减小为0,则通过圆形线圈的电流为( )A .nB πR 2B .nB πr 2C .πBr 2tR 0D .nπBr 2tR 0 2.(多选)(法拉第电磁感应定律的应用)(2019·广东模拟)如图所示,由一段外皮绝缘的导线扭成两个半径为R 和r 的圆形平面形成的闭合回路,R>r ,导线单位长度的电阻为λ,导线截面半径远小于R 和r 。
圆形区域内存在垂直平面向里、磁感应强度大小随时间按B=kt (k>0,为常数)的规律变化的磁场,下列说法正确的是( )A.小圆环中电流的方向为逆时针B.大圆环中电流的方向为逆时针C.回路中感应电流大小为k (R 2+r 2)λ(R+r )D.回路中感应电流大小为k (R -r )2λ3.(多选)(导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析与计算)(2019·湖南天元二模)半径分别为r 和2r 的同心半圆光滑导轨MN 、PQ 固定在同一水平面内,一长为r 、电阻为2R 、质量为m 且质量分布均匀的导体棒AB 置于半圆轨道上面,BA 的延长线通过导轨的圆心O ,装置的俯视图如图所示。
整个装置位于磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场中。
在N 、Q 之间接有一阻值为R 的电阻。
导体棒AB 在水平外力作用下。
以角速度ω绕O 顺时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触。
设导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,导轨电阻不计,重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.导体棒AB两端的电压为34Brω2B.电阻R中的电流方向从Q到N,大小为Br 2ω2RC.外力的功率大小为3B 2r4ω2+3μmgrωD.若导体棒不动,要产生同方向的感应电流,可使竖直向下的磁场的磁感应强度增加,且变化得越来越慢4.(多选)(导体棒切割磁感线产生感应电动势的分析与计算)如图所示,两根足够长、电阻不计且相距l=0.2 m的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U=4 V的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度B=5 T、方向垂直斜面向上的匀强磁场。
人教版高中物理选修3-2法拉第电磁感应定律的应用(与力学、能量综合)同步练习.docx
高中物理学习材料法拉第电磁感应定律的应用（与力学、能量综合）同步练习1．如图所示，U 形导线框固定在水平面上，右端放有质量为m 的金属棒ab ， ab 与导轨间的动摩擦因数为μ，它们围成的矩形边长分别为L 1、L 2，回路的总电阻为R 。
从t=0时刻起，在竖直向上方向加一个随时间均匀变化的匀强磁场B=kt ，（k>0）那么在t 为多大时，金属棒开始移动？2．如图，在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，有两根水平放置的相距为L 且足够长的平行金属导轨AB 、CD ，在导体的AC 端连接一阻值为R 的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab ，质量为m ，ab 棒与导轨间的动摩擦因素为μ，不计导轨和金属棒的电阻，若用恒力F沿水平向右拉棒运动，求金属棒的最大速度。
3．（2004北京理综）如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN 、PQ 平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L ，M 、P 两点间接有阻值为R 的电阻。
一根质量为m 的均匀直金属杆ab 放在两导轨上，并与导轨垂直。
整套装置处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。
让ab 杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。
（1）由b 向a 方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab 杆下滑过程中某时刻的受力示意图；（2）在加速下滑过程中，当ab 杆的速度大小为v 时，求此时ab 杆中的电流及其加速度的大小；（3）求在下滑过程中，ab 杆可以达到的速度最大值。
D4．如图，有两根和水平方向成α角的光滑平行金属导轨，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B 。
一根质量为的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度，则（ ）A ．如果B 增大，v m 将变小B ．如果α增大，v m 将变大C ．如果R 增大，v m 将变大D ．如果m 变小，v m 将变大5．如图所示，光滑导轨在竖直平面内，匀强磁场的方向垂直于导轨平面，磁感应强度B =0.5 T ，电源的电动势为1.5 V ，内阻不计。
高二物理专题练习4.4法拉第电磁感应定律应用3(人教版选修32)
4.4 法拉第电磁感觉定律的应用3一、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 ，匀强磁场的磁感觉强度为 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角搁置．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，经过电阻 R 的电流为 ( )图 1BdvBdvsin θ A. RB.R Bdvcos θBdvC. RD.Rsin θ答案 D分析题中 B 、 l 、 v 知足两两垂直的关系，因此E ＝ Blv 此中 l ＝ d即 E ＝ Bdv，故通sin θ sin θ过电阻 R 的电流为Bdv，选 D.Rsin θ评论正确理解 E ＝ Blv ，知道合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 边与磁场地区界限重合（如图） .现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场地区界限的方向穿过磁场地区 .取沿 a →b → c → d →a 的感觉电流为正，则在线圈穿越磁场地区的过程中，感觉电流I 随时间 t 变化的图线可能是()答案B分析线框进入时， 磁通量是增添的， 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必定相反，故只好在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，应选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 ，其电阻可忽视不计， ac 之间连结一阻值为 R 的电阻． ef 为一垂直于 ab 和 cd 的金属杆，它与 ad 和 cd 接触 优秀并可沿轨道方向无摩擦地滑动． 电阻可忽视． 整个装置处在匀强磁场中， 磁场方向垂直 于图中纸面向里，磁感觉强度为 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 32 2vBlvB lA. RB. R vB 2lvBl 2C. RD. R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界限平行，将线圈所有拉出磁场区，拉力做功W 1、经过导线截面的电 荷量为 q 1，第二次线圈短边与磁场界限平行，将线圈所有拉出磁场地区，拉力做功为 W 2、经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分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 1Bavba ＝B ·R ·a ·b ，2 ＝ BI 2Bbv121＝ I 1 1＝Bav b ＝ q 2Wba ＝ B · ·a ·b ，由于 a>b ，因此 W >W .经过导线截面的电荷量qt·.RR v5．如图 5 所示，半径为 a 的圆形地区 (图中虚线 )内有匀强磁场， 磁感觉强度为 B ＝ 0.2 T ， 半径为 b 的金属圆环与虚线圆齐心、共面的搁置，磁场与环面垂直，此中 a ＝ 0.4 m 、b ＝m ；金属环上分别接有灯 L 1、L 2，两灯的电阻均为 2 MN 与金属环接触优秀，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 ′的瞬时， 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 OL 1O ′以 MN 为轴翻转90°，若今后 B 随时间平均变化，其变化率为B ＝4T/s ，求灯 L 2 的功率．tπ答案 (1)0.8 V 0.4 A× 10－2W分析(1)棒滑过圆环直径 OO ′的瞬时， MN 中的电动势为动生电动势，E ＝ B ·2a ·v ＝V.E流经 L 1 的电流 I ＝R L1＝0.4 Aπa 2B(2)电路中的电动势为感生电动势，E ＝ 2 · t 灯 L 2 的功率 P 2＝ E 2R L2＝× 10－2 WL1＋ R L2R评论求电路中的电动势时， 要剖析清楚产生感觉电动势的方式，若为导体切割磁感线E ＝ Blv 计算；若为磁场变化产生感生电场类，宜用E ＝ nS B类，宜用 t.二、提高练6．如图 6 所示，矩形线框 abcd 的 ad 和 bc 的中点 M 、N 之间连结一电压表，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， 以下说法中正确的 是( )图 6A ．穿过线框的磁通量不变化， MN 间无感觉电动势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，因此电压表有示数D ．由于有电流经过电压表，因此电压表有示数 答案 B分析穿过线框的磁通量不变化，线框中无感觉电流，但ab 、 MN 、 dc 都切割磁感线，它们都有感觉电动势，故A 错，B对．无电流经过电压表，电压表无示数，C 、 D错．7．粗细平均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，其界限与正方形线框的边平行． 现使线框以相同大小的速度沿四个不一样方向平移出磁场， 以以下图所示，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分析设本题中磁感觉强度为B ，线框边长为 l ，速度为 v ，则四种状况的感觉电动势都是 Blv ，但 B 中 ab 为电源， ab 两点间的电势差为路端电压 3U ab ＝ Blv ，其余三种状况下，4 1U ab ＝ 4Blv ，应选 B.8．如图 7 所示，线圈 C 连结圆滑平行导轨， 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 产生图示方向的感觉电流，可使导体棒 MN( )图7A ．向右加快运动 C ．向左加快运动B ．向右减速运动D ．向左减速运动答案AD 分析N 再由右手定章判断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，同理可判断向右加快也可，应选 A 、D. →N 再由右手定章判断 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， 同理可判断向右加快也可，应选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， 遇到安培力的大小为 F.此时 ( )图 8A ．电阻 R 1 耗费的热功率为 Fv/3B ．电阻 R 2 耗费的热功率为 Fv/6C ．整个装置因摩擦而耗费的热功率为 μ mgvcos θD ．整个装置耗费的机械功率为 (F ＋ μ mgcos θ)v 答案 BCD分析棒 ab 上滑速度为 v 时，切割磁感线产生感觉电动势 E ＝ Blv ，设棒电阻为 R ，则3 E 2BlvR 1＝ R 2＝ R ，回路的总电阻 R 总＝ 2R ，经过棒的电流 I ＝ ＝ 3R ，棒所受安培力 F ＝ BIl ＝2B 2l 2 R 总v ，经过电阻 R 1的电流与经过电阻R 2 的电流相等，即 I 1 ＝I 2＝ I ＝ Bl v，则电阻 R 1 耗费 3R B 2l 2 2 Fv Fv 2 3RP 2＝ I 22 R ＝ .棒与导轨间的摩擦力 F f 的热功率 P 1＝ I 12R ＝ v ＝ ，电阻 R 2 耗费的热功率6 9R 6＝μ mgcos θ，故因摩擦而耗费的热功率为 P ＝ F f v ＝ μ mgvcos θ；由能量转变知，整个装置中耗费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 ＋ μ mgcos θ)v.由以上剖析可知， B 、C 、 D 选项正确．评论切割磁感线的导体相当于电源，电源对闭合回路供电． 剖析清楚整个过程中能量的转变和守恒， 所有的电能和摩擦生热都来自于机械能， 而转变的电能在回路中又转变为电热．10．如图 9 所示，一个半径为 r 的铜盘，在磁感觉强度为 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，在盘的中心轴与边沿处罚别安装电刷．设整个回路电阻为 R ，当圆盘匀速运动角速度为ω时，经过电阻的电流为 ________．答案图 9 2Br ω分析当铜盘转动时，产生的感觉电动势相当于一根导体棒绕其一个端点在磁场中做切1 2Br 2ω割磁感线的圆周运动，产生的电动势为E＝2Br ω因此经过电阻的电流为2R .11．如图 10 所示，在磁感觉强度B＝ 0.5 T 的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平搁置着两根相距为h＝ 0.1 m 的平行金属导轨MN 与 PQ，导轨的电阻忽视不计．在两根导轨的端点N、Q 之间连结一阻值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 两头点间的电势差．Q→Q(2)0.32 V分析(1)在 cNQd 组成的回路中，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，此中cd 两头的电压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.评论不论磁场中做切割磁感线运动的导体能否接入电路，都拥有电源的特点，接入电路后，其两头电压为路端电压，未接入电路时两头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r0＝0.10 Ω/m，导轨的端点 P、Q 用电阻可忽视的导线相连，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，已知磁感觉强度 B 与时间 t 的关系为 B＝ kt，比率系数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 时辰，金属杆紧靠在 P、Q 端，在外力作用下，杆以恒定的加快度从静止开始导游轨的另一端滑动，求在 t＝ 6.0 s 时金属杆所受的安培力．× 10－3图 11答案N1分析以 a 表示金属杆运动的加快度，在t 时辰，金属杆与初始地点的距离2，L ＝ at2B此时杆的速度v＝at，杆与导轨组成的回路的面积S＝ Ll ，回路中的感觉电动势E＝ S t ＋Bl v，而 B＝ kt，故B k t＋t － ktt＝t＝k回路的总电阻R＝ 2Lr 0；回路中的感觉电流I ＝E R；作用于杆的安培力 F ＝BlI .3k2l2联立以上各式解得 F ＝2·r0 t .代入数据得 F＝× 10－3 N.评论当问题中同时有动生电动势和感生电动势时，能够分别独自求出动生电动势和感生电动势，再联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．在独自求出动生电动势时，磁感觉强度 B 应当运用该时辰的值运算；独自求感生电动势时，面积S 应当运ΔΦ用此时的面积运算．该方法也是分解思想的表现．自然，假如运用公式E＝ n t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，仍是直接ΔΦ用 E＝ n t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 的平行圆滑导轨竖直搁置，导轨电阻不计，磁感觉强度 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kg 的可动金属棒 ab 和 cd 都与导轨接触优秀，金属棒ab 和 cd 的电阻分别为 1 Ω和 0.5 Ω，导轨最下端连结阻值为 1 Ω的电阻 R，金属棒 ab 用一根细绳拉住，细绳同意蒙受的最大拉力为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/s2)．求：图 12(1)此过程中ab 棒和 cd 棒产生的热量Q ab和 Q cd；(2)细绳被拉断瞬时，cd 棒的速度v；(3)细绳刚要被拉断时，cd 棒着落的高度h.答案分析因此(1)0.2 J 0.4 J (2)3 m/s(3)2.45 m(1)Q ab＝Q R＝ 0.2 J，由 Q＝I 2Rt， I cd＝2I ab.21I cd R cdQ cd＝I ab2R ab Q ab＝ 4×2×0.2 J＝ 0.4 J.(2)绳被拉断时BI ab L＋ mg＝ F T，E＝BL v,2I ab＝ERR abR cd＋R＋R ab解上述三式并代入数据得v＝ 3 m/s (3)由能的转变和守恒定律有12mgh＝ mv＋ Q cd＋Q ab＋ Q R2代入数据得 h＝2.45 m14．磁悬浮列车的运转原理可简化为如图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散布的匀强磁场B1和 B2，导轨上有金属框 abcd，金属框宽度 ab 与磁场 B1、 B2宽度相同．当匀强磁场B1和 B2同时以速度 v0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，B1＝ B2＝ B，金属框的电阻为 R，金属框运动时遇到的阻力恒为 F ，则金属框运动的最大速度为多少？图 134B2L2v0－ FR答案4B2L2分析当磁场 B1、 B2同时以速度v0向右匀速运动时，线框必定同时有两条边切割磁感线而产生感觉电动势．线框以最大速度运动时切割磁感线的速度为v＝ v0－ v m 当线框以最大速度v m匀速行驶时，线框产生的感觉电动势为E＝ 2BLv线框中产生的感觉电流为I ＝E R线框所受的安培力为 F 安＝ 2BIL线框匀速运动时，据均衡可得 F 安＝F224B L v0－ FR解得 v m＝4B2L2评论这是一道力、电综合题．它波及力学中的受力剖析及牛顿运动定律．解答的重点在于把新情形下的磁悬浮列车等效为有两条边切割磁感线的线框模型，剖析运动情形，发掘极值条件 (线框做加快度愈来愈小的加快运动，当安培力等于阻力时，速度最大)，此外还要注意切割磁感线的速度为框与磁场的相对速度.。
课时作业42 法拉第电磁感应定律及其应用
课时作业42 法拉第电磁感应定律及其应用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 .线圈中的磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大C .线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大D .线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势一定越大2.电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系.根据这一发现，发明了许多电器设备.下列用电器中，哪个利用了电磁感应原理 （ ）A .动圈式话筒B .白炽灯泡C .磁带录音机D .日光灯镇流器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，磁感应强度随时问均匀变化,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4.如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab 与电路接触良好.当导体棒ab 在外力F 作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L 未被烧毁，电容器C 未被击穿，则该过程巾 （ ）A .感应电动势将变大B .灯泡L 的亮度变大C .电容器C 的上极板带负电D .电容器两极板间的电场强度将减小5.如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L 和2L 的两只闭合线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域巾匀速地拉到磁场外，不考虑线框的动能，若外力对环做的功分别为a W 、b W ，则:a b W W 为 （ ）A .1∶4B .1∶2C .1∶1D .不能确定6.如图所示是测定自感系数很大的线圈L 直流电阻的电路，L 两端并联一只电压表，用来测自感线圈的直流电压，在测量完毕后，将电路拆开时应先 （ ）A .断开1SB .断开2SC .拆除电流表D .拆除电阻R7.如右图所示的电路巾，A 、B 两灯电阻均为R ，且R ＞r ，L 为纯电感线圈，原先1S 、2S 断开，则 （ ）A . 1S 闭合的瞬间，A 灯先亮，B 灯后亮，以后两灯一样亮B . 1S 闭合后，再闭合2S ，两灯亮度不变C . 1S 、2S 均闭合后 再断开1S ，B 灯立即熄灭，A 灯突然亮一下才熄灭D . 1S 、2S 均闭合后，先断开2S ，再断开2S ，A 灯立即熄灭B 灯突然亮一下才熄灭8.如图所示，a 、b 、c 三个闭合线圈,放在同一平面内,当a 线圈中有电流I 通过时，它们的磁通量分别为a φ、b φ、c φ，下列说法中正确的是 （ ）A .a φ＜b φ＜c φB . a φ＞b φ＞c φC . a φ＜c φ＜b φD . a φ＞c φ＞b φ9.物理实验中常用一种叫做“冲击电流汁”的仪器测定通过电路的电量，如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n ，面积为S ,线圈与冲击电流计组成的回路的电阻为R .若将线圈放在被测的匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电量为q .由上述数据可测出磁场的磁感应强度为 （ ）A .qR ／SB .qR ／nSC .qR/2nSD .qR ／2S10.如图所示，空间存在垂直于纸面的均匀磁场，在半径为以的圆形区域内外，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B .一半径为b ，电阻为R 的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合，在内、外磁场同时由B 均匀地减小到零的过程中，通过导线截面的电荷量q 为多少?11.如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN 和PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距L =0.2m ，电阻R =0.4Ω，导轨上停放一质量m =0.1kg 、电阻r=0.1Ω的金属杆，导轨电阻忽略不计，整个装置处在磁感应强度B =0.5T 的匀强磁场中，磁场的方向竖直向下，现用一外力F 沿水平方向拉杆，使之由静止开始运动，若理想电压表示数U随时间t变化关系如图乙所示 求：(1)金属杆在5s末的运动速率.(2)第4s末时外力F的功率.12.如图所示，在水平面内放置的平行导轨宽L=40cm，左端接有电阻R=0.1Ω，电路的其他部分电1阻不计，导轨所在处有与水平面成30°角斜向上的匀强磁场，磁感应强度的变化规律为 B=(2+0.2t)T.在t=0时,刻将一导体棒ab放在导轨的右端，并与导轨构成矩形回路，矩形长L=80cm，2直到t=10s，导体棒ab仍处于静止状态.求：(1)电路中的感应电流大小、方向.(2)此时棒受到的摩擦力大小.。
高中物理 课时作业(三)法拉第电磁感应定律 新人教版选修32
课时作业(三) 法拉第电磁感应定律．图①有感应电动势，且大小恒定不变．图②产生的感应电动势一直在变大时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的．图④产生的感应电动势先变大再变小保持不变<φb，U ab越来越大棒向下运动时，可由右手定则判断出，φb选项正确．的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直，故)E ＝n ΔΦΔt ＝n ·ΔB Δt ·如图所示，闭合开关S ，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则的最大偏转角较大 的最大偏转角较大均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势答案：AB8．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t 的变化图象如图所示，则( )A ．在t ＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大B ．在t ＝1×10－2s 时，感应电动势最大C ．在t ＝2×10－2s 时，感应电动势为零D ．在0～2×10－2s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零解析：由法拉第电磁感应定律知E ∝ΔΦΔt，故t ＝0及t ＝2×10－2s 时刻，E ＝0，A 错、C 对，t ＝1×10－2 s ，E 最大，B 对.0～2×10－2s ，ΔΦ≠0，E ≠0，D 错．答案：BC9．如图所示，A 、B 两闭合线圈用同样导线绕成，A 有10匝，B 有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1.均匀磁场只分布在B 线圈内．当磁场随时间均匀减弱时( )A ．A 中无感应电流B ．A 、B 中均有恒定的感应电流C ．A 、B 中感应电动势之比为2∶1D ．A 、B 中感应电流之比为1∶2解析：只要穿过圆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，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为2∶1，所以，感应电流之比为1∶2.因此正确答案是B 、D.答案：BD 三、非选择题10．有一匝数为100匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm 2.线圈中总电阻为0.1 Ω，线圈中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直于环面向里，线圈中产生的感应电动势多大？解析：取线圈为研究对象，在1～2 s 内，其磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B 2－B 1)S ，磁通量的变化率为ΔΦΔt ＝B 2－B 1S t 2－t 1，由公式E ＝n ΔΦΔt 得E ＝100×－－42－1V ＝0.1 V.答案：0.1 V11．如图所示，一个边长为L 的正方形金属框，质量为m ，电阻为R ，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间均匀变化满足B ＝kt 规律，已知细线所能承受的最大拉力F T ＝2mg ，求从t ＝0时起，经多长时间细线会被拉断？解析：设t 时刻细线恰被拉断，由题意知， ΔB ＝k Δt ①金属框中产生的感应电动势 E ＝ΔB Δt ·S ＝12kL 2② 金属框受到的安培力：F ＝BIL ＝BEL R ＝BkL 32R③由力的平衡条件得，F T ＝mg ＋F ④解①②③④得t ＝2mgRk 2L3.答案：2mgR k 2L312．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L ＝0.4 m ，一端连接R ＝1 Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝1 T ．导体棒MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v ＝5 m/s.(1)求感应电动势E 和感应电流I ； (2)求在0.1 s 时间内，拉力的大小；(3)若将MN 换为电阻r ＝1 Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U . 解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势 E ＝BLv ＝1×0.4×5 V＝2 V感应电流I ＝E R ＝21A ＝2 A(2)拉力大小等于安培力大小，F ＝BIL ＝1×2×0.4 N＝0.8 N(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流I ′＝E R ＋r ＝22A ＝1 A由欧姆定律可得，导体棒两端电压U ＝I ′R ＝1 V. 答案：(1)2 V 2 A (2)0.8 N (3)1 V。
新课标同步辅导人教版高中物理课时作业(三) 法拉第电磁感应定律
课时作业(三)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 VB．线圈中感应电动势每秒钟减少2 VC．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＝ER＝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4.5×10－5 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 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 ＝Bl v ＝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 ＝Bl v 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 ＝Bl v ＝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4-4-146．(2015·芜湖高二检测)如图4-4-14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 ．πr 2ΔB Δt B ．L 2ΔB ΔtC ．n πr 2ΔB ΔtD ．nL 2ΔB 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 ＝n ΔΦΔt ＝nL 2ΔB Δt . 【答案】 D图4-4-157．(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4-4-15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Bl v 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 ＝Bl v 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 ＝Bl v .【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4-4-16甲所示线圈的匝数n ＝100匝，横截面积S＝50 cm2，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4-4-16乙所示变化，则在开始的0.1 s内()图4-4-16A．磁通量的变化量为0.25 WbB．磁通量的变化率为2.5×10－2 Wb/sC．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＝|B2S－(－B1S)|，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＝2.5 V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＝Er＝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4-4-17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4-4-17A．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 ΔtS 也恒定，故感应电流I ＝E R 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4-4-1811．如图4-4-18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 2B 4.(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 2B 4R .【答案】 (1)πd 2B 4 (2)πd 2B 4R图4-4-1912．(2014·天津南开中学期末)如图4-4-19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R1＝3 Ω，R2＝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＝BL v＝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＝R1×R2R1＋R2＝2 Ω，I＝ER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。
2020学年高中物理课时作业3法拉第电磁感应定律(含解析)粤教版选修3-2(2021-2022学年)
课时分层作业(三)（时间：40分钟分值:１00分)[基础达标练]一、选择题(本题共6小题，每小题6分）1.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,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．当穿过线圈的磁通量为零时,感应电动势一定为零C．当穿过线圈的磁通量变化越快时,感应电动势越大Ｄ．感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比C［由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E=n错误!未定义书签。
,即感应电动势与线圈匝数有关,故A错误；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关,故D错误;穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，故C正确;当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零,因此感应电动势不一定为零，故Ｂ错误.］2.面积为0．４ｍ２的5匝圆形线圈垂直磁场方向放置在匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=2＋0。
5t(T),则( )A．线圈有扩张的趋势B．线圈中磁通量的变化率为1 Ｗb/sC.线圈中的感应电动势为１VD.t＝4 s时,线圈中的感应电动势为8 VC[根据楞次定律知感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化,由磁通量增大知线圈有收缩的趋势,故A错误；圆线圈在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=２+0。
5t（T），所以穿过线圈的磁通量变化率是错误!未定义书签。
=＼ｆ（ΔＢ,Δt）S＝0.5×０。
4 Wb/s=0。
2Wb/s，故B错误;线圈中感应电动势大小恒为E＝N错误!Ｓ=5×0.2 V＝1 V,故C正确,D错误．]３．如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度ｖ0ﻬ抛出,设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（）Ａ.越来越大 B.越来越小Ｃ.保持不变D．无法确定C[E＝BLv sin θ=BLv x；ａb做平抛运动,水平速度保持不变，感应电动势保持不变.］4.如图所示，把一阻值为R 、边长为Ｌ的正方形金属线框,从磁感应强度为B 的匀强磁场中，以速度v 向右匀速拉出磁场．在此过程中线框中产生了电流,此电流（ ）A.方向与图示箭头方向相同，大小为错误!未定义书签。
2020高考物理一轮复习第十章电磁感应课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用新人教版
【2019最新】精选高考物理一轮复习第十章电磁感应课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用新人教版基础巩固组1.(法拉第电磁感应定律的应用)(2016·北京卷)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。
磁感应强度B随时间均匀增大。
两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。
下列说法正确的是( )A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向2.(法拉第电磁感应定律的应用)如图所示,在水平面内固定着U形光滑金属导轨,轨道间距为50 cm,金属导体棒ab质量为0.1 kg,电阻为0.2 Ω,横放在导轨上,电阻R 的阻值是0.8 Ω(导轨其余部分电阻不计)。
现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场。
用水平向右的恒力F=0.1 N拉动ab,使其从静止开始运动,则( )A.导体棒ab开始运动后,电阻R中的电流方向是从P流向MB.导体棒ab运动的最大速度为10 m/sC.导体棒ab开始运动后,a、b两点的电势差逐渐增加到1 V后保持不变D.导体棒ab开始运动后任一时刻,F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和3.(法拉第电磁感应定律的应用)(2017·海南文昌中学期中)关于电磁感应,下列说法正确的是( )A.穿过回路的磁通量越大,则产生的感应电动势越大B.穿过回路的磁通量减小,则产生的感应电动势一定变小C.穿过回路的磁通量变化越快,则产生的感应电动势越大D.穿过回路的磁通量变化越大,则产生的感应电动势越大4.(导体棒切割磁感线产生感应电动势)(2017·广东广州月考)如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( )A.由c到d,I=B.由d到c,I=C.由c到d,I=D.由d到c,I=5.(自感)(2017·河北模拟)如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈,其直流电阻与灯泡电阻相同。
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课时规范练32法拉第电磁感应定律及其应用基础巩固组1.(法拉第电磁感应定律的应用)(2016·北京卷)如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。
磁感应强度B随时间均匀增大。
两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为E a和E b,不考虑两圆环间的相互影响。
下列说法正确的是()A.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.E a∶E b=4∶1,感应电流均沿顺时针方向C.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿逆时针方向D.E a∶E b=2∶1,感应电流均沿顺时针方向,感应电流产生的磁场方向垂直圆环所在平面向里,由右手定则知,两圆环中电流均沿顺时针方向。
圆环的半径之比为2∶1,则面积之比为4∶1,据法拉第电磁感应定律得E=ΔΦΔt=ΔBS Δt ,ΔBΔt为定值,故E a∶E b=4∶1,故选项B正确。
2.(法拉第电磁感应定律的应用)如图所示,在水平面内固定着U形光滑金属导轨,轨道间距为50 cm,金属导体棒ab质量为0.1 kg,电阻为0.2 Ω,横放在导轨上,电阻R的阻值是0.8 Ω(导轨其余部分电阻不计)。
现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T的匀强磁场。
用水平向右的恒力F=0.1 N拉动ab,使其从静止开始运动,则()A.导体棒ab开始运动后,电阻R中的电流方向是从P流向MB.导体棒ab运动的最大速度为10 m/sC.导体棒ab开始运动后,a、b两点的电势差逐渐增加到1 V后保持不变D.导体棒ab开始运动后任一时刻,F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和R中的感应电流方向是从M流向P,A错;当金属导体棒受力平衡时,其速度将达到最大值,由F=BIl,I=E mR总=Blv mR总可得F=B2l2vmR总,代入数据解得v m=10 m/s,B对;感应电动势的最大值E m=1 V,a、b两点的电势差为路端电压,最大值小于1 V,C错;在达到最大速度以前,F所做的功一部分转化为内能,另一部分转化为导体棒的动能,D错。
3.(法拉第电磁感应定律的应用)(2017·海南文昌中学期中)关于电磁感应,下列说法正确的是()A.穿过回路的磁通量越大,则产生的感应电动势越大B.穿过回路的磁通量减小,则产生的感应电动势一定变小C.穿过回路的磁通量变化越快,则产生的感应电动势越大D.穿过回路的磁通量变化越大,则产生的感应电动势越大,与磁通量大小、磁通量的变化量都没有关系,A、B、D错,C正确。
4.(导体棒切割磁感线产生感应电动势)(2017·广东广州月考)如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()A.由c到d,I=Br 2ωR B.由d到c,I=Br2ωRC.由c到d,I=Br 2ωD.由d到c,I=Br2ωR的电流的方向是由d到c,金属圆盘产生的感应电动势E=12Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=Br 2ω。
选项D正确。
5.(自感)(2017·河北模拟)如图所示的电路中,A、B、C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈,其直流电阻与灯泡电阻相同。
下列说法正确的是() A.闭合开关S,A灯逐渐变亮B.电路接通稳定后,流过B灯的电流是流过C灯电流的32C.电路接通稳定后,断开开关S,C 灯立即熄灭D.电路接通稳定后,断开开关S,A 、B 、C 灯过一会儿才熄灭,且A 灯亮度比B 、C 灯亮度高A 灯与线圈并联后与B 灯串联,再与C 灯并联。
S 闭合时,线圈的自感系数较大,自感电动势很大,故三个灯同时立即发光,由于线圈的电阻与灯泡电阻相同,电路稳定后,流过A 灯的电流是流过C 灯电流的13,A 灯逐渐变暗,故A 、B 错误。
电路接通稳定后,断开开关S,由于线圈中电流减小,产生自感电动势,阻碍电流的减小,线圈中电流不会立即消失,这个自感线圈与A 、B 、C 三灯构成闭合回路,三灯都要过一会儿再熄灭。
由于断开开关S 后,B 、C 串联再同A 并联,流过A 灯的电流大于流过B 、C 两灯的电流,故A 灯比B 、C 两灯的亮度高,所以D 正确,C 错误。
6.(自感)(2017·河北石家庄调研)如图所示电路中,A 、B 、C 为完全相同的三个灯泡,L 是一直流电阻不可忽略的电感线圈。
a 、b 为线圈L 的左右两端点,原来开关S 是闭合的,三个灯泡亮度相同。
将开关S 断开后,下列说法正确的是( )A.a 点电势高于b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭B.a 点电势低于b 点,B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭C.a 点电势高于b 点,B 、C 灯闪亮后缓慢熄灭D.a 点电势低于b 点,B 、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭,三个完全相同的灯泡亮度相同,说明流经三个灯泡的电流相等。
某时刻将开关S 断开,流经电感线圈的磁通量减小,其发生自感现象,相当于电源,产生和原电流方向相同的感应电流,故a 点电势低于b 点电势,三个灯不会闪亮只是缓慢熄灭,选项D 正确。
7.(法拉第电磁感应定律的应用)(2017·山东德州期末)如图所示,长为l 的金属导线弯成一圆环,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,磁场方向垂直于环面向里,磁感应强度以B=B 0+Kt (K>0)随时间变化。
t=0时,P 、Q 两极板电势相等,两极板间的距离远小于环的半径。
经时间t ,电容器的P 极板( ) A.不带电B.所带电荷量与t 成正比C.带正电,电荷量是Kl 2C 4πD.带负电,电荷量是Kl 2C,回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向,Q 板带正电,P 板带负电,A 、C 错误;E=ΔB ·S=K ·πR 2,l=2πR ,R=l ,解得E=Kl2,电容器上的电荷量Q=CE=Kl 2C,B 错误,D 正确。
8.(多选)(法拉第电磁感应定律的应用)(2017·江西南昌摸底)如图甲所示,圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场,磁感应强度随时间变化如图乙所示,则下列说法正确的是( )A.0~1 s 内线圈的磁通量不断增大B.第4 s 末的感应电动势为0C.0~1 s 内与2~4 s 内的感应电流大小相等D.0~1 s 内感应电流方向为顺时针方向E=ΔΦΔt =ΔB ·SΔt ,得出各段时间内的感应电动势的大小由图象的斜率决定。
根据Φ=BS 可知,在0~1 s 内线圈的磁通量不断增大,故A 正确;第4 s 末的感应电动势等于2~4 s 内的感应电动势,故B 错误;根据公式E=ΔΦΔt=ΔB ·SΔt,在0~1 s 内与2~4 s 内的磁通量的变化率不同,所以感应电动势大小不同,则感应电流大小也不相等,故C 错误;0~1 s 内,磁场垂直纸面向外,大小在增加,根据楞次定律,感应电流方向为顺时针方向,故D 正确。
〚导学号06400476〛能力提升组9.(多选)如图所示,两根足够长、电阻不计且相距l=0.2 m 的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U=4 V 的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度B=5 T 、方向垂直斜面向上的匀强磁场。
今将一根长为2l 、质量m=0.2 kg 、电阻r=1.0 Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放,金属棒始终与导轨垂直,金属棒与导轨接触良好,金属棒始终与导轨垂直,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.25。
已知金属棒下滑到速度稳定时,小灯泡恰能正常发光,重力加速度g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则( )A.金属棒刚开始运动时的加速度大小为3 m/s 2B.金属棒刚开始运动时的加速度大小为4 m/s2C.金属棒稳定下滑时的速度大小为9.6 m/sD.金属棒稳定下滑时的速度大小为4.8 m/s,不受安培力作用,由牛顿第二定律得mg sin θ-μmg cos θ=ma,代入数据得a=4 m/s2,故选项A错误,选项B正确;设金属棒稳定下滑时速度为v,感应电动势为E(金属棒的有效长度为l),回路中的电流为I,由平衡条件得mg sin θ=BIl+μmg cos θ,由闭合电路欧姆定律得I=E-Ur,由法拉第电磁感应定律得E=Blv,联立解得v=4.8 m/s,故选项C错误,选项D正确。
10.(多选)(2017·四川资阳模拟)如图所示,用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环,ab为圆环的一条直径。
在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场,磁场垂直圆环所在平面,磁感应强度大小随时间的变化率ΔBΔt=k(k<0)。
则()A.圆环中产生逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势C.圆环中感应电流的大小为|krS2ρ|D.图中a、b两点间的电势差U ab=|kπr 24|,根据楞次定律可知,圆环中产生顺时针方向的感应电流,选项A错误;由于磁通量减小,根据“增缩减扩”的原理,线圈有扩张的趋势,选项B正确;根据法拉第电磁感应定律可得圆环产生的感应电动势大小为|kπr 22|,则圆环中的电流大小为I=|kSr4ρ|,选项C错误;由于内电路和外电路电阻等大,所以U ab=E2=|kπr24|,选项D正确。
11.(2017·北京海淀区模拟)如图所示,在光滑水平面上有一长为l1、宽为l2的单匝矩形闭合导体线框abcd,处于磁感应强度为B的有界匀强磁场中,其ab边与磁场的边界重合。
线框由同种粗细均匀的导线制成,总电阻为R。
现用垂直于线框ab边的水平拉力,将线框以速度v向右沿水平方向匀速拉出磁场,此过程中保持线框平面与磁感线垂直,且ab边与磁场边界平行。
在线框被拉出磁场的过程中,求:(1)通过线框的电流大小; (2)线框中产生的焦耳热; (3)线框中a 、b 两点间的电压。
(1)Bl 2vR(2)B 2l 1l 22vR(3)Bl 22v2(l 1+l 2)线框产生的感应电动势E=Bl 2v通过线框的电流I=E R=Bl 2vR。
(2)线框被拉出磁场所需时间t=l 1v此过程中线框中产生的焦耳热Q=I 2Rt=B 2l 1l 22v R。
(3)线框ab 边的电阻R ab =l22(l 1+l 2)R线框中a 、b 两点间电压U=IR ab =Bl 22v2(l 1+l 2)。
〚导学号06400477〛12.(2017·四川新津县月考)轻质细线吊着一质量为m=0.42 kg 、边长为l=1 m 、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为r=1 Ω。
在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。