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2018版高中物理课时作业四电磁感应现象的两类情况新人教版选修3_2

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               课时作业(四) 电磁感应现象的两类情况
    一、单项选择题
    1.(上海宝山期末)穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒减少                          4 Wb,则(  )
    A.线圈中感应电动势每秒增大             4 V
    B.线圈中感应电动势每秒减小             4 V
    C.线圈中无感应电动势
    D.线圈中感应电动势保持           4 V 不变
                                          ΔΦ
    解析:根据法拉第电磁感应定律,可得:E=                  Δt =4  V,选项   D 正确,选项     A、B、C  错
误.
    答案:D
    2.


    夏天将到,在北半球,当我们抬头观看教室内的电风扇时,发现电风扇正在逆时针转
动.金属材质的电风扇示意图如图所示,由于电磁场的存在,下列关于                              A、O 两点的电势及
电势差的说法,正确的是(  )
    A.A 点电势比     O 点电势高
    B.A 点电势比     O 点电势低
    C.A 点电势和     O 点电势相等

    D.扇叶长度越短,UAO       的电势差数值越大
    解析:在北半球,地磁场的竖直分量竖直向下,由右手定则可判断                            OA 中电流方向由
O 到 A,再根据在电源内部电流由负极流向正极,可知                    A 点为正极,电势高,A         对,B、C   错;
由  E=Blv 可知  D 错.
    答案:A
    3.


    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∶1
    C.a→c,1∶2  D.c→a,1∶2
    解析:由右手定则可判断出            MN 中电流方向为从      N 到 M,通过电阻     R 的电流方向为      a→c.根
据  E=BLv 知,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原来的

2 倍,E1∶E2=1∶2,C     项正确.
    答案:C
    4.


    如图所示,导体棒        AB 的长为   2R,绕  O 点以角速度     ω 匀速转动,OB     长为   R,且  O、B、
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A 三点在一条直线上,有一磁感应强度为                B 的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直,
那么   AB 两端的电势差为(  )
      1
    A.2BωR2    B.2BωR2
    C.4BωR2  D.6BωR2

    解析:A   点线速度     vA=ω·3R,B   点线速度     vB=ωR,AB   棒切割磁感线的平均速度v=
vA+vB
   2  =2ωR,由     E=Blv 得,AB  两端的电势差为       E=B·2R·v=4BωR2,C      正确.
    答案:C
    5.


    如图所示,匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重

合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为                        B0.使该线框从静止开始绕过
圆心   O、垂直于半圆面的轴以角速度            ω  匀速转动半周,在线框中产生感应电流.现使线框
保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化.为了产生与线框转动半周过程中同
                                     ΔB
样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率                  Δt 的大小应为(  )
      4ωB0    2ωB0
    A.  π   B.  π
      ωB0    ωB0
    C. π   D. 2π
    解析:当线框绕过圆心          O 的转动轴以角速度       ω  匀速转动时,由于面积的变化产生感应
                                                                 E1  ΔΦ1

电动势,从而产生感应电流.设半圆的半径为                    r,导线框的电阻为        R,即  I1= R = Rt =
      1
       πr2B0
      2
B0ΔS     π    B0r2ω                                  E2  ΔΦ2  ΔBS  ΔBπr2
        R
 Rt  =   ω  =  2R  .当线框不动,磁感应强度变化时,I2=               R = RΔt = RΔt = 2RΔt ,因
           ΔB   ωR0

I1=I2,可得    Δt = π ,C 选项正确.
    答案:C
    二、多项选择题
    6.在空间某处存在一变化的磁场,则(  )
    A.在磁场中放一闭合线圈,线圈中一定会产生感应电流
    B.在磁场中放一闭合线圈,线圈中不一定会产生感应电流
    C.在磁场中不放闭合线圈,在变化的磁场周围一定不会产生电场
    D.在磁场中放不放闭合线圈,在变化的磁场周围都会产生电场
    解析:由感应电流产生的条件可知,只有闭合回路中磁通量发生改变,才能产生感应
电流,如果闭合线圈平面与磁场方向平行,则线圈中无感应电流产生,故                               A 错、B  对;由
麦克斯韦电磁场理论可知,感应电场的产生与变化的磁场周围有无闭合回路无关,故                                    C 错、
D 对.
    答案:BD
    7.(杭州高二检测)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,感应电动势可能不为零
    C.当穿过线圈的磁通量变化越快时,感应电动势越大
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    D.感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比
                                                 ΔΦ
    解析:由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势                    E=n  Δt ,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;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 正确.
    答案:BC
    8.将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置,不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.流过导体横截面的电荷量
    解析:将磁铁插到同一位置,磁通量的变化量相同,而用时不同,所以磁通量的变化
                                                            E      ΔΦ
率不同,感应电动势的大小不同,感应电流的大小不同,由                         q=IΔt=RΔt=Δt·RΔt=
ΔΦ
 R 可知流过导体横截面的电荷量不变.
    答案:AD


    9.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,如线圈所围面积里的磁通
量随时间变化的规律如图所示,则线圈中(  )
    A.0 时刻感应电动势最大
    B.0.05 s 时感应电动势为零
    C.0.05 s 时感应电动势最大
    D.0~0.05 s  这段时间内平均感应电动势为             0.4 V
                                 ΔΦ              ΔΦ
    解析:由法拉第电磁感应定律             E= Δt ,在  Φ-t  图象  Δt 为某点斜率,0      时刻和   0.1 
s 时刻斜率绝对值最大,表明电动势值最大,0.05                    s 时刻斜率为零,则电动势为零,0~
0.05 s 时间内平均感应电动势为          0.4 V,故选项    A、B、D   正确.
    答案:ABD
    10.如图甲所示,面积为          S=1   m2 的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场,磁场
的磁感应强度      B 随时间   t 变化的关系如图乙所示(B         取向里方向为正).以下说法中正确的
是(  )


    A.环中产生逆时针方向的感应电流
    B.环中产生顺时针方向的感应电流
    C.环中产生的感应电动势大小为              1 V
    D.环中产生的感应电动势大小为              2 V
    解析:由楞次定律可判断,环中产生逆时针方向的感应电流,选项                            A 正确、B   错误;
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                                                    ΔB    2-1
根据法拉第电磁感应定律,环中产生的感应电动势大小为                        E=  Δt S= 1 ×1 V=1 V,选项
C 正确、D   错误.
    答案:AC
    三、非选择题
    11.


    (滨州高二检测)在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中,B=0.2                           T,有一水平放
置的光滑框架,宽度为          l=0.4    m,如图所示,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         cd 杆以恒定加速度      a=2    m/s2 由静止开始做匀变速运
动,则:
    (1)在 5 s 内平均感应电动势是多少?
    (2)第 5 s 末,回路中的电流多大?
                           1
    解析:(1)5 s   内的位移    x=2at2=25 m,
                      x
    5 s 内的平均速度v=t=5 m/s,
               0+2 × 5
    (也可用-=       2    m/s=5 m/s 求解)
           v
    故平均感应电动势        E=Bl-=0.4 V.
                         v
    (2)第 5 s 末:v′=at=10 m/s.此时感应电动势:E′=Blv′.
                   E′  Blv′ 0.2 × 0.4 × 10
    则回路电流为      I=R=    R =     1      A=0.8 A.
    答案:(1)0.4 V (2)0.8 A
    12.如图甲所示,一个圆形线圈匝数               n=1   000 匝、面积   S=2×10-2    m2、电阻   r=1 
Ω.在线圈外接一阻值为          R=4 Ω  的电阻.把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈
平面向里,磁场的磁感应强度             B 随时间变化规律如图乙所示.求:


    (1)0~4 s 内,回路中的感应电动势;
    (2)t=5 s 时,a、b    两点哪点电势高;
    (3)t=5 s 时,电阻     R 两端的电压    U.
                                                                      ΔΦ
    解析:(1)根据法拉第电磁感应定律得,0~4 s                内,回路中的感应电动势           E=n  Δt
             0.4-0.2 × 2 × 10-2
    =1 000×           4          V
    =1 V
    (2)t=5   s 时,磁感应强度正在减弱,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场
方向相同,即感应电流产生的磁场方向是垂直纸面向里,故                         a 点的电势高.
                                           ΔΦ
    (3)在 t=5 s  时,线圈的感应电动势为           E′=n  Δt
             |0-0.4| × 2 × 10-2
    =1 000×         2        V
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=4 V
根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为
    E′    4
I=R+r=4+1 A=0.8 A
故电阻   R 两端的电压
U=IR=0.8×4 V=3.2 V
答案:(1)1 V (2)a    点的电势高 (3)3.2 V
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