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2018版高中物理课时作业三法拉第电磁感应定律新人教版选修3_2

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                  课时作业(三) 法拉第电磁感应定律
    一、单项选择题
    1.下列说法正确的是(  )
    A.线圈的面积越大,线圈的感应电动势越大
    B.线圈的匝数越多,线圈的感应电动势越大
    C.某时刻线圈中的磁通量为零,线圈的感应电动势不一定为零
    D.在任意情况下,导体切割磁感线的感应电动势都为                      E=Blv
    解析:线圈的面积很大,匝数很多,但穿过线圈的磁通量不发生变化,线圈的感应电
动势为零,A、B      错;在穿过线圈的磁通量的变化中,某时刻磁通量为零,但感应电动势不
为零,C   对;只有当磁场方向、导体、导体运动方向三者两两垂直时,导体感应电动势才
为  E=Blv,D  错.
    答案:C
    2.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 V
    B.线圈中感应电动势每秒减少             2 V
    C.线圈中感应电动势始终为            2 V
    D.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
                ΔΦ     ΔΦ
    解析:由    E=n  Δt 知: Δt 恒定,n=1,所以      E=2 V.
    答案:C
    3.穿过某单匝闭合回路的磁通量              Φ 随时间   t 变化的图象分别如图中的①~④所示,
下列说法正确的是(  )


    A.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~t1 时间内的感应电动势是          t1~t2 时间内感应电动势的         2 倍
    D.图④产生的感应电动势先变大再变小
                       ΔΦ    ΔΦ
    解析:感应电动势        E= Δt ,而  Δt 对应 Φ-t   图象中图线的斜率,根据图线斜率的变化
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                                0~t1 时间内
的大小是    t1~t2 时间内大小的      2 倍;④中感应电动势先变小再变大.
    答案:C
    4.一根导体棒      ab 在水平方向的匀强磁场中自由下落,并始终保持水平方向且与磁场
方向垂直.如图所示,则有(  )


    A.Uab=0  B.φa>φb,Uab    保持不变
    C.φa≥φb,Uab    越来越大  D.φa<φb,Uab      越来越大
    解析:ab   棒向下运动时,可由右手定则判断出,φb>φa,由                    Uab=E=Blv 及棒自由下
落时   v 越来越大,可知      Uab 越来越大,故     D 选项正确.
    答案:D
    5.如图所示,平行金属导轨的间距为                d,一端跨接一阻值为         R 的电阻,匀强磁场的磁
感应强度为     B,方向垂直于导轨所在平面向里,一根长直金属棒与导轨成                         60°角放置,且
                 中国现代教育网      www.30edu.com  全国最大教师交流平台

接触良好,则当金属棒以垂直于棒的恒定速度                    v 沿金属导轨滑行时,其他电阻不计,电阻
R 中的电流为(  )


       Bdv                Bdv
    A.Rsin60°      B.      R
      Bdvsin60°   Bdvcos60°
    C.   R      D.   R
    解析:因磁感应强度         B 的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直,故                     E=Blv,其
       d
中  l=sin60°,结合欧姆定律可知选项          A 正确.
    答案:A
    6.如图所示,一正方形线圈的匝数为                n,边长为    a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一
半处在磁场中.在        Δt  时间内,磁感应强度的方向不变,大小由                 B 均匀地增大到      2B.在此
过程中,线圈中产生的感应电动势为(  )


      Ba2    nBa2
    A.2Δt  B. 2Δt
      nBa2    2nBa2
    C. Δt   D. Δt
                                    ΔΦ     ΔB        2B-B   a2  nBa2
    解析:线圈中产生的感应电动势              E=n Δt =n· Δt ·S=n·    Δt  · 2 = 2Δt ,选项
B 正确.
    答案:B
    二、多项选择题


    7.(成都高二检测)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
0.2 s,第二次用时      0.4 s,并且两次磁铁的起始和终止位置相同,则(  )
    A.第一次线圈中的磁通量变化较快
    B.第一次电流表       G 的最大偏转角较大
    C.第二次电流表       G 的最大偏转角较大
    D.若断开    S,电流表     G 均不偏转,故两次线圈两端均无感应电动势
    解析:两次磁通量变化相同,第一次时间短,则第一次线圈中磁通量变化较快,故
A 正确.感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比,磁通量的变化率大,感应电动势大,
产生的感应电流大,故          B 正确、C   错误.断开开关,电流表不偏转,故感应电流为零,但
感应电动势不为零,故          D 错误.
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    答案:AB
    8.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=1×10-2 s   时,感应电动势最大
    C.在  t=2×10-2 s   时,感应电动势为零
    D.在  0~2×10-2 s   时间内,线圈中感应电动势的平均值为零
                                   ΔΦ
    解析:由法拉第电磁感应定律知              E∝ Δt ,故  t=0 及 t=2×10-2 s   时刻,E=0,A     错、
C 对,t=1×10-2 s,E     最大,B   对.0~2×10-2 s,ΔΦ≠0,E≠0,D         错.
    答案:BC
    9.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∶1
    D.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 cm2.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=
                          ΔΦ  B2-B1S              ΔΦ

(B2-B1)S,磁通量的变化率为         Δt =   t2-t1  ,由公式     E=n Δt 得 E=100×
0.2-0.1 × 100 × 10-4
         2-1          V=0.1 V.
    答案:0.1 V
    11.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               FT=2mg,求从    t=0 时起,经多长
时间细线会被拉断?
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    解析:设    t 时刻细线恰被拉断,由题意知,
    ΔB=kΔt①
    金属框中产生的感应电动势
       ΔB     1
    E= Δt ·S=2kL2②
    金属框受到的安培力:
            BEL  BkL3
    F=BIL=   R =  2R ③
    由力的平衡条件得,FT=mg+F④
                   2mgR
    解①②③④得      t= k2L3 .
          2mgR
    答案:   k2L3
    12.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
               E  2
    感应电流    I=R=1 A=2 A
    (2)拉力大小等于安培力大小,F=BIL=1×2×0.4 N=0.8 N
                                               E   2
    (3)由闭合电路欧姆定律可得,电路中电流                 I′=R+r=2 A=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
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