高二物理下冊法拉第電磁感應定律課時練習題及參考答案

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高二 來源: 高中學習網
1.閉合的金屬環(huán)處于隨時間均勻變化的勻強磁場中,磁場方向垂直于圓環(huán)平面,則(  )
A.環(huán)中產生的感應電動勢均勻變化
B. 環(huán)中產生的感應電 流均勻變化
C.環(huán)中產生的感應電動勢保持不變
D.環(huán)上某一小段導體所受的安培力保持不變
答案 C
解析 磁場均勻變化,也就是說ΔBΔt=k,根據感應電動勢的定義式,E=ΔΦΔt=SΔBΔt=kS,其中k是一個常量,所以圓環(huán)中產生的感應電動勢的數(shù)值是一個常量.
2.單匝矩形線圈在勻強磁場中勻速運動,轉軸垂直于磁場,若線圈所圍面積里磁通量隨時間變化的規(guī)律如圖8 所示,則O~D過程中(  )[
圖8
A.線圈中O時刻感應電動勢最大
B.線圈中D時刻感應電動勢為零
C.線圈中D時刻感應電動勢最大
D.線圈中O至D時間內平均感應電動勢為0.4 V
答案 ABD
解析 由法拉第電磁感應定律知線圈中O至D時間內的平均感應電動勢E=ΔΦΔt=2×10-30.01/2 V=0.4 V.由感應電動勢的物理意義知,感應電動勢的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的改變量ΔΦ均無必然聯(lián)系,僅由磁通量的變化率ΔΦΔt決定,而任何時刻磁通量的變化率ΔΦΔt就是Φ-t圖象上該時刻切線的斜率,不難看出O點處切線斜率最大,D點處切線斜率最小為零,故A、B、D選項正確.
3.如圖9所示,閉合開關S,將條形磁鐵插入閉合線圈,第一次用0.2 s,第二次用0.4 s,并且兩次的起始和終止位置相同,則(  )
圖9
A.第一次磁通量變化較快[
B.第一次G的最大偏角較大
C.第二次G的最大偏角較大
D.若斷開S,G均不偏轉,故均無感應電動勢
答案 AB
解析 將磁鐵插到閉合線圈的同一位置.磁通量的變化量相同,而用的時間不同,所以磁通量的變化率不同,第一次時間短變化快,感應電動勢大,故A、B正確;若斷開S,無感應電流,但有感應電動勢,故D錯誤.
4.一閉合線圈放在隨時間均勻變化的磁場中,線圈平面和磁場方向垂直.若想使線圈中的感應電流增強一倍,下述方法可行的是(  )
A.使線圈匝數(shù)增加一倍
B.使線圈面積增加一倍
C.使線圈匝數(shù)減少一半
D.使磁感應強度的變化率增大一倍
答案 D
解析 根據E=nΔΦΔt=nΔBΔtS求電動勢,考慮到當n、S發(fā)生變化時導體的電阻也發(fā)生了變化.若匝數(shù)增加一倍,電阻也增加一倍,感應電流不變,故A錯;若匝數(shù)減少一半,感應電流也不變,故C錯;若面積增加一倍,長度變?yōu)樵瓉淼?倍,因此電阻為原來的2倍,電流為原來的2倍,故B錯,D正確.[來源:學+科+網Z+X+X+K]
5.在圖10中,EF、GH為平行的金屬導軌,其電阻不計,R為電阻,C為電容器,AB為可在EF和GH上滑動的導體橫桿.有勻強磁場垂直于導軌平面.若用I1和I2分別表示圖中該處導線中的電流,則當橫桿AB(  )
[
圖10
A.勻速滑動時,I1=0,I2=0
B.勻速滑動時,I1≠0,I2 ≠0
C.加速滑動時,I1=0,I2=0
D.加速滑動時,I1≠0,I2≠0
答案 D
解析 導體棒水平運動時產生感應電動勢,對整個電路,可把AB棒看做電源,等效電路如下圖 所示.當棒勻速滑動時,電動勢E不變,故I1≠0,I2=0.當棒加速運動時,電動勢E不斷變大,電容器不斷充電,故I1≠0,I2≠0.[來源:Zxxk.Com]
6.如圖11所示,一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路.虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場.方向垂直于回路所在的平面.回路以速度v向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直.從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止,下列結論正確的是(  )
圖11
A.感應電流方向不變
B.CD段直導線始終不受安培力[
C.感應電動勢最大值Em=Bav
D.感應電動勢平均值E=14πBav
答案 ACD
解析 在閉合電路進入磁場的過程中,通過閉合電路的磁通量逐漸增大,根據楞次定律可知感應電流的方向為逆時針方向不變,A正確.根據左手定則可判斷,CD段受安培力向下,B不正確.當半圓閉合回路進入磁場一半時,這時有效切割長度最大為a,所以感應電動勢最大值Em=Bav,C正確.感應電動勢平均值E=ΔΦΔt=14πBav.D正確.
7.如圖12所示,金屬三角形導軌COD上放有一根金屬棒MN.拉動MN,使它以速度v向右勻速運動,如果導軌和金屬棒都是粗細相同的均勻導體,電阻率都相同,那么在MN運動的過程中,閉合回路的(  )
圖12
A.感應電動勢保持不變
B.感應電流保持不變
C.感應電動勢逐漸增大
D.感應電流逐漸增大
答案 BC
8.如圖13所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN ,當PQ在外力的作用下運動時,MN在磁場力的作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是(  )
圖13
A.向右加速運動
B.向左加速運動
C.向右減速運動
D.向左減速運動
答案 BCP,由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的;若PQ向右加速運動,則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律可以判斷流過MN的感應電流是從N→P, 由安培定則可知穿過L1的磁場方向是自下而上的;若PQ向右加速運動,則穿過L1的磁通量增加,用楞次定律可以判斷流過MN的感應電流是從N→M的,用左手定則可判定MN受到向左的安培力,將向左運動,可見選項A不正確;若PQ向右減速運動,流過MN的感應電流方向、MN所受的安培力的方向均將反向,MN向右運動,所以選項C是正確的;同理可判斷B項是正確的,D項是錯誤的.
9.某同學在實驗室里熟悉各種儀器的使用,他將一條形 磁鐵放在水平轉盤上,如圖14甲所示,磁鐵可隨轉盤轉動,另將一磁感應強度傳感器固定在轉盤旁邊.當轉盤(及磁鐵)轉動時,引起磁感應強度測量值周期性地變化,該變化的周期與轉盤轉動周期一致.經過操作,該同學在計算機上得到了如圖乙所示的圖象.該同學猜測磁感應強度傳感器內有一線圈,當測得磁感應強度最大時就是穿過線圈的磁通量最大時.按照這種猜測(   )
圖14
A.在t=0.1 s時刻,線圈內產生的感應電流的方向發(fā)生了變化[
B.在t=0.15 s時刻,線圈內產生的感應電流的方向發(fā)生了變化
C.在t=0.1 s時刻,線圈內產生的感應電流的大小達到了最大值
D.在t=0.15 s時刻,線圈內產生的感應電流的大小達到了最大值
答案 AC[
解析 根據圖象可知,0.1 s為磁感應強度最大的位置,并且突然從 增大變?yōu)闇p小,所以感應電流應該最大并且改 變方向.
10.穿過單匝閉合線圈的磁通量隨時間變化的Φ-t圖象如圖15所示,由圖知0~5 s線圈中感應電動勢大小為________V,5 s~10 s線圈中感應電動勢大小為________V,10 s~15 s線圈中感應電動勢大小為________V.[
圖15
答案 1 0 2
11.正在轉動的電風扇葉片,一旦被卡住,電風扇電動機的溫度上升,時間一久,便發(fā)生一種焦 糊味,十分危險,產生這種現(xiàn)象的原因是
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答案 見解析
解析 電風扇葉片一旦卡住,這時反電動勢消失,電阻很小的線圈直接連在電源的兩端,電流會很大,所以電風扇電動機的溫度很快上升,十分危險.
12.如圖16所示,abcd是一邊長為l的勻質正方形導線框,總電阻為R,今使線框以恒定速度v水平向右穿過方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域.已知磁感應強度為B,磁場寬度為3l,求線框在進入磁區(qū)、完全進入磁區(qū)和穿出磁區(qū)三個過程中a、b兩點間電勢差的大小.
圖16
答案 3Blv4 Blv Blv4
解析 導線框在進入磁區(qū)過程中,ab相當于電源,等效電路如下圖甲所示.
E=Blv, r=14R,R外=34R,I=ER外+r=BlvR,
Uab為端電壓;所以Uab=IR外=3Blv4.
導線框全部進入過程中,磁通量不變,感應電流
I=0,但Uab=E=Blv
導線框在穿出磁區(qū)過程中,cd相當于電源,等效電路如下圖乙所示.
E=Blv,r=14R,R外=34R,I=ER外+r=BlvR,
Uab=IRab=BlvR×14R=Blv4.
13.如圖17所示,水平放置的平行金屬導軌,相距l(xiāng)=0.50 m,左端接一電阻R=0.20 Ω,磁感應強度B=0.40 T的勻強磁場方向垂直于導軌平面,導體棒ab垂直放在導軌上,并能無摩擦地沿導軌滑動,導軌和導體棒的電阻均可忽略不計 ,當ab以v=4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時,求:
圖17
(1)ab棒中感應電動勢的大小;
(2)回路中感應電流的大。
(3)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大。
答案 (1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N
解析 (1)根據法拉第電磁感應定律,ab棒中的感應電動勢為E=Blv=0.40×0.50×4.0 V=0.80 V
(2)感應電流大小為I=ER=0.800.20 A=4.0 A
(3)由于ab棒受安培力F=IlB=4.0×0.50×0.40 N=0.8 N,故外力的大小也為0.8 N.


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