高中物理 4.4《法拉第电磁感应定律》课时作业 新人教版选修3-2
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最新中小学教案、试题、试卷
最新中小学教案、试题、试卷 - 1 - 《法拉第电磁感应定律》
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】 D
2．一根直导线长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 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
【解析】 当公式E＝BLvsinθ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，Em＝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．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V
C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－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
|Uab|＝r2I＝Er2＋r2·r2＝0.2r×r2V＝0.1 V
由于a点电势低于b点电势，故Uab＝－0.1 V，即B选项正确．
【答案】 B
4. 最新中小学教案、试题、试卷
最新中小学教案、试题、试卷 - 2 - 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】 B
5.
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＝B0＋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kL2C4π
D．带负电，电荷量是kL2C4π
【解析】 磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得E＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝kS，而S＝L24π，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( ) 最新中小学教案、试题、试卷
最新中小学教案、试题、试卷 - 3 - 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．0 B.Bπr2R
C.2Bπr2R D.4Bπr2R
【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＝2BSΔt，平均电流I－＝E－R，故导线截面上通过的电荷量q＝I－Δt＝2BSR＝2πBr2R.
【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.12BωR2 B．2BωR2
C．4BωR2 D．6BωR2
【解析】 设经过t，磁通量的变化量
ΔΦ＝BΔS＝Bωt2(3R)2－Bωt2R2＝4BωtR2.
由法拉第电磁感应定律，得
UAB＝ΔΦΔt＝4BωtR2t＝4BωR2.
【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R1＝4 Ω、R2＝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R1和R2的电流大小． 最新中小学教案、试题、试卷
最新中小学教案、试题、试卷 - 4 - 【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
Uab＝ER外R外＋r＝0.3×2.42.4＋0.6V＝0.24 V，
I1＝UabR1＝0.244 A＝0.06 A
I2＝UabR2＝0.246 A＝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Uab随位置变化情况的是( )
【解析】 当ab边进入磁场时，ab为电源，Uab为路端电压，Uab＝34BLv＝0.3 V；当ab边出磁场时，dc为电源，Uab＝14BLv＝0.1 V，且方向相同，故B项正确．
【答案】 B
2．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最新中小学教案、试题、试卷
最新中小学教案、试题、试卷 - 5 - 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】 BD
3．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＝0
B．匀速滑动时，I1≠0，I2≠0
C．加速滑动时，I1＝0，I2＝0
D．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】 D
4.
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>E2 B.E1 C.E1>e>E2 D.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】 BD 5.
