2020年高考物理总复习 课时作业三十九 法拉第电磁感应定律
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课时作业 三十九 法拉第电磁感应定律
(限时:45分钟)
(班级________ 姓名________)
1.(多选)穿过一个电阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量始终是每秒钟均匀地减少4 Wb ,则( )
A .线圈中感应电动势一定是每秒减少4 V
B .线圈中感应电动势一定是4 V
C .线圈中感应电流一定是每秒减少4 A
D .线圈中感应电流一定是4 A
2.如图所示,将一直导线AC 折成ABC 形状,AB BC =1
2
,且AB ⊥BC ,将导线ABC 放在纸面
内,匀强磁场垂直纸面向里,使导线ABC 以相同的速度分别垂直AB 、BC 、AC 在纸面内做匀速直线运动,AC 两端电压分别为U 1、U 2、U 3,三者之比正确的是( )
第2题图
A .U 1∶U 2∶U 3=1∶1∶1
B .U 1∶U 2∶U 3=1∶2∶2
C .U 1∶U 2∶U 3=1∶2∶3
D .U 1∶U 2∶U 3=1∶2∶ 5
3.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( )
第3题图
A.Ba 22Δt
B.nBa 22Δt
C.nBa 2Δt
D.2nBa 2
Δt
4.(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片
P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中.圆盘旋转时,关于流过电阻R 的电流,下列说法正确的是( )
第4题图
A .若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B .若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a 到b 的方向流动
C .若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D .若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍 5.(多选)如图所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B ,方向相反且垂直纸面,MN 、PQ 为其边界,OO ′为其对称轴.一导线折成边长为l 的正方形闭合回路abcd ,回路在纸面内以恒定速度v 0向右运动,当运动到关于OO ′对称的位置时( )
第5题图
A .穿过回路的磁通量为零
B .回路中感应电动势大小为2Blv 0
C .回路中感应电流的方向为顺时针方向
D .回路中ab 边与cd 边所受安培力方向相同
6.两块水平放置的金属板间的距离为d ,用导线与一个n 匝线圈相连,线圈电阻为r ,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R 与金属板连接,如图所示,两板间有一个质量为m 、电荷量为+q 的油滴恰好处于静止,则线圈中的磁感应强度B 的变化情况和磁通量的变化率分别是( )
第6题图
A .磁感应强度
B 竖直向上且正增强,ΔΦΔt =dmg
nq
B .磁感应强度B 竖直向下且正增强,ΔΦΔt =dmg
nq
C .磁感应强度B 竖直向上且正减弱,ΔΦΔt =dmg (R +r )
nqR
D .磁感应强度B 竖直向下且正减弱,ΔΦΔt =dmg (R +r )
nq
7.如图所示,两根同种金属材料、同一粗细、长度的导线,一根直接折成正方形闭合
线框(甲),另一根先拉长为原来的2倍再折成正方形闭合线框(乙).磁场垂直纸面向里均匀变化,将两线框一起垂直磁场摆放,求:
(1)二者感应电动势之比; (2)二者感应电流之比; (3)二者热功率之比.
甲 乙 第7题图
8.如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L =0.4 m .导轨右端接有阻值R =1 Ω的电阻.导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好,导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场,bd 连线与导轨垂直,长度也为L .从0时刻开始,磁感应强度B 的大小随时间t 变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s 后刚好进入磁场,若使棒在导轨上始终以速度v =1 m/s 做直线运动,求:
(1)棒进入磁场前,回路中的电动势E ; (2)棒在运动过程中受到的最大安培力F ,以及棒通过三角形abd 区域时电流i 与时间t 的关系式.
第8题图
课时作业(三十九) 法拉第
电磁感应定律1.BD 【解析】 感应电动势的大小跟穿过这一回路的磁通量的变化率
成正比,与磁通量是增是减无关,由法拉第电磁感应定律E =
n
ΔφΔt 得E =4 V ,线圈中电流I =E
R
=4 A ,故B 、D 正确. 2.D 【解析】 部分导线切割磁感线时E =BLv ,其中L 为导体切割磁感线的有效长度,依题意可知U 1∶U 2∶U 3=1∶2∶5,故D 选项正确.
3.B 【解析】 当磁场增强时线圈中产生感应电动势:E =n ΔφΔt =n ΔB Δt S =n ΔB Δt a 2,B
项正确.
4.AB 【解析】 由右手定则知,圆盘按如题图所示的方向转动时,感应电流沿a 到
b 的方向流动,选项B 正确;由感应电动势E =12
Bl 2ω知,角速度恒定,则感应电动势恒定,
电流大小恒定,选项A 正确;角速度大小变化,感应电动势大小变化,但感应电流方向不变,选项C 错误;若ω变为原来的2倍,则感应电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,
由P =I 2
R 知,电流在R 上的热功率变为原来的4倍,选项D 错误.
5.ABD 【解析】 由题意知,穿过闭合回路的磁通量Φ=0,A 正确;由右手定则判知ab 边与cd 边切割磁感线产生的感应电动势相当于两个电源串联,回路中的感应电动势E =Bl ab v 0+Bl cd v 0=2Blv 0,B 正确;由右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向,C 错误;由左手定则可知ab 边与cd 边所受的安培力方向均向左,D 正确.
6.C 【解析】 由题意电荷量+q 的油滴恰好静止金属板间,受到的电场力与重力平衡,由平衡条件得知,油滴受到的电场力竖直向上,则金属板上板带负电,下板带正电.A 、C.若磁感应强度B 竖直向上,B 正在增强时,根据楞次定律得知,线圈中产生的感应电动势是下负上正,金属板下板带负电,上板带正电,油滴不能平衡,故A 错误.若磁感应强度B 竖直向上且B 正在减弱时,油滴能保持平衡.根据法拉第电磁感应定律得:E =n ΔΦ
Δt ①,金
属板间的电压:U =E
R R +r
②, 要使油滴平衡,则有q U d =mg ③,联立①②③得:
ΔΦ
Δt
=dmg (R +r )
nqR
.故C 正确.同理可知,磁感应强度B 竖直向下且正增强时,线圈中产生的感应
电动势是上负下正,金属板下板带正电,上板带负电,油滴能平衡,且有ΔΦΔt =dmg (R +r )
nqR ,
故B 错误.磁感应强度B 竖直向下减弱时,线圈中产生的感应电动势是下负上正,金属板下
板带负电,上板带正电,油滴不能平衡.故D 错误.
7.(1)1∶4 (2)1∶1 (3)1∶4
【解析】 此题解题关键是要注意拉长导线的同时对导线截面积亦有影响.
设甲导线长为4l 电阻率为ρ横截面积为S ,则乙导线长为8l 横截面积为S
2,根据题中
所给条件,结合电阻定律公式可得:
两线框所围面积之比S 1S 2=1
4①,
两线框电阻之比R 1R 2=1
4
②,
根据法拉第电磁感应定律E =ΔΦΔt =S ΔB Δt ③,而电流I =E R ④,电功率P =E
2
R ⑤,综合
①②③④⑤可得:
(1)电动势之比E 1E 2=14 (2)电流之比I 1I 2=11 (3)功率之比P 1P 2=1
4
.
8.(1)0.04 V (2)0.04 N i =(t -1)A(1 s ≤t ≤1.2 s)
【解析】 (1)正方形磁场的面积为S ,则S =L 2
2=0.08 m 2
.在棒进入磁场前,回路中的
感应电动势是由于磁场的变化而产生的.由B t 图象可知ΔB Δt =0.5 T/s ,根据E =n ΔΦ
Δt ,
得回路中的感应电动势E =
ΔB
Δt
S =0.5×0.08 V =0.04 V. (2)当导体棒通过bd 位置时感应电动势、感应电流最大,导体棒受到的安培力最大.此时感应电动势E ′=BLv =0.5×0.4×1 V =0.2 V ;
回路中感应电流I ′=
E ′R =0.2
1
A =0.2 A 导体棒受到的安培力
F =BI ′L =0.5×0.2×0.4 N =0.04 N
当导体棒通过三角形abd 区域时,导体棒切割磁感线的有效长度 l =2v (t -1) (1 s ≤t ≤1.2 s)
感应电动势e =Blv =2Bv 2
(t -1)=(t -1) V 感应电流i =e R
=(t -1)A(1 s ≤t ≤1.2 s).。