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2019-2020年高中物理 4.4《法拉第電磁感應定律》課時作業(yè) 新人教版選修3-2 基礎達標 1．下列說法正確的是(　　) A．線圈中磁通量變化越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 B．線圈中磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 C．線圈放在磁場越強的位置，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 　D．線圈中磁通量變化的越快，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大 【解析】　根據(jù)法拉第電磁感應定律可知D正確． 【答案】　D 2．一根直導線長0.1 m，在磁感應強度為0.1 T的勻強磁場中以10 m/s的速度勻速運動，則導線中產(chǎn)生的感應電動勢描述錯誤的是(　　) A．一定為0.1 V B．可能為零 C．可能為0.01 V D．最大值為0.1 V 【解析】　當公式E＝BLvsinθ中B，l，v互相垂直時，導體切割磁感線運動的感應電動勢最大，Em＝BLv＝0.10.110 V＝0.1 V，考慮到它們三者的空間位置關系，所以描述錯誤的只有A. 【答案】　A 3. 用均勻導線做成的正方形線框邊長為0.2 m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強磁場中，如圖所示，當磁場以10 T/s的變化率增強時，線框中a、b兩點電勢差是(　　) A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V 【解析】　 題中正方形線框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應電動勢，從而在線框中有感應電流，把左半部分線框看成電源，其電動勢為E，內電阻為，畫出等效電路如圖所示，則ab兩點間的電勢差即為電源的路端電壓，設l是邊長，且依題意知＝10 T/s. 由E＝得 E＝＝＝10V＝0.2 V |Uab|＝I＝＝V＝0.1 V 由于a點電勢低于b點電勢，故Uab＝－0.1 V，即B選項正確． 【答案】　B 4. 如圖所示，閉合開關S，將條形磁鐵兩次插入閉合線圈，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(　　) A．第一次磁通量變化較大 B．第一次G的最大偏角較大 C．第一次經(jīng)過G的總電荷量較多 D．若開關S斷開，G不偏轉，故兩次均無感應電動勢 【解析】　由于兩次插入過程條形磁鐵的起始位置和終止位置相同，因此磁通量的變化量ΔΦ相同，故選項A錯誤；根據(jù)E＝n可知，第一次磁通量的變化率較大，感應電動勢較大，而閉合電路的總電阻相同，故第一次G的最大偏轉角度較大，選項B正確；通過G的電荷量q＝Δt＝Δt＝，即兩次通過G的電荷量相等，選項C錯誤，若S斷開，電路中無電流，但仍存在感應電動勢，選項D錯誤． 【答案】　B 5. 如圖所示，長為L的金屬導線彎成一個圓環(huán)，導線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個極板，磁場垂直于環(huán)面向里，磁感應強度以B＝B0＋kt(k>0)隨時間變化，t＝0時，P、Q兩板電勢相等，兩板間的距離遠小于環(huán)的半徑，經(jīng)時間t，電容器P板(　　) A．不帶電 B．所帶電荷量與t成正比 C．帶正電，電荷量是 D．帶負電，電荷量是 【解析】　磁感應強度以B＝B0＋kt(k>0)隨時間變化，由法拉第電磁感應定律得E＝＝S＝kS，而S＝，經(jīng)時間t電容器極板P所帶電荷量Q＝EC＝C，由楞次定律可知，P板帶負電，故選項D正確． 【答案】　D 6. 如圖所示，PQRS為一正方形導線框，它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場，磁場方向垂直于線框平面，邊界MN與線框的邊成45角，E、F分別為PS和PQ的中點．關于線框中的感應電流，正確的說法是(　　) A．當E點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 B．當P點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 C．當F點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 D．當Q點經(jīng)過邊界MN時，線框中感應電流最大 【解析】　當P點開始進磁場時，R點也開始進磁場，這是因為PR連線與MN平行，這時切割磁感線的有效長度為最大，等于RS.所以，回路產(chǎn)生的感應電動勢最大，電流也最大，選項B正確． 【答案】　B 7. 一個電阻是R，半徑為r的單匝線圈放在磁感應強度為B的勻強磁場中，如圖所示，若以線圈的直徑為軸旋轉180，則在此過程中，導線橫截面上通過的電荷量為(　　) A．0 B. C. D. 【解析】　由法拉第電磁感應定律知，此過程中的平均感應電動勢＝＝，平均電流＝，故導線截面上通過的電荷量q＝Δt＝＝. 【答案】　C 8. 如圖所示，導體AB的長為2R，繞O點以角速度ω勻速轉動，OB為R，且OBA三點在一條直線上，有一勻強磁場磁感應強度為B，充滿轉動平面且與轉動平面垂直，那么AB兩端的電勢差為(　　) A.BωR2 B．2BωR2 C．4BωR2 D．6BωR2 【解析】　設經(jīng)過t，磁通量的變化量 ΔΦ＝BΔS＝B(3R)2－BR2＝4BωtR2. 由法拉第電磁感應定律，得 UAB＝＝＝4BωR2. 【答案】　C 9. 如圖所示，在寬為0.5 m的平行導軌上垂直導軌放置一個有效電阻為r＝0.6 Ω的直導體棒，在導軌的兩端分別連接兩個電阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其他電阻不計．整個裝置處在垂直導軌向里的勻強磁場中，如圖所示，磁感應強度B＝0.1 T．當直導體棒在導體上以v＝6 m/s的速度向右運動時，求：直導體棒兩端的電壓和流過電阻R1和R2的電流大?。? 【解析】　 本題可由法拉第電磁感應定律直接求感應電動勢，然后根據(jù)等效電路，由歐姆定律計算電流大小． 由題意可畫出如右圖所示的電路圖，則感應電動勢 E＝Blv＝0.10.56 V＝0.3 V Uab＝＝V＝0.24 V， I1＝＝ A＝0.06 A I2＝＝ A＝0.04 A. 【答案】　0.24 V　0.06 A　0.04 A 能力提升 1. 一正方形閉合導線框abcd邊長L＝0.1 m，各邊電阻均為1 Ω，bc邊位于x軸上，在x軸原點O右方有寬L＝0.1 m、磁感應強度為1 T、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，如圖所示．在線框以恒定速度4 m/s沿x軸正方向穿越磁場區(qū)域的過程中，如圖所示的各圖中，能正確表示線框從進入到穿出磁場過程中，ab邊兩端電勢差Uab隨位置變化情況的是(　　) 【解析】　當ab邊進入磁場時，ab為電源，Uab為路端電壓，Uab＝BLv＝0.3 V；當ab邊出磁場時，dc為電源，Uab＝BLv＝0.1 V，且方向相同，故B項正確． 【答案】　B 2．如圖所示，在下列情況下電流計G中有電流通過的是(B為勻強磁場)(　　) A．MN向左勻速運動的過程中 B．MN向左加速運動的過程中 C．MN向右勻速運動的過程中 D．MN向右加速運動的過程中 【解析】　電流計中如果有電流，線圈a中應有變化的磁場，線圈a中的磁場由線圈b中的電流產(chǎn)生，則線圈b中電流一定是變化的，線圈b中的電流是MN切割磁感線運動產(chǎn)生，則MN必定做變速運動，所以選項B、D正確． 【答案】　BD 3．在圖中，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(　　) 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 【解析】　導體棒水平運動時產(chǎn)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. 【答案】　D 4. 穿過某閉合線圈的磁通量Φ，隨時間t按如圖所示的正弦規(guī)律變化．t1時刻磁通量Φ1最大，t3時刻磁通量Φ3＝0，時間Δt1＝t2－t1和Δt2＝t3－t2相等，在Δt1和Δt2時間內閉合線圈中感應電動勢的平均值分別為和，在t2時刻感應電動勢的瞬時值為e，則(　　) A.> B.< C.>e> D.>e> 【解析】　 仔細研究圖，看兩個直角三角形：平行于縱軸(Φ軸)的直角邊，相當于磁通量的改變量；平行于橫軸(t軸)的直角邊，為對應的物理過程所經(jīng)歷的時間；斜邊的斜率，即ΔΦ/Δt，為相應時間內感應電動勢的平均值，圖非常直觀地顯示>.某時刻感應電動勢的瞬時值與Φ－t圖象在該時刻切線的斜率對應．t2時刻Φ－t圖線的切線已畫在圖上，不難看出>e>. 【答案】　BD 5. 如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側是磁感應強度為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(　　) A．感應電流方向不變 B．CD段直線始終不受安培力 C．感應電動勢最大值E＝Bav D．感應電動勢平均值＝πBav 【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(jù)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(jù)左手定則可以判斷，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，等效長度最大為a，這時感應電動勢最大為E＝Bav，C正確．感應電動勢平均值＝＝＝πBav，D正確． 【答案】　ACD 6．如圖所示，矩形線圈在0.01 s內由原始位置Ⅰ轉落至位置Ⅱ.已知ad＝510－2 m，ab＝2010－2 m，勻強磁場的磁感應強度B＝2 T，R1＝R3＝1 Ω，R2＝R4＝3 Ω.求： (1)平均感應電動勢； (2)轉落時，通過各電阻的平均電流．(線圈的電阻忽略不計) 【解析】　線圈由位置Ⅰ轉落至位置Ⅱ的過程中，穿過線圈的磁通量Φ發(fā)生變化，即產(chǎn)生感應電動勢，視這一線圈為一等效電源，線圈內部為內電路，線圈外部為外電路，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解． (1)設線圈在位置Ⅰ時，穿過它的磁通量為Φ1，線圈在位置Ⅱ時，穿過它的磁通量為Φ2，有Φ1＝BScos60＝110－2 Wb，Φ2＝BS＝210－2 Wb，所以ΔΦ＝Φ2－Φ1＝110－2 Wb. 根據(jù)法拉第電磁感應定律可得E＝＝1 V. (2)將具有感應電動勢的線圈等效為電源，其外電路的總電阻R＝＝2 Ω. 根據(jù)閉合電路歐姆定律得總電流I＝＝ A＝0.5 A. 通過各電阻的電流I′＝I＝0.25 A. 【答案】　(1)1 V　(2)0.25 A