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2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：4.4　法拉第電磁感應(yīng)定律含答案 知識(shí)點(diǎn)一　法拉第電磁感應(yīng)定律 1．關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．穿過(guò)閉合電路的磁通量最大時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定最大 B．穿過(guò)閉合電路的磁通量為零時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零 C．穿過(guò)閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零 D．穿過(guò)閉合電路的磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定不為零 2．穿過(guò)一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量始終為每秒均勻增加2 Wb，則(　　) A．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2 V B．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2 V C．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2 V D．線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為一個(gè)確定值，但由于線圈有電阻，電動(dòng)勢(shì)小于2 V 3．(多選)如圖L441甲所示，線圈的匝數(shù)n＝100匝，橫截面積S＝50 cm2，線圈總電阻r＝10 Ω，沿軸向有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)圖示磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化圖像如圖乙所示，則在開(kāi)始的0.1 s內(nèi)(　　) 圖L441 A．磁通量的變化量為0.25 Wb B．磁通量的變化率為2.510－2 Wb/s C．a(chǎn)、b間電壓為0 D．在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)，電流表的示數(shù)為0.25 A 知識(shí)點(diǎn)二　導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 4．如圖L442所示的情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是(　　) 圖L442 A．乙和丁　　　　　　　　B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙 5．如圖L443所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一個(gè)水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中棒的取向不變，且不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將(　　) 圖L443 A．越來(lái)越大 B．越來(lái)越小 C．保持不變 D．無(wú)法確定 6．如圖L444所示，A、B兩閉合圓形導(dǎo)線環(huán)用相同規(guī)格的導(dǎo)線制成，它們的半徑之比rA∶rB＝2∶1，在兩導(dǎo)線環(huán)包圍的空間內(nèi)存在一正方形邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)方向垂直于兩導(dǎo)線環(huán)所在的平面．在磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大的過(guò)程中，流過(guò)兩導(dǎo)線環(huán)的感應(yīng)電流大小之比為(　　) 圖L444 A.＝1 B.＝2 C.＝ D.＝ 7．如圖L445所示，一根導(dǎo)體棒ab在水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中自由下落，并始終保持水平方向且與磁場(chǎng)方向垂直，則有(　　) 圖L445 A．Uab＝0 B．φa＞φb，Uab保持不變 C．φa＞φb，Uab越來(lái)越大 D．φa＜φb，Uba越來(lái)越大 8．如圖L446所示，一個(gè)菱形的導(dǎo)體線框沿著自己的對(duì)角線勻速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)具有一定寬度的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，已知對(duì)角線AC的長(zhǎng)度為磁場(chǎng)寬度的兩倍且AC與磁場(chǎng)邊界垂直．圖L447中表示線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖像(電流以ABCD流向?yàn)檎较?，從C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí))正確的是(　　) 圖L446 圖L447 9．如圖L448所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)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(gè)極板，磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋kt(k>0)隨時(shí)間變化，t＝0時(shí)，P、Q兩板電勢(shì)相等，兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t，電容器P板(　　) 圖L448 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(fù)電，電荷量是 10．在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l＝0.4 m，如圖L449所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd，框架電阻不計(jì)．若cd桿以恒定加速度a＝2 m/s2由靜止開(kāi)始做勻變速運(yùn)動(dòng)，試求解下列問(wèn)題： (1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是多少？ (2)第5 s末，回路中的電流為多大？ (3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力為多大？ 圖L449 11．如圖L4410所示，線框用裸導(dǎo)線組成，cd、ef兩邊豎直放置且相互平行，裸導(dǎo)體ab水平放置并可沿cd、ef無(wú)摩擦滑動(dòng)，而導(dǎo)體棒ab所在處為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝2 T，已知ab長(zhǎng)l＝0.1 m，整個(gè)電路總電阻R＝5 Ω.螺線管匝數(shù)n＝4匝，螺線管橫截面積S＝0.1 m2.在螺線管內(nèi)有圖示方向磁場(chǎng)B1，當(dāng)磁場(chǎng)B1以＝10 T/s的變化率均勻增加時(shí)，導(dǎo)體棒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．(g取10 m/s2) (1)求通過(guò)導(dǎo)體棒ab的電流大?。? (2)導(dǎo)體棒ab質(zhì)量m為多少？ 圖L4410 12．如圖L4411甲所示，平行導(dǎo)軌MN、PQ水平放置，電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌間距d＝10 cm，導(dǎo)體棒ab、cd放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直．每根棒在導(dǎo)軌間的部分的電阻均為R＝1.0 Ω.用長(zhǎng)為L(zhǎng)＝20 cm的絕緣絲線將兩棒系住，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．t＝0時(shí)刻磁場(chǎng)方向豎直向下，絲線剛好處于未被拉伸的自然狀態(tài)．此后，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化如圖乙所示．不計(jì)感應(yīng)電流磁場(chǎng)的影響，整個(gè)過(guò)程絲線未被拉斷．求： (1)0～2.0 s的時(shí)間內(nèi)，電路中感應(yīng)電流的大小與方向； (2)t＝1.0 s時(shí)刻絲線的拉力大?。? 圖L4411 4　法拉第電磁感應(yīng)定律 1．D　[解析] 磁通量的大小與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不存在內(nèi)在的聯(lián)系，故A、B錯(cuò)誤；當(dāng)磁通量由不為零變?yōu)榱銜r(shí)，閉合電路的磁通量一定改變，一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)誤，D正確． 2．C　[解析] 由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V. 3．BD　[解析] 通過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)，ΔΦ＝(0.1＋0.4)5010－4 Wb＝2.510－3 Wb，A錯(cuò)誤；磁通量的變化率＝ Wb/s＝2.510－2 Wb/s，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，當(dāng)a、b間斷開(kāi)時(shí)，其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝n＝2.5 V，C錯(cuò)誤；在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí)相當(dāng)于a、b間接通而形成回路，回路總電阻為線圈的總電阻，故感應(yīng)電流大小I＝＝ A＝0.25 A，D項(xiàng)正確． 4．B　[解析] 公式E＝Blv中的l應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度，甲、乙、丁中的有效長(zhǎng)度均為l，電動(dòng)勢(shì)E＝Blv；而丙的有效長(zhǎng)度為lsin θ，電動(dòng)勢(shì)E＝Blvsin θ，故B項(xiàng)正確． 5．C　[解析] 金屬棒做平拋運(yùn)動(dòng)，水平速度不變，且水平速度即為金屬棒垂直切割磁感線的速度，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變． 6．D　[解析] A、B兩導(dǎo)線環(huán)的半徑不同，它們所包圍的面積不同，但某一時(shí)刻穿過(guò)它們的磁通量相等，所以?xún)蓪?dǎo)線環(huán)上的磁通量變化率是相等的，E＝＝S相同，得＝1，I＝，R＝ρ(S1為導(dǎo)線的橫截面積)，l＝2πr，所以＝，代入數(shù)值得＝＝. 7．D　[解析] ab棒向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可由右手定則判斷，φb＞φa，由Uba＝E＝Blv及棒自由下落時(shí)v越來(lái)越大，可知Uba越來(lái)越大，故D選項(xiàng)正確． 8．B　[解析] 線框從進(jìn)入磁場(chǎng)到穿過(guò)線框的磁通量最大的過(guò)程中，電流沿逆時(shí)針?lè)较?，且先增大后減小；從穿過(guò)線框的磁通量最大的位置到離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中，電流沿順時(shí)針?lè)较?，且先增大后減小，設(shè)∠C為θ，則進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的有效切割長(zhǎng)度為2vttan ，所以電流與t成正比，只有B項(xiàng)正確． 9．D　[解析] 磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋kt(k>0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝S＝kS，而S＝，經(jīng)時(shí)間t，電容器P板所帶電荷量Q＝EC＝；由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電，故D選項(xiàng)正確． 10．(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N [解析] (1)5 s內(nèi)的位移x＝at2＝25 m， 5 s內(nèi)的平均速度v＝＝5 m/s(也可用v＝ m/s＝5 m/s求解)， 故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv＝0.4 V. (2)第5 s末的速度v′＝at＝10 m/s， 此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv′， 則回路電流為I＝＝＝ A＝0.8 A. (3)桿做勻加速運(yùn)動(dòng)，則F－F安＝ma， 故F＝BIl＋ma＝0.164 N. 11．(1)0.8 A　(2)0.016 kg [解析] (1)螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E＝n＝nS＝4100.1 V＝4 V， 故I＝＝0.8 A. (2)ab所受的安培力F＝B2Il＝20.80.1 N＝0.16 N， 導(dǎo)體棒靜止時(shí)有F＝mg， 解得m＝0.016 kg. 12．(1)1.010－3 A　順時(shí)針　(2)1.010－5 N [解析] (1)由圖乙可知＝0.1 T/s， 由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝＝S＝2.010－3 V， 則I＝＝1.010－3 A， 由楞次定律可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颍? (2)導(dǎo)體棒在水平方向上受到的絲線拉力和安培力平衡． 由圖可知t＝1.0 s時(shí)B＝0.1 T， 則FT＝F安＝BId＝1.010－5 N.