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2019-2020年高中物理 法拉第電磁感應(yīng)定律提高鞏固練習(xí) 新人教版選修4-4 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題 1．穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地減少2Wb，則（ ） A．線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘增加2 V B．線圈中的感應(yīng)電動勢每秒鐘減少2 V C．線圈中無感應(yīng)電動勢 D．線圈中感應(yīng)電動勢保持不變 2．閉合回路的磁通量隨時間t變化圖象分別如圖所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的下列論述，其中正確的是 （ ） A．圖甲回路中感應(yīng)電動勢恒定不變 B．圖乙回路中感應(yīng)電動勢恒定不變 C．圖丙回路中0～t1，時間內(nèi)感應(yīng)電動勢小于t1～t2時間內(nèi)感應(yīng)電動勢 D．圖丁回路中感應(yīng)電動勢先變大后變小 3．在勻強(qiáng)磁場中，有一個接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖所示，已知電容C=30μF，回路的長和寬分別為=5 cm，=8 cm，磁場變化率為510－2 T／s，則（ ） A．電容器帶電荷量為210－9 C B．電容器帶電荷量為410－9 C C．電容器帶電荷量為610－9 C D．電容器帶電荷量為810－9 C 4．粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行?，F(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個不同方向平移出磁場，如圖所示，則在移出過程中線框的一邊a、b兩點(diǎn)間電勢差絕對值最大的是（ ） 5．環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，設(shè)在第1 s內(nèi)磁場方向垂直于線圈平面向里，如圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，那么在第2 s內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流的大小和方向是（ ） A．大小恒定，逆時針方向 B．大小恒定，順時針方向 C．大小逐漸增加，順時針方向 D．大小逐漸減小，逆時針方向 6．如圖所示，導(dǎo)體AB的長為2R，繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動，OB=R，且O、B、A三點(diǎn)在一條直線上，有一勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，充滿轉(zhuǎn)動平面且與轉(zhuǎn)動平面垂直，則AB兩端的電勢差為（ ） A． B．2BωR2 C．4BωR2 D．6BωR2 7．物理實(shí)驗(yàn)中常用一種叫做“沖擊電流計”的儀器測定通過電路的電荷量，如圖所示，探測線圈與沖擊電流計串聯(lián)后可用來測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度。已知線圈匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計組成的回路電阻為R。若將線圈放在被測勻強(qiáng)磁場中，開始線圈平面與磁場垂直，現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180，沖擊電流計測出通過線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測出被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為（ ） A． B． C． D． 8．光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖所示。拋物線的方程為y=x2，其下半部處在一個水平方向的勻強(qiáng)磁場中，磁場的上邊界是y=a的直線（圖中的虛線所示），一個質(zhì)量為m的小金屬塊從拋物線y=b（b＞a）處以速度v沿拋物線下滑，假設(shè)拋物線足夠長，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產(chǎn)生的總的焦耳熱是（ ） A．mgb B． C．mg(b－a) D． 二、填空題 9．如圖所示，A、B兩個閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)都為10匝，半徑RA=2RB，圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小的勻強(qiáng)磁場，則A、B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢之比為EA∶EB=________，線圈中的感應(yīng)電流之比為IA∶IB=________。 10．如圖所示，長為L的導(dǎo)線下懸一小球，在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中做圓錐擺運(yùn)動，圓錐的偏角為θ，擺球的角速度為ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則金屬導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為________。 三、解答題 11．電阻為R的矩形線框abcd，邊長ab=，ad=h，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h，如圖所示，若線框恰好以恒定速度通過磁場，求線框中產(chǎn)生的焦耳熱。（不考慮空氣阻力） 12．如圖所示，導(dǎo)體圓環(huán)半徑為a，導(dǎo)體棒OC可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，C端與環(huán)接觸良好且無摩擦，圓環(huán)的電阻不計，導(dǎo)體棒OC的電阻為r，定值電阻的阻值為R，現(xiàn)使OC繞O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，求電阻R兩端的電壓和驅(qū)動OC棒轉(zhuǎn)動的外力功率。 13．如圖所示，一水平面上兩根平行導(dǎo)軌間的距離d=0.5 m，金屬桿ab置于導(dǎo)軌的一端，跨在兩導(dǎo)軌之間，并接觸良好，它與每根導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力均為fm=0.2 N。導(dǎo)軌的另一端用直導(dǎo)線相連，形成恰似矩形的閉合回路。導(dǎo)軌長=0.8 m，電路中只有ab有電阻R=0.2Ω。整個裝置置于方向向下的均勻磁場中，如果磁感應(yīng)強(qiáng)度從B0=1 T瞬間開始，以0.2 T／s的變化率均勻地增大，求： （1）經(jīng)過多長時間，06桿將開始運(yùn)動？ （2）ab桿運(yùn)動前，回路中產(chǎn)生的熱量是多少？ （3）桿運(yùn)動前，通過06桿橫截面的電荷量是多少？ 【答案與解析】一、選擇題 1．【答案】D 【解析】由題意知：，故，保持不變。 2．【答案】B 【解析】因，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中，即電動勢E為0；圖乙中為恒量，即電動勢E為一恒定值；圖丙中E前＞E后；圖丁中圖象斜率先減后增，即回路中感應(yīng)電動勢先減后增，故只有B選項(xiàng)正確。 3．【答案】C 【解析】回路中感應(yīng)電動勢等于電容器兩板間的電壓， 。 電容器的電荷量為q=CU=CE=3010－6210－4 C=610－9C，C選項(xiàng)正確。 4．【答案】B 【解析】在四個圖中感應(yīng)電動勢大小相等，線框中感應(yīng)電流大小也相等。設(shè)電流為，，線框每邊電阻為r，則在A、C、D項(xiàng)中ab邊均是電源的負(fù)載，故Uab=Ir，而在B項(xiàng)中ab是電源，璣。為路端電壓，外電阻為3r，即Uab=3Ir。因此答案應(yīng)選B。 5．【答案】A 【解析】由圖乙可知，第2 s內(nèi)為定值，由知，線圈中感應(yīng)電動勢為定值，所以感應(yīng)電流大小恒定。第2 S內(nèi)磁場方向向外，穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律判斷知感應(yīng)電流為逆時針方向，A項(xiàng)正確。 6．【答案】C 【解析】。 7．【答案】A 【解析】，所以。 8．【答案】D 【解析】金屬塊在進(jìn)入磁場或離開磁場的過程中，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生電流，進(jìn)而產(chǎn)生熱量。最后，金屬塊在高為a的曲面上往復(fù)運(yùn)動。減少的機(jī)械能為。 二、填空題 9．【答案】1∶1 1∶2 【解析】A、B兩環(huán)中磁通量變化率相同，線圈匝數(shù)相同，由可得EA∶EB=1∶1，又因?yàn)?，故RA∶RB=2∶1，所以IA∶I1=1∶2。 10．【答案】 【解析】導(dǎo)體在磁場中轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線本身與磁場不垂直，應(yīng)考慮切割磁感線的有效長度。 導(dǎo)線的有效長度為， 據(jù)知，電動勢。 三、解答題 11．【答案】2 mgh 【解析】從線框開始進(jìn)入磁場到線框剛好離開磁場的過程中，線框勻速運(yùn)動，動能不變，由能量守恒關(guān)系可知，重力勢能的減少量等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，即Q=2 mgh。 12．【答案】 【解析】OC產(chǎn)生的電動勢為，電路中電流，R兩端電壓，外力功率等于電路的熱功率。 13．【答案】（1）5 s （2）0.16 J （3）2 C 【解析】由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率是恒定的，所以回路中的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均是不變的，但由于桿ab所受安培力是隨B的增大而均勻增大的，當(dāng)安培力增大到F=2fm時，ab桿將開始運(yùn)動。 （1）由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動 勢為，回路中的電流為。 設(shè)經(jīng)過時間t，ab桿開始運(yùn)動，則t時刻磁感應(yīng)強(qiáng)度為，此時ab桿受到安培力 。 根據(jù)ab桿運(yùn)動的條件可列出方程 ， 代入數(shù)據(jù)可得：t=5 s。 （2）在t=5 s內(nèi)回路產(chǎn)生的熱量為。 （3）在t=5 s內(nèi)通過ab桿的電荷量為 。