人教版 (新课标)选修34 法拉第电磁感应定律练习

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河南省焦作市沁阳一中高中物理 第四章第四节 法拉第电磁感应定律练习 新人教版选修3-2基础知识　法拉第电磁感应定律：
　　1.内容：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。
　　2. 表达式：ε=k ，(k为比例系数)
　　当单位选择：ε是伏特，φ是韦伯，t是秒时，比例系数k为多少呢？（让学生自己推导）
　　
　　则比例系数为k=1
　　这样上述表达式为：ε= 。
　　如果闭合电路是一个N匝的线圈，由于穿过每匝的磁通量变化率均相同，则N匝线圈可以看作是单匝串联而成，因此N匝线圈中感应电动势应为单匝的N倍。
　　即：ε=N 。
　　3.注意　①上式中的 为磁通量的变化率，与Δφ、φ意义不同，可结合速度概念中 ，加速度概念中 对比进行理解。
　　②上式中Δφ是与Δt对应的，因此感应电动势应是Δt内的平均电动势。
　　只有当Δt→0时，ε= ，ε才为即时感应电动势。
　　③上式中当 为恒量时，感应电动势为定值，即不随时间而改变；此时平均电动势与即时电动势数值是相等的。其φ—t图象应为直线，如下图。斜率即为电动势的数值。　　   练习题一、选择题
1．关于感应电动势大小的下列说法中，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，产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大2．如图1所示,与x轴夹角为30°的匀强磁场磁感强度为B，一根长L的金属棒在此磁场中运动时始终与z轴平行，z轴垂直于纸面。以下哪些情况可在棒中得到大小为BLv的电动势 [    ]
A．以2v速率向+x轴方向运动
B．以速率v垂直磁场方向运动


3．如图2，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为B。导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为l。在△t时间内，ab向右匀速滑过距离d，则 [     ]                                                      图三
  4、单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图3所示（正弦图象一部分），则（　　）A.线圈中0时刻感应电动势为0B.线圈中0时刻感应电动势最大C.线圈中D时刻感应电动势为0D.线圈中A时刻感应电动势大于B时刻感应电动势5．一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感强度方向成30°角，磁感强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变，下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 [      ]
A．将线圈匝数增加一倍
B．将线圈面积增加一倍
C．将线圈半径增加一倍
D．适当改变线圈的取向6．如图4所示，圆环a和圆环b半径之比为2∶1，两环用同样粗细的、同种材料的导线连成闭合回路，连接两圆环电阻不计，匀强磁场的磁感强度变化率恒定，则在a环单独置于磁场中和b环单独置于磁场中两种情况下，M、N两点的电势差之比为 [     ]A．4∶1B．1∶4C．2∶1D．1∶27．沿着一条光滑的水平导轨放一个条形磁铁，质量为M，它的正前方隔一定距离的导轨上再放质量为m的铝块。给铝块某一初速度v使它向磁铁运动，下述说法中正确的是(导轨很长，只考虑在导轨上的情况) [   ]
A．磁铁将与铝块同方向运动


D．铝块的动能减为零8．如图5所示，相距为l，在足够长度的两条光滑平行导轨上，平行放置着质量和电阻均相同的两根滑杆ab和cd，导轨的电阻不计，磁感强度为B的匀强磁场的方向垂直于导轨平面竖直向下，开始时，ab和cd都处于静止状态，现ab杆上作用一个水平方向的恒力F，下列说法中正确的是 [ ]
A．cd向左运动                  B．cd向右运动
C．ab和cd均先做变加速运动，后作匀速运动
D．ab和cd均先做交加速运动，后作匀加速运动9．如图6所示，RQRS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，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点，关于线框中的感应电流 [ ]    A．   当E点经过边界MN时，感应电流最大B．   ．当P点经过边界MN时，感应电流最大C．   当F点经过边界MN时，感应电流最大D．   当Q点经过边界MN时，感应电流最大10．如图7所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行轨道所在平面。一根长直金属棒与轨道成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属轨道滑行时，其它电阻不计，电阻R中的电流强度为 [ ]A.Bdv/Rsin60o
B.Bdv/RC.Bdvsin60o/R
D.Bdvcos60o/R ．如图8中，闭合矩形线框abcd位于磁感应强度为B的匀强磁中，ab边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直，ab边和bc边分别用L1和L2。若把线框沿v的方向匀速拉出磁场所用时间为△t，则通过框导线截面的电量是 [   ]
A．BI1L2/R△t   B.BL1L2/R     C.BI1L2/R△t     D.BI1L2二、填空题
12、如图9大环半径是小金属环的2倍。穿过大环的磁通量变化率为△ф/△t时，大环中的感应电动势为ε。穿过小环中的磁通量变化率也为△ф/△t时，小环中感应电动势为____。   13．AB两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径rA=2rB，内有如图10所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中的感应电动势之比εA∶εB=____，产生的感应电流之比IA∶IB＝____。      14．如图11所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电粒子静止于平行板(两板水平放置)电容器中间，则此粒子带____电，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子的质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为____(设线圈的面积为S)．15．一导体棒长l=40cm，在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中作切割磁感线运动，运动的速度v=5.0m／s，若速度方向与磁感线方向夹角β=30°，则导体棒中感应电动势的大小为____V，此导体棒在作切割磁感线运动时，若速度大小不变，可能产生的最大感应电动势为____V．16．如图12所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m
的金属棒ab，其电阻r=0.1Ω．框架左端的电阻R=0.4Ω．垂直框面
的匀强磁场的磁感强度B=0.1T．当用外力使棒ab以速度v=5m／s右
移时，ab棒中产生的感应电动势ε=____，通过ab棒的电流I=____．
ab棒两端的电势差Uab=____，在电阻R上消耗的功率PR____，在ab
棒上消耗的发热功率PR=____，切割运动中产生的电功率P=____．17．将一条形磁铁插入螺线管线圈。第一次插入用0.2秒，第二次插入用1秒，则两次线圈中电流强度之比为____，通过线圈的电量之比为____，线圈放出的热量之比为____。18．正方形导线框abcd，匝数为10匝，边长为20cm，在磁感强度为0.2T的匀强磁场中围绕与B方向垂直的转轴匀速转动，转速为120r／min。当线框从平行于磁场位置开始转过90°时，线圈中磁通量的变化量是_______wb，线圈中磁通量平均变化率为_______wb／s，平均感应电动势为____V。    三、计算题 19．图13各情况中，电阻R=0.lΩ，运动导线的长度都为l=0.05m，作匀速运动的速度都为v=10m／s．除电阻R外，其余各部分电阻均不计．匀强磁场的磁感强度B=0.3T．试计算各情况中通过每个电阻R的电流大小和方向．        20．如图14，边长l=20cm的正方形线框abcd共有10匝，靠着墙角放着，线框平面与地面的夹角α=30°。该区域有磁感应强度B=0.2T、水平向右的匀强磁场。现将cd边向右一拉，ab边经0.1s着地。在这个过程中线框中产生的感应电动势为多少？    21．用粗细均匀的绝缘导线制成一个圆环，在圆环用相同导线折成一个内接正方形。将它们放入一个均匀变化的匀强磁场，磁场方向和它们所在的平面垂直。
问（1）圆环中和正方形中的感应电动势之比是多少?（2）若圆环中产生的感应电流为mA，则正方形回路中的感应电流有多大？22.如图15所示，金属圆环的半径为r，电阻的值为2R。金属杆oa一端可绕环的圆心O旋转，另一端a搁在环上，电阻值为R。另一金属杆ob一端固定在O点，另一端b固定在环上，电阻值也是R。加一个垂直圆环的磁感强度为B的匀强磁场，并使oa杆以角速度匀速旋转。如果所有触点接触良好，ob不影响oa的转动，求流过oa的电流的范围。23．如图16，光滑金属导轨互相平行，间距为L，导轨平面与水平面夹角为θ。放在一个范围较大的竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场中。将一根质量为m的金属棒ab垂直导轨搁在导轨上。当ab最后在导轨上以v匀速下滑时，与导轨相连的小灯炮D正好正常发光，若不计导轨、金属棒ab的电阻，则D的额定功率为多少？灯丝此时的电阻为多少？   24．如图17所示，匀强磁场B=0.1T，金属棒AB长0.4m，与框架宽度相同，电阻为R=1/3Ω，R1 =1,R2=2。当金属棒以5m／s的速度匀速向左运动时，
求：(1)流过金属棒的感应电流多大？
    (2)若图中电容器C为0.3μF，则充电量多少？    25．如图18所示，平行金属导轨的电阻不计，ab、cd的电阻均为R，长为L，另外的电阻阻值为R，整个装置放在磁感强度为B的匀强磁场中，当ab、cd以速率v向右运动时，通过R的电流强度为多少？       法拉第电磁感应定律练习题答案一、选择题
1D 2ABCD 3．C 4．BCD 5．C、D 6．C 7．A、B 8．B、D9．B 10A 11．B二、填空题
12．E                    13．1∶1，1∶2
14．负，mgd／nqs         15．0.06V，0.12V
16．0.2V，0.4A，0.16V，0.064W，0.016W，0.08W
17．5∶1，1∶1，5∶1      18．0.008，0.064，0.64三、计算题
19．a∶0 b∶3A从左向右 C∶1.5A，从上向下 d∶1A，从下向上
20．0.4V                       21．π∶2，0.5mA

23．mgvsinθ，(BLcosθ)2v／(mgsinθ)
24．0.2A，4×10-8C                  25．2BLv／3R