2021学年第2节 法拉第电磁感应定律课后作业题

这是一份2021学年第2节 法拉第电磁感应定律课后作业题，共13页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
2.2法拉第电磁感应定律同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册一、选择题（共15题）1．如图所示，水平光滑轨道宽为L，轨道区间存在着斜向上与水平方向夹角为的匀强磁场，磁感应强度为B，一质量为m的导体棒垂直导轨放置，与轨道右端的距离为s．某时刻起给导体棒通如图所示的恒定电流I，导体棒加速后从导轨右端水平飞出，忽略空气阻力，则：（     ）A．导体棒受到安培力为B．导体棒在轨道上的加速度大小为C．导体棒经过飞离轨道D．导体棒经过飞离轨道2．一质量为m，半径为R的金属圆环，圆心为O，在O点正下方处的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场，在圆环下落至图示位置（圆环刚好完全进入磁场）的过程中，金属圆环产生的焦耳热为Q，重力加速度为g。对圆环下列说法正确的是（　　） A．圆环进入磁场过程中感应电流方向（正对纸面）是顺时针的B．圆环所受安培力一直增大，方向竖直向上C．圆环所受安培力大小变化和方向均无法确定D．圆环刚完全进入磁场时的速度为3．法拉第发明了世界上第一台发电机—法拉第圆盘发电机；铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘如图示方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为r，圆盘匀速转动的角速度为ω．下列说法正确的是（　　）A．圆盘产生的电动势为Bωr2，流过电阻R 的电流方向为从a到bB．圆盘产生的电动势为Bωr2，流过电阻R 的电流方向为从b到aC．圆盘产生的电动势为Bωπr2，流过电阻R 的电流方向为从b到aD．圆盘产生的电动势为Bωπr2，流过电阻R 的电流方向为从a到b4．be是两个匀强磁场的理想分界线.现以b点为原点O，沿直角边bc作x轴，让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框ABC的BC边处在x轴上，t=0时导线框C点恰好位于原点O的位置.让ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向,在下列四个i-x图像中，能正确表示感应电流随线框位移变化关系的是 (       )     A． B．C． D．5．如图所示，两条足够长的水平光滑平行金属导轨的电阻忽略不计，其左端接有一额定功率为的小灯泡。一匀强磁场的方向竖直向下，一电阻不计的导体棒垂直于导轨放置，两端与导轨接触良好。导体棒在水平向右的恒定拉力F作用下由静止开始运动，一段时间后导体棒做速度大小为的匀速直线运动，此时灯泡恰好正常发光，则拉力F的大小为（　　）A． B． C． D．6．如图所示，等腰直角三角形内部存在着垂直纸面向里的均匀磁场，它的边在轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边在轴上，且导线框沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在时该导线框恰好位于图甲中所示的位置。现规定逆时针方向为导线框中感应电流的正方向，在图乙所示的四个图象中，能正确表示感应电流随导线框位移变化关系的是（   ）A． B． C． D．7．如图甲所示，左侧接有定值电阻的水平平行且足够长的粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，导轨间距L=1m。一质量m=1kg、接入电路的阻值r=1Ω的金属棒在拉力F的作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒的v一x图像如图乙所示。若金属棒与导轨垂直且接触良好，与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，导轨电阻不计，取g=10m/s2，则金属棒从静止开始向右运动的位移为x1=1m的过程中，下列说法正确的是（　　）A．金属棒中感应电流的方向为D→C B．通过电阻的电荷量为0.25CC．拉力F做的功为8J D．导体棒产生的焦耳热为0.75J8．如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻为R的直角形金属导轨aOb（在纸面内），磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置。保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c，使它与Oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则（　　）A．Q1=Q2=Q3=Q4 B．Q1=Q2=2Q3=2Q4C．2Q1=2Q2=Q3=Q4 D．Q1≠Q2=Q3≠Q49．如图所示，将一均匀导线围成一圆心角为90°的扇形导线框，圆弧的圆心为O点，将O点置于直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为B，第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。时刻，让导线框从图示位置开始以O点为圆心沿逆时针方向做匀速圆周运动，规定电流方向为正，在下面四幅图中能够正确表示电流i与时间t关系的是（　　） A． B．C． D．10．如图甲所示，100匝线圈(图中只画了1匝,线圈面积S="100" cm2，线圈的电阻不计)两端A、B与一电压表相连．线圈内有一方向垂直于纸面向里的磁场，磁场按图乙所示规律变化．下列关于电压表的说法正确的是( ) A．电压表读数为0 V B．电压表读数为50 VC．电压表读数为150 V D．电压表“＋”接线柱接B端11．如图，光滑的水平面上，有垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为的正方形闭合线圈以初速度垂直磁场边界滑入最终又穿出磁场；线圈进入磁场后的速度为，则（　　）A．完全离开磁场时的速度大于B．完全离开磁场时的速度等于C．完全离开磁场时的速度小于D．以上情况均有可能12．如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时（　　） A．在t1时刻，导线框内的感应电流最大B．在t1～t2时间内，导线框内感应电流的方向为cdefcC．在t1～t2时间内，导线框内感应电流变小D．在t1～t2时间内和t2～t3时间内，导线框内感应电流的方向相反13．如图所示，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2s，第二次用时0.5s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则A．第一次线圈中的磁通量变化较大B．第一次电流表G的最大偏转角较大C．第二次电流表G的最大偏转角较大D．若断开开关k，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势14．发现电磁感应现象的科学家是：A．安培 B．奥斯特 C．法拉第 D．楞次15．如图所示，导体AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB为R，且OBA三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直（未画出），那么A、B两端的电势差为（　　）A．BωR2 B．3BωR2 C．4BωR2 D．6BωR2二、填空题（共4题）16．如图所示，桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方某高度处有一竖立的条形磁铁，此时穿过线圈的磁通量为0.04Wb．现使磁铁竖直下落，经0.5s后磁铁的S极落到线圈内的桌面上，这时穿过线圈的磁通量为0.12Wb．此过程中穿过线圈的磁通量增加了_____Wb，线圈中的感应电动势大小为_____V．17．如图所示，线圈为100匝，在2s内穿过线圈的磁通量由0.04Wb均匀增大到0.08Wb，这2s时间内线圈产生的感应电动势为______V，如果线圈回路的总电阻为，则感应电流是______A。18．一个圆形线圈的匝数n=1000匝，线圈面积S=200cm2，线圈外接一个电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图，前4s内的感应电动势______V，_____s（填“0~4”或“4~6”）时间内感应电动势较大。19．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。 （1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度△d，如图乙所示，△d=___________mm；（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间△t内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是∶在△t时间内__________；（3）得到多组△t与E的数据之后，若以E为纵坐标、△t为横坐标画出E-△t图像，发现图像是一条曲线不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以__________为横坐标；（4）根据改进后画出的图像得出的结论是∶在误差允许的范围内__________。三、综合题（共4题）20．如图甲所示，有一固定在水平面上半径为L=1m的金属圆环，环内半径为的圆形区域存在两个方向相反的匀强磁场，右侧磁场磁感应强度B1=0.4T，方向竖直向上，左侧磁场磁感应强度B2=0.8T，方向竖直向下。两个磁场各分布在半圆区域内（如图乙）。长为L的金属棒a电阻为R=2Ω，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随转轴以角速顺时针匀速转动。在圆环和电刷间接有阻值为R的电阻及倾角倾斜轨道，轨道上放置一阻值为R，质量m=16g的导体棒b，棒b与轨道间的滑动摩擦系数，轨道处于一匀强磁场中，磁感应强度B3=0.4T，磁场方向与轨道垂直。重力加速度g=10m/s2。(1)将电键S断开时，当导体棒a运动到B1磁场中时，求流过电阻R的电流方向和大小；2）将电键S闭合时，为了确保导体棒b能静止于轨道上，转轴转动的角速度应为多少。21．如图所示，倾斜平行金属导轨AB与CD间的距离为2L，导轨平面与水平面间的夹角，足够长的水平平行导轨EF与GH间的距离为L，两组导轨间由导线相连并固定，图中虚线以下的倾斜导轨和水平导轨均处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），两磁场磁感应强度大小为B，导体棒b垂直放置在水平导轨上，现将导体棒a从虚线上方距虚线L处垂直于导轨由静止释放，两根匀质导体棒质量均为m，接入电路中的电阻均为R，不计其他各处电阻，导体棒a未到两组导轨连接处时已达到稳定状态。已知倾斜导轨虚线以上部分和水平导轨均光滑，导体棒a与倾斜导轨虚线以下部分间的动摩擦因数，导体棒与导轨接触良好，，，重力加速度为g。求：（1）导体棒b在磁场中运动的最大加速度；（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时导体棒b的速度大小；（3）导体棒a经过两组导轨连接处（无能量损失）之后通过导体棒a的电荷量及导体棒a上产生的热量。22．如图所示，无限长金属导轨EF、PQ固定在倾角为＝30°的绝缘斜面上，轨道间距L＝1m，底部接入一阻值为R＝0.06Ω的定值电阻，上端开口．垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B0＝T．一质量为m＝2kg的金属棒b与导轨接触良好，b连入导轨间的电阻r＝0.04Ω，电路中其余电阻不计．现用一质量为M＝6kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与b相连．由静止释放M，当M下落高度h＝2m时．b开始匀速运动（运动中b始终垂直导轨，并接触良好），不计一切摩擦和空气阻力．取g＝10m/s2．求：（1）b棒沿斜面向上运动的最大速度vm；（2）b棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热QR．23．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中， （1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．
参考答案：1．D2．D3．B4．D5．B6．B7．C8．A9．C10．B11．B12．B13．B14．C15．C16．     0.08     0.1617．     2     218．     1V     4~6s19．     5.663#5.664#5.6655.666#5.667     穿过线圈的磁通量的变化量          感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）20．(1)电流方向为C→D，0.25A；(2)21．（1）；（2）；（3），。22．（1）1m/s；（2）57.6J；23．（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为x在2L-3L段：线框穿出磁场，有x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差Vx在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差U=Ex在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势=0.04V感应电流方向为正，大小为此时ab两端电压为V则电流随时间的变化图象如下则ab两端的电压图象如下图