鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 法拉第电磁感应定律课时训练

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 法拉第电磁感应定律课时训练，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
法拉第电磁感应定律(25分钟　60分)一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1.当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是(　　)A.线圈中一定有感应电流B.线圈中一定有感应电动势C.感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比D.感应电动势的大小跟线圈的电阻有关【解析】选B。穿过闭合电路的磁通量发生变化时才会产生感应电流，感应电动势与电路是否闭合无关，且感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比。2.一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势的说法错误的是(　　)A.一定为0.1 V　　　　　　 B.可能为零C.可能为0.01 V     D.最大值为0.1 V 【解析】选A。当公式E=Blv中B、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V，考虑到它们三者的空间位置关系，B、C、D正确，A错。3.如图所示，PQRS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向里，MN线与线框的边成45°角，E、F分别是PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，正确的说法是(　　)A.当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大B.当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大C.当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大D.当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大【解析】选B。当P点经过边界MN时，切割磁感线的有效长度最大为SR，感应电流达到最大。4.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为(　　)A.　　　B.　　　C.　　　D.【解析】选B。根据法拉第电磁感应定律E=n得E=n=n，所以B项正确。5.用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点电势差是(　　)A.Uab=0.1 V　　　  B.Uab=-0.1 VC.Uab=0.2 V    D.Uab=-0.2 V【解析】选B。题中正方形线框的左半部分因磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为，则ab两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知=10 T/s。由E=得E==·=10× V=0.2 V，|Uab|=I=·=× V=0.1 V，由于a点电势低于b点电势，故Uab=-0.1 V，即B选项正确。6.如图所示，闭合开关S，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则(　　)A.第一次磁通量变化较大B.第一次G的最大偏转角度较大C.第一次经过G的总电荷量较多D.若开关S断开，G不偏转，故两次均无感应电动势【解析】选B。由于两次插入过程条形磁铁的起始位置和终止位置相同，因此磁通量的变化量ΔΦ相同，故选项A错误；根据=n可知，第一次磁通量的变化率较大，感应电动势较大，而闭合电路的总电阻相同，故第一次G的最大偏转角度较大，选项B正确；通过G的电荷量q=·Δt=Δt=，即两次通过G的电荷量相等，选项C错误；若S断开，电路中无电流，但仍存在感应电动势，选项D错误。二、非选择题(本题共2小题，共24分)7.(12分)如图所示是一个水平放置的导体框架，宽度L=1.50 m，接有电阻R=0.20 Ω，设匀强磁场和框架平面垂直，磁感应强度B=0.40 T，方向如图。现有一导体棒ab跨放在框架上，并能无摩擦地沿框滑动，框架及导体棒ab电阻均不计，当ab以v=4.0 m/s的速度向右匀速滑动时，试求：(1)导体棒ab上的感应电动势的大小。(2)回路上感应电流的大小。(3)导体棒ab所受的外力的大小。【解析】(1)导体棒ab上的感应电动势的大小E=BLv=0.40 T×1.50 m×4 m/s=2.4 V(2)导体棒ab相当于电源，由闭合电路欧姆定律得I===12 A(3)导体棒ab所受外力F=F安=BIL=0.4 T×1.5 m×12 A=7.2 N答案：(1)2.4 V　(2)12 A　(3)7.2 N8.(12分)如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，求这一过程中：(1)磁通量的改变量；(2)通过金属环某一截面的电量。【解析】(1)由已知条件得金属环的面积S=π()2=磁通量的改变量ΔΦ=BS=。(2)由法拉第电磁感应定律=又因为=，q=Δt，所以q==。答案：(1)　(2)【补偿训练】　　(多选)无线电力传输目前取得重大突破，日本展出了一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)A.若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势B.只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势C.A中电流越大，B中感应电动势越大D.A中电流变化越快，B中感应电动势越大【解析】选B、D。根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A错，B对；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C错，D对。(15分钟　40分)9.(7分)一正方形闭合导线框abcd边长L=0.1 m，各边电阻均为1 Ω，bc边位于x轴上，在x轴原点O右方有宽L=0.1 m、磁感应强度为1 T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示。在线框以恒定速度4 m/s沿x轴正方向穿越磁场区域的过程中，如图所示的各图中，能正确表示线框从进入到穿出磁场过程中，ab边两端电势差Uab随位置变化情况的是(　　)【解析】选B。分两段研究：ab进入磁场切割磁感线过程和dc切割磁感线过程。ab进入磁场切割磁感线过程中，x在0～L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为逆时针，ab相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab>0。感应电动势为E=BLv=1×0.1×4 V=0.4 V，Uab是外电压，则有Uab=E=0.3 V；dc切割磁感线过程，x在L～2L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为顺时针，dc相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab>0。感应电动势为E=BLv=1×0.1×4 V=0.4 V，则有Uab=E=0.1 V，故选B。10.(7分)电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是(　　)A.从a到b，上极板带正电B.从a到b，下极板带正电C.从b到a，上极板带正电D.从b到a，下极板带正电【解析】选D。由题图知，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手螺旋定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确。11.(7分)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是(　　)A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍【解析】选A、B。若圆盘转动的角速度恒定，则相当于无数切割磁感线的导体的运动速度恒定，切割磁感线感应电动势为E=Br2ω也恒定，则电流大小恒定，A正确；由右手定则可知，从上往下看，只要圆盘顺时针转动，电流就沿a到b的方向流动，不会改变，B正确，C错误；由于电流在R上的热功率与电流的平方成正比，圆盘转动的角速度变为原来的2倍时，圆盘切割磁感线产生的感应电动势变为原来的2倍，电流也变为原来的2倍，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误。12.(19分)如图甲所示，质量m=1 kg，边长ab=1.0 m，电阻r=2 Ω的单匝正方形闭合线圈abcd放置在倾角θ=30°的斜面上，保持静止状态。匀强磁场垂直线圈平面向上，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，整个线圈都处在磁场中，重力加速度g取10 m/s2。求：(1)t=1 s时穿过线圈的磁通量。(2)4 s内线圈中产生的焦耳热。(3)t=3.5 s时，线圈受到的摩擦力。【解析】(1)根据磁通量定义式，t=1 s时穿过线圈的磁通量：Φ=BS=0.1 Wb(2)由法拉第电磁感应定律E=结合闭合电路欧姆定律，I=那么4 s内线圈中产生的感应电流大小，I==0.05 A由图可知，t总=2 s依据焦耳定律，则有Q=I2rt总=0.01 J(3)虽然穿过线圈的磁通量变化，线圈中产生感应电流，各边受到安培力，但依据矢量的合成法则，线圈受到的安培力的合力为零，因此t=3.5 s时，线圈受到的摩擦力等于重力沿着斜面的分力，即：f=mgsinθ=5 N。答案：(1)0.1 Wb　(2)0.01 J　(3)5 N【补偿训练】　　如图所示，面积为0.2 m2 的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=(2+0.2t) T，定值电阻R1=6 Ω，线圈电阻R2=4 Ω，求：(1)回路中的感应电动势大小。(2)回路中电流的大小和方向。(3)a、b两点间的电势差。【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律，则有：E=n=100×0.2×0.2 V=4 V。(2)根据楞次定律，垂直向里的磁通量增加，则电流方向是逆时针方向；依据闭合电路欧姆定律，则有：I== A=0.4 A。(3)根据欧姆定律，则有：Uab=IR1=0.4×6 V=2.4 V。答案：(1)4 V　(2)0.4 A　逆时针方向　(3)2.4 V