高中人教版 (2019)2 法拉第电磁感应定律课后复习题

这是一份高中人教版 (2019)2 法拉第电磁感应定律课后复习题，共13页。试卷主要包含了电磁感应定律等内容，欢迎下载使用。
2.法拉第电磁感应定律1.电磁感应定律(1)感应电动势①概念：在电磁感应现象中产生的电动势。②产生：只要穿过回路的磁通量发生变化，就能产生感应电动势，与电路是否闭合无关。③方向：产生感应电动势的那部分导体相当于电源，电源的正、负极可由楞次定律或右手定则判断。④感应电流与感应电动势的关系：遵循闭合电路欧姆定律，即I＝。(2)法拉第电磁感应定律①内容：闭合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公式：E＝n，n为线圈匝数。③理解a．感应电动势的大小由穿过闭合电路的磁通量的变化率和线圈的匝数共同决定，而与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ的大小没有直接联系。b．当ΔΦ仅由B的变化引起时，则E＝n；当ΔΦ仅由S的变化引起时，则E＝n。c．磁通量的变化率是Φ­t图像上某点切线的斜率。d．公式E＝n只表示感应电动势的大小，不涉及正负，计算时ΔΦ应取绝对值。2．导线切割磁感线时的感应电动势(1)几种常见情况切割方式感应电动势的表达式说明垂直切割E＝Blv①导线与磁场方向垂直②磁场为匀强磁场倾斜切割E＝Blvsinθ，其中θ为v与B的夹角旋转切割①以中点为轴时，E＝0(不同两段的代数和)。②以端点为轴时，E＝Bωl2。③以任意点为轴时，E＝Bω(l－l)(l1>l2，不同两段的代数和)(2)电路和能量分析①动生电动势：由于导体运动而产生的感应电动势。②电路分析：一段导线在做切割磁感线的运动时相当于一个电源，非静电力与洛伦兹力有关。③受力和能量分析：由于导体棒运动产生感应电动势，电路中有电流通过，导体棒在运动过程中会受到安培力的作用。可以判断，安培力的方向与推动导体棒运动的力的方向是相反的。这时即使导体棒做匀速运动，推力也做功。如果没有推力的作用，导体棒将克服安培力做功而消耗本身的机械能。　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　典型考点一　公式E＝n的理解及应用1．穿过一个内阻为1 Ω的单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀地减少2 Wb，则(　　)A．线圈中感应电动势每秒钟增加2 VB．线圈中感应电流每秒钟减小2 AC．线圈中感应电流不变D．以上说法都不对答案　C解析　由法拉第电磁感应定律知E＝n＝1× V＝2 V，根据闭合电路欧姆定律知I＝＝2 A，可知线圈中感应电动势和感应电流保持不变，A、B、D错误，C正确。2. 穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是(　　)A．0～2 s  B．2～4 sC．4～6 s  D．6～10 s答案　C解析　Φ­t图像中，图线斜率表示磁通量的变化率，根据法拉第电磁感应定律E＝n，由图可知，在4～6 s内图线斜率最大，则磁通量变化率最大，感应电动势最大，C正确，A、B、D错误。3. 如图所示，虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，一边长为L的正方形单匝导体框垂直磁场放置，框的右边与磁场边界重合，此时穿过导体框的磁通量为Φ。现将导体框以速度v沿纸面垂直边界拉出磁场，在此过程中(　　)A．穿过导体框的磁通量增加，产生的感应电动势是B．穿过导体框的磁通量减小，产生的感应电动势是C．穿过导体框的磁通量增加，产生的感应电动势是D．穿过导体框的磁通量减小，产生的感应电动势是答案　D解析　将导体框沿纸面垂直边界拉出磁场的过程中，穿过导体框的磁感线条数减少，磁通量减小，产生的感应电动势是E＝＝＝，D正确，A、B、C错误。4．一单匝矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直。先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍。接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半。先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)A.  B．1  C．2  D．4答案　B解析　设开始时磁感应强度为B，线框面积为S，由法拉第电磁感应定律E＝有E1＝＝＝，E2＝＝＝，故两过程中感应电动势的大小相等，即线框中感应电动势的比值为1，B正确。5．如图甲所示的线圈，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过线圈的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。(1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？(2)穿过线圈的磁通量的变化率是多大？(3)线圈中感应电动势的大小为多少？答案　(1)8×10－3 Wb　(2)4×10－3 Wb/s　(3)6 V解析　(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb＝8×10－3 Wb。(2)穿过线圈的磁通量的变化率为＝ Wb/s＝4×10－3 Wb/s。(3)根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小E＝n＝1500×4×10－3 V＝6 V。典型考点二　公式E＝Blv的理解及应用6. 如图所示，abc为一金属导体，ab＝bc＝l，置于匀强磁场B中。当导体以速度v向右运动时，abc上产生的感应电动势为(　　)A．Blv   B.BlvC.Blv   D．Blv＋Blv答案　B解析　ab边不切割磁感线，bc边在竖直方向的投影长度可视为切割磁感线的有效长度，所以产生的感应电动势大小E＝Bl有效v＝Bvlsin60°＝Blv，B正确。7. 法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，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，使圆盘按图示方向转动。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b到aB．圆盘产生的电动势为Bωr2，流过电阻R的电流方向为从a到bC．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b答案　A解析　将圆盘看成由无数辐条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则，圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻R的电流方向为从b到a。根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势E＝Br＝Br·＝Bωr2。A正确。 8．如图所示，导体AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A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，则导体AB产生的感应电动势大小为(　　)A.BωR2   B．2BωR2C．4BωR2   D．6BωR2答案　C解析　导体AB产生的感应电动势的大小为E＝B·2R＝B·2R·＝4BωR2，C正确。9. (多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a＝1 m、b＝0.2 m、c＝0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B＝1.25 T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，测得两个电极间的电压U＝1 V。且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力f＝kLv，其中比例系数k＝15 N·s/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速。下列说法中正确的是(　　)A．金属板M的电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中可能负离子较多B．污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响C．污水的流量(单位时间内流出的污水体积)Q＝0.16 m3/sD．为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为Δp＝1500 Pa答案　CD解析　根据左手定则，知负离子所受的洛伦兹力方向向下，则负离子向下偏转，同理，正离子向上偏转，可知N板带负电，M板带正电，则N板的电势一定比M板电势低，故A错误；由法拉第电磁感应定律得：U＝vBc，与离子浓度无关，故B错误；污水的流速v＝，则流量Q＝vbc＝＝ m3/s＝0.16 m3/s，故C正确；污水的流速v＝＝ m/s＝4 m/s，污水流过该装置时受到的阻力f＝kLv＝kav＝15×1×4 N＝60 N，为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压力差是60 N，则压强差为Δp＝＝ Pa＝1500 Pa，故D正确。典型考点三　导体切割磁感线时的洛伦兹力和安培力的理解10．下列说法中正确的是(　　)A．动生电动势是洛伦兹力对导体中自由电荷做功而引起的B．因为洛伦兹力对运动电荷始终不做功，所以动生电动势不是由洛伦兹力而产生的C．动生电动势的方向可以由右手定则来判定D．导体棒切割磁感线产生感应电流，受到的安培力一定与受到的外力大小相等、方向相反答案　C解析　动生电动势是洛伦兹力沿导体方向的分力对导体中自由电荷做功而引起的，但洛伦兹力对自由电荷所做的总功仍为零，A、B错误；动生电动势是由导体切割磁感线产生的，可由右手定则判定其方向，C正确；只有在导体棒做匀速切割磁感线运动时，除安培力以外的力的合力才与安培力大小相等、方向相反，做变速运动时不成立，D错误。 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．关于法拉第电磁感应定律，下面说法正确的是(　　)A．线圈中的磁通量变化量越大，线圈中产生的感应电动势就越大B．线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势就越大C．线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势就越大D．线圈放在磁场越强的地方，线圈中产生的感应电动势就越大答案　B解析　根据法拉第电磁感应定律E＝n，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比。由于磁通量的变化时间未知，故磁通量变化量越大，不一定越大，A错误；磁通量变化的快慢用表示，磁通量变化越快，则值就越大，根据法拉第电磁感应定律有，产生的感应电动势就越大，B正确；磁通量越大，即Φ越大，ΔΦ及不一定越大，C错误；磁感应强度越强的磁场中，可能线圈中的磁通量不变，则感应电动势可能为零，D错误。 2．(多选)如图所示，导体棒AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过。下列说法中正确的是(　　)A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关C．动生电动势的产生与电场力有关D．导体运动过程中将电能转化为机械能答案　AB解析　动生电动势是由于导体运动而产生的，A正确；动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体方向的分力，B正确，C错误；导体运动过程中将机械能转化为电能，D错误。3．如图甲、乙、丙、丁所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像，关于回路中产生的感应电动势，下列论述正确的是(　　)A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大C．图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势D．图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大答案　D解析　磁通量Φ随时间t变化的图像中，斜率表示磁通量的变化率，由法拉第电磁感应定律知，图甲中回路不产生感应电动势；图乙中回路产生恒定的感应电动势；图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势大于在t1～t2时间内产生的感应电动势；图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大。D正确，A、B、C错误。4. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　)A．c→a,2∶1  B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2  D．c→a,1∶2答案　C解析　金属杆MN向右切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则可知，MN中电流方向为N→M，故电阻R中电流方向为a→c。E1＝Blv，E2＝2Blv，所以E1∶E2＝1∶2。C正确。5. 如图所示，A、B两闭合线圈用相同的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1，均匀磁场只分布在B线圈内。当磁场随时间均匀减弱时(　　)A．A中无感应电流B．A、B中均有恒定的感应电流C．A、B中感应电动势之比为1∶1D．A、B中感应电流之比为1∶1答案　B解析　线圈中产生的感应电动势E＝n，A、B中磁通量的变化率相同且恒定，故感应电动势和感应电流恒定，且感应电动势之比为EA∶EB＝nA∶nB＝1∶2，因为R＝ρ，lA∶lB＝nA·2πrA∶nB·2πrB＝1∶1，故RA∶RB＝1∶1，所以IA∶IB＝1∶2，故A、C、D错误，B正确。6. (多选)如图所示，用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质细导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径。在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图。磁感应强度随时间减小，变化率＝k(k为定值)，则(　　)A．圆环中产生顺时针方向的感应电流B．圆环具有扩张且向右运动的趋势C．圆环中产生的感应电动势为D．圆环中感应电流的大小为答案　AD解析　由题意可知磁通量随时间减小，根据楞次定律的推论“增反减同”可知，感应电流的磁场方向向里，由右手螺旋定则可知感应电流的方向为顺时针，A正确；由“增缩减扩”和“增离减靠”可知，圆环为了阻碍磁通量的减小，应有扩张且向左运动的趋势，B错误；圆环中的感应电动势E＝＝|kS′|＝，C错误；圆环的电阻R＝＝，所以感应电流I＝＝，D正确。7. 夏天时，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇时，会发现电风扇正在逆时针转动。金属材质的电风扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法，正确的是(　　)A．A点电势比O点电势高B．A点电势比O点电势低C．A点电势与O点电势相等D．扇叶长度越短，电势差UAO的数值越大答案　A解析　在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，由右手定则可判断OA中电流方向由O到A，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A点为电源正极，电势高，A正确，B、C错误；由E＝Bl2ω可知，D错误。8. 如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S。若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差φa－φb(　　)A．恒为B．从0均匀变化到C．恒为－D．从0均匀变化到－答案　C解析　根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势E＝n＝n，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点间电势差恒为φa－φb＝－n·，C正确。9．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为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN与水平直线成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，下列说法正确的是(　　)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，感应电流最大答案　B解析　当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大，B正确。 10．如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)A.  B.  C.  D.答案　C解析　设半圆的半径为L，线框的电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势E1＝B0ωL2。当线框不动而磁感应强度随时间变化时，E2＝πL2·。由＝得B0ωL2＝πL2，则＝，故C正确。11．如图甲所示，边长为a的n匝正方形导线框ABCD垂直于磁场放置，磁感应强度方向垂直于纸面向里。(1)若磁感应强度随时间的变化如图乙所示，求0～t1时间内线框产生的感应电动势的大小；(2)若磁感应强度B＝B0不变，线框以AB边为轴、CD边向里以角速度ω匀速转过60°角，求这一过程中线框产生的平均感应电动势的大小。答案　(1)　(2)解析　(1)由图乙可知，0～t1时间内磁感应强度的变化率＝＝，根据法拉第电磁感应定律可得，0～t1时间内线框产生的感应电动势大小E＝n＝n··S＝na2＝。(2)由θ＝ωt，可知导线框以角速度ω匀速转过60°角经历的时间为Δt′＝，这一过程中线框内磁通量的减小量ΔΦ′＝B0a2－B0a2cos60°＝B0a2，所以这一过程中线框产生的平均感应电动势为＝n＝。12. 在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、接入电路的电阻为1 Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计。若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则：(1)在5 s内，回路产生的平均感应电动势是多大？(2)第5 s末，回路中的电流是多大？(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？答案　(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N解析　(1)金属杆5 s内的位移x＝at2＝25 m，金属杆5 s内的平均速度v＝＝5 m/s故平均感应电动势E＝Blv＝0.4 V。(2)金属杆第5 s末的速度v′＝at＝10 m/s，此时回路中的感应电动势E′＝Blv′＝0.8 V则回路中的电流I＝＝0.8 A。(3)金属杆做匀加速直线运动，则F－F安＝ma，又F安＝BIl故F＝BIl＋ma＝0.164 N。