2019高中物理 第一章 電磁感應與現(xiàn)代生活 1.3 探究感應電動勢的大小練習（含解析）滬科選修3-2.docx

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探究感應電動勢的大小 課時演練促提升 A組 1.下列說法正確的是(　　) A.同一線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 B.同一線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 C.同一線圈處在磁場越強的位置,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢一定越大 D.同一線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應電動勢越大 解析:特定線圈中產(chǎn)生的感應電動勢E感=nΔΦΔt,即E感與ΔΦΔt成正比,與Φ或ΔΦ的大小無直接關系。磁通量變化越快,即ΔΦΔt越大,產(chǎn)生的感應電動勢越大,選項D正確。 答案:D 2.一閉合線圈,放在隨時間均勻變化的磁場中,線圈平面和磁場方向垂直,若想使線圈中的感應電流增強一倍,下述方法可行的是(　　) A.使線圈匝數(shù)增加一倍 B.使線圈面積增加一倍 C.使線圈匝數(shù)減少一半 D.使磁感應強度的變化率增大一倍 解析:根據(jù)E=nΔΦΔt=nΔBΔtS求感應電動勢,考慮到當n、S發(fā)生變化時導體的電阻也發(fā)生了變化。若匝數(shù)增加一倍,電阻也增加一倍,感應電流不變,故選項A錯誤,同理知選項C錯誤,選項D正確;若面積增加一倍,長度變?yōu)樵瓉淼?倍,因此電阻為原來的2倍,電流為原來的2倍,故選項B錯誤。 答案:D 3. 如右圖所示,平行金屬導軌間距為d,一端跨接電阻R,勻強磁場磁感應強度為B,方向垂直于導軌平面,一根長金屬棒與導軌成θ角放置,棒與導軌電阻不計,當棒沿垂直于棒的方向以恒定速率v在導軌上滑行時,通過電阻的電流是(　　) A.BdvRsinθ B.BdvR C.BdvsinθR D.BdvcosθR 解析:導體棒切割磁感線的有效長度L=dsinθ,故E=BvL=Bvdsinθ,則電流I=ER=BvdRsinθ,選項A正確。 答案:A 4.研究表明,地球磁場對鴿子辨別方向起到重要作用。鴿子體內的電阻大約為1 000 Ω,當它在地球磁場中展翅飛行時,兩翅會切割磁感線,產(chǎn)生感應電動勢。這樣,鴿子體內靈敏的感受器即可根據(jù)感應電動勢的大小來判別其飛行方向。若磁場的大小為510-5 T,鴿子翼展長度約0.5 m,當鴿子以20 m/s的速度飛翔時,兩邊翅膀間的感應電動勢約為(　　) A.50 mV B.5 mV C.0.5 mV D.0.5 V 解析:根據(jù)E=BLv,得E=510-50.520V=510-4V=0.5mV,故選項C正確。 答案:C 5.磁懸浮列車是一種沒有車輪的陸上無接觸式有軌交通工具,時速可達500 km/h,它是利用常導或超導電磁鐵與感應磁場之間產(chǎn)生的相互排斥力,使列車懸浮,做無摩擦的運行,具有啟動快、爬坡能力強等特點,有一種方案是在每節(jié)車廂底部安裝強磁鐵(磁場方向向下),并在兩條鐵軌之間平放一系列線圈,下列說法中不正確的是(　　) A.列車運動時,通過線圈磁通量發(fā)生變化 B.列車速度越快,通過線圈磁通量變化越快 C.列車運動時,線圈中會產(chǎn)生感應電流 D.線圈中感應電流的大小與列車速度無關 解析:由磁懸浮列車的原理可以看出,列車運動引起線圈磁通量發(fā)生變化,會引起線圈中產(chǎn)生感應電流,列車速度越快,磁通量變化越快,感應電流越大,選項A、B、C正確,選項D錯誤。 答案:D 6.粗細均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界的勻強磁場中,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,則在移動過程中線框的一邊ab兩點間電勢差最大的是(　　) 解析:四種情況下導體切割磁感線產(chǎn)生的電動勢相同,只有當ab成為電源的情況下兩端的電壓最大,即第二種情形下,選B。 答案:B 7. 如圖所示,由均勻導線制成的半徑為R的圓環(huán),以v的速度勻速進入一磁感應強度大小為B的勻強磁場。當圓環(huán)運動到圖示位置(∠aOb=90)時,a、b兩點的電勢差為(　　) A.2BRv B.22BRv C.24BRv D.324BRv 解析:設整個圓環(huán)電阻是r,其外電阻是圓環(huán)總電阻的34,即磁場外的部分,而磁場內切割磁感線有效長度是2R,其相當于電源,E=B2Rv,根據(jù)歐姆定律可得U=34rrE=324BRv,選項D正確。 答案:D 8.一個200匝,面積為40 cm2的圓形線圈,放在勻強磁場中,磁場方向與線圈垂直。從某時刻起,磁感應強度在0.05 s的時間內由0.1 T增加到0.5 T,則該過程中線圈中的感應電動勢為　　　　。 解析:根據(jù)法拉第電磁感應定律:E=nΔΦΔt=200(0.5-0.1)4010-40.05V=6.4V。 答案:6.4 V 9.如下圖所示,一個50匝的線圈的兩端跟R=99 Ω的電阻相連接,置于豎直向下的勻強磁場中,線圈的橫截面積是20 cm2,電阻為1 Ω,磁感應強度以100 T/s的變化率均勻減小,在這一過程中通過電阻R的電流為多大? 解析:由法拉第電磁感應定律得線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為E=nΔΦΔt=nΔBΔtS=50100T/s2010-4m2=10V 由閉合電路歐姆定律得感應電流大小為 I=ER+r=10V99Ω+1Ω=0.1A。 答案:0.1 A B組 1.(2014廣東江門檢測) 如圖所示,一個半徑為L的半圓形硬導體AB以速度v在水平U型框架上勻速滑動,勻強磁場的磁感應強度為B,回路電阻為R0,半圓形硬導體AB的電阻為r,其余電阻不計,則半圓形導體AB切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢的大小及AB之間的電勢差分別為 (　　) A.BLv;BLvR0R0+r B.2BLv;BLv C.2BLv;2BLvR0R0+r D.BLv;2BLv 解析:半圓形導體AB切割磁感線的有效長度為2L,對應的電動勢為E=2BLv,AB間的電勢差UAB=ER0+rR0=2BLvR0R0+r,選項C正確。 答案:C 2.(多選)(2014廣西柳州檢測) 如圖所示,先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈水平拉出有界勻強磁場區(qū)域,且v1=2v2,則在先后兩種情況下 (　　) A.線圈中的感應電動勢之比為E1∶E2=2∶1 B.線圈中的感應電流之比為I1∶I2=1∶2 C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2=4∶1 D.通過線圈某截面的電荷量之比q1∶q2=1∶1 解析:根據(jù)E=BLv∝v以及v1=2v2可知,選項A正確;因為I=ER∝E,所以I1∶I2=2∶1,選項B錯誤;線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=E2Rt=B2L2v2RLv=B2L3vR∝v,所以Q1∶Q2=2∶1,選項C錯誤;根據(jù)q=It=ΔΦRtt=ΔΦR或者根據(jù)q=It=ERt=BLvRLv=BL2R=BSR,可見q1∶q2=1∶1,選項D正確。 答案:AD 3.(2014陜西寶雞期中檢測) 如圖所示,長為L的金屬導線彎成一圓環(huán),導線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個極板,磁場垂直于環(huán)面向里,磁感應強度以B=B0+kt(k>0)隨時間變化,t=0時,P、Q兩板電勢相等,兩板間的距離遠小于環(huán)的半徑,經(jīng)時間t,電容器P板(　　) A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是kL2C4π D.帶負電,電荷量是kL2C4π 解析:磁感應強度以B=B0+kt(k>0)隨時間變化,由法拉第電磁感應定律得E=ΔΦΔt=SΔBΔt=kS,而S=L24π,經(jīng)時間t電容器P板所帶電荷量Q=EC=kL2C4π;由楞次定律知電容器P板帶負電,選項D正確。 答案:D 4. 如右圖所示,矩形金屬線框置于勻強磁場中,ef導體棒可在ab與cd間滑動并接觸良好,設磁場的磁感應強度為B,ef長為l,在Δt時間內,ef向右滑過的距離為Δd。根據(jù)法拉第電磁感應定律,以下說法正確的是 (　　) A.當ef向右滑動時,左邊的面積增大lΔd,右邊的面積減少lΔd,電動勢應為E=2BlΔdΔt B.當ef向右滑動時,左邊的面積增大lΔd,右邊的面積減少lΔd,相互抵消E=0 C.在公式E=ΔΦΔt中,切割磁感線的情況下ΔΦ=BΔS ,ΔS應為導線切割磁感線掃過的面積,故有E=BlΔdΔt D.在切割磁感線的情況下只能用E=BLv來計算,不能用E=ΔΦΔt來計算 解析:利用法拉第電磁感應定律來研究導體ef切割磁感線產(chǎn)生電動勢時,左邊閉合回路和右邊閉合回路是等效的,并不能相互抵消,電路中的電動勢只是分布在導體ef上。 答案:C 5.(2014北京延慶期中檢測)如圖所示,水平放置的平行金屬導軌,相距l(xiāng)=0.50 m,左端接一電阻R=0.20 Ω,磁感應強度B=0.40 T的勻強磁場,方向垂直于導軌平面,導體棒ac垂直放在導軌上,并能無摩擦地沿導軌滑動,導軌和導體棒的電阻均忽略不計,當ac以v=4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時,求: (1)ac棒中感應電動勢的大小; (2)回路中感應電流的大小; (3)維持ac棒做勻速運動的水平外力F的大小。 解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應定律,ac棒中感應電動勢為:E=Bvl=(0.400.504.0)V=0.80V。 (2)感應電流大小為:I=ER=0.800.20A=4.0A。 (3)由于ac棒受安培力F=BIl=(4.00.50.4)N=0.8N,故外力大小也為0.8N。 答案:(1)0.80 V　(2)4.0 A　(3)0.8 N 6.(2014山東日照期中檢測)如圖甲所示,一個電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1。在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖乙所示,圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0。導線的電阻不計,求0至t1時間內: (1)通過電阻R1上的電流大小及方向。 (2)通過電阻R1上的電荷量q。 解析:(1)由法拉第電磁感應定律得感應電動勢為: E=nΔΦΔt=nπr22ΔBΔt=nπB0r22t0 由閉合電路的歐姆定律,得通過R1的電流大小為:I=E3R=nπB0r223Rt0 由楞次定律知該電流由b向a通過R1。 (2)由I=qt得在0至t1時間內通過R1的電量為:q=It1=nπB0r22t13Rt0。 答案: (1)nπB0r223Rt0　電流由b向a通過R1　(2)nπB0r22t13Rt0