2019屆高考物理一輪復習 第九章 電磁感應 課時作業(yè)29 法拉第電磁感應定律.doc

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課時作業(yè)（二十九）法拉第電磁感應定律 [基礎小題練] 1.如圖所示，邊長為L，匝數為N的正方形線圈abcd位于紙面內，線圈內接有電阻值為R的電阻，過ab中點和cd中點的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上，磁場的磁感應強度為B.當線圈轉過90時，通過電阻R的電荷量為(　　) A. B． C. D． 【解析】　初狀態(tài)時，通過線圈的磁通量為Φ1＝，當線圈轉過90時，通過線圈的磁通量為0，由q＝N可得通過電阻R的電量為. 【答案】　B 2.如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動．t＝0時，磁感應強度為B0，此時MN到達的位置恰好使MbcN構成一個邊長為l的正方形．為使MN棒中不產生感應電流，從t＝0開始，磁感應強度B隨時間t變化的示意圖為(　　) 【解析】　為了使MN棒中不產生感應電流，即讓MN棒與線框組成回路的磁通量保持不變，或者使導線切割磁感線產生的感應電動勢E1與磁場變化產生的感生電動勢E2大小相等，即Blv＝，隨著磁場減弱，而面積增大，故減小，故選C. 【答案】　C 3.半徑為a、右端開小口的導體圓環(huán)和長為2a的導體直桿，單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個內部區(qū)域分布著垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B.直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運動，直桿始終有兩點與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，直桿的位置由θ確定，如圖所示．則(　　) A．θ＝0時，直桿產生的電動勢為2Bav B．θ＝時，直桿產生的電動勢為Bav C．θ＝0時，直桿受的安培力大小為 D．θ＝時，直桿受的安培力大小為 【解析】　當θ＝0時，直桿切割磁感線的有效長度l1＝2a，所以直桿產生的電動勢E1＝Bl1v＝2Bav，選項A正確．此時直桿上的電流I1＝＝，直桿受到的安培力大小F1＝BI1l1＝，選項C錯誤．當θ＝時，直桿切割磁感線的有效長度l2＝2acos ＝a，直桿產生的電動勢E2＝Bl2v＝Bav，選項B錯誤．此時直桿上的電流I2＝＝，直桿受到的安培力大小F2＝BI2l2＝，選項D正確． 【答案】　AD 4．如圖甲所示，電路的左側是一個電容為C的電容器，電路的右側是一個環(huán)形導體，環(huán)形導體所圍的面積為S.在環(huán)形導體中有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示．則在0～t0時間內，電容器(　　) A．上極板帶正電，所帶電荷量為 B．上極板帶正電，所帶電荷量為 C．上極板帶負電，所帶電荷量為 D．上極板帶負電，所帶電荷量為 【解析】　由題圖乙可知＝，B增大，根據楞次定律知，感應電流沿逆時針方向，故電容器上極板帶正電，E＝n＝，Q＝CE＝，A正確． 【答案】　A 5．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、開關K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場B中．兩板間放一臺小型壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個質量為m、電荷量為q的帶正電小球．K沒有閉合時傳感器有示數，K閉合時傳感器示數變?yōu)樵瓉淼囊话耄畡t線圈中磁場B的變化情況和磁通量的變化率分別為(　　) A．正在增強，＝ B．正在增強，＝ C．正在減弱，＝ D．正在減弱，＝ 【解析】　根據K閉合時傳感器示數變?yōu)樵瓉淼囊话耄瞥鰩д娦∏蚴芟蛏系碾妶隽?，即上極板帶負電，下極板帶正電，線圈感應電動勢的方向從上極板經線圈流向下極板，根據安培定則知感應磁場的方向向下，與原磁場方向相反，又由楞次定律得線圈中磁場正在增強；對小球受力分析得＝，其中感應電動勢E＝n代入得＝，故B正確． 【答案】　B 6.(2018江蘇常州檢測)如圖所示，電路中A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數很大、電阻可忽略的自感線圈，C是電容很大的電容器．當S閉合與斷開時，A、B燈泡的發(fā)光情況是(　　) A．S剛閉合后，A亮一下又逐漸熄滅，B逐漸變亮 B．S剛閉合后，B亮一下又逐漸變暗，A逐漸變亮 C．S閉合足夠長時間后，A和B一樣亮 D．S閉合足夠長時間后，A、B都熄滅 【解析】　S剛閉合后，A、B都變亮，之后A逐漸熄滅，B逐漸變亮，選項A正確、B錯誤．S閉合足夠長時間后，A熄滅，B一直都是亮的，選項C、D錯誤． 【答案】　A [創(chuàng)新導向練] 7．溯本求源——結合“法拉第圓盤發(fā)電機”考查法拉第電磁感應定律、右手定則 圖為法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖，半徑為r的導體圓盤繞豎直軸以角速度ω逆時針(從上向下看)旋轉，勻強磁場B豎直向上，兩電刷分別與圓盤中心軸和邊緣接觸，電刷間接有阻值為R的定值電阻，忽略圓盤電阻與接觸電阻，則(　　) A．流過定值電阻的電流方向為a到b B．b、a間的電勢差為Bωr2 C．若ω增大到原來的2倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的2倍 D．若ω增大到原來的2倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的4倍 【解析】　選擇其中一條半徑來看，根據右手定則可知，流過定值電阻的電流方向為b到a，選項A錯誤；b、a間的電勢差等于電動勢的大小Uab＝E＝Bωr2，選項B錯誤；若ω增大到原來的2倍，根據E＝Bωr2可知電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，則流過定值電阻的電流增大到原來的2倍，選項C正確，D錯誤． 【答案】　C 8．創(chuàng)造發(fā)明——法拉第電磁感應定律的實際應用 某探究性學習小組研制了一種發(fā)電裝置如圖甲所示，圖乙為其俯視圖．將8塊外形相同的磁鐵交錯放置組合成一個高h＝0.5 m、半徑r＝0.2 m的圓柱體，其可繞固定軸OO′逆時針(俯視)轉動，角速度ω＝100 rad/s.設圓柱外側附近每個磁場區(qū)域的磁感應強度大小均為B＝0.2 T、方向都垂直于圓柱體側表面．緊靠圓柱體外側固定一根長度與圓柱體高相等、電阻為R1＝0.5 Ω的細金屬桿ab，桿ab與軸OO′平行．圖丙中阻值R＝1.5 Ω的電阻與理想電流表A串聯(lián)后接在桿ab兩端．下列說法正確的是(　　) A．電流表A的示數約為1.41 A B．桿ab產生感應電動勢的最大值約為2.83 V C．電阻R消耗的電功率為2 W D．在圓柱體轉過一周的時間內，流過電流表A的總電荷量為零 【解析】　桿ab切割磁感線產生的感應電動勢為E＝Bhv，又v＝ωr，解得E＝2 V，由于桿ab中產生的感應電動勢E的大小保持不變，所以電流表A的示數為I＝＝ A＝1 A，故A、B錯誤；電阻R消耗的電功率為P＝I2R＝121.5 W＝1.5 W，故C錯誤；由楞次定律判斷可知，通過電流表的電流方向周期性變化，在一個周期內兩個方向通過電流表的電荷量相等，所以在圓柱體轉過一周的時間內，流過電流表A的總電荷量為零，故D正確． 【答案】　D 9．科技生活——法拉第電磁感應定律的實際應用 青藏鐵路刷新了一系列世界鐵路的歷史紀錄，青藏鐵路火車上多種傳感器運用了電磁感應原理，有一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號以確定火車位置和運動狀態(tài)，原理是將能產生勻強磁場的磁鐵，安裝在火車首節(jié)車廂下面，俯視如圖甲所示，當它經過安放在兩鐵軌間的線圈時，便產生一個電信號，被控制中心接收到，當火車通過線圈時，若控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號為圖乙所示，則說明火車在做(　　) A．勻速直線運動 B．勻加速直線運動 C．勻減速直線運動 D．加速度逐漸增大的變加速直線運動 【解析】　根據E＝BLv，當火車勻加速運動時v＝at，則E＝BLat，此時電動勢隨時間成線性關系．根據乙圖可知，火車做勻加速運動．選項B正確． 【答案】　B 10．渦流現象的應用實例 金屬探測器已經廣泛應用于安檢場所，關于金屬探測器的論述正確的是(　　) A．金屬探測器可用于食品生產，防止細小的砂石顆?；烊胧称分? B．金屬探測器探測地雷時，探測器的線圈中產生渦流 C．金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應出渦流 D．探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運動探測效果相同 【解析】　金屬探測器只能探測金屬，不能用于食品生產，不能防止細小的砂石顆?；烊胧称分校x項A錯誤；金屬探測器探測金屬時，被測金屬中感應出渦流，選項B錯誤，C正確；探測過程中金屬探測器應與被測物體相對運動，相對靜止時無法得到探測效果，選項D錯誤． 【答案】　C [綜合提升練] 11．如圖所示，金屬桿ab放在光滑的水平金屬導軌上，與導軌組成閉合矩形電路，長l1＝0.8 m，寬l2＝0.5 m，回路總電阻R＝0.2 Ω，回路處在豎直方向的磁場中，金屬桿用水平繩通過定滑輪連接質量M＝0.04 kg的木塊，磁感應強度從B0＝1 T開始隨時間均勻增加，5 s末木塊將離開水平面，不計一切摩擦，g取10 m/s2，求回路中的電流大?。? 【解析】　設磁感應強度B＝B0＋kt，k是大于零的常數，于是回路感應電動勢E＝＝kS， S＝l1l2， 回路感應電流I＝， 金屬桿受安培力 F安＝BIl2＝(B0＋kt)Il2. 5 s末有 F安＝＝Mg， 可以得到k＝0.2 T/s或k＝－0.4 T/s(舍去)． 解得I＝0.4 A. 【答案】　0.4 A 12．磁場在xOy平面內的分布如圖所示，其磁感應強度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反，每個同向磁場區(qū)域的寬度均為L0，整個磁場以速度v沿x軸正方向勻速運動．若在磁場所在區(qū)間內放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd，線框的bc＝LB、ab＝L、LB略大于L0，總電阻為R，線框始終保持靜止．求： (1)線框中產生的總電動勢大小和導線中的電流大小； (2)線框所受安培力的大小和方向． 【解析】　(1)線框相對于磁場向左做切割磁感線的勻速運動，切割磁感線的速度大小為v，任意時刻線框ab，邊切割磁感線產生的感應電動勢大小為E1＝nB0Lv，cd邊切割磁感線產生的感應電動勢大小為E2＝nB0Lv，ab邊和cd邊所處的磁場方向總是相反的，故ab邊和cd邊中產生的感應電動勢方向總是相同的，所以總的感應電動勢大小E＝2nB0Lv，由閉合電路歐姆定律得導線中的電流大小I＝. (2)線框所受安培力的大小F＝2nB0LI＝，由左手定則判斷，線框所受安培力的方向始終沿x軸正方向． 【答案】　(1)2nB0Lv　　(2)　方向沿x軸正方向