高二教师法拉第电磁感应定律例题试题

1法拉第电磁感应定律一、基础练1．当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是()bA．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2．一根直导线长0.1m，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/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()aA．一定为0.1VB．可能为零C．可能为0.01VD．最大值为0.1V3．(双选)无线电力传输目前取得重大突破，在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1所示．下列说法正确的是()bd图1A．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4．闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图象分别如图2所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是()b图2A．图甲回路中感应电动势恒定不变B．图乙回路中感应电动势恒定不变C．图丙回路中0～t1时间内感应电动势小于t1～t2时间内感应电动势D．图丁回路中感应电动势先变大后变小5．如图3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()b图3A．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6．如图4(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计．图4求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量．答案(1)nB0πr223Rt0从b到a(2)nB0πr22t13Rt02n2B20π2r42t19Rt20解析(1)由图象分析可知，0至t1时间内ΔBΔt＝B0t0.由法拉第电磁感应定律有E＝nΔΦΔt＝nΔBΔt·S，而S＝πr22.由闭合电路欧姆定律有I1＝ER1＋R.联立以上各式得，通过电阻R1上的电流大小I1＝nB0πr223Rt0.由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向从b到a.(2)通过电阻R1上的电量：q＝I1t1＝nB0πr22t13Rt0电阻R1上产生的热量：Q＝I21R1t1＝2n2B20π2r42t19Rt202二、提升练9．(双选)如图7所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速运动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω.则当线圈转至图示位置时()图7A．线圈中感应电流的方向为abcdaB．线圈中的感应电流为nBl2ωRbcC．穿过线圈的磁通量为0D．穿过线圈的磁通量的变化率为010．(双选)如图8所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时()ad图8A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为Blv0C．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同11．用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图9甲所示．当磁场以10T/s的变化率增强时，线框中点a、b两点间的电势差是()b图9A．Uab＝0.1VB．Uab＝－0.1VC．Uab＝0.2VD．Uab＝－0.2V12．如图10所示，在空间中存在两个相邻的、磁感应强度大小相等、方向相反的有界匀强磁场，其宽度均为L.现将宽度也为L的矩形闭合线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速拉过磁场区域，则在该过程中，能正确反映线圈中所产生的感应电流或其所受的安培力随时间变化的图象是()d图10313．如图11所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ＝37°角，下端连接阻值为R的电阻．匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.图11(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小．(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小．(3)在上问中，若R＝2Ω，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小与方向．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析(1)金属棒开始下滑的初速度为零，根据牛顿第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma①，由①式解得a＝10×(0.6－0.25×0.8)m/s2＝4m/s2②(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡，mgsinθ－μmgcosθ－F＝0③此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率Fv＝P④，由③④两式解得：v＝PF＝80.2×10×0.6－0.25×0.8m/s＝10m/s⑤(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为L，磁场的磁感应强度为B，I＝BLvR⑥，P＝I2R⑦由⑥⑦两式解得：，B＝PRvL＝8×210×1T＝0.4T⑧，磁场方向垂直导轨平面向上法拉第电磁感应定律同步练习二基础达标：1、法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小（）cA.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比2、将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有（）CDA.磁通量的变化率B.感应电流的大小C.磁通量的变化量D.流过导体横截面的电荷量3、恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流A.线圈沿自身所在平面运动B.沿磁场方向运动C.线圈绕任意一直径做匀速转动D.线圈绕任意一直径做变速转动CD5、一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是（）CDA.将线圈匝数增加一倍B.将线圈面积增加一倍C.将线圈半径增加一倍D.适当改变线圈的取向6、闭合电路中产生的感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的下列哪个物理量成正比（）CA、磁通量B、磁感应强度C、磁通量的变化率D、磁通量的变化量7、穿过一个单匝数线圈的磁通量，始终为每秒钟均匀地增加2Wb，则（）CA、线圈中的感应电动势每秒钟增大2VB、线圈中的感应电动势每秒钟减小2VC、线圈中的感应电动势始终为2VD、线圈中不产生感应电动势8、如图1所示，矩形金属框置于匀强磁场中，ef为一导体棒，可在ab和cd间滑动并接触良好；设磁感应强度为B，ef长为L，在Δt时间内向左匀速滑过距离Δd，由电磁感应定律E=nt可知，下列说法正确的是（）C图1A、当ef向左滑动时，左侧面积减少L·Δd,右侧面积增加L·Δd，因此E=2BLΔd/ΔtB、当ef向左滑动时，左侧面积减小L·Δd，右侧面积增大L·Δd，互相抵消，因此E=0C、在公式E=nt中，在切割情况下，ΔΦ=B·ΔS，ΔS应是导线切割扫过的面积，因此E=BLΔd/ΔtD、在切割的情况下，只能用E=BLv计算，不能用E=nt计算49、在南极上空离地面较近处，有一根与地面平行的直导线，现让直导线由静止自由下落，在下落过程中，产生的感应电动势（）A、增大B、减小C、不变D、无法判断C能力提升：11、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（）CA.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法确定14、一个面积S=4×10-2m2、匝数n=100匝的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（）AA、在开始的2s内穿过线圈的磁通量变化率等于-0.08Wb/sB、在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C、在开始的2s内线圈中产生的感应电动势等于-0.08VD、在第3s末线圈中的感应电动势等于零15、如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从图示位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用0.3s时间拉出，外力做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2,则（）CA、W1W2,q1q2B、W1W2,q1=q2C、W1W2,q1=q2D、W1W2,q1q216、如图所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形面积.当磁感应强度以ΔB/Δt的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势的大小为____________________.ntBL218、如图所示，在光滑的绝缘水平面上，一个半径为10cm、电阻为1.0Ω、质量为0.1kg的金属环以10m/s的速度冲入一有界磁场，磁感应强度为B=0.5T.经过一段时间后，圆环恰好有一半进入磁场，该过程产生了3.2J的电热，则此时圆环的瞬时速度为___________m/s；瞬时加速度为___________m/s2.根据能量守恒定律，动能的减少等于产生的电热，即21mv2-21mv12=E热，代入数据解得：v1=6m/s.此时切割磁感线的有效长度为圆环直径，故瞬时电动势为E=Blv1，瞬时电流I=RE，安培力F=BIl，瞬时加速度为a=mF，整理得：a=RmvlB122=0.6m/s2.20、如图所示，半径为R的圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于纸面向内.一根长度略大于导轨直径的导体棒MN以速率v在圆导轨上从左端滑到右端，电路中的定值电阻为r，其余电阻不计.导体棒与圆形导轨接触良好.求：(1)、在滑动过程中通过电阻r的电流的平均值；(2)、MN从左端到右端的整个过程中，通过r的电荷量；(3)、当MN通过圆导轨中心时，通过r的电流是多大？20、思路解析：导体棒从左向右滑动的过程中，切割磁感线产生感应电动势，对电阻r供电.(1)、计算平均电流，应该用法拉第电磁感应定律，先求出平均感应电动势.整个过程磁通量的变化为ΔΦ=BS=BπR2，所用的时间Δt=vR2，代入公式E=t=2BRv，平均电流为I=rBRvrE2.(2)、电荷量的运算应该用平均电流，q=IΔt=rRB2.(3)、当MN通过圆形导轨中心时，切割磁感线的有效长度最大，l=2R，根据导体切割磁感线产生的电动势公式E=Blv得：E=B·2Rv，此时通过r的电流为I=rBRvrE2.答案：(1)rBRv2(2)rRB2(3)rBRv2