2021年新课标版物理选修3-2练习：双基限时练3法拉第电磁感应定律.docx

双基限时练双基限时练(三三)法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 1一根直导线长一根直导线长 0.1 m，在磁感应强度为，在磁感应强度为 0.1 T 的匀强磁场中以的匀强磁场中以 10 m/s 的速度的速度匀速运动，则对导体中产生的感应电动势的说法正确的是匀速运动，则对导体中产生的感应电动势的说法正确的是()A肯定为肯定为 0.1 V B可能为零可能为零 C可能为可能为 0.1 V D最大值为最大值为 0.1 V 解析解析 公式公式 EBlv sin 中当中当 B、l、v 相互垂直而导体切割磁感线运动时感应相互垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大，电动势最大，EmBlv0.1 V，故，故 B、C、D 选项正确选项正确 答案答案 BCD 2一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中的感应电流增加一倍，下述方法可行的是若想使线圈中的感应电流增加一倍，下述方法可行的是()A使线圈匝数增加一倍使线圈匝数增加一倍 B使线圈面积增加一倍使线圈面积增加一倍 C使线圈匝数削减一半使线圈匝数削减一半 D使磁感应强度的变化率增大一倍使磁感应强度的变化率增大一倍 解析解析 依据依据 EntnBtS 求电动势，考虑到当求电动势，考虑到当 n、S 发生变化时导体的电发生变化时导体的电阻也发生了变化若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故阻也发生了变化若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，故 A 选项选项错误若面积增加一倍，长度变为原来的错误若面积增加一倍，长度变为原来的 2倍，因此电阻为原来的倍，因此电阻为原来的 2倍，电流为倍，电流为原来的原来的 2倍，故倍，故 B 选项错误选项错误 答案答案 D 3粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边 a、b 两点间电势差的两点间电势差的确定值最大的是确定值最大的是()解析解析 在电磁感应产生感应电流的电路中，有关电势差问题，主要是要弄清楚在电磁感应产生感应电流的电路中，有关电势差问题，主要是要弄清楚内外电路问题本题四种状况中都是一条边在切割磁感线，电动势大小是相同的，内外电路问题本题四种状况中都是一条边在切割磁感线，电动势大小是相同的，A 中中 a、b 两点间电势差大小是电动势大小的四分之一，两点间电势差大小是电动势大小的四分之一，B 中中 a、b 两点间电势差大两点间电势差大小是电动势大小的四分之三，小是电动势大小的四分之三，C 中中 a、b 两点间电势差大小是两点间电势差大小是电动势大小的四分之电动势大小的四分之一，一，D 中中 a、b 两点间电势差大小也是电动势大小的四分之一，因此选项两点间电势差大小也是电动势大小的四分之一，因此选项 B 正确正确 答案答案 B 4如图所示，闭合开关如图所示，闭合开关 S，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用 0.2 s，其次次用其次次用 0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则，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第一次磁通量变化较大 B第一次第一次 G 的最大偏角较大的最大偏角较大 C第一次经过第一次经过 G 的总电荷量较多的总电荷量较多 D若开关若开关 S 断开，断开，G 不偏转，故两次均无感应电动势不偏转，故两次均无感应电动势 解析解析 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变化量 相同，故选项相同，故选项 A 错误；依据错误；依据 Ent可知，第一次磁通量的变化率较大，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，的最大偏转角度较大，选项选项 B 正确；通过正确；通过 G 的电荷量的电荷量 qI tERtR，即两次通过，即两次通过 G 的电荷量相等，的电荷量相等，选项选项 C 错误，若错误，若 S 断开，电路中无电流，但仍存在感应电动势，选项断开，电路中无电流，但仍存在感应电动势，选项 D 错误错误 答案答案 B 5如图所示，长为如图所示，长为 L 的金属导线弯成一个圆环，导线的两端接在电容为的金属导线弯成一个圆环，导线的两端接在电容为 C 的的平行板电容器上，平行板电容器上，P、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面对里，磁感应强度为电容器的两个极板，磁场垂直于环面对里，磁感应强度以以 BB0kt(k0)随时间变化，随时间变化，t0 时，时，P、Q 两板电势相等，两板间的距离远小两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间于环的半径，经时间 t，电容器，电容器 P 板板()A不带电不带电 B所带电荷量与所带电荷量与 t 成正比成正比 C带正电，电荷量是带正电，电荷量是kL2C4 D带负电，电荷量是带负电，电荷量是kL2C4 解析解析 磁感应强度以磁感应强度以 BB0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得随时间变化，由法拉第电磁感应定律得 EtBtSkS，而，而 SL24，经时间，经时间 t 电容器极板电容器极板 P 所带电荷量所带电荷量 QE CkL24 C，由楞次定律可知，由楞次定律可知，P 板带负电，故选项板带负电，故选项 D 正确正确 答案答案 D 6如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒 ab 以水平以水平速度速度 v0抛出，设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动过抛出，设在整个过程中棒的方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变化状况是程中产生的感应电动势大小变化状况是()A越来越大越来越大 B越来越小越来越小 C保持不变保持不变 D无法确定无法确定 解析解析 金属棒做平抛运动，磁场的方向竖直向下，故金属棒运动过程中，其速金属棒做平抛运动，磁场的方向竖直向下，故金属棒运动过程中，其速度的水平重量切割磁感线，产生感应电动势，而度的水平重量切割磁感线，产生感应电动势，而 ab 棒做平抛运动的水平速度保持棒做平抛运动的水平速度保持不变，由不变，由 EBLv0可知，其感应电动势保持不变，选项可知，其感应电动势保持不变，选项 C 正确正确 答案答案 C 7如图所示，如图所示，PQRS 为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以 MN 为边为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，边界界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，边界 MN 与线框的边成与线框的边成 45 角，角，E、F分别为分别为 PS 和和 PQ 的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是的中点关于线框中的感应电流，正确的说法是()A当当 E 点经过边界点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大时，线框中感应电流最大 B当当 P 点经过边界点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大时，线框中感应电流最大 C当当 F 点经过边界点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大时，线框中感应电流最大 D当当 Q 点经过边界点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大时，线框中感应电流最大 解析解析 当当 P 点开头进磁场时，点开头进磁场时，R 点也开头进磁场，这是由于点也开头进磁场，这是由于 PR 连线与连线与 MN平行，这时切割磁感线的有效长度为最大，等于平行，这时切割磁感线的有效长度为最大，等于 RS.所以，回路产生的感应电动势所以，回路产生的感应电动势最大，电流也最大，选项最大，电流也最大，选项 B 正确正确 答案答案 B 8一个电阻是一个电阻是 R，半径为，半径为 r 的单匝线圈放在磁感应强度为的单匝线圈放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，的匀强磁场中，如图所示，若以线圈的直径为轴旋转如图所示，若以线圈的直径为轴旋转 180，则在此过程中，导线横截面上通过的，则在此过程中，导线横截面上通过的电荷量为电荷量为()A0 B.Br2R C.2Br2R D.4Br2R 解析解析 由法拉第电磁感应定律知，此过程中的平均感应电动势由法拉第电磁感应定律知，此过程中的平均感应电动势 E t2BSt，平均电流平均电流 I ER，故导线截面上通过的电荷量，故导线截面上通过的电荷量 q I t2BSR2Br2R.答案答案 C 9如图所示，导体如图所示，导体 AB 的长为的长为 2R，绕，绕 O 点以角速度点以角速度 匀速转动，匀速转动，OB 为为 R，且且 OBA 三点在一条直线上，有一匀强磁场磁感应强度为三点在一条直线上，有一匀强磁场磁感应强度为 B，布满转动平面且与转，布满转动平面且与转动平面垂直，那么动平面垂直，那么 AB 两端的电势差为两端的电势差为()A.12BR2 B2BR2 C4BR2 D6BR2 解析解析 设经过设经过 t，磁通量的变化量，磁通量的变化量 BSBt2(3R)2Bt2R24BtR2.由法拉第电磁感应定律，得由法拉第电磁感应定律，得 UABt4BtR2t4BR2.答案答案 C 10如图所示，粗细均匀的、电阻为如图所示，粗细均匀的、电阻为 r 的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，的金属圆环，放在图示的匀强磁场中，磁感应强度为磁感应强度为 B，圆环直径为，圆环直径为 l；长为；长为 l、电阻为、电阻为r2的金属棒的金属棒 ab 放在圆环上，以放在圆环上，以 v0向左运动，当向左运动，当 ab 棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为棒运动到图示虚线位置时，金属棒两端的电势差为()A0 BBlv0 CBlv0/2 DBlv0/3 解析解析 切割磁感线的金属棒切割磁感线的金属棒 ab 相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动相当于电源，其电阻相当于电源内阻，当运动到虚线位置时，两个半圆相当于并联，可画出如图所示的等效电路图到虚线位置时，两个半圆相当于并联，可画出如图所示的等效电路图 R外外R并并r4，IER外外r2Blv034r4Blv03r.金属棒两端电势差相当于路端电压金属棒两端电势差相当于路端电压 UabIR外外4Blv03rr413Blv0.答案答案 D 11如图所示，在匀强磁场中，如图所示，在匀强磁场中，MN，PQ 是两条平行的金属导轨，而是两条平行的金属导轨，而 ab，cd为串接有电流表和电压表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的有为串接有电流表和电压表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的有()A电压表有读数、电流表有读数电压表有读数、电流表有读数 B电压表、电流表均无读数电压表、电流表均无读数 C电压表有读数、电流表无读数电压表有读数、电流表无读数 D电压表无读数、电流表有读数电压表无读数、电流表有读数 解析解析 在匀强磁场中，由于导体棒在匀强磁场中，由于导体棒 ab，cd 与两平行导轨所组成电路的面积不与两平行导轨所组成电路的面积不变，所以当变，所以当 ab、cd 以共同的速度向右运动时，其磁通量不变，故该电路中没有感以共同的速度向右运动时，其磁通量不变，故该电路中没有感应电流，即电压表和电流表中亦无电流通过，所以两表均无示数，选项应电流，即电压表和电流表中亦无电流通过，所以两表均无示数，选项 B 正确，正确，由于由于 ab，cd 切割磁感线，故切割磁感线，故 a，b 两点或两点或 c，d 两点间有电势差两点间有电势差 答案答案 B 12如图所示，矩形线圈如图所示，矩形线圈 abcd 共有共有 n 匝，总电阻为匝，总电阻为 R，部分置于有抱负边界，部分置于有抱负边界的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁感应强度大小为的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，磁感应强度大小为 B.让线圈从图示位置开让线圈从图示位置开头以头以 ab 边为轴匀速转动，角速度为边为轴匀速转动，角速度为，若线圈，若线圈 ab 边长为边长为 L1，ad 边长为边长为 L2，在磁，在磁场外部分为场外部分为25L2，则线圈从图示位置转过，则线圈从图示位置转过 45 时的感应电动势的大小为时的感应电动势的大小为_从图示位置开头转过从图示位置开头转过 90 的过程中，线圈中的平均感应电流为的过程中，线圈中的平均感应电流为_(取取 sin37 0.6，cos37 0.8)解析解析 线圈以线圈以 ab 边为轴转过边为轴转过 53，dc 边与磁场边界重合，在此时刻以前，穿边与磁场边界重合，在此时刻以前，穿过线圈的磁通量都没有发生变化，所以线圈从图示位置转过过线圈的磁通量都没有发生变化，所以线圈从图示位置转过 45 时感应电动势的大时感应电动势的大小为零线圈从图示位置转过小为零线圈从图示位置转过 90 的过程中平均感应电流为的过程中平均感应电流为 I t1RnBS1024RnB 35L2L102R46nBL1L25R 答案答案 0 6nBL1L25R 13如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成，并如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电动势之比为中的感应电动势之比为_；感应电流之比为；感应电流之比为_；若磁场只布满；若磁场只布满圆环，则感应电动势之比为圆环，则感应电动势之比为_ 解析解析 由法拉第电磁感应定律可知由法拉第电磁感应定律可知 Et，E线线Bta2，E环环Bt a22Bta24，E线线E环环4；I线线E线线R线线E线线S4a，I环环E环环R环环E环环Sa，I线线I环环11.若磁场只布满圆环，则感应电动势之比若磁场只布满圆环，则感应电动势之比 E线线:E环环1:1.答案答案 4:1:1 1:1 14如图所示，两根足够长的金属导轨如图所示，两根足够长的金属导轨 ab、cd 竖直放置，导轨间距离为竖直放置，导轨间距离为 L，电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为电阻不计在导轨上端并接两个额定功率均为 P、电阻均为、电阻均为 R 的小灯泡整个系的小灯泡整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直现将一质量为 m、电、电阻可以忽视的金属棒阻可以忽视的金属棒 MN 从图示位置由静止开头释放金属棒下落过程中保持水从图示位置由静止开头释放金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为平，且与导轨接触良好已知某时刻后两灯泡保持正常发光重力加速度为 g.求：求：(1)磁感应强度的大小；磁感应强度的大小；(2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率灯泡正常发光时导体棒的运动速率 解析解析 (1)设小灯泡的额定电流为设小灯泡的额定电流为 I0，有有 PI20R 由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经由题意，在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经MN 的电流的电流 I2I0.此时金属棒此时金属棒 MN 所受的重力和安培力相等，下落速度达到最大，由平衡条件所受的重力和安培力相等，下落速度达到最大，由平衡条件有有 mgBIL 联立解得联立解得 Bmg2L RP.(2)设灯泡正常发光时，导体棒的速率为设灯泡正常发光时，导体棒的速率为 v，由电磁感应定律与欧姆定律有，由电磁感应定律与欧姆定律有 EBLv ERI0 联立解得联立解得 v2Pmg.答案答案 (1)mg2L RP(2)2Pmg 15如图如图所示的螺线管，匝数所示的螺线管，匝数 n1500 匝，横截面积匝，横截面积 S20 cm2，电阻，电阻 r1.5，与螺线管串联的外电阻，与螺线管串联的外电阻 R13.5，R225.螺线管中磁感线方向向右，穿螺线管中磁感线方向向右，穿过螺线管中磁场的磁感应强度按图过螺线管中磁场的磁感应强度按图所示规律变化，试计算电阻所示规律变化，试计算电阻 R2上消耗的电功上消耗的电功率率 解析解析 由图由图知，螺线管中磁感应强度知，螺线管中磁感应强度 B 均匀增加，其变化率均匀增加，其变化率Bt622 T/s2 T/s.由法拉第电磁感应定律得，螺线管中产生的感应电动势由法拉第电磁感应定律得，螺线管中产生的感应电动势 EntnSBt1500201042 V6.0 V.通过螺线管回路的电流通过螺线管回路的电流 IErR1R261.53.525 A0.2 A.电阻电阻 R2上消耗的功率上消耗的功率 P2I2R2(0.2)225 W1.0 W.答案答案 1.0 W