2017-2018學(xué)年高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 習(xí)題課2 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用練習(xí) 教科版選修3-2.doc
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習(xí)題課 法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 一、基礎(chǔ)練 1．當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．線圈中一定有感應(yīng)電流 B．線圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化成正比 D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟線圈的電阻有關(guān) 答案 B 解析 穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比． 2．一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) A．一定為0.1VB．可能為零 C．可能為0.01VD．最大值為0.1V 答案 A 解析 當(dāng)公式E＝BLv中B、L、v互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大：Em＝BLv＝0.10.110V＝0.1V，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，B、C、D正確，A錯(cuò)． 3．無(wú)線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)．這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力．兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖1所示．下列說(shuō)法正確的是( ) 圖1 A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C．A中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D．A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 答案 BD 解析 根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，B線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)，B對(duì)；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以C錯(cuò)，D對(duì)． 4．閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖象分別如圖2所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，其中正確的是( ) 圖2 A．圖甲回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變 B．圖乙回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變 C．圖丙回路中0～t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D．圖丁回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小 答案 B 解析 因E＝，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中＝0，即電動(dòng)勢(shì)E為0；圖乙中＝恒量，即電動(dòng)勢(shì)E為一恒定值；圖丙中E前>E后；圖丁中圖象斜率先減后增，即回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先減后增，故只有B選項(xiàng)正確． 5．如圖3所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里，MN線與線框的邊成45角，E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn)．關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是( ) 圖3 A．當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 B．當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 C．當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 D．當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大 答案 B 解析 當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為SR，感應(yīng)電流達(dá)到最大． 6．如圖4(a)所示，一個(gè)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(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示．圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì)． 圖4 求0至t1時(shí)間內(nèi)， (1)通過(guò)電阻R1上的電流大小； (2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量． 答案 (1) (2) 解析 (1)由圖象分析可知，0至t1時(shí)間內(nèi)＝.由法拉第電磁感應(yīng)定律有 E＝n＝nS，而S＝πr.由閉合電路歐姆定律有I1＝.聯(lián)立以上各式得，通過(guò)電阻R1上的電流大小I1＝. (2)通過(guò)電阻R1上的電量：q＝I1t1＝ 電阻R1上產(chǎn)生的熱量：Q＝IR1t1＝ 二、提升練 7．如圖5所示，A、B兩閉合線圈為同樣導(dǎo)線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為2∶1.均勻磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi)．當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)( ) 圖5 A．A中無(wú)感應(yīng)電流 B．A、B中均有恒定的感應(yīng)電流 C．A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1 D．A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2 答案 BD 解析 只要穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，因?yàn)榇艌?chǎng)變化情況相同，有效面積也相同，所以，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同，電阻值不同，根據(jù)歐姆定律，單匝線圈電阻之比為2∶1，所以，感應(yīng)電流之比為1∶2.因此正確的答案是B、D. 8．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖6所示，已知電容C＝30μF，回路的長(zhǎng)和寬分別為l1＝5cm，l2＝8cm，磁場(chǎng)變化率為510－2T/s，則( ) 圖6 A．電容器帶電荷量為210－9C B．電容器帶電荷量為410－9C C．電容器帶電荷量為610－9C D．電容器帶電荷量為810－9C 答案 C 解析 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩板間的電壓，U＝E＝＝l1l2＝510－20.050.08V＝210－4V．電容器的電荷量為q＝CU＝CE＝3010－6210－4C＝ 610－9C，C選項(xiàng)正確． 9．單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖7所示，則O～D過(guò)程中( ) 圖7 A．線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 B．線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 C．線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大 D．線圈中O至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V 答案 ABD 解析 由法拉第電磁感應(yīng)定律知，線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝＝V＝0.4V．由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的物理意義知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的改變量ΔΦ均無(wú)必然聯(lián)系，僅由磁通量的變化率決定，而任何時(shí)刻磁通量的變化率就是Φ－t圖象上該時(shí)刻切線的斜率．不難看出，O點(diǎn)處切線斜率最大，D點(diǎn)處切線斜率最小為零，故A、B、D選項(xiàng)正確． 10．用相同導(dǎo)線繞制的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)或2L的四個(gè)閉合導(dǎo)體線框，以相同的速度勻速進(jìn)入右側(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖8所示．在每個(gè)線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，M、N兩點(diǎn)間的電壓分別為Ua、Ub、Uc和Ud.下列判斷正確的是( ) 圖8 A．Ua下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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