2024-2025學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)4法拉第電磁感應(yīng)定律課后作業(yè)含解析新人教版選修3-2

PAGEPAGE6法拉第電磁感應(yīng)定律時(shí)間：45分鐘一、單項(xiàng)選擇題1．了解物理規(guī)律的發(fā)覺(jué)過(guò)程，學(xué)會(huì)像科學(xué)家那樣視察和思索，往往比駕馭學(xué)問(wèn)本身更重要．則以下符合事實(shí)的是(B)A．丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特夢(mèng)圓電生磁，最終發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為，磁場(chǎng)改變時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)C．法拉第發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)，拉開(kāi)了探討電與磁相互關(guān)系的序幕D．安培定則用來(lái)推斷通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向解析：丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)覺(jué)了電流的磁效應(yīng)，拉開(kāi)了探討電與磁相互關(guān)系的序幕；麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論認(rèn)為磁場(chǎng)改變時(shí)會(huì)在空間激發(fā)一種電場(chǎng)；法拉第發(fā)覺(jué)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象；安培定則用來(lái)推斷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，只有選項(xiàng)B正確．2．下列說(shuō)法正確的是(D)A．線圈中磁通量改變?cè)酱?，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)肯定越大B．線圈中的磁通量越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)肯定越大C．線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)肯定越大D．線圈中磁通量改變得越快，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大解析：依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的改變率成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、磁通量的改變量大小沒(méi)有必定聯(lián)系．A、B兩項(xiàng)明顯不對(duì)．對(duì)于C項(xiàng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，線圈的磁通量不肯定大，ΔΦ也不肯定大，eq\f(ΔΦ,Δt)更不肯定大，故C錯(cuò)．磁通量改變得快，即eq\f(ΔΦ,Δt)大，由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，D正確．3.始終升機(jī)停在南半球的地磁極上空．該處地磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長(zhǎng)度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場(chǎng)的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示，假如忽視a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，則(B)A．E＝eq\f(π,2)fl2B B．E＝πfl2BC．E＝2πfl2B D．E＝4πfl2B解析：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝Blv＝Blω×eq\f(l,2)＝Bl×2πf×eq\f(l,2)＝πfl2B，B項(xiàng)正確．4.如圖所示，當(dāng)導(dǎo)線ab在電阻不計(jì)的金屬導(dǎo)軌上滑動(dòng)時(shí)，線圈c向右搖擺，則ab的運(yùn)動(dòng)狀況是(B)A．向左或向右勻速運(yùn)動(dòng)B．向左或向右減速運(yùn)動(dòng)C．向左或向右加速運(yùn)動(dòng)D．只能向右勻加速運(yùn)動(dòng)解析：當(dāng)導(dǎo)線ab在導(dǎo)軌上滑行時(shí)，線圈c向右運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明穿過(guò)線圈的磁通量正在削減，即右側(cè)回路中的感應(yīng)電流減小，導(dǎo)線正在減速運(yùn)動(dòng)，與方向無(wú)關(guān)，故此A、C、D錯(cuò)誤，B正確．5.在物理試驗(yàn)中，常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測(cè)定通過(guò)電路的電荷量．如圖所示，探測(cè)線圈與沖擊電流計(jì)串聯(lián)后可用來(lái)測(cè)定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．已知線圈的匝數(shù)為n，面積為S，線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路電阻為R.若將線圈放在被測(cè)量的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，起先線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)90°，沖擊電流計(jì)測(cè)出通過(guò)線圈的電荷量為q，由上述數(shù)據(jù)可測(cè)出被測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為(B)A.eq\f(qR,S) B.eq\f(qR,nS)C.eq\f(qR,2nS) D.eq\f(qR,2S)解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，可求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，再由閉合電路歐姆定律I＝eq\f(E,R)，可求出感應(yīng)電流的大小，依據(jù)電荷量的公式q＝It，可得q＝neq\f(ΔΦ,R).由于起先線圈平面與磁場(chǎng)垂直，現(xiàn)把探測(cè)線圈翻轉(zhuǎn)90°，則有ΔΦ＝BS，所以由以上公式可得q＝eq\f(nBS,R)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(qR,nS)，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤．二、多項(xiàng)選擇題6．穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t改變的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述，正確的是(CD)A．圖甲中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變B．圖乙中回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終在變大C．圖丙中回路在0～t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t0～2t0時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．圖丁回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大解析：依據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知：圖甲中E＝0，A錯(cuò)；圖乙中E為恒量，B錯(cuò)；圖丙中0～t0時(shí)間內(nèi)的E1大于t0～2t0時(shí)間內(nèi)的E2，C正確；圖丁中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變小再變大，D正確．7．如圖所示，單匝線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t的改變關(guān)系可用圖象表示，則(BC)A．t＝0時(shí)刻，線圈中的磁通量最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大B．在t＝1×10－2s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．在t＝2×10－2s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零D．在0～2×10－2s時(shí)間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為零解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)可知，E的大小與Φ大小無(wú)關(guān)，與eq\f(ΔΦ,Δt)成正比，t＝0及t＝2×10－2s時(shí)刻E＝0，A錯(cuò)，C對(duì)．t＝1×10－2s時(shí)，eq\f(ΔΦ,Δt)最大，E最大，B對(duì).0～2×10－2s內(nèi)ΔΦ≠0，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，D錯(cuò)．8．如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直．從D點(diǎn)到達(dá)邊界起先到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止．下列結(jié)論正確的是(ACD)A．感應(yīng)電流方向不變B．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝BavD．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值eq\x\to(E)＝eq\f(1,4)πBav解析：在閉合電路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)閉合電路的磁通量漸漸增大，依據(jù)楞次定律和安培定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔儯珹正確．依據(jù)左手定則可推斷，CD段受安培力向下，B不正確．當(dāng)半圓形閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí)，這時(shí)有效切割長(zhǎng)度最大為a，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝Bav，C正確．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(1,4)πBav，D正確．三、非選擇題9.如圖所示，一個(gè)50匝的線圈的兩端跟R＝99Ω的電阻相連接，置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈的橫截面積是20cm2，電阻為1Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度以100T/s的改變率勻稱(chēng)減小，在這一過(guò)程中通過(guò)電阻R的電流為多大？答案：0.1A解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S＝50×100×20×10－4V＝10V，由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流大小為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(10,99＋1)A＝0.1A.10.如圖所示，導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi)，導(dǎo)體AB可在導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng)，若AB以5m/s的速度從O點(diǎn)起先沿導(dǎo)軌勻速向右滑動(dòng)，導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng)，它們每米長(zhǎng)度的電阻都是0.2Ω，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T．求：(1)3s末電路上的電流．(2)3s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．答案：(1)1.06A(2)4.33V解析：(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電路中的電動(dòng)勢(shì)，3s末，夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為l＝eq\x\to(OB)tan30°＝vttan30°＝5eq\r(3)m，所以E＝Blv＝5eq\r(3)V，此時(shí)電阻為R＝(eq\x\to(OB)＋eq\x\to(OA)＋eq\x\to(AB))×0.2Ω≈8.2Ω，所以I＝eq\f(E,R)≈1.06A.(2)3s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BS－0,Δt)＝eq\f(B·\f(1,2)·\x\to(OB)·l,Δt)≈4.33V.11．如下圖甲所示，在水平面上固定有長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2m、寬為d＝1m的金屬“U”形導(dǎo)軌，在“U”形導(dǎo)軌右側(cè)l＝0.5m范圍內(nèi)存在垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間改變規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)量為m＝0.1kg的導(dǎo)體棒以v0＝1m/s的初速度從導(dǎo)軌的左端起先向右運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1，導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒單位長(zhǎng)度的電阻均為λ＝0.1Ω/m，不計(jì)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的接觸電阻及地球磁場(chǎng)的影響(取g＝10m/s2)．(1)通過(guò)計(jì)算分析4s內(nèi)導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)狀況．(2)計(jì)算4s內(nèi)回路中電流的大小，并推斷電流方向．(3)計(jì)算4s內(nèi)回路產(chǎn)生的焦耳熱．答案：(1)見(jiàn)解析(2)0.2A順時(shí)針?lè)较?從上往下看)(3)0.04J解析：(1)導(dǎo)體棒先在無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，有－μmg＝ma，v1＝v0＋at，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2，代入數(shù)據(jù)解得t＝1s，x＝0.5m，導(dǎo)體棒沒(méi)有進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域．導(dǎo)體棒在1s末已停止運(yùn)動(dòng)，以后始終保持靜止，離左端位置仍為x＝0.5m.(2)前2s磁通量不變，回路中電動(dòng)勢(shì)