2023高中物理第二章電磁感應(yīng)22法拉第電磁感應(yīng)定律測(cè)試新人教版選擇性

第二章電磁感應(yīng)2法拉第電磁感應(yīng)定律【基礎(chǔ)鞏固】1.(2021·廣東珠海)(多選)如圖所示,閉合開關(guān)S,將條形磁體插入閉合線圈,第一次用時(shí)0.2s,第二次用時(shí)0.4s,并且兩次磁體的起始和終止位置相同,則 ()A.第一次線圈中的磁通量變化較快B.第一次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大C.第二次電流表G的最大偏轉(zhuǎn)角較大D.若斷開開關(guān)S,電流表G指針均不偏轉(zhuǎn),故兩次線圈兩端均無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析:磁通量變化相同,第一次時(shí)間短,則第一次線圈中磁通量變化較快,故選項(xiàng)A正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比,磁通量的變化率越大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電流也就越大,故選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;斷開開關(guān)S,電流表指針不偏轉(zhuǎn),可知感應(yīng)電流為0,但感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為0,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案:AB2.穿過一個(gè)單匝閉合線圈的磁通量始終每秒均勻增加2Wb,則 ()A.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2VB.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減少2VC.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2VD.線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為一個(gè)確定值,但由于線圈有電阻,電動(dòng)勢(shì)小于2V解析:E=ΔΦΔ答案:C3.單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)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)律如圖所示,則O→D過程,下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.線圈在0時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.線圈在D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0C.線圈在D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.線圈在O至D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知線圈從O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦΔt=0.4V.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的大小Φ和磁通量的變化量ΔΦ均無必然聯(lián)系,僅由磁通量的變化率ΔΦΔt決定,而任何時(shí)刻磁通量的變化率ΔΦΔt就是答案:C4.一根彎成直角的導(dǎo)線放在B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,lab=30cm,lbc=40cm,當(dāng)導(dǎo)線以5m/s的速度做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)可能產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為 ()A.1.4V B.1.0V C.0.8V D.0.6V解析:由題可得ac間距離為50cm,當(dāng)切割磁感線的有效長(zhǎng)度lac=50cm時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,最大值Em=Blacv=1.0V,選項(xiàng)B正確.答案:B5.(2022·廣東卷)(多選)如圖所示,水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y軸且通有恒定電流I的長(zhǎng)直導(dǎo)線.P、M和N為地面上的三點(diǎn),P點(diǎn)位于導(dǎo)線正上方,MN平行于y軸,PN平行于x軸.一閉合的圓形金屬線圈,圓心在P點(diǎn),可沿不同方向以相同的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中線圈平面始終與地面平行.下列說法正確的是 ()A.N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向相同B.線圈沿PN方向運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量不變C.線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中無感應(yīng)電流D.線圈從P到M過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與從P到N過程的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等解析:通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的截面圖是以導(dǎo)線為圓心的一個(gè)個(gè)同心圓,某一位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和這個(gè)點(diǎn)到圓心的距離成反比.N、M兩點(diǎn)的連線平行于通電直導(dǎo)線,即兩點(diǎn)到導(dǎo)線的距離相等,所以N點(diǎn)與M點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等,方向也相同,故選項(xiàng)A正確;線圈在P點(diǎn)時(shí),穿過線圈的磁通量為0,在沿PN方向移動(dòng)的過程中,穿過線圈左、右兩個(gè)半圓的磁通量大小不再相等,即穿過整個(gè)線圈的磁通量不再為0,所以線圈沿PN方向運(yùn)動(dòng)時(shí),穿過線圈的磁通量會(huì)發(fā)生變化,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)線圈從P點(diǎn)開始豎直向上運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)對(duì)稱性可知,線圈中的磁通量始終為0,即穿過線圈的磁通量沒有發(fā)生變化,由楞次定律可知線圈中無感應(yīng)電流,故選項(xiàng)C正確;線圈從P到M過程和從P到N過程,根據(jù)上述分析可知,兩個(gè)過程中磁通量的變化量相等,但因?yàn)榫€圈的速率恒定,且NP的距離小于MP的距離,所以時(shí)間不等,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦ答案:AC6.(多選)如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為r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)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是 ()A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段導(dǎo)線始終不受安培力C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em=BrvD.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值E=14π解析:導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由右手定則可知,感應(yīng)電流方向不變,選項(xiàng)A正確;CD邊進(jìn)入磁場(chǎng)后,有電流通過,故必受安培力,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值即導(dǎo)線切割磁感線等效長(zhǎng)度最大時(shí)的電動(dòng)勢(shì),故Em=Brv,選項(xiàng)C正確;感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值E=ΔΦΔt,ΔΦ=B·12πr2,Δt=2rv,解得答案:ACD7.如圖所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間接有定值電阻R,導(dǎo)體棒ab長(zhǎng)為l且與導(dǎo)軌接觸良好,整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.現(xiàn)使導(dǎo)體棒ab向右勻速運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是 ()A.導(dǎo)體棒ab兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越小B.導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電流方向是a→bC.導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向右D.導(dǎo)體棒ab所受合力做功為0解析:由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),磁感應(yīng)強(qiáng)度及長(zhǎng)度不變,由E=Blv可知,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變;由右手定則可知,導(dǎo)體棒中的電流方向由b指向a;由左手定則可知,導(dǎo)體棒所受安培力方向水平向左;由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),棒的動(dòng)能不變,由動(dòng)能定理可知,合力做的功等于0.選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.答案:D8.一個(gè)環(huán)形線圈放在如圖甲所示的磁場(chǎng)中,以磁感線垂直于線圈平面向外的方向?yàn)檎较?若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則在第2s內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流的大小和方向是 ()甲乙A.大小恒定,順時(shí)針方向 B.逐漸減小,順時(shí)針方向C.大小恒定,逆時(shí)針方向 D.逐漸增加,逆時(shí)針方向解析:在第2s內(nèi),磁場(chǎng)的方向垂直于線圈平面向外,且逐漸增大,根據(jù)楞次定律和安培定則可知,感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,I=ER=ΔΦΔtR答案:A9.如圖甲所示,一個(gè)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.金屬線圈的半徑為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)系圖線如圖乙所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì).求0至t1時(shí)間內(nèi):(1)通過電阻R1的電流大小和方向;(2)通過電阻R1的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量.甲乙解析:(1)穿過閉合線圈的磁場(chǎng)的面積為S=πr2由題圖乙可知,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率的大小為ΔBΔt根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=nSΔ由閉合電路歐姆定律可知流過電阻R1的電流為I=ER+2R根據(jù)楞次定律和安培定則可以判斷,流過電阻R1的電流方向從b到a.(2)0至t1時(shí)間內(nèi)通過電阻R1的電荷量為q=It1=nπ電阻R1上產(chǎn)生的熱量為Q=I2R1t1=2n答案:(1)nπB0r223Rt【拓展提高】10.(2021·河北卷)如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫,取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn).狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為θ,一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連.導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直,在外力F作用下從O點(diǎn)開始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),忽略所有電阻.下列說法正確的是 ()A.通過金屬棒的電流為2BCv2tanθB.金屬棒到達(dá)x0時(shí),電容器極板上的電荷量為BCvx0tanθC.金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中,電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中,外力F做功的功率恒定解析:取一小段時(shí)間Δt,金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=2Bv2Δttanθ,電容器極板上的電荷量為Q=CE=2BCv2Δttanθ,所以通過金屬棒的電流為I=QΔt=2BCv2tanθ,選項(xiàng)A正確.由A項(xiàng)分析可知,當(dāng)x0=vΔt時(shí),電容器極板上的電荷量為Q=2BCvx0tanθ,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.根據(jù)右手定則可知通過金屬棒的電流方向向上,所以電容器的上極板帶正電,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中,外力F做功的功率為P=Fv=BIlv=4CB2v4Δttan2θ答案:A11.右圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S.若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差φaφb()A.恒為nS(BC.恒為nS(B解析:因磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,故φaφb為定值,由楞次定律和安培定則可得φa<φb,故由法拉第電磁感應(yīng)定律得φaφb=nS(B答案:C12.如圖所示,導(dǎo)體MN的長(zhǎng)度為2r,繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),ON為r,且ONM三點(diǎn)在一條直線上,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)充滿轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直,那么M、N兩端的電勢(shì)差為 ()A.12Bωr2 B.2Bωr2C.4Bωr2 D.6Bωr解析:M點(diǎn)線速度vM=ω·3r,N點(diǎn)線速度vN=ωr,MN棒切割磁感線的平均速度v=vM+vN2=2ωr,由E=Blv得M、N答案:C【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】13.如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一矩形閉合線圈abcd,線圈平面與磁場(chǎng)垂直.已知線圈的匝數(shù)N=100,邊長(zhǎng)lab=1.0m、lbc=0.5m,電阻r=2Ω.磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0~1s內(nèi)從0均勻變化到0.2T,在1~5s內(nèi)從0.2T均勻變化到0.2T,取垂直于紙面向里為磁場(chǎng)的正方向.求:(1)0.5s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E和感應(yīng)電流的方向;(2)在1~5s內(nèi)通過線圈的電荷量q;(3)在0~5s內(nèi)線圈產(chǎn)生的焦耳熱Q.解析:(1)0.5s時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1=NΔΦ磁通量的變化量ΔΦ1