2024-2025學(xué)年高中物理第一章3法拉第電磁感應(yīng)定律練習(xí)含解析教科版選修3-2

PAGEPAGE93.法拉第電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)鞏固1.確定閉合電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的因素是()A.磁通量 B.磁感應(yīng)強(qiáng)度C.磁通量的改變率 D.磁通量的改變量解析:依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt可知,E與Φ的改變率成正比.E與Φ答案:C2.穿過(guò)一個(gè)單匝線圈的磁通量始終每秒勻稱(chēng)地增加2Wb,則()A.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增大2VB.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒減小2VC.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)始終為2VD.線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦ答案:C3.在如圖所示的幾種狀況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv的是()A.乙和丁 B.甲、乙、丁C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙解析:公式E=BLv中的L應(yīng)指導(dǎo)體的有效切割長(zhǎng)度,甲、乙、丁中的有效切割長(zhǎng)度均為L(zhǎng),電動(dòng)勢(shì)E=BLv,而丙中的有效切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)sinθ,電動(dòng)勢(shì)E=BLvsinθ,故選項(xiàng)B正確.答案:B4.(多選)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,原理示意圖如圖所示.下列說(shuō)法正確的是()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線圈中輸入改變的電流,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中電流改變?cè)娇?B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大解析:依據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件,只有處于改變的磁場(chǎng)中,B線圈中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),A錯(cuò),B對(duì);依據(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改變率,所以C錯(cuò),D對(duì).答案:BD5.下列各圖中,相同的條形磁鐵穿過(guò)相同的線圈時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大的是()解析:感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=nΔΦΔt=nΔBSΔt,A、B兩種狀況答案:D6.如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的間距為d,一端跨接一阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面對(duì)里,一根長(zhǎng)直金屬棒與導(dǎo)軌成60°角放置,且接觸良好,則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時(shí),其他電阻不計(jì),電阻R中的電流為()A.BC.D解析:導(dǎo)線切割磁感線的有效長(zhǎng)度是l=dsin60°,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv,聯(lián)立解得I=答案:A7.如圖所示,豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將一水平放置的金屬棒ab以水平速度v0拋出.設(shè)整個(gè)過(guò)程中,棒的取向不變,不計(jì)空氣阻力,則金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小改變狀況應(yīng)是()A.越來(lái)越大 B.越來(lái)越小C.保持不變 D.無(wú)法判定解析:棒ab水平拋出其速度越來(lái)越大,但水平分速度v0保持不變,棒的水平運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);棒的豎直分運(yùn)動(dòng)不切割磁感線,即不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv0保持不變.答案:C8.如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng),MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1;若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B,其他條件不變,MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2.則前后兩次金屬桿MN受到的安培力及E1與E2之比分別為()A.4∶1,2∶1 B.2∶1,2∶1C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶2解析:依據(jù)E=BLv,可得E1∶E2=1∶2,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;金屬桿MN受到的安培力F=BIL=B·BLvRL=答案:C9.如圖所示,將直徑為d、電阻為R的閉合金屬環(huán)從勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中拉出,這一過(guò)程中通過(guò)金屬環(huán)某一截面的電荷量為()A.解析:這一過(guò)程中的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=ΔΦ答案:A實(shí)力提升1.(多選)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),若線圈所圍面積里的磁通量對(duì)時(shí)間改變的規(guī)律如圖所示,則在O→D過(guò)程中()A.O時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B.D時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C.D時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D.O→D時(shí)間內(nèi)線圈中平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V解析:我們知道Φ、ΔΦ、ΔΦΔt之間無(wú)必然聯(lián)系,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)僅由ΔΦΔt決定,而Φ-t圖像中圖線的斜率就是Δ答案:ABD2.如圖所示,半徑為r的金屬環(huán)繞通過(guò)其直徑的軸OO'以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.從金屬環(huán)的平面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)起先計(jì)時(shí),在轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中,環(huán)中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的平均值為()A.2Bωr2 B.2C.3Bωr2 D.3解析:起先時(shí),Φ1=0,金屬環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)30°時(shí)Φ2=BSsin30°=故ΔΦ=Φ2-Φ1=12Bπr2,Δt=Δθ答案:C3.如圖所示,導(dǎo)線OA長(zhǎng)為L(zhǎng),在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω沿圖所示方向繞通過(guò)懸點(diǎn)O的豎直軸旋轉(zhuǎn),OA與豎直方向的夾角為θ.那么,OA導(dǎo)線中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為()A.BL2ω B.C.BL2ωsin2θ D.解析:OA切割磁感線的有效長(zhǎng)度等于圓半徑,即R=L·sinθ,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=12答案:D4.如圖所示,勻稱(chēng)磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合;磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止起先繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流.現(xiàn)使線框保持圖中所示位置,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性改變.為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的改變率ΔA.解析:線框轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,等效于長(zhǎng)度為半徑R的導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線,v=R2·ω,其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=B0·R·v=B0R2ω答案:C5.如圖甲所示,螺線管的匝數(shù)n=1000,橫截面積S=20cm2,電阻r=2Ω,與螺線管串聯(lián)的外電阻R=6Ω.若穿過(guò)螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖乙所示的規(guī)律改變,則線圈兩端a、b之間的電壓為多大?解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律知E=nΔΦΔt=nΔBa、b間的電壓為路端電壓U=ER+r·R=0即a、b間電壓為0.3V.答案:0.3V6.如圖所示,在寬為0.5m的平行導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放置一個(gè)有效電阻為r=0.6Ω的直導(dǎo)體棒,在導(dǎo)軌的兩端分別連接兩個(gè)電阻,R1=4Ω,R2=6Ω,其他電阻不計(jì).整個(gè)裝置處在垂直于導(dǎo)軌向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T,當(dāng)直導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上以v=6m/s的速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí),求直導(dǎo)體棒兩端的電壓以及流過(guò)R1和R2電流的大小.解析:由題意可畫(huà)出如圖所示的等效電路圖,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv=0.1×0.5×6V=0.3VR外=R1R2RUab=ER外R外+r=0.3×2.答案:0.24V0.06A0.04A7.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁推動(dòng)加噴氣推動(dòng)的火箭放射裝置,如圖所示.豎直固定在絕緣底座上的兩根長(zhǎng)直光滑導(dǎo)軌,間距為l.導(dǎo)軌間加有垂直于導(dǎo)軌平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.絕緣火箭支撐在導(dǎo)軌間,總質(zhì)量為m,其中燃料質(zhì)量為m',燃料室中的金屬棒EF電阻為R,并通過(guò)電刷與電阻可忽視的導(dǎo)軌良好接觸.引燃底座上方的推動(dòng)劑,快速推動(dòng)剛性金屬棒CD(電阻可忽視且和導(dǎo)軌接觸良好)向上運(yùn)動(dòng),回路CEFDC面積削減量達(dá)到最大值ΔS,用時(shí)Δt,此過(guò)程激勵(lì)出強(qiáng)電流,產(chǎn)生電磁推力加速火箭.在Δt時(shí)間內(nèi),電阻R產(chǎn)生的焦耳熱使燃料燃燒形成高溫高壓氣體.當(dāng)燃燒室下方的可控噴氣孔打開(kāi)后,噴出燃?xì)膺M(jìn)一步