2024-2025學年高中物理第4章電磁感應4法拉第電磁感應定律課后課時精練含解析新人教版選修3-2

PAGE7-法拉第電磁感應定律時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題6分，共60分)1．(多選)穿過閉合回路的磁通量Φ隨時間t變更的圖象分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應電動勢的說法，正確的是()A．圖甲中回路產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變B．圖乙中回路產(chǎn)生的感應電動勢始終在變大C．圖丙中回路在0～t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢大于t0～2t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢D．圖丁回路產(chǎn)生的感應電動勢先變小再變大答案CD解析依據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知：圖甲中E＝0，A錯誤；圖乙中E為恒量，B錯誤；圖丙中0～t0時間內(nèi)的E1大于t0～2t0時間內(nèi)的E2，C正確；圖丁中感應電動勢先變小再變大，D正確。2．下列各圖中，相同的條形磁鐵穿過相同的線圈時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大的是()答案D解析感應電動勢的大小為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔBS,Δt)，依據(jù)題設(shè)條件，相同的磁鐵運動速度越大，穿過線圈所用時間越小，磁通量變更率就越大，產(chǎn)生的感應電動勢就越大，故A項中線圈產(chǎn)生的感應電動勢比B項中線圈產(chǎn)生的感應電動勢大，C項線圈中磁通量始終為零，磁通量變更率為零，D項中線圈的磁通量變更率是A項中線圈的兩倍，所以D項中線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大。3．如圖所示的狀況中，金屬導體中產(chǎn)生的感應電動勢為Blv的是()A．乙和丁 B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙答案B解析公式E＝Blv中的l指導體的有效切割長度，甲、乙、丁中的有效長度均為l，感應電動勢E＝Blv，而丙的有效長度為lsinθ，感應電動勢E＝Blvsinθ，故B項正確。4．(多選)某地地磁場磁感應強度的豎直重量方向向下，大小為4.5×10－5T。一靈敏電壓表連接在當?shù)厝牒：佣蔚膬砂?，河?00m，該河段漲潮和落潮時有海水(視為導體)流過。設(shè)落潮時，海水自西向東流，流速為2m/s。下列說法正確的是()A．電壓表記錄的電壓為5mVB．電壓表記錄的電壓為9mVC．河南岸的電勢較高D．河北岸的電勢較高答案BD解析海水在落潮時自西向東流，該過程可以理解為：自西向東運動的導體棒在切割豎直向下的磁感線。依據(jù)右手定則可推斷出北岸是正極，電勢高，南岸電勢低，所以C錯誤，D正確。E＝Blv＝4.5×10－5×100×2V＝9×10－3V＝9mV，所以B正確，A錯誤。5．(多選)一閉合線圈固定在垂直于紙面的勻強磁場中，設(shè)垂直紙面對里為磁感應強度B的正方向。線圈中的箭頭指向為電流i的正方向，如圖1所示，已知線圈中感應電流i隨時間變更的圖象如圖2所示，則下列選項中可能是磁感應強度隨時間變更的圖象的是()答案CD解析由題給條件，結(jié)合楞次定律和法拉第電磁感應定律可知，在0～0.5s,1.5～2.5s以及3.5～4.0s，磁感應強度為正方向勻稱增大，或負方向勻稱減小，在0.5～1.5s，以及2.5～3.5s，磁感應強度為正方向勻稱減小，或負方向勻稱增大，故A、B錯誤，C、D正確。6．如圖半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中，繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R) B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R) D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)答案D解析金屬圓盤在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，可以等效為多數(shù)根并排的長為r的導體棒繞O點做勻速圓周運動，其產(chǎn)生的感應電動勢大小為E＝eq\f(Br2ω,2)，由右手定則可知感應電流方向由外指向圓心，故通過電阻R的電流I＝eq\f(Br2ω,2R)，方向由d到c，故D正確。7．如圖所示，兩根平行金屬導軌置于水平面內(nèi)，導軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面對下?，F(xiàn)使磁感應強度隨時間勻稱減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是()A．a(chǎn)b中的感應電流方向由b到aB．a(chǎn)b中的感應電流漸漸減小C．a(chǎn)b所受的安培力保持不變D．a(chǎn)b所受的靜摩擦力漸漸減小答案D解析磁感應強度隨時間勻稱減小，依據(jù)楞次定律推斷回路中產(chǎn)生順時針的感應電流，ab中的感應電流方向由a到b，故A錯誤。依據(jù)法拉第電磁感應定律，E＝neq\f(ΔФ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，電阻肯定，I＝eq\f(E,R)＝neq\f(ΔB·S,Δt·R)，磁感應強度隨時間勻稱減小，磁通量變更率為定值，ab中的感應電流不變，B錯誤。F＝BIL，磁感應強度隨時間勻稱減小，則安培力隨時間勻稱減小，C錯誤。ab始終保持靜止說明靜摩擦力和安培力為一對平衡力，故摩擦力漸漸減小，故D項正確。8．如圖所示，在粗糙絕緣水平面上有一正方形閉合金屬線框abcd，其邊長為l、質(zhì)量為m，金屬線框與水平面的動摩擦因數(shù)為μ。虛線框a′b′c′d′內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向豎直向下。起先時金屬線框的ab邊與磁場的d′c′邊重合。現(xiàn)使金屬線框以初速度v0沿水平面滑入磁場區(qū)域，運動一段時間后停止，此時金屬線框的dc邊與磁場區(qū)域的d′c′邊距離為l。在這個過程中，金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為()A.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋μmgl B.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－μmglC.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋2μmgl D.eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl答案D解析設(shè)金屬線框產(chǎn)生的焦耳熱為Q，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝Q＋μmg·2l，所以Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－2μmgl。因此，D正確，A、B、C錯誤。9．圖甲為列車運行的俯視圖，列車首節(jié)車廂下面安裝一塊電磁鐵，電磁鐵產(chǎn)生垂直于地面的勻強磁場，列車經(jīng)過放在鐵軌間的線圈時，線圈產(chǎn)生的電脈沖信號傳到限制中心，如圖乙所示。則列車的運動狀況可能是()A．勻速運動 B．勻加速運動C．勻減速運動 D．變加速運動答案C解析當列車通過線圈時，線圈的左邊及右邊先后切割磁感線，由E＝Blv可得電動勢的大小由速度v確定，由題圖可得線圈產(chǎn)生的感應電動勢勻稱減小，則列車做勻減速運動，選項C正確。10．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導線、開關(guān)K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的勻稱變更的磁場B中。兩板間放一臺小型壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球，K沒有閉合時傳感器有示數(shù)，K閉合時傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，則線圈中磁場B的變更狀況和磁通量變更率分別為()A．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2q)B．正在增加，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)C．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2q)D．正在減弱，eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)答案B解析依據(jù)K閉合時傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，推出帶正電小球受電場力向上，即兩金屬板組成的電容器上極板帶負電，下極板帶正電，線圈上端相當于電源負極，下端相當于電源正極，由楞次定律得線圈中磁場正在增加；對小球受力分析得qeq\f(U,d)＝eq\f(mg,2)，其中感應電動勢E＝U，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，代入得eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(mgd,2nq)，故B正確。二、非選擇題(共2小題，40分)11．(20分)有一個100匝的線圈，橫截面是邊長為L＝0.2m的正方形，其左半部分放在初始磁感應強度B＝1T的勻強磁場中，如圖1所示，線圈平面與磁場垂直，若磁感應強度的變更如圖2所示，則在前5s內(nèi)穿過線圈的磁通量變更了多少？磁通量的變更率是多少？線圈產(chǎn)生的感應電動勢是多少？答案0.01Wb0.002Wb/s0.2V解析線圈的有效面積為S0＝eq\f(L2,2)＝eq\f(.22,2)m2＝0.02m2，ΔΦ＝ΔB·S0＝|B2－B1|·S0＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(5,10)×1－1))×0.02Wb＝0.01Wb，由磁通量的變更率eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(.01Wb,5s)＝0.002Wb/s。由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×0.002V＝0.2V。12．(20分)在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1500，橫截面積S＝20cm2。螺線管導線電阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，C＝30μF。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變更。(1)求螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢；(2)閉合開關(guān)S，電路中的電流穩(wěn)定后，求電阻R1的電功率；(3)S斷開后，求流經(jīng)R2的電荷量。答案(1)1.2V(2)5.76×10－2W(3)1.8×10－5解析(1)依據(jù)法拉第電磁感應定律E＝eq\f(nΔΦ,Δt)＝n·Seq\f(ΔB,Δt)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq