2025版高中物理第四章4法拉第電磁感應(yīng)定律練習(xí)含解析新人教版選修3-2

PAGE6-4法拉第電磁感應(yīng)定律1.當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變更時(shí),下列說(shuō)法中正確的是(A)A.線圈中肯定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其大小與磁通量成正比C.線圈中肯定有感應(yīng)電流D.線圈中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其大小與磁通量的變更量成正比解析:當(dāng)線圈中的磁通量發(fā)生變更時(shí),若線圈是閉合的,則有感應(yīng)電流,若不閉合,則無(wú)感應(yīng)電流,但有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故A正確,C錯(cuò)誤;依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nΔΦ2.(2024·北京師大附中期中)桌面上放著一個(gè)10匝矩形線圈,如圖所示,線圈中心上方肯定高度上有一直立的條形磁體,此時(shí)穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量為0.01Wb.把條形磁體豎放在線圈內(nèi)的桌面上時(shí),穿過(guò)線圈內(nèi)磁通量為0.12Wb.假如把條形磁體從圖中位置在0.5s內(nèi)放到線圈內(nèi)的桌面上,計(jì)算可得該過(guò)程線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為(A)A.2.2V B.0.55V C.0.22V D.2.0V解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得出E=nΔΦΔt=10正確.3.(2024·四川遂寧期末)穿過(guò)一個(gè)內(nèi)阻為1Ω的10匝閉合線圈的磁通量每秒勻稱削減2Wb,則線圈中(C)A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒增加2VB.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒削減2VC.磁通量的變更率為2Wb/sD.感應(yīng)電流為2A解析:磁通量的變更率ΔΦΔt=2Wb/s,C正確.由E=nΔΦΔt得E=10×2V=20V,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,A,B錯(cuò)誤.由I=4.一根直導(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),則關(guān)于導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的描述錯(cuò)誤的是(A)A.肯定為0.1V B.可能為零C.可能為0.01V D.最大值為0.1V解析:當(dāng)B,l,v兩兩垂直時(shí),導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,Em=Blv=0.1×0.1×10V=0.1V,考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.5.(2024·河北唐山月考)如圖是法拉第研制成的世界上第一臺(tái)發(fā)電機(jī)模型的原理圖.將銅盤放在磁場(chǎng)中,讓磁感線垂直穿過(guò)銅盤,圖中a,b導(dǎo)線與銅盤的中軸線處在同一平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤,就可以使閉合電路獲得電流.若圖中銅盤半徑為r,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路總電阻為R,勻速轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤的角速度為ω.則電路的功率是(C)A.B2ωC.B2ω解析:依據(jù)導(dǎo)體棒旋轉(zhuǎn)切割產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E=12Bωr2,由P=E2R6.如圖所示,PQRS為一正方形導(dǎo)線框,它以恒定速度水平向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,邊界MN與線框的邊成45°角,E,F分別為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(B)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)電流最大解析:當(dāng)P點(diǎn)起先進(jìn)磁場(chǎng)時(shí),R點(diǎn)也起先進(jìn)磁場(chǎng),這是因?yàn)镻R連線與MN平行,這時(shí)切割磁感線的有效長(zhǎng)度為最大,等于RS.所以,回路產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,電流也最大,選項(xiàng)B正確.7.(多選)單匝矩形線圈處在變更的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,若線圈所圍面積的磁通量隨時(shí)間變更的規(guī)律如圖所示,則O～D過(guò)程中(ABD)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)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.4V解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt,ΔΦΔt即為Φt圖象對(duì)應(yīng)時(shí)刻切線的斜率,所以A,B正確,C錯(cuò)誤;線圈中O至D時(shí)間內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=n8.如圖所示,A,B兩個(gè)閉合線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)都為10匝,半徑rA=2rB,圖示區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度勻稱減小的勻強(qiáng)磁場(chǎng),則A,B線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為EA∶EB=,線圈中的感應(yīng)電流之比為IA∶IB=.

解析:A,B兩閉合線圈中的磁通量變更率相同,線圈匝數(shù)相同,由E=nΔΦΔt可得EA∶EB=1∶1.又因?yàn)镽=ρlS,已知半徑rA=2rB,有l(wèi)A∶lB=2∶1,故電阻RA∶RB=2∶1,所以IA∶I答案:1∶11∶29.(多選)某地的地磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)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(dāng)?shù)厝牒：佣蔚膬砂?河寬100m,該河段漲潮和落潮時(shí)有海水(視為導(dǎo)體)流過(guò).設(shè)落潮時(shí),海水自西向東流,流速為2m/s.下列說(shuō)法正確的是(BD)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(shì)較高D.河北岸的電勢(shì)較高解析:海水在落潮時(shí)自西向東流,該過(guò)程可以理解為:自西向東運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體在切割豎直向下的磁感線.依據(jù)右手定則,北岸是正極,電勢(shì)高,南岸電勢(shì)低,所以C錯(cuò)誤,D正確.依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=Blv=4.5×10-5×100×2V=9×10-3V,所以A錯(cuò)誤,B正確.10.(多選)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,磁體旁邊的金屬弦被磁化,因此弦振動(dòng)時(shí),在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音,下列說(shuō)法正確的有(BCD)A.選用銅質(zhì)弦,電吉他仍能正常工作B.取走磁體,電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中的電流方向不斷變更解析:因銅質(zhì)弦不能被磁化,故銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若取走磁體,弦的振動(dòng)無(wú)法通過(guò)電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),音箱不能發(fā)聲,選項(xiàng)B正確;依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知,增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)C正確;弦振動(dòng)過(guò)程中,線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向發(fā)生變更,所以電流方向不斷變更,選項(xiàng)D正確.11.(2024·湖北武漢期末)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一個(gè)圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P,Q為電容器的兩個(gè)極板,磁場(chǎng)垂直于環(huán)面對(duì)里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變更,t=0時(shí),P,Q兩板電勢(shì)相等,兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑,經(jīng)時(shí)間t,電容器P板(D)A.不帶電B.所帶電荷量與t成正比C.帶正電,電荷量是kD.帶負(fù)電,電荷量是k解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變更,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=ΔΦΔt=ΔkL212.用勻稱導(dǎo)線做成的正方形線框邊長(zhǎng)為0.2m,正方形的一半放在垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,如圖所示,當(dāng)磁場(chǎng)以10T/s的變更率增加時(shí),線框中a,b兩點(diǎn)電勢(shì)差是(B)A.Uab=0.1V B.Uab=-0.1VC.Uab=0.2V D.Uab=-0.2V解析:題中正方形線框的左半部分磁通量變更而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而在線框中有感應(yīng)電流,把左半部分線框看成電源,其電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r2路端電壓,設(shè)l是邊長(zhǎng),依題意知ΔBΔt=10T/s.由E=ΔΦΔt得E=10×0.222V=0.2V,|Uab|=Ir2=Er2+r13.(2024·全國(guó)Ⅲ卷,20)(多選)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦溝通電i,i的變更如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(AC)A.在t=T4B.在t=T2C.在t=T2D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较蚪馕?在t=T4時(shí),溝通電圖線斜率為0,即磁通量變更率為0,由E=ΔΦΔt=ΔBΔtS知,E=0,選項(xiàng)A正確;在t=T2和t=T時(shí),圖線斜率最大,磁場(chǎng)的變更率最大,則在t=T2和t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大.在T錯(cuò)誤.14.(2024·江蘇南通月考)如圖所示,面積為0.2m2的100匝線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變更的規(guī)律為B=(2+0.2t)T,定值電阻R1=6Ω,線圈電阻R2=4Ω(1)回路的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);(2)流過(guò)R1的電流;(3)a,b兩點(diǎn)間電壓Uab.解析:(1)ΔBE=nΔΦΔt=n·SΔB(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律有I=ER1+(3)a,b兩點(diǎn)間的電壓Uab=IR1=2.4V.答案:(1)4V(2)0.4A(3)2.4V15.如圖(甲)所示,水平放置的線圈匝數(shù)n=200,直徑d1=40cm,電阻r=2Ω,線圈與阻值R=6Ω的電阻相連.在線圈的中心有一個(gè)直徑d2=20cm的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度按圖(乙)所示規(guī)律變更,規(guī)定垂直紙面對(duì)里的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎较?試求:(1)通過(guò)電阻R的電流方向;(2)電壓表的示數(shù);(3)若撤去原磁場(chǎng),在圖中豎直虛線的右側(cè)空間加磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面對(duì)里,求將線圈向左拉出磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)電阻R上