【優(yōu)化方案】高中物理 第二節(jié) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電磁感應(yīng)定律知能優(yōu)化訓(xùn)練 魯科版選修3-2

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1、 1.關(guān)于感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系,下列敘述中正確的是(  ) A.電路中有感應(yīng)電流,不一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B.電路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),不一定有感應(yīng)電流 C.兩個(gè)不同電路中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大的其感應(yīng)電流也大 D.兩個(gè)不同電路中,感應(yīng)電流大的其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也大 解析:選B.有感應(yīng)電流則磁通量一定變化,因此一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電路中有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),若電路不閉合,則無(wú)感應(yīng)電流,故B項(xiàng)正確;兩個(gè)不同電路,總阻值不一定相等,由I=,當(dāng)E大時(shí),若總阻值R+r很大,則電流I可能較小,故C、D兩項(xiàng)均錯(cuò). 2.在如圖1-2-8所示的幾種情況中,金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是(  )

2、 圖1-2-8 A.乙和丁      B.甲、乙、丁 C.甲、乙、丙、丁 D.只有乙 解析:選B.甲、乙、丁三圖中,B、v、l兩兩垂直,且l為有效切割長(zhǎng)度,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都為E=Blv,丙圖中E=Blv sinθ. 3.在理解法拉第電磁感應(yīng)定律E=n及其改寫(xiě)式E=nS,E=nB的基礎(chǔ)上,下列敘述不正確的是(  ) A.對(duì)給定的線(xiàn)圈,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比 B.對(duì)給定的線(xiàn)圈,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化量ΔB成正比 C.對(duì)給定的磁場(chǎng),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟面積的變化率成正比 D.三個(gè)計(jì)算式計(jì)算出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都是Δt時(shí)間內(nèi)的平均值 解析:選B.電路

3、中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比.利用法拉第電磁感應(yīng)定律便可判斷選項(xiàng)A、C、D正確.故選B. 4.如圖1-2-9所示,平行導(dǎo)軌間距為d,其左端接一個(gè)電阻R.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面.一根金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置,金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計(jì).當(dāng)金屬棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在導(dǎo)軌上滑行時(shí),通過(guò)電阻R的電流強(qiáng)度是(  ) 圖1-2-9 A. B. C. D. 解析:選D.金屬棒MN垂直于磁場(chǎng)放置,運(yùn)動(dòng)速度v與棒垂直,且v⊥B,即已構(gòu)成兩兩互相垂直關(guān)系,MN接入導(dǎo)軌間的長(zhǎng)度為,所以E=Blv=,I==,故選項(xiàng)D正確.

4、 5.(2020年廈門(mén)高二月考)如圖1-2-10甲所示,一個(gè)圓形線(xiàn)圈的匝數(shù)n=1000,線(xiàn)圈面積S=200 cm2,線(xiàn)圈的電阻r=1 Ω,線(xiàn)圈外接一個(gè)阻值R=4 Ω的電阻,把線(xiàn)圈放入一方向垂直線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖1-2-10乙所示.求: (1)前4 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (2)前4 s內(nèi)通過(guò)R的電荷量. 圖1-2-10 解析:(1)由圖象可知前4 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率= T/s=0.05 T/s 4 s內(nèi)的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=nS=1000×0.02×0.05 V=1 V. (2)電路中的平均感應(yīng)電流 =,q=t,又因?yàn)镋=n, 所以

5、q=n=1 000× C=0.8 C. 答案:(1)1 V (2)0.8 C 一、單項(xiàng)選擇題 1.決定閉合電路中感應(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.磁通量的變化率 D.磁通量的變化量 解析:選C.根據(jù)電磁感應(yīng)定律E=n,可知C正確. 2.當(dāng)線(xiàn)圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí),則以下說(shuō)法不正確的是(  ) A.線(xiàn)圈中一定有感應(yīng)電流 B.線(xiàn)圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線(xiàn)圈中的電阻無(wú)關(guān) D.若有感應(yīng)電流,其大小一定跟線(xiàn)圈電阻有關(guān) 解析:選A.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線(xiàn)圈是否閉合無(wú)關(guān),它正比于磁通量的變化率;感應(yīng)電流則一定強(qiáng)調(diào)線(xiàn)圈閉合,

6、它的大小跟感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)成正比,跟線(xiàn)圈電阻成反比.所以選項(xiàng)B、C、D正確,選項(xiàng)A錯(cuò)誤. 3.將一磁鐵緩慢或者迅速地插到閉合線(xiàn)圈中的同一位置處,不發(fā)生變化的物理量是(  ) ①磁通量的變化量 ②磁通量的變化率 ③感應(yīng)電流的大小 ④流過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 解析:選B.將磁鐵插到同一位置,磁通量的變化量相同,而用時(shí)不同,所以磁通量的變化率不同,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小不同,感應(yīng)電流的大小不同,由q=IΔt=Δt=Δt=可知流過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量不變,故①④正確,選B. 4.一根直導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)0.1 m,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速

7、度勻速運(yùn)動(dòng),則對(duì)于導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法中不正確的是(  ) A.一定為0.1 V B.可能為零 C.可能為0.01 V D.最大值為0.1 V 解析:選A.當(dāng)B、l、v兩兩垂直,導(dǎo)線(xiàn)做垂直切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V.當(dāng)v∥B時(shí),E=0.所以0≤E≤0.1 V,B、C、D正確,A錯(cuò)誤.故選A. 5.穿過(guò)單匝閉合線(xiàn)圈的磁通量每秒鐘均勻地增大2 Wb,則(  ) A.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將均勻增大 B.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流將均勻增大 C.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將保持2 V不變 D.線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流將保持2 A不變 解析:選

8、C.由法拉第電磁感應(yīng)定律E=得E=2 V,故A、B錯(cuò)C對(duì);因線(xiàn)圈電阻不一定等于1 Ω,故D錯(cuò). 6.如圖1-2-11所示,在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,將一水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出,設(shè)在整個(gè)過(guò)程中棒的方向不變且不計(jì)空氣阻力,則在金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小變化情況是(  ) A.越來(lái)越大 B.越來(lái)越小 C.保持不變 D.無(wú)法判斷 解析:選C.棒ab水平拋出后,其速度越來(lái)越大,但只有水平分速度v0切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),故E=Blv0保持不變. 圖1-2-11 7.如圖1-2-12所示,六根形狀各異的導(dǎo)線(xiàn)處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,端點(diǎn)的連線(xiàn)MN、P

9、Q相互平行,若各導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度大小相同,方向沿虛線(xiàn)(虛線(xiàn)與MN、PQ平行),下列說(shuō)法正確的是(  ) 圖1-2-12 A.因?yàn)棰谔?hào)導(dǎo)線(xiàn)最短,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小 B.②③④⑤號(hào)導(dǎo)線(xiàn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同,但比①⑥號(hào)小 C.六根導(dǎo)線(xiàn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同 D.①⑥號(hào)導(dǎo)線(xiàn)形狀不規(guī)則,并超過(guò)端點(diǎn),無(wú)法與其他四根導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行比較 解析:選C.導(dǎo)線(xiàn)平動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E=Blv,l為有效長(zhǎng)度.若為曲導(dǎo)線(xiàn),應(yīng)將始、末兩端連接,然后再投影到垂直于速度的方向上.本題中六根導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度相同,因此C正確. 8.一個(gè)面積S=4×10-2 m2、匝數(shù)n=100匝的線(xiàn)圈,放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方

10、向垂直于線(xiàn)圈平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖1-2-13所示,則下列判斷正確的是(  ) 圖1-2-13 A.在開(kāi)始的2 s內(nèi)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量變化率等于-0.08 Wb/s B.在開(kāi)始的2 s內(nèi)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化量等于零 C.在開(kāi)始的2 s內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于-0.08 V D.在第3 s末線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零 解析:選A.由E=n=n·S得, 在開(kāi)始2 s內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E=100××4×10-2 V=-8 V, 磁通量變化率=-0.08 Wb/s, 第3 s末雖然磁通量為零,但磁通量變化率為0.08 Wb/s,所以選A. 9.如圖

11、1-2-14所示,導(dǎo)體棒AB的長(zhǎng)為2R,繞O點(diǎn)以角速率ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),OB為R,且O、B、A三點(diǎn)在一條直線(xiàn)上,有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)充滿(mǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)平面且與轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直,那么AB兩端的電勢(shì)差為(  ) 圖1-2-14 A.BωR2 B.2BωR2 C.4BωR2 D.6BωR2 解析:選C.A點(diǎn)線(xiàn)速度vA=ω·3R,B點(diǎn)線(xiàn)速度vB=ωR,AB棒切割磁感線(xiàn)的平均速度==2ωR,由E=Blv得,AB兩端的電勢(shì)差為E=B·2R·=4BωR2,C正確. 10.(2020年高考江蘇卷)一矩形線(xiàn)框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線(xiàn)框平面與磁場(chǎng)方向垂直.先保持線(xiàn)框的面積不變,將磁感應(yīng)強(qiáng)度在1 s時(shí)間內(nèi)均勻地增大

12、到原來(lái)的兩倍.接著保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,在1 s時(shí)間內(nèi),再將線(xiàn)框的面積均勻地減小到原來(lái)的一半,先后兩個(gè)過(guò)程中,線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的比值為(  ) A.  B.1 C.2 D.4 解析:選B.先保持線(xiàn)框的面積不變,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E1==S=;再保持增大后的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,有E2=2B=-,可見(jiàn)先后兩個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的大小相等,兩者的比值為1,選項(xiàng)B正確. 二、非選擇題 11.如圖1-2-15所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向豎直向下,在磁場(chǎng)中有一邊長(zhǎng)為l的正方形導(dǎo)線(xiàn)框,ab邊質(zhì)量為m,其余邊質(zhì)量不計(jì),cd邊有固定的水平軸,導(dǎo)線(xiàn)框可以繞其轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)將導(dǎo)

13、線(xiàn)框拉至水平位置由靜止釋放,不計(jì)摩擦和空氣阻力,導(dǎo)線(xiàn)框經(jīng)過(guò)時(shí)間t運(yùn)動(dòng)到豎直位置,此時(shí)ab邊的速度為v,求: (1)此過(guò)程中線(xiàn)框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大??; (2)線(xiàn)框運(yùn)動(dòng)到豎直位置時(shí)線(xiàn)框感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。? 圖1-2-15 解析:(1)線(xiàn)框在初位置Φ1=BS=Bl2 轉(zhuǎn)到豎直位置Φ2=0 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E==. (2)轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),bc、ad兩邊不切割磁感線(xiàn),ab邊垂直切割磁感線(xiàn),此時(shí)求的是瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為E=Blv. 答案:(1) (2)Blv 12.如圖1-2-16所示.導(dǎo)軌OM和ON都在紙面內(nèi),導(dǎo)體AB可在導(dǎo)

14、軌上無(wú)摩擦滑動(dòng),若AB以5 m/s的速度從O點(diǎn)開(kāi)始沿導(dǎo)軌勻速右滑,導(dǎo)體與導(dǎo)軌都足夠長(zhǎng),它們每米長(zhǎng)度的電阻都是0.2 Ω,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T.問(wèn): (1)3 s末電路上的電流為多少? (2)3 s內(nèi)電路中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為多少? 圖1-2-16 解析:(1)夾在導(dǎo)軌間的部分導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)才是電路中的電動(dòng)勢(shì),3 s末時(shí)刻,夾在導(dǎo)軌間導(dǎo)體的長(zhǎng)度為l=OBtan30°=(5×3×tan30°)m=5 m 所以E=Blv=0.2×5×5 V=5 V 此時(shí)電阻為R=(15+5+10)×0.2 Ω≈8.196 Ω, 所以,I=≈1.06 A. (2)3 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為 E=== V= V ≈4.33 V. 答案:(1)1.06 A (2)4.33 V

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