2019高中物理 第一章 電磁感應(yīng)與現(xiàn)代生活 1.3 探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小練習(xí)（含解析）滬科選修3-2.docx

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探究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 課時(shí)演練促提升 A組 1.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.同一線圈中磁通量變化越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 B.同一線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 C.同一線圈處在磁場(chǎng)越強(qiáng)的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定越大 D.同一線圈中磁通量變化得越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 解析:特定線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E感=nΔΦΔt,即E感與ΔΦΔt成正比,與Φ或ΔΦ的大小無(wú)直接關(guān)系。磁通量變化越快,即ΔΦΔt越大,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,選項(xiàng)D正確。 答案:D 2.一閉合線圈,放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中,線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直,若想使線圈中的感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍,下述方法可行的是(　　) A.使線圈匝數(shù)增加一倍 B.使線圈面積增加一倍 C.使線圈匝數(shù)減少一半 D.使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍 解析:根據(jù)E=nΔΦΔt=nΔBΔtS求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),考慮到當(dāng)n、S發(fā)生變化時(shí)導(dǎo)體的電阻也發(fā)生了變化。若匝數(shù)增加一倍,電阻也增加一倍,感應(yīng)電流不變,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,同理知選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確;若面積增加一倍,長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,因此電阻為原來(lái)的2倍,電流為原來(lái)的2倍,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 答案:D 3. 如右圖所示,平行金屬導(dǎo)軌間距為d,一端跨接電阻R,勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面,一根長(zhǎng)金屬棒與導(dǎo)軌成θ角放置,棒與導(dǎo)軌電阻不計(jì),當(dāng)棒沿垂直于棒的方向以恒定速率v在導(dǎo)軌上滑行時(shí),通過(guò)電阻的電流是(　　) A.BdvRsinθ B.BdvR C.BdvsinθR D.BdvcosθR 解析:導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度L=dsinθ,故E=BvL=Bvdsinθ,則電流I=ER=BvdRsinθ,選項(xiàng)A正確。 答案:A 4.研究表明,地球磁場(chǎng)對(duì)鴿子辨別方向起到重要作用。鴿子體內(nèi)的電阻大約為1 000 Ω,當(dāng)它在地球磁場(chǎng)中展翅飛行時(shí),兩翅會(huì)切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這樣,鴿子體內(nèi)靈敏的感受器即可根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小來(lái)判別其飛行方向。若磁場(chǎng)的大小為510-5 T,鴿子翼展長(zhǎng)度約0.5 m,當(dāng)鴿子以20 m/s的速度飛翔時(shí),兩邊翅膀間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)約為(　　) A.50 mV B.5 mV C.0.5 mV D.0.5 V 解析:根據(jù)E=BLv,得E=510-50.520V=510-4V=0.5mV,故選項(xiàng)C正確。 答案:C 5.磁懸浮列車是一種沒(méi)有車輪的陸上無(wú)接觸式有軌交通工具,時(shí)速可達(dá)500 km/h,它是利用常導(dǎo)或超導(dǎo)電磁鐵與感應(yīng)磁場(chǎng)之間產(chǎn)生的相互排斥力,使列車懸浮,做無(wú)摩擦的運(yùn)行,具有啟動(dòng)快、爬坡能力強(qiáng)等特點(diǎn),有一種方案是在每節(jié)車廂底部安裝強(qiáng)磁鐵(磁場(chǎng)方向向下),并在兩條鐵軌之間平放一系列線圈,下列說(shuō)法中不正確的是(　　) A.列車運(yùn)動(dòng)時(shí),通過(guò)線圈磁通量發(fā)生變化 B.列車速度越快,通過(guò)線圈磁通量變化越快 C.列車運(yùn)動(dòng)時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 D.線圈中感應(yīng)電流的大小與列車速度無(wú)關(guān) 解析:由磁懸浮列車的原理可以看出,列車運(yùn)動(dòng)引起線圈磁通量發(fā)生變化,會(huì)引起線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流,列車速度越快,磁通量變化越快,感應(yīng)電流越大,選項(xiàng)A、B、C正確,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案:D 6.粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于線框平面,其邊界與正方形線框的邊平行。現(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng),如圖所示,則在移動(dòng)過(guò)程中線框的一邊ab兩點(diǎn)間電勢(shì)差最大的是(　　) 解析:四種情況下導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相同,只有當(dāng)ab成為電源的情況下兩端的電壓最大,即第二種情形下,選B。 答案:B 7. 如圖所示,由均勻?qū)Ь€制成的半徑為R的圓環(huán),以v的速度勻速進(jìn)入一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到圖示位置(∠aOb=90)時(shí),a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為(　　) A.2BRv B.22BRv C.24BRv D.324BRv 解析:設(shè)整個(gè)圓環(huán)電阻是r,其外電阻是圓環(huán)總電阻的34,即磁場(chǎng)外的部分,而磁場(chǎng)內(nèi)切割磁感線有效長(zhǎng)度是2R,其相當(dāng)于電源,E=B2Rv,根據(jù)歐姆定律可得U=34rrE=324BRv,選項(xiàng)D正確。 答案:D 8.一個(gè)200匝,面積為40 cm2的圓形線圈,放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向與線圈垂直。從某時(shí)刻起,磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.05 s的時(shí)間內(nèi)由0.1 T增加到0.5 T,則該過(guò)程中線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為　　　　。 解析:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律:E=nΔΦΔt=200(0.5-0.1)4010-40.05V=6.4V。 答案:6.4 V 9.如下圖所示,一個(gè)50匝的線圈的兩端跟R=99 Ω的電阻相連接,置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的橫截面積是20 cm2,電阻為1 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度以100 T/s的變化率均勻減小,在這一過(guò)程中通過(guò)電阻R的電流為多大? 解析:由法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=nΔΦΔt=nΔBΔtS=50100T/s2010-4m2=10V 由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流大小為 I=ER+r=10V99Ω+1Ω=0.1A。 答案:0.1 A B組 1.(2014廣東江門(mén)檢測(cè)) 如圖所示,一個(gè)半徑為L(zhǎng)的半圓形硬導(dǎo)體AB以速度v在水平U型框架上勻速滑動(dòng),勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,回路電阻為R0,半圓形硬導(dǎo)體AB的電阻為r,其余電阻不計(jì),則半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及AB之間的電勢(shì)差分別為 (　　) A.BLv;BLvR0R0+r B.2BLv;BLv C.2BLv;2BLvR0R0+r D.BLv;2BLv 解析:半圓形導(dǎo)體AB切割磁感線的有效長(zhǎng)度為2L,對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)為E=2BLv,AB間的電勢(shì)差UAB=ER0+rR0=2BLvR0R0+r,選項(xiàng)C正確。 答案:C 2.(多選)(2014廣西柳州檢測(cè)) 如圖所示,先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈水平拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,且v1=2v2,則在先后兩種情況下 (　　) A.線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為E1∶E2=2∶1 B.線圈中的感應(yīng)電流之比為I1∶I2=1∶2 C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2=4∶1 D.通過(guò)線圈某截面的電荷量之比q1∶q2=1∶1 解析:根據(jù)E=BLv∝v以及v1=2v2可知,選項(xiàng)A正確;因?yàn)镮=ER∝E,所以I1∶I2=2∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=E2Rt=B2L2v2RLv=B2L3vR∝v,所以Q1∶Q2=2∶1,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)q=It=ΔΦRtt=ΔΦR或者根據(jù)q=It=ERt=BLvRLv=BL2R=BSR,可見(jiàn)q1∶q2=1∶1,選項(xiàng)D正確。 答案:AD 3.(2014陜西寶雞期中檢測(cè)) 如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(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)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,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(　　) A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是kL2C4π D.帶負(fù)電,電荷量是kL2C4π 解析:磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+kt(k>0)隨時(shí)間變化,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=ΔΦΔt=SΔBΔt=kS,而S=L24π,經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量Q=EC=kL2C4π;由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電,選項(xiàng)D正確。 答案:D 4. 如右圖所示,矩形金屬線框置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,ef導(dǎo)體棒可在ab與cd間滑動(dòng)并接觸良好,設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,ef長(zhǎng)為l,在Δt時(shí)間內(nèi),ef向右滑過(guò)的距離為Δd。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,以下說(shuō)法正確的是 (　　) A.當(dāng)ef向右滑動(dòng)時(shí),左邊的面積增大lΔd,右邊的面積減少lΔd,電動(dòng)勢(shì)應(yīng)為E=2BlΔdΔt B.當(dāng)ef向右滑動(dòng)時(shí),左邊的面積增大lΔd,右邊的面積減少lΔd,相互抵消E=0 C.在公式E=ΔΦΔt中,切割磁感線的情況下ΔΦ=BΔS ,ΔS應(yīng)為導(dǎo)線切割磁感線掃過(guò)的面積,故有E=BlΔdΔt D.在切割磁感線的情況下只能用E=BLv來(lái)計(jì)算,不能用E=ΔΦΔt來(lái)計(jì)算 解析:利用法拉第電磁感應(yīng)定律來(lái)研究導(dǎo)體ef切割磁感線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)時(shí),左邊閉合回路和右邊閉合回路是等效的,并不能相互抵消,電路中的電動(dòng)勢(shì)只是分布在導(dǎo)體ef上。 答案:C 5.(2014北京延慶期中檢測(cè))如圖所示,水平放置的平行金屬導(dǎo)軌,相距l(xiāng)=0.50 m,左端接一電阻R=0.20 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.40 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于導(dǎo)軌平面,導(dǎo)體棒ac垂直放在導(dǎo)軌上,并能無(wú)摩擦地沿導(dǎo)軌滑動(dòng),導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均忽略不計(jì),當(dāng)ac以v=4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動(dòng)時(shí),求: (1)ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小; (2)回路中感應(yīng)電流的大小; (3)維持ac棒做勻速運(yùn)動(dòng)的水平外力F的大小。 解析:(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,ac棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:E=Bvl=(0.400.504.0)V=0.80V。 (2)感應(yīng)電流大小為:I=ER=0.800.20A=4.0A。 (3)由于ac棒受安培力F=BIl=(4.00.50.4)N=0.8N,故外力大小也為0.8N。 答案:(1)0.80 V　(2)4.0 A　(3)0.8 N 6.(2014山東日照期中檢測(cè))如圖甲所示,一個(gè)電阻值為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。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(guò)電阻R1上的電流大小及方向。 (2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q。 解析:(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為: E=nΔΦΔt=nπr22ΔBΔt=nπB0r22t0 由閉合電路的歐姆定律,得通過(guò)R1的電流大小為:I=E3R=nπB0r223Rt0 由楞次定律知該電流由b向a通過(guò)R1。 (2)由I=qt得在0至t1時(shí)間內(nèi)通過(guò)R1的電量為:q=It1=nπB0r22t13Rt0。 答案: (1)nπB0r223Rt0　電流由b向a通過(guò)R1　(2)nπB0r22t13Rt0