法拉第电磁感应定律练习题及答案解析Word格式.docx
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选AD.赤道上方的地磁场方向由南指向北,根据右手定则,飞机由东向西水平飞行时,下端电势高,故A对,B错.若飞机沿经线由南向北或由北向南水平飞行时,杆均不切割磁感线,杆中不会产生感应电动势,故C错,D正确.
图4-4-10
4.如图4-4-10所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab以水平
初速度v0抛出,设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是()
A.越来越大
B.越来越小
C.保持不变
D.无法判断
选C.金属棒水平抛出后,在垂直于磁场方向上的速度不变,由E=Blv知,电动
势也不变,故C正确.
图4-4-11
磁通量的改变量
πd2B
ΔΦ=BS=.
4
ΔΦ
(2)由法拉第电磁感应定律E=Δt
E
又因为I=,q=It
R
2
4R
ΔΦπdB所以q=RΦ
1.一闭合线圈,放在随时间均匀变化的磁场中,线圈平面和磁场方向垂直,若想使线
圈中感应电流增强一倍,下述哪些方法是可行的()
A.使线圈匝数增加一倍
B.使线圈面积增加一倍
C.使线圈匝数减少一半
D.使磁感应强度的变化率增大一倍
选D.根据E=nΔΔΦt=nΔΔtBS求电动势,要考虑到当n、S发生变化时导体的电阻
也发生了变化.若匝数增加一倍,电阻也增加一倍,感应电流不变,故A错.同理C错.若
面积增加一倍,长度为原来的2倍,因此电阻为原来的2倍,电流为原来的2倍,故B
错.正确选项为D.
2.将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处,不会发生变化的物理量是
()
A.磁通量的变化量
B.磁通量的变化率
C.感应电流的大小
D.流过导体横截面的电荷量
选AD.将磁铁插到闭合线圈的同一位置,磁通量的变化量相同.而用的时间不同,所以磁通量的变化率不同.感应电流I=E=,感应电流的大小不同,流过线圈横截
RΔt·
R
面的电荷量q=I·
Δt=R·
ΔΔΦt·
Δt=ΔRΦ,两次磁通量的变化量相同,电阻不变,所以R·
ΔtR
q与磁铁插入线圈的快慢无关.选A、D.
3.如图4-4-12甲所示,圆形线圈中串联了一个平行板电容器,圆形线圈中有磁场,磁感应强度B随时间t按图乙所示正弦规律变化.以垂直纸面向里的磁场为正.关于电容器极板的带电情况,以下判断正确的是()
图4-4-12
A.第二个4T内,上板带正电
B.第二个4T内,下板带正电
C.第三个4T内,上板带正电
D.第三个4T内,下板带正电
选BD.第二个4T内,磁感应强度向里减小(磁通量减小),若有感应电流的话,感
应电流的磁场向里,应是顺时针方向的电流,则电容器的下极板带正电.第三个4T内,磁感
应强度向外增大,感应电流的磁场仍向里,电容器的下板电势高,所以下板带正电.
图4-4-13
4.(2010年高考课标全国卷)如图4-4-13所示,两个端面半径同为R的圆柱形铁芯同轴水平放置,相对的端面之间有一缝隙,铁芯上绕导线并与电源连接,在缝隙中形成一匀强磁场.一铜质细直棒ab水平置于缝隙中,且与圆柱轴线等高、垂直.让铜棒从静止开始自由下落,铜棒下落距离为时铜棒中电动势大小为E1,下落距离为时电动势大小为E2.忽
略涡流损耗和边缘效应.关于E1、E2的大小和铜棒离开磁场前两端的极性,下列判断正确
的是()
A.E1>
E2,a端为正
B.E1>
E2,b端为正
C.E1<
D.E1<
选D.设下落距离为d,则铜棒在匀强磁场中切割磁感线的等效长度l=2R2-d2,
铜棒做的是自由做落体运动,故v2=2gd,v=2gd,故有E=Blv=B·
2R2-d2·
2gd=
2B2gdR2-d2,将d1=R,代入后比较得E1<
E2;
据安培定则知缝隙处的磁场方向水平向左,再由右手定则知b端等效为电源正极,电势高,选D.
图4-4-14
5.(2010年高考山东卷)如图4-4-14所示,空间存在两个磁场,磁感应强度大小均为B,方向相反且垂直纸面,MN、PQ为其边界,OO′为其对称轴.一导线折成边长为l的
正方形闭合回路abcd,回路在纸面内以恒定速度v0向右运动,当运动到关于OO′对称的位
置时()
A.穿过回路的磁通量为零
B.回路中感应电动势大小为2Blv0
C.回路中感应电流的方向为顺时针方向
D.回路中ab边与cd边所受安培力方向相同
选ABD.正方形闭合回路运动到关于OO′对称的位置时,穿过回路的合磁通量为
零,A正确;
由右手定则可判断ab边上的电流方向为由a到b,cd边上的电流方向为由c到d,所以回路中感应电流的方向为逆时针方向,C错误;
由法拉第电磁感应定律可知回路
中感应电动势大小为E感=Eab+Ecd=2Blv0,B正确;
由左手定则可判定出回路中ab边与cd
边所受安培力方向相同,都是水平向左的,D正确.
图4-4-15
6.(2011年高考江苏物理卷)如图4-4-15所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好.t=0时,将开关S由1掷到、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒
图4-4-17
q-t图象应如图甲所示,C错.D对.
7.如图4-4-17所示,圆环a和b的半径之比R1∶R2=2∶1,且是粗细相同,用同样材料的导线构成,连接两环的导线电阻不计,匀强磁场的磁感应强度始终以恒定的变化率变化,那么,当只有a环置于磁场中与只有b环置于磁场中两种情况下,A、B两点的电势差之比为()
A.1∶1B.2∶1
C.3∶1D.4∶1
选B.设b环的面积为S,由题可知a环的面积为4S,若b环的电阻为R,则a环的电阻为2R.
当只有a环置于磁场中时,a环等效为内电路,b环等效为外电路,A、B两端的电压为ΔΦ4ΔBSER4SΔB
路端电压,根据法拉第电磁感应定律E==,UAB==
ΔtΔtR+2R3Δt
当只有b环置于磁场中时
9.(2011年成都高二检测)如图4-4-19所示,导线OA长为l,在匀强磁场中以角速度ω沿图所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转,OA与竖直方向的夹角为θ.那么,OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低()
A.BlωO点高
B.BlωA点高
Bl2ωsin2θO点高
Bl2ωsin2θA点高
选切割磁感线的有效长度等于圆半径,即:
R=l·
sinθ,产生的电动势E=12BR2ω
1
=2Bl2ωsin2θ,由右手定则判断知A点电势高,所以D正确.
二、非选择题
10.(2011年南京高二检测)一个边长为a=1m的正方形线圈,总电阻为R=2Ω,当线圈以v=2m/s的速度通过磁感应强度B=T的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场垂直.若磁场的宽度b>
1m,如图4-4-20所示,求:
图4-4-20
(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小;
(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热.
(1)根据E=Blv,I=
Bav
I==错误!
A=A
(2)线圈穿过磁场过程中,由于b>
1m,故只在进入和穿出时有感应电流,故
22a1
Q=2I2Rt=2I2R·
=2×
×
2×
J
v2
=J.
(1)A
(2)J
11.(2011年通州市调研)如图4-4-21甲所示,水平放置的线圈匝数n=200匝,直
径d1=40cm,电阻r=2Ω,线圈与阻值R=6Ω的电阻相连.在线圈的中心有一个直径d2=20cm的有界匀强磁场,磁感应强度按图乙所示规律变化,规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向.试求:
图4-4-22
12.如图4-4-22所示,一水平放置的平行导体框宽度L=m,接有R=Ω的电阻,
磁感应强度B=T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下,现有一导体棒ab跨放在框架上,并
能无摩擦地沿框架滑动,框架及导体棒ab电阻不计,当ab以v=m/s的速度向右匀速滑动时,试求:
(1)导体棒ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向;
(2)要维持ab向右匀速运动,作用在ab上的水平外力为多少?
方向怎样?
(3)电阻R上产生的热功率多大?
(1)导体棒ab垂直切割磁感线,产生的电动势大小为E=BLv=×
V=V,
由右手定则知感应电流的方向由b向a.
(2)导体棒ab相当于电源,由闭合电路欧姆定律得
回路电流I==错误!
A=A,
R+r
导体棒ab所受的安培力
F=BIL=×
N=N,由左手定则知其方向水平向左.
ab匀速运动,所以水平拉力F′=F=N,方向水平向右.
(3)R上的热功率:
P=I2R=×
W=W.
(1)V由b向a
(2)N水平向右
(3)W