2015-2016学年高中物理第四章电磁感应4法拉第电磁感应定律课时作业新人教版选修3-2

1法拉第电磁感应定律[全员参与·基础练]1．如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为()A．穿过闭合电路的磁通量很大B．穿过闭合电路的磁通量变化很大C．穿过闭合电路的磁通量的变化很快D．闭合电路的电阻很小【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率，即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以C项正确，A、B、D错误．【答案】C2．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2Wb，则()A．线圈中感应电动势每秒钟增加2VB．线圈中感应电动势每秒钟减少2VC．线圈中无感应电动势D．线圈中感应电动势保持不变【解析】由E＝ΔΦΔt可知当磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2Wb时，磁通量的变化率即感应电动势是2Wb/s＝2V.【答案】D3．(多选)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．流过线圈横截面的电荷量【解析】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＝ER＝ΔΦΔt·R，故感应电流的大小不同．流过线圈横截面的电荷量q＝I·Δt＝ΔΦR·Δt·Δt＝ΔΦR，由于两次磁通量的变化量相同，电阻不变，所以q也不变，即流过线圈横截面的电荷量与磁铁插入线圈的快慢无关．【答案】AD4．(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5T．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s.下列说法正确的是()A．电压表记录的电压为5mVB．电压表记录的电压为9mVC．河南岸的电势较高D．河北岸的电势较高【解析】可以将海水视为垂直河岸方向放置的导体，海水平动切割地磁场的磁感线产生感应电动势，则E＝Blv＝9mV，B项正确．由右手定则可知，感应电流方向由南向北，故2河北岸的电势较高，D项正确．【答案】BD5．(多选)一根直导线长0.1m，在磁感应强度为0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势()A．一定为0.1VB．可能为零C．可能为0.01VD．最大值为0.1V【解析】当公式E＝Blv中B、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：Em＝Blv＝0.1×0.1×10V＝0.1V，考虑到它们三者的空间位置关系不确定应选B、C、D.【答案】BCD图4­4­146．(2015·芜湖高二检测)如图4­4­14所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以ΔBΔt的变化率均匀变化时，线圈中产生感应电动势大小为()A．πr2ΔBΔtB．L2ΔBΔtC．nπr2ΔBΔtD．nL2ΔBΔt【解析】根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势的大小E＝nΔΦΔt＝nL2ΔBΔt.【答案】D图4­4­157．(2015·郑州一中高二检测)穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图4­4­15所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()A．0～2sB．2～4sC．4～5sD．5～10s【解析】图线斜率的绝对值越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小．【答案】D8．(多选)如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是()3【解析】在A图中，磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影为lsinθ，所以感应电动势为E＝Blvsinθ.在B、C、D图中，磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影均为l，所以感应电动势均为E＝Blv.【答案】BCD[超越自我·提升练]9．(多选)(2014·广东华师大附中质检)如图4­4­16甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间作如图4­4­16乙所示变化，则在开始的0.1s内()图4­4­16A．磁通量的变化量为0.25WbB．磁通量的变化率为2.5×10－2Wb/sC．a、b间电压为0D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A【解析】通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝|B2S－(－B1S)|，代入数据即ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb，A错；磁通量的变化率ΔΦΔt＝2.5×10－30.1Wb/s＝2.5×10－2Wb/s，B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝nΔΦΔt＝2.5V且恒定，C错；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝Er＝0.25A，D项正确．【答案】BD10．(2014·浙江嘉兴一中期末)环形线圈放在均匀磁场中，设在第1s内磁感线垂直于线圈平面向里，若磁感应强度随时间变化的关系如图4­4­17乙所示，那么在第2s内线圈中感应电流的大小和方向是()4图4­4­17A．感应电流大小恒定，顺时针方向B．感应电流大小恒定，逆时针方向C．感应电流逐渐增大，逆时针方向D．感应电流逐渐减小，顺时针方向【解析】由B­t图知：第2秒内ΔBΔt恒定，则E＝ΔBΔtS也恒定，故感应电流I＝ER大小恒定，又由楞次定律可知电流方向为逆时针方向，故B对，A、C、D都错．【答案】B图4­4­1811．如图4­4­18所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，求这一过程中：(1)磁通量的改变量；(2)通过金属环某一截面的电荷量．【解析】(1)由已知条件得金属环的面积S＝πd22＝πd24.磁通量的改变量ΔΦ＝BS＝πd2B4.(2)由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦΔt，又因为I＝ER，q＝IΔt，所以q＝ΔΦR＝πd2B4R.【答案】(1)πd2B4(2)πd2B4R图4­4­1912．(2014·天津南开中学期末)如图4­4­19所示，MN、PQ为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L＝50cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1Ω，且可以在MN、PQ上滑动，5定值电阻R1＝3Ω，R2＝6Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5m/s速度做匀速运动．求：(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向．(2)导体棒AB两端的电压UAB.【解析】(1)导体棒AB产生的感应电动势E＝BLv＝2.5V，由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A方向．(2)R并＝R1×R2R1＋R2＝2Ω，I＝ER并＋r＝2.53A，UAB＝I·R并＝53V≈1.7V.【答案】(1)2.5V感应电流方向B→A(2)1.7V