高二物理-巩固练习-法拉第电磁感应定律-提高含答案

法拉第电磁感应的定律一、选择题1．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．线圈中的感应电动势每秒钟增加2VB．线圈中的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2．闭合回路的磁通量随时间t变化图象分别如图所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，其中正确的是（）A．图甲回路中感应电动势恒定不变B．图乙回路中感应电动势恒定不变C．图丙回路中0～t1，时间内感应电动势小于t1～t2时间内感应电动势D．图丁回路中感应电动势先变大后变小3．在匀强磁场中，有一个接有电容器的导线回路，如图所示，已知电容C=30μF，回路的长和宽分别为1l=5cm，2l=8cm，磁场变化率为5×10－2T／s，则（）A．电容器带电荷量为2×10－9CB．电容器带电荷量为4×10－9CC．电容器带电荷量为6×10－9CD．电容器带电荷量为8×10－9C4．（2015哈尔滨校级期中）粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框，置于正方形有界匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直于线框平面，图中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L。现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场，并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直，则在通过如图所示位置时，下列说法中正确的是()A．ab两点间的电势差图①中最大B．ab两点间的电势差图②中最大C．回路电流图③中最大D．回路电流图④中最小5．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度随时间t的变化关系如图乙所示，那么在第2s内，线圈中感应电流的大小和方向是（）A．大小恒定，逆时针方向B．大小恒定，顺时针方向C．大小逐渐增加，顺时针方向D．大小逐渐减小，逆时针方向6．(2014江苏卷）如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为A．22BatB．22nBatC．2nBatD．22nBat7．物理实验中常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量，如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度。已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R。若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为（）A．2qRnSB．qRnSC．2qRSD．qRS8．光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示。抛物线的方程为y=x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中的虚线所示），一个质量为m的小金属块从抛物线y=b（b＞a）处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的总的焦耳热是（）A．mgbB．212mvC．mg(b－a)D．21()2mgbamv二、填空题9．如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数都为10匝，半径RA=2RB，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，则A、B线圈中产生的感应电动势之比为EA∶EB=________，线圈中的感应电流之比为IA∶IB=________。10．如图所示，长为L的导线下悬一小球，在竖直向上的匀强磁场中做圆锥摆运动，圆锥的偏角为θ，摆球的角速度为ω，磁感应强度为B，则金属导线中产生的感应电动势大小为________。三、解答题11．电阻为R的矩形线框abcd，边长ab=l，ad=h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，求线框中产生的焦耳热。（不考虑空气阻力）12．如图所示，导体圆环半径为a，导体棒OC可绕O点转动，C端与环接触良好且无摩擦，圆环的电阻不计，导体棒OC的电阻为r，定值电阻的阻值为R，现使OC绕O以角速度ω匀速转动，求电阻R两端的电压和驱动OC棒转动的外力功率。13．(2014苏南六市模拟)如图所示，光滑导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨距离为L，两端分别接有阻值均为R的定值电阻R1和R2，两导轨间有一边长为L2的正方形区域abcd，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处，现用一恒力F沿水平方向拉杆，使之由静止向右运动，若杆出磁场前已做匀速运动，不计导轨及金属杆的电阻。求：(1)金属杆出磁场前的瞬间流过R1的电流大小和方向；(2)金属杆做匀速运动时的速率；(3)金属杆穿过整个磁场过程中R1上产生的电热。【答案与解析】一、选择题1．【答案】D【解析】由题意知：2Wb/st，故2VEt，保持不变。2．【答案】B【解析】因Et，则可据图象斜率判断知图甲中0t，即电动势E为0；图乙中t为恒量，即电动势E为一恒定值；图丙中E前＞E后；图丁中图象斜率t先减后增，即回路中感应电动势先减后增，故只有B选项正确。3．【答案】C【解析】回路中感应电动势等于电容器两板间的电压，24125100.050.08V210VBUElltt。电容器的电荷量为q=CU=CE=30×10－6×2×10－4C=6×10－9C，C选项正确。4．【答案】A【解析】设ab段电阻为r，图①中ab两点间的电势差U＝3Ir，图②中ab两点间的电势差U＝Ir，图③中ab两点间的电势差U＝Ir/2，图④中ab两点间的电势差U＝Ir，所以ab两点间的电势差图①中最大，选项A正确B错误。回路电流图③中最小，其他回路电流相等，选项C、D错误。5．【答案】A【解析】由图乙可知，第2s内Bt为定值，由BEStt知，线圈中感应电动势为定值，所以感应电流大小恒定。第2S内磁场方向向外，穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律判断知感应电流为逆时针方向，A项正确。6．【答案】B【解析】当磁场增强时线圈中产生感生电动势：212BBEnnSnattt===，B项正确7．【答案】A【解析】2EtBSqIttnnnRtRRR，所以2qRBnS。8．【答案】D【解析】金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生电流，进而产生热量。最后，金属块在高为a的曲面上往复运动。减少的机械能为21()2mgbamv。二、填空题9．【答案】1∶11∶2【解析】A、B两环中磁通量变化率相同，线圈匝数相同，由Ent可得EA∶EB=1∶1，又因为lRS，故RA∶RB=2∶1，所以IA∶I1=1∶2。10．【答案】221sin2BL【解析】导体在磁场中转动，导线本身与磁场不垂直，应考虑切割磁感线的有效长度。导线的有效长度为'sinLL，据21'2EBL知，电动势221sin2EBL。三、解答题11．【答案】2mgh【解析】从线框开始进入磁场到线框刚好离开磁场的过程中，线框匀速运动，动能不变，由能量守恒关系可知，重力势能的减少量等于线框中产生的焦耳热，即Q=2mgh。12．【答案】22()BaRRr2244()BaRr【解析】OC产生的电动势为212EBa，电路中电流22()EBaIRrRr，R两端电压22()BaRUIRRr，外力功率等于电路的热功率2242()4()BaPIRrRr。13．【答案】(1)FBL，方向从M到P；(2)2FRB2L2；(3)14FL－mF2R2B4L4。【解析】(1)设流过金属杆中的电流为I，由平衡条件得：F＝BI·L2解得I＝2FBL因R1＝R2，所以流过R1的电流大小为I1＝I2＝FBL根据右手定则判断可知，流过R1的电流方向为从M到P。(2)设杆做匀速运动的速度为v，由法拉第电磁感应定律得：杆切割磁感线产生的感应电动势大小为E＝Bv·L2又根据闭合欧姆定律得到E＝I·R2，可解得v＝2FRB2L2(3)设整个过程电路中产生的总电热为Q，根据能量守恒定律得：Q＝F·L2－12mv2代入v可得Q＝12FL－2mF2R2B4L4所以Q1＝12Q＝14FL－mF2R2B4L4。