學(xué)年高中物理第四章電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律強(qiáng)化演練新人教版選修

PAGE第四章第4節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律課后強(qiáng)化演練一、選擇題1．(多選)(2017·平遙月考)一個(gè)閉合的正方形線圈放在勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場方向成30°角，當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生均勻變化時(shí)，可在線圈內(nèi)產(chǎn)生電流強(qiáng)度為I的電流，若要使電流強(qiáng)度變?yōu)?I，可采用的方法是()A．線圈匝數(shù)增加1倍B．使線圈平面與磁感線間的夾角變成90°C．正方形的邊長增加1倍D．磁感應(yīng)強(qiáng)度對時(shí)間的變化率增加1倍解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，將線圈的匝數(shù)增加1倍時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也增加為原來的2倍，但線圈電阻也增加為原來的2倍，線圈中的感應(yīng)電流沒有變化，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；使線圈平面與磁感線間的夾角變?yōu)?0°，線圈的磁通量變?yōu)?倍，感應(yīng)電動(dòng)勢變?yōu)?倍，感應(yīng)電流變?yōu)樵瓉淼?倍，B選項(xiàng)正確；將線圈的邊長增加1倍時(shí)，則線圈面積是原來的4倍，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是原來的4倍，根據(jù)電阻定律可知，線圈電阻是原來的2倍，感應(yīng)電流是原來的2倍，C選項(xiàng)正確；將磁感應(yīng)強(qiáng)度對時(shí)間的變化率增加1倍，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢是原來的2倍，由于線圈電阻不變，感應(yīng)電流是原來的2倍，D選項(xiàng)正確．答案：BCD2．(2017·寧夏模擬)如圖虛線上方空間有勻強(qiáng)磁場，扇形導(dǎo)線框繞垂直于框面的軸O以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中感應(yīng)電流方向以逆時(shí)針為正，那么，能正確表明線框轉(zhuǎn)動(dòng)一周感應(yīng)電流變化情況的是下列圖中的哪一個(gè)()解析：線框在磁場外轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，無感應(yīng)電流；當(dāng)線框進(jìn)入磁場時(shí)，切割的有效長度為半徑，恒定不變，根據(jù)旋轉(zhuǎn)切割原理可知，E＝eq\f(1,2)BL2ω，感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流大小不變，根據(jù)右手定則可知，電流為逆時(shí)針；當(dāng)線框全部進(jìn)入磁場，磁通量不變，無感應(yīng)電流；當(dāng)線框穿出磁場時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流大小不變，根據(jù)右手定則可知，電流為順時(shí)針，A選項(xiàng)正確．答案：A3．(多選)如圖所示，先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈拉出有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，v1＝2v2，在先后兩種情況下()A．線圈中的感應(yīng)電流之比為I1∶I2＝2∶1B．線圈中的感應(yīng)電流之比為I1∶I2＝1∶2C．線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2＝1∶2D．通過線圈某截面的電荷量之比q1∶q2＝1∶1解析：勻速把一矩形線圈拉出有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢E＝BLv，感應(yīng)電流I＝eq\f(BLv,R)，速度之比等于電流之比，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)焦耳定律Q＝I2Rt＝eq\f(B2L3v,R)，焦耳熱之比等于電流之比，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)q＝It＝eq\f(BLv,R)·eq\f(L,v)＝eq\f(BL2,R)，可知通過某截面的電荷量之比為1∶1，D選項(xiàng)正確．答案：AD4．在勻強(qiáng)磁場中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，已知C＝30μF，L1＝5cm，L2＝8cm，磁場以5×10－2T/s的速率增加，則()A．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－5CB．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－5CC．電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×10－9CD．電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×10－9C解析：電容器兩極板間的電勢差U等于感應(yīng)電動(dòng)勢E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得E＝eq\f(ΔB,Δt)·L1L2＝2×10－4V，電容器的帶電荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上極板的電勢高，帶正電，故C項(xiàng)正確．答案：C5．(2017·安徽省模擬)如圖所示，平行極板與單匝圓線圈相連，極板距離為d，圓半徑為r，單匝線圈的電阻為R1，外接電阻為R2，其它部分的電阻忽略不計(jì)．在圓中有垂直紙面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，有一個(gè)帶電粒子靜止在極板之中，帶電粒子質(zhì)量為m、電量為q.則下列說法正確的是()A．粒子帶正電B．磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(R1＋R2mgd,πr2qR2)C．保持開關(guān)閉合，向上移動(dòng)下極板時(shí)，粒子將向下運(yùn)動(dòng)D．?dāng)嚅_開關(guān)S，粒子將向下運(yùn)動(dòng)解析：垂直紙面向里的磁場均勻增加，根據(jù)楞次定律可知，平行板電容器的上極板電勢高，帶正電，下極板電勢低，帶負(fù)電，帶電粒子受到豎直向上的電場力和豎直向下的重力作用，處于平衡狀態(tài)，故粒子帶正電，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)平衡條件得，mg＝qeq\f(U,d)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，U＝eq\f(R2,R2＋R1)E，聯(lián)立解得，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(R1＋R2mgd,πr2qR2)，B選項(xiàng)正確；當(dāng)保持開關(guān)閉合，則極板間的電壓不變，當(dāng)向上移動(dòng)下極板時(shí)，間距減小，電場強(qiáng)度增大，電場力增大，粒子將向上運(yùn)動(dòng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)斷開開關(guān)S，電容器電荷量不變，電場強(qiáng)度不變，電場力也不變，粒子靜止不動(dòng)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：B6．如圖所示，用一根橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán)，把圓環(huán)部分置于均勻變化的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k＞0)，ab為圓環(huán)的一條直徑，導(dǎo)線的電阻率為ρ.則()A．圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為eq\f(krS,4ρ)D．圖中ab兩點(diǎn)間的電壓大小為eq\f(1,2)kπr2解析：根據(jù)楞次定律，可判斷圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，故A錯(cuò)誤；當(dāng)磁場增大時(shí)，穿過線圈的磁通量增加，由于“阻礙”作用，線圈有縮小的趨勢，故B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(1,2)πr2k，R＝ρeq\f(2πr,S)，所以電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(krS,4ρ)，故C正確；圓環(huán)的右側(cè)相當(dāng)于電源，左側(cè)是外電路，a、b兩點(diǎn)間的電壓是路端電壓，即U＝eq\f(E,2)＝eq\f(1,4)πr2k，故D錯(cuò)誤．答案：C二、非選擇題7.如圖所示，在研究感應(yīng)電動(dòng)勢大小的實(shí)驗(yàn)中，把一根條形磁鐵從同樣的高度插到線圈中同樣的位置處，第一次快插，第二次慢插，兩情況下線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小關(guān)系是E1________E2；通過線圈導(dǎo)線橫截面電量的大小關(guān)系是q1________q2(選填“大于”、“等于”或“小于”)．解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，感應(yīng)電動(dòng)勢的大小正比于磁通量的變化率，兩次實(shí)驗(yàn)時(shí)，磁通量的變化量相同，第一次時(shí)間短，第二次時(shí)間長，則第一次產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢大；根據(jù)電荷量的關(guān)系式q＝It＝eq\f(n\f(ΔΦ,Δt),R)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R)，兩次通過線圈導(dǎo)線橫截面電量大小相等．答案：大于等于8．如圖，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k，k為負(fù)的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長為l的方框．將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中．求：(1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大??；(2)磁場對方框作用力的大小隨時(shí)間的變化．解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得導(dǎo)線框的感應(yīng)電動(dòng)勢為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(l2,2)＝keq\f(l2,2)，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，導(dǎo)線框中的電流為I＝eq\f(