2024-2025學年試題物理（選擇性人教版2019）第二章2-法拉第電磁感應定律

2.法拉第電磁感應定律課后訓練鞏固提升一、基礎鞏固1.下列關于電磁感應現(xiàn)象的說法正確的是()A.只要穿過閉合電路中的磁通量不為零,閉合電路中就一定有感應電流產(chǎn)生B.穿過閉合電路中的磁通量減小,則電路中感應電流就減小C.穿過閉合電路中的磁通量越大,閉合電路中的感應電動勢就越大D.穿過閉合電路中的磁通量變化越快,閉合電路中感應電動勢就越大答案:D解析:只有閉合回路中磁通量發(fā)生變化時,閉合回路中才會產(chǎn)生感應電流,故A錯誤;感應電流的大小取決于磁通量變化的快慢,磁通量減小時,若磁通量的變化率增大,則感應電流可能變大,故B錯誤;磁通量大,但變化較慢,則感應電動勢也可能很小,故C錯誤;穿過閉合電路的磁通量變化越快,則感應電動勢越大,故D正確。2.穿過一個單匝線圈的磁通量始終為每秒均勻地增加2Wb,則()A.線圈中的感應電動勢每秒增加2VB.線圈中的感應電動勢每秒減小2VC.線圈中的感應電動勢始終為2VD.線圈中不產(chǎn)生感應電動勢答案:C解析:由法拉第電磁感應定律得E=ΔΦΔt=2V,所以線圈中感應電動勢始終為2V,3.一矩形線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場方向垂直。先保持線框的面積不變,將磁感應強度在1s時間內(nèi)均勻地增大到原來的2倍。接著保持增大后的磁感應強度不變,在1s時間內(nèi),再將線框的面積均勻地減小到原來的一半。先后兩個過程中,線框中感應電動勢的比值為()A.12 B.1 C.2 D.答案:B解析:設原磁感應強度為B,線框面積為S,第一次在1s內(nèi)將磁感應強度增大為原來的2倍,即變?yōu)?B,感應電動勢為E1=ΔBSΔt=(2B-B)St=BSt;第二次在1s內(nèi)將線框面積均勻地減小到原來的一半,即變?yōu)?2S,感應電動勢大小為4.穿過某線圈的磁通量隨時間變化的關系如圖所示,在下列幾段時間內(nèi),線圈中感應電動勢最小的是()A.0~2s B.2~4sC.4~5s D.5~10s答案:D解析:圖像斜率絕對值越小,表明磁通量的變化率越小,感應電動勢也就越小。5.如圖所示,空間有一勻強磁場,一直金屬棒與磁感應強度方向垂直,當它以速度v沿與棒和磁感應強度都垂直的方向運動時,棒兩端的感應電動勢大小為E,將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線,置于與磁感應強度相互垂直的平面內(nèi),當它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時,棒兩端的感應電動勢大小為E'。則E'E等于(A.12 B.22 C.1 D答案:B解析:設折彎前金屬棒切割磁感線的長度為l,E=Blv;折彎后,金屬棒切割磁感線的有效長度為l'=l22+l22=22l,故產(chǎn)生的感應電動勢為E'=Bl'v=B·22lv=22E,6.如圖所示,水平放置的平行金屬導軌相距l(xiāng)=0.50m,左端接一電阻R=0.20Ω,磁感應強度B=0.40T的勻強磁場,方向垂直于導軌平面。導體棒ab垂直放在導軌上,并能無摩擦地沿導軌滑動,導軌和導體棒的電阻均可忽略不計,當ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動時:(1)求ab棒中感應電動勢的大小。(2)求回路中感應電流的大小。(3)求ab棒中哪端電勢高。(4)求維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小。答案:(1)0.80V(2)4.0A(3)a端高(4)0.8N解析:這是一個導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電動勢的問題。感應電動勢的大小可由公式E=Blv求出;感應電流的大小可由閉合電路歐姆定律求出;勻速運動時,水平外力的大小與安培力的大小相等。此題主要考查學生的綜合應用能力,提高學生的科學思維。(1)根據(jù)法拉第電磁感應定律,ab棒中的感應電動勢為E=Blv=0.40×0.50×4.0V=0.80V。(2)感應電流的大小為I=ER=0.800.20(3)ab相當于電源,根據(jù)右手定則知,a端電勢高。(4)ab棒受安培力F安=BIl=0.40×4.0×0.50N=0.8N由于ab以v=4.0m/s的速度水平向右勻速滑動,故外力的大小也為0.8N。二、能力提升1.如圖所示,導體棒ab長為4l,勻強磁場的磁感應強度為B,導體棒繞過O點垂直紙面的軸以角速度ω勻速轉動,a與O的距離很近,可以忽略。則a端和b端的電勢差Uab等于()A.2Bl2ω B.4Bl2ωC.6Bl2ω D.8Bl2ω答案:D解析:導體棒ab切割磁感線的總長度為4l,切割磁感線的平均速度v=12ω·4l=2lω,由公式E=Blv知,E=B·4l·2lω=8Bl2ω,則Uab=E=8Bl2ω,選項D2.如圖所示,足夠長平行金屬導軌傾斜放置,傾角為37°,寬度為0.5m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1Ω。一導體棒MN垂直于導軌放置,質(zhì)量為0.2kg,接入電路的電阻為1Ω,兩端與導軌接觸良好,與導軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度為0.8T。將導體棒MN由靜止釋放,運動一段時間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光。此后導體棒MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6)()A.2.5m/s,1W B.5m/s,1WC.7.5m/s,9W D.15m/s,9W答案:B解析:本題考查電磁感應現(xiàn)象中的力學問題和能量問題,意在培養(yǎng)學生的分析能力和應用能力,提高學生的科學思維。當小燈泡穩(wěn)定發(fā)光后,導體棒做勻速運動,根據(jù)平衡條件,有mgsinθμmgcosθ=B2l2vR+r,解得v=5m/s,I=BlvR+r=13.(多選)如圖所示,一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側有磁感應強度為B的勻強磁場,方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止,下列結論正確的是()A.感應電流方向不變B.CD段直線始終不受安培力C.感應電動勢最大值E=2BavD.感應電動勢的平均值E=14π答案:AD解析:在半圓形閉合回路進入磁場的過程中磁通量不斷增加,始終存在感應電流,由楞次定律可知電流方向為逆時針方向,且不變,選項A正確;由左手定則可知CD邊始終受到安培力作用,故選項B錯誤;有效切割長度如圖所示,所以閉合回路進入磁場過程中l(wèi)先逐漸增大到a,然后再逐漸減小為0,由E=Blv可知,最大值Emax=Bav,最小值為0,C錯誤;平均感應電動勢為E=ΔΦΔt=124.如圖甲所示,不計電阻的平行金屬導軌與水平面成37°夾角放置,導軌間距為l=1m,上端接有電阻R=3Ω,虛線OO'下方是垂直于導軌平面的勻強磁場。現(xiàn)將質(zhì)量m=0.1kg、有效電阻r=1Ω的金屬桿ab從OO'上方某處垂直于導軌由靜止釋放,桿下滑過程中始終與導軌垂直并保持良好接觸,桿下滑過程中的vt圖像如圖乙所示。g取10m/s2,sin37°=0.6。(1)求磁感應強度B;(2)求桿在磁場中下滑0.1s過程中電阻R產(chǎn)生的熱量。答案:(1)2T(2)1.875×102J解析:(1)由題圖乙得a=ΔvΔt=0.500.1s前,由牛頓第二定律有mgsinθFf=ma代入數(shù)據(jù)得Ff=0.1N0.1s后勻速運動,有mgsinθFfFA=0而FA=BIl=BBlvR+由以上兩式得B=(mgsinθ-Ff)(R+(2)I=BlvR+r=2×1×QR=I2Rt=0.252×3×0.1J=1.875×102J。5.如圖所示,半徑為r的圓形導軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中,磁感應強度為B,方向垂直于紙面向里。一根長度略大于2r的導線MN以速度v在圓導軌上無摩擦地自左端勻速滑動到右端,電路的固定電阻為R,其余電阻忽略不計。(1)在滑動過程中通過電阻R的電流的平均值是多少?(2)當導線MN通過圓形導軌中心時,導線MN所受安培力的大小是多少?(3)如果導線MN的電阻為R0,當導線MN通過圓形導軌中心時,電阻R兩端的電壓是多少?答案:(1)πBrv2R(2)4解析:(1)整個過程中磁通量的變化ΔΦ=BS=Bπr2