【物理】2020届一轮复习人教版　法拉第电磁感应定律　自感现象课时作业 9页

‎2020届一轮复习人教版 　法拉第电磁感应定律　自感现象 课时作业 ‎1.‎ ‎(磁通量的变化)(2017·重庆期中)在一空间有方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场,如图所示,垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内,垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域,该平面内有一半径为b(b>a)的圆形线圈,线圈平面与磁感应强度方向垂直,线圈与半径为a的圆形区域是同心圆。从某时刻起磁感应强度大小减小到,则此过程中该线圈磁通量的变化量的大小为 (　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.πB(b2-a2) B.πB(b2-2a2)‎ C.πB(b2-a2) D.πB(b2-2a2)‎ 答案D 解析计算磁通量Φ时,磁感线既有垂直纸面向外的,又有垂直纸面向里的,所以可以取垂直纸面向里的方向为正方向。磁感应强度大小为B时,线圈磁通量Φ1=πB(b2-a2)-πBa2,磁感应强度大小为时,线圈磁通量Φ2=πB(b2-a2)-πBa2,因而该线圈磁通量的变化量的大小为ΔΦ=|Φ2-Φ1|=πB(b2-2a2),故选项D正确。‎ ‎2.(电磁感应现象)(2017·江西南昌模拟)奥斯特发现了电流的磁效应,法拉第认为磁也一定能生电,并进行了大量的实验。如图中环形物体是法拉第使用过的线圈,A、B两线圈绕在同一个铁环上,A与直流电源连接,B与灵敏电流表连接。实验时未发现电流表指针偏转,即没有“磁生电”,其原因是(　　)‎ A.线圈A中的电流较小,产生的磁场不够强 B.线圈B中产生的电流很小,电流表指针偏转不了 C.线圈A中的电流是恒定电流,不会产生磁场 D.线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场 答案D 解析电流表与线圈B构成闭合电路,当线圈中磁通量发生变化时,线圈中产生感应电动势,从而可出现感应电流。由于线圈A中的电流是恒定电流,产生稳恒磁场,所以线圈B中磁通量没有变化,电流表指针不偏转,D正确。‎ ‎3.(电磁感应现象)(2017·安徽皖江区域示范高中联考摸底)如图所示,闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中,线圈平面与磁场平行,当磁感应强度逐渐增大时,以下说法正确的是(　　)‎ A.线圈中产生顺时针方向的感应电流 B.线圈中产生逆时针方向的感应电流 C.线圈中不会产生感应电流 D.线圈面积有缩小的倾向 答案C 解析由于线圈平面与磁场平行,所以穿过线圈的磁通量为0。当磁感应强度增大时,穿过线圈的磁通量仍然为0,则线圈中不会产生感应电流,故只有C正确。‎ ‎4．如图所示，在光滑水平面上方有一有界匀强磁场区域，磁感应强度为B，磁场宽度大于L。有两个相同的矩形线框，长为L，宽为，按图中方式放置。甲线框到磁场左边界的距离为L，在恒力‎2F作用下由静止开始向右运动；乙线框到磁场左边界的距离为‎2L，在恒力F作用下由静止开始向右运动。下列说法中正确的是(　　)‎ A．甲线框进入磁场与离开磁场时，感应电流的方向一定相反，安培力的方向也一定相反 B．若甲线框进入磁场后恰好做匀速运动，则乙线框进入磁场后一定做减速运动 C．甲线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热一定大于乙线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热 D．穿过磁场的过程中，通过两线框横截面的电荷量相同 答案　BCD 解析　根据楞次定律知，甲线框进入磁场与离开磁场时感应电流的方向一定相反，而安培力阻碍导体的相对运动，故安培力的方向一定相同，A错误；对甲、乙两线框的受力分析和运动规律分析可知，甲、乙两线框进入磁场时的速度大小相同，则安培力大小相同，若甲线框进入磁场时恰好做匀速运动，说明安培力大小为‎2F，大于乙线框受到的拉力，则乙线框进入磁场时一定做减速运动，B正确；在进入和穿出磁场的整个过程中，甲线框的安培力均大于乙线框的安培力(进入瞬间安培力大小相等)，而克服安培力做功的位移相同，故甲线框克服安培力做功较多，甲线框产生较多的焦耳热，C正确；通过导体截面的电荷量q＝，磁通量的变化量相同，则电荷量也相同，所以D正确。‎ ‎5．有一半径为R，电阻率为ρ，密度为d的均匀圆环落入磁感应强度为B的径向磁场中，圆环的截面半径为r(r≪R)。如图所示，当圆环在加速下落时某一时刻的速度为v，则(　　)‎ A．此时整个圆环的电动势E＝2Bvπr B．忽略电感的影响，此时圆环中的电流I＝ C．此时圆环的加速度a＝ D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm＝ 答案　BD 解析　此时整个圆环垂直切割径向磁感线，电动势E＝2BvπR，选项A错误；此时圆环中的电流I＝＝＝，选项B正确；对圆环根据牛顿第二定律得mg－F安＝ma，F安＝BI·2πR＝，m＝dπr2·2πR，则a＝g－，选项C错误；如果径向磁场足够长，当a＝0时圆环的速度最大，即g－＝0，则vm＝，选项D正确。‎ ‎6. 水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时，ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程 (　　)‎ A．安培力对ab棒所做的功不相等 B．电流所做的功相等 C．产生的总内能相等 D．通过ab棒的电荷量相等 答案　AC 解析　导轨光滑时，只有安培力做功，安培力做功等于动能变化量，导轨粗糙时，安培力与摩擦力做功之和等于动能的变化量，所以两种情况中动能变化量相等，故A正确、B错误。两种情况中金属棒的动能最终全部转化为内能，C正确。通过ab棒的电荷量Q＝＝，光滑时比粗糙时ab棒运动的路程长，故ΔS大，通过的电荷量Q多，故D错误。‎ ‎7.(多选)如图所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度B沿x轴正方向均匀增大且＝k，一边长为a、电阻为R的单匝正方形线圈ABCD在第一象限内以速度v沿x轴正方向匀速运动，运动中AB边始终与x轴平行，则下列判断正确的是(　　)‎ A．线圈中的感应电流沿逆时针方向 B．线圈中感应电流的大小为 C．为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为的水平外力 D．线圈不可能有两条边所受安培力大小相等 解析　由楞次定律得感应电流沿顺时针方向，A项错误；设线圈向右移动一段距离Δl，则通过线圈的磁通量变化为ΔΦ＝Δl··a2＝Δl·a2k，而所需时间为Δt＝，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为E＝＝ka2v，故感应电流大小为I＝＝，B项正确；线圈匀速运动时，外力与安培力平衡，由平衡条件得F＝(B2－B1)Ia＝ka2I＝，C项正确；线圈的AB、CD两条边所受安培力大小相等，D项错误。‎ 答案　BC　‎ ‎8. (2018·中原名校质量考评)(多选)如图甲所示，光滑“∠”形金属支架ABC固定在水平面里，支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒EF放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连接，导体棒与金属支架接触良好，磁场随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大 B．t2时刻轻杆对导体棒的作用力为零 C．t2到t3时间内，轻杆对导体棒的作用力先增大后减小 D．t2到t4时间内，轻杆对导体棒的作用力方向不变 解析　t1时刻磁感应强度的变化率为零，因此回路中的感应电流为零，导体棒受到的安培力为零，因此轻杆对导体棒的作用力为零，A项错误；t2时刻回路中的感应电流不为零，但磁感应强度为零，因此导体棒受到的安培力为零，轻杆对导体棒的作用力为零，B项正确；t2时刻杆对导体棒的作用力为零，t3时刻杆对导体棒的作用力也为零，过程中不为零，因此C项正确；t2到t3时间内，磁感应强度增大，因此回路有收缩的趋势，导体棒受到的安培力向左，轻杆对导体棒的作用力向右，同理分析，t3到t4时间内，杆对导体棒的作用力向左，D项错误。‎ 答案　BC ‎9．如图所示，已知大线圈的面积为2×10－‎3 m2‎，小探测线圈有2 000匝，小线圈的面积为5×10－‎4 m2‎。整个串联回路的电阻是1 000 Ω，当电键S反向时测得ΔQ＝5.0×10－‎7 C。则被测处的磁感应强度为(　　)‎ A．1.25×10－4 T　　　　　 B．5×10－4 T C．2.5×10－4 T D．1×10－3 T 解析　由I＝＝，I＝，得感应电荷量公式ΔQ＝n，ΔΦ＝2BS，联立得B＝R，代入数据得B＝2.5×10－4 T，故C对。‎ 答案　C　‎ ‎ 10. [2017·正定调研]粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈。线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是(　　)‎ A．电流I与匝数n成正比 B．电流I与线圈半径r成正比 C．电流I与线圈面积S成正比 D．电流I与导线横截面积S0成正比 答案　BD 解析　由题给条件可知感应电动势为E＝nπr2·，电阻为R＝，电流I＝，联立以上各式得I＝·，则可知B、D项正确，A、C项错误。‎ ‎11．如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F 作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B＝B0cosx(式中B0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R。t＝0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是(　　)‎ A．外力F为恒力 B．t＝0时，外力大小F＝ C．通过线框的瞬时电流i＝ D．经过t＝，线框中产生的电热Q＝ 答案　BCD 解析　因线框沿x轴方向匀速运动，故F＝F安＝BMtItL＋BQtItL＝cos2，其中BMt＝B0cos，BQt＝B0cos，It＝，故F不是恒力，A错误。t＝0时，代入公式得，F＝，故B正确。i＝It＝，C正确。由电流的瞬时值表达式可知此电流为交流电，有效值I＝＝，又Q＝I2Rt，故经过t＝，线框中产生的电热Q＝，D正确。‎ 二、非选择题(本题共2小题，共34分)‎ ‎12．(15分)(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝‎0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5 T。一根直金属杆MN以v＝‎2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r1＝1 Ω，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。‎ ‎(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝‎0.4 m2‎，电阻r2＝1 Ω。在线圈中存在面积S2＝‎0.3 m2‎ 垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。‎ ‎(3)有一个R＝2 Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa。‎ 答案　(1)0.3 V　(2)4.5 V　(3)与图甲中的导轨相连接时a端电势高　φa＝0.2 V 解析　(1)杆MN做切割磁感线的运动，E1＝B1Lv 产生的感应电动势E1＝0.3 V。‎ ‎(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E2＝nS2‎ 产生的感应电动势E2＝4.5 V。‎ ‎(3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，由右手定则可得a端的电势高于b端即大地的电势，而当电阻R与题图乙中的线圈相连接时，由楞次定律可知，此时a端的电势小于b端即大地的电势。故与图甲中的导轨相连接时a端电势高。‎ 此时，通过电阻R的电流I＝ 电阻R两端的电势差φa－φb＝IR a端的电势φa＝IR＝0.2 V。‎