2.3感应电动势的大小-法拉第电磁感应定律同步训练（Word版含答案）

2.3感应电动势的大小——法拉第电磁感应定律
一、单选题
1．下列关于电磁感应的说法正确的是（　 　）
A．在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流
B．穿过某电路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大
C．闭合电路置于磁场中，当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大
D．公式E=Blv中的l是导体的长度
2．如图，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为B，导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为L．在△t时间内，ab向右匀速滑过距离d，则 （ ）
A．因右边面积减少Ld，左边面积增大Ld，则，
B．因右边面积减小Ld，左边面积增大Ld，两边抵消，，
C．，
D．不能用算，只能用
3．下列说法正确的是
A．在建立“合力与分力”和“点电荷”的概念时都用到了“等效替代”方法
B．“Wb/m2”和“N·A/m”均可用来表示磁感应强度的单位
C．伽利略用斜面实验来研究自由落体运动规律，开创了运用逻辑推理和实验研究相结合的科学方法
D．安培首先提出了“场”的概念，使人们认识了物质存在的另一种形式
4．如图所示，关于物理学史上的四个重大发现，下列说法正确的是（　　）
A．库仑利用图甲实验精确测出了元电荷e的值
B．法拉第利用图乙实验，发现了电流周围存在磁场
C．牛顿根据图丙理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
D．伽利略利用图丁实验，总结出自由落体运动是匀变速直线运动
5．关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是（ ）
A．只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生
B．只要做切割磁感线的运动，闭合电路就一定会产生感应电流
C．穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大
D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大
6．物理学家通过艰辛的实验和理论研究探究自然规律，为科学事业做出了巨大贡献，下列描述不符合物理学史的是（　　）
A．密立根：美国科学家；利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e
B．奥斯特：丹麦科学家；通过试验发现了电流能产生磁场并提出分子电流假说
C．法拉第：英国科学家；发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念
D．楞次：俄国科学家；概括试验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律
7．微元累积法是常用的物理研究方法，如图所示为某物理量随时间变化的函数图象，关于此图线与两坐标轴围成面积的物理意义，下列说法正确的是
A．如果y表示加速度，则面积等于质点t0在时刻的速度
B．如果y表示流过用电器的电流，则面积等于在相应时间内该用电器消耗的电能
C．如果y表示力做功的功率，则面积等于该力在相应时间内所做的功
D．如果y表示变化磁场在金属线圈中产生的电动势，则面积等于该磁场在相应时间内磁感应强度的变化量
8．关于电磁感应现象中穿过线圈的磁通量与感应电动势的关系，下列说法正确的是（　　）
A．磁通量变化越大，感应电动势一定越大 B．磁通量增加时，感应电动势一定变大
C．磁通量减小时，感应电动势也可能变大 D．磁通量为零时，感应电动势一定为零
9．发现电磁感应现象的科学家是：
A．安培 B．奥斯特 C．法拉第 D．楞次
10．夏天将到，在北半球，当我们抬头观看教室内的电扇时，发现电扇正在逆时针转动．金属材质的电扇示意图如图，由于电磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法，正确的是（ ）
A．A点电势比O点电势高
B．A点电势比O点电势低
C．A点电势比O点电势相等
D．扇叶长度越短，转速越快，两点间的电势差数值越大
11．关于电磁感应，下列说法正确的是（　　）
A．电路中感应电动势的大小与线圈匝数无关
B．闭合电路中的导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流
C．感应电流的磁场一定与原磁场方向相反
D．穿过闭合导体回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大
12．环形线圈放在匀强磁场中，设在第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的变化关系如图乙所示，那么在第内，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
二、多选题
13．如图甲所示，U形导轨abcd与水平面成一定的角度倾斜放置，空间存在有垂直导轨平面的匀强磁场．从某时刻开始计时，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示（垂直导轨平面向上为磁场正方向）．已知导体棒PQ水平放置在导轨上且始终静止不动，下列分析正确的是( )
A．导轨可能光滑
B．t1时刻PQ中没有电流
C．导体棒PQ受安培力大小在减小
D．t1时刻导体棒PQ受到的安培力等于0
14．如图所示，一个10匝，电阻为4Ω，边长为20cm的正方形线圈处在垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度B大小随时间的变化如图所示，垂直纸面向里为正，下列判断正确的是（　　）
A．0~5s内线圈中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．0~3s内线圈中感应电动势为1.2V，3s-5s内线圈中感应电动势为2.8V
C．2s末线圈ab边所受安培力向右，大小为6.6N
D．5s末线圈ab边所受安培力向左
15．如图所示，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电荷量增大，可采取的措施是（　　）
A．减小磁感强度的变化率
B．电容器的两极板靠近些
C．增大线圈的面积
D．使线圈平面与磁场方向成角
三、填空题
16．磁感强度是0.8T的匀强磁场中，有一根跟磁感线垂直、长0.2m的直导线，以4m/s的速度、在跟磁感线和直导线都垂直的方向上做切割磁感线的运动，则导线中产生的感应电动势的大小等于__________V．
17．如图所示，在桌面上放着一个匝数为n=1的矩形线圈，线圈中心上方某处有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.04Wb，条形磁体沿竖直方向向下运动0.5s时，线圈内的磁通量为0.12Wb，则在这个过程中线圈中磁通量的变化量为__________Wb，线圈中的感应电动势为__________V．
18．如图所示，一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动，当磁感应强度均匀增大时，此粒子的动能将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）
19．把一条形磁铁插入同一个闭合线圈中，第一次是迅速的，第二次是缓慢的，两次初、末位置均相同，则在两次插入的过程中，磁通量变化量_______，产生的感应电动势 _______．（填相同或不相同）
四、解答题
20．将一根阻值R=0.8Ω的导线弯成一个n=10匝圆形线圈，放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，如图甲所示，此时线圈的面积S=0.4m2，现同时向两侧拉动线圈，使线圈的面积在△t=0.5s时间内减小为原来的一半，如图乙所示。在上述变化过程中，求:
（1）线圈中感应电流的方向及感应电动势的平均值E；
（2）通过导线横截面的电荷量q。
21．如图所示，足够长的平行金属导轨AB、CD水平放置，两金属导轨的间距为L，在导轨左侧接有定值电阻R，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面。时刻，磁感应强度大小为，金属杆MN与导轨左侧所围面积为，当金属杆MN以速度v向右匀速滑动，整个过程杆与导轨垂直并接触良好，要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，试推导磁感应强度B与时间t的关系式。
22．如图所示，水平桌面上有一个边长L=1m、电阻R=0.2Ω、质量m=0.2kg的单匝正方形导线框，线框与桌面间的动摩擦因数μ=0.2．一方向竖直向下的均匀磁场的磁感应强度随时间变化规律为B=kt（k=0.2T/s，B、t均为国际单位制），t=0时线框的右半部分恰好处于磁场中，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
(1)t=1s时线框中的电流大小和方向；
(2)线框开始滑动的时刻和方向；
(3)从t=0到线框刚要滑动的时间内，线框中产生的焦耳热．
23．航天飞机在赤道上空圆形轨道由西向东飞，地磁场在航天飞机轨道处的磁应感应强度 B=0.50×10-4T，沿水平方向由南向北，从航天飞机上发射出的一颗卫星，携带一根长L＝20km的金属悬绳与航天飞机相连，航天飞机和卫星间的这条悬绳方向沿地球径向并指向地心，卫星位于航天飞机的正上方，如果航天飞机与卫星的运行速度为7.5km/s．第一宇宙速度为7.9 km/s，地球半径为6400km．
（1）卫星和航天飞机哪端电势高？
（2）求金属悬绳中的感应电动势．
（3）估算航天飞机离地面的高度．
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
在电磁感应现象中，有感应电动势，不一定有感应电流，只有当电路闭合时才有感应电流，选项A错误；穿过某电路的磁通量变化率越大，产生的感应电动势就越大，选项B错误；闭合电路置于磁场中，当磁感应强度为零时，磁通量的变化率可能很大，则感应电动势可能很大，选项C正确；公式E=Blv中的l是导体切割磁感线的有效长度，选项D错误；故选C.
2．C
【解析】
【详解】
AB．导体棒垂直线框两长边搁在框上向右运动，导体棒是电源，该题目不能以整个线框分析研究，故AB错误；
CD．根据法拉第电磁感应定律得
对于左边或右边的线框，磁通量的变化量
根据
故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【解析】
【详解】
在建立“合力与分力”的概念时用了“等效替代”方法，建立“点电荷”概念是利用了理想模型法，选项A错误； “Wb/m2”和“N /m·A”均可用来表示磁感应强度的单位，选项B错误；伽利略用斜面实验来研究自由落体运动规律，开创了运用逻辑推理和实验研究相结合的科学方法，选项C正确；法拉第首先提出了“场”的概念，使人们认识了物质存在的另一种形式，选项D错误；故选C.
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．库仑利用图甲实验发现了库仑定律；而密立根通过油滴实验测出了元电荷e的值，A错误；
B．奥斯特利用图乙实验，发现了电流周围存在磁场，B错误；
C．伽利略根据图丙理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因，C错误；
D．伽利略利用图丁实验，总结出自由落体运动是匀变速直线运动，D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
A. 只有磁通量发生变化，才能在闭合回路中产生感应电流，故A错误；
B. 只有闭合回路中的部分导体做切割磁感线运动，电路中才会产生感应电流，故B错误；
C. 感应电动势与磁通量的变化率成正比，和磁通量的大小无关，故C错误；
D. 感应电动势的大小取决于磁通量的变化快慢，磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大，故D正确；
故选D.
点睛：产生感应电流的条件有两个：一是要有闭合回路，二是回路中磁通量要发生变化；感应电动势的大小取决于磁通量的变化快慢，与磁通量及磁通量的变化量无关．
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．密立根：美国科学家；利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e，故A正确；
B．奥斯特：丹麦科学家；通过试验发现了电流能产生磁场，安培提出分子电流假说，故B错误；
C．法拉第：英国科学家；发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念，故C正确；
D．楞次：俄国科学家；概括试验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律，故D正确。
本题选择错误的，故选B。
7．C
【解析】
【详解】
A．如果y表示加速度，因
△v=at
则面积等于质点在0-t0时间内速度的变化量，故A错误；
B．如果y表示流过用电器的电流，因
q=It
则面积等于在相应时间内通过该用电器的电量，故B错误；
C．如果y表示力做功的功率，因
W=Pt
则面积等于该力在相应时间内所做的功，故C正确；
D．如果y表示变化磁场在金属线圈中产生的电动势，因为
则面积等于线圈中磁通量变化量的n倍，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
AD．由法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化越快，感应电动势越大，与磁通量及磁通量的变化量无必然关系，AD错误；
BC．磁通量增加或减小时，感应电动势可能变大、可能变小、可能变小，关键看磁通量的变化率是否变化，B错误，C正确。
故选C。
9．C
【解析】
【详解】
在奥斯特发现了电流的磁效应后，法拉第又经过了十年的研究，终于发现了电磁感应现象；
故选C．
【点睛】
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
由于北半球的磁感线方向是向下的，当电扇逆时针转动时，由右手定则可以判断出，导体OA的电动势A端高，O端低。
故选A．
11．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据可知，电路中感应电动势的大小与线圈匝数有关，选项A错误；
B．闭合电路中的导体做切割磁感线运动时，若穿过闭合电路的磁通量不变化，则不会产生感应电流，选项B错误；
C．感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反，磁通量减小时两者方向相同，磁通量增大时两者方向相反，选项C错误；
D．穿过闭合导体回路的磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大，选项D正确。
故选D。
12．A
【解析】
【详解】
试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得：，因为恒定，故感应电动势恒定；第2 s内穿过线圈的磁通量为向外的减小，根据楞次定律可知线圈中感应电流为逆时针方向，选项A正确.
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律．
13．CD
【解析】
【详解】
由图可知，B随时间均匀减小，由楞次定律可知，导体棒PQ受沿斜面向上的安培力，因为安培力是变力，如果导轨光滑则沿斜面的合力是一个变力,选项A错误；t1时刻穿过线圈的磁通量为零，而磁通量的变化率不为零，则PQ中会有电流，选项B错误；因为恒量，则感应电动势不变，感应电流不变，根据F=BIL可知，安培力逐渐减小，选项C正确；t1时刻磁场为零，则导体棒PQ受到的安培力等于0，选项D正确；故选CD.
14．BC
【解析】
【详解】
A．根据楞次定律可知0~5s内线圈中磁通量先向里增加，后向里减小，感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，故A错误。
B．0~3s内线圈中感应电动势
3s~5s内线圈中电动势
故B正确。
C．2s末线圈中电流沿逆时针方向，根据左手定则可知ab段所受安培力向右，大小
故C正确。
D．5s末B=0，通过线圈的磁通量为零但磁通量变化率不为零，所以线圈中有感应电流，此时B=0，所以线圈不受安培力作用，故D错误。
故选BC。
15．BC
【解析】
【分析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律得：线圈中产生的感应电动势为
电容器两端的电压
电容器的电荷量
得到
A．减小磁感应强度的变化率，电荷量减少，故A错误；
B．由
可得减小极板间距，电容C变大，电压U不变，电荷量Q增大，故B正确；
C．增大线圈本面积，是U增大，电荷量也增大，故C正确；
D．当改变线圈平面与磁场方向的夹角时，有效面积减小，电压U减小，电容C不变，所以电荷量Q减小，故D错误。
故选BC。
16．0.64
【解析】
【详解】
试题分析：根据E=BLv可知，导线中产生的感应电动势的大小等于E=0.8×0.2×4V=0.64V
考点：法拉第电磁感应定律．
17． 0.08； 0.16
【解析】
【详解】
在磁体竖直向下落时，穿过线圈的磁通量变大；△Φ=Φ2-Φ1=0.12-0.04=0.08Wb
由法拉第电磁感应定律可得：．
18．增大
【解析】
【详解】
当磁感应强度均匀增大时，在纸平面方向上将产生逆时针环绕的电场，对带正电的粒子做正功，使其动能增加．
19． 相同 不相同
【解析】
【详解】
两次磁通量的变化相同，由法拉第电磁感应定律：，可知闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比，以较大速度插入时，回路产生的电动势大．
20．(1) 顺时针；0.8V；(2)0.5C
【解析】
【分析】
【详解】
(1) 线圈的面积减小时，由楞次定律可判断出，线圈中产生顺时针方向的电流，由法拉第电磁感应定律可得
(2) 通过导线横截面的电荷量
21．
【解析】
【详解】
时刻，穿过闭合回路的磁通量为
设在t时刻磁感应强度大小为B，回路面积为S
则穿过闭合回路的磁通量为
其中
要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，则穿过闭合回路的磁通量不变，即
联立以上各式解得
22．(1)0.5A，方向adcba（2）4s，方向向左（3）0.2J
【解析】
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律可得
方向为adcba（逆时针方向）
（2）由平衡知识BIL=μmg
即kt IL=μmg
解得t=4s，线框开始滑动的方向向左
（3）Q=I2Rt=0.2J
23．(1)卫星的电势较高 （2） （3）
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则可知，卫星的电势较高．
（2）悬绳中感应电动势的大小为，代入数据得E=7500V．
（3）设地球质量为M，航天飞机质量为m，第一宇宙速度为，航天飞机的速度为v航天飞机的高度为h，则
解得
答案第1页，共2页
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