登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
高中物理人教版选修3选修3-2第四章第4节法拉第电磁感应定律
一、选择题
1．关于感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A．电源电动势就是感应电动势
B．产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C．在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D．电路中有电流就一定有感应电动势
【答案】B
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】A、电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以选项A不符合题意；
B、C、在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如果电路不闭合就没有没有感应电流，有感应电动势，B符合题意，C不符合题意；
D、电路中的电流可能是由化学电池或其他电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】感应电动势可以充当电源，但电源的种类很多，不一定都是感应电动势，有感应电动势不一定有感应电流，感应电流必须在闭合回路中才有。
2．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
【答案】C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】 由法拉第电磁感应定律 可知感应电动势的大小E与匝数n有关，与磁通量变化的快慢成正比，所以A、B不符合题意，C符合题意；
由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反．原磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】本题考查法拉第电磁感应定律的理解和应用，即对公式 的理解。
3．如图中所示的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，则产生的感应电动势为BLv的是 （ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BLv；A选项中B与v不垂直；B选项中B与L平行，E＝0；C选项中B与L不垂直，B与v也不垂直；只有D选项中三者互相垂直，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】此题考查学生对于公式E=BLv使用条件的理解，即B、L、v三者之间必须两两相互锤子。
4．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb，则（ ）
A．线圈中感应电动势每秒钟增加2 V；
B．线圈中感应电动势每秒钟减少2 V；
C．线圈中无感应电动势；
D．线圈中感应电动势保持不变；
【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为 ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】对于单匝线圈而言，磁通量的变化率即感应电动势的大小，磁通量变化率保持不变即感应电动势大小保持不变。
二、多项选择题
5．如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则（ ）
A．第一次磁通量变化较快
B．第一次G的最大偏角较大
C．第二次G的最大偏角较大
D．若断开S，G均不偏转，故均无感应电动势
【答案】A,B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】将磁铁插到闭合线圈的同一位置。磁通量的变化量相同，而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同，第一次时间短变化快，感应电动势大，故A、B符合题意，C不符合题意；若断开S，无感应电流，但有感应电动势，故D不符合题意。
故答案为：A、B。
【分析】同一线圈磁通量的变化率大小表示感应电动势的大小，有感应电动势不一定有感应电流，只有在闭合回路中才有感应电流存在。
6．无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
【答案】B,D
【知识点】感应电动势及其产生条件；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、B、根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A不符合题意，B符合题意；
C、D、根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C不符合题意，D符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】变化的电流才会产生变化的磁场，而要是B线圈中有感应电动势，则B线圈磁通量必须发生变化，磁通量变化的越快感应电动势越强。
7．如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的0.1s内 （ ）
A．磁通量的变化量为0.25Wb
B．磁通量的变化率为2.5×10－2Wb/s
C．a、b间电压为0
D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A
【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】A、通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2＝B2S为正，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝B2S－（－B1S），代入数据即ΔΦ＝（0.1＋0.4）×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb，A不符合题意；
B、磁通量的变化率 ＝ Wb/s＝2.5×10－2Wb/s，B符合题意；
C、当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n ＝2.5V且恒定，C不符合题意；
D、在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝ ＝0.25A，D项符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】通过线圈的磁通量和磁通量的变化率与线圈的匝数无关，只有在求解感应电动势时才需要乘以匝数，线圈是否闭合感应电动势都存在，而只有当线圈形成闭合回路是感应电流才会产生。
8．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示（ ）
A．四种情况下流过ab边的电流的方向都相同
B．四种情况下ab两端的电势差都相等
C．四种情况下流过线框的电荷量都相等
D．四种情况下磁场力对线框做功的功率都相等
【答案】A,C,D
【知识点】感应电动势及其产生条件；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、四种情况穿过线框的磁通量均减小，根据楞次定律判断出感应电流方向均为顺时针方向，故A符合题意；
B、上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等（E），回路电阻均为4r（每边电阻为r），则电路中的电流亦相等，即I＝ ，只有B图中，ab为电源，有Uab＝I·3r＝ E；其他情况下，Uab＝I·r＝ E，故B选项不符合题意；
C、由q＝n ，ΔΦ相同，所以电荷量相同，C符合题意；
D、由P＝Fv＝BILv，因为I相同，所以P相等，D符合题意。
故答案为：A、C、D。
【分析】感应电流产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁场的磁通量的变化，且在以上四种情况中磁通量的变化率相同，故感应电动势的大小相同，感应电流的大小也相同。
三、填空题
9．如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电动势之比为 ；感应电流之比为 ；若磁场只布满圆环，则感应电动势之比为 。
【答案】4︰π；1︰1；1︰1
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律可知 = ，故 ＝ ；
I线＝ ，I环＝ ， ＝ =1
若磁场只布满圆环，则感应电动势之比E线︰E环＝1︰1
【分析】由于正方形线圈和圆形线圈都是由相同的线构成，则相同长度的线电阻相同，计算磁通量时，面积为闭合线圈内磁场覆盖的面积。
10．如图所示，在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，一根跟磁场方向垂直，长20 cm的导线以2 m/s的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成30°角，则导线中的感应电动势为 。
【答案】0.2 V
【知识点】法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】E＝Blvsin 30°＝（1×0.2×2×sin 30°）V＝0.2 V
【分析】只有垂直于磁感线方向的分运动才有感应电动势产生，此题考查学生对于公式E=BLv的理解以及使用条件。
四、计算题
11．有一个100匝的线圈，横截面是边长为L＝0.2 m的正方形，其左半部分放在初始磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中如左图，线圈平面与磁场垂直，若磁感应强度的变化如右图所示，则在前5 s内穿过线圈的磁通量改变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈的感应电动势是多少？
【答案】解：线框的有效面积为
S0＝ ＝ m2＝0.02 m2
ΔΦ＝ΔB·S＝0.5×0.02 Wb＝0.01 Wb
由磁通量的变化率 ＝ ＝0.002 Wb/s
由 ＝100×0.002 V＝0.2 V
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】计算磁通量大小时，面积为闭合线圈内磁场覆盖面积，磁通量的变化率计算时不需要乘以线圈匝数，在计算感应电动势时需要乘以线圈匝数。
12．如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），MN、PQ相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s速度做匀速运动．求：
（1）导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向，
（2）导体棒AB两端的电压UAB。
【答案】（1）解：导体棒AB产生的感应电动势
E＝BLv＝2.5 V，由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A方向
（2）解：R并＝ ＝2 Ω
I＝ ＝ A
UAB＝I·R并＝ V
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】此题主要考查对于公式E=BLv的运用以及使用右手定则判断感应电流方向，顺带考查焦耳定律在并联电路的应用。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1登录二一教育在线组卷平台 助您教考全无忧
高中物理人教版选修3选修3-2第四章第4节法拉第电磁感应定律
一、选择题
1．关于感应电动势，下列说法中正确的是（ ）
A．电源电动势就是感应电动势
B．产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C．在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D．电路中有电流就一定有感应电动势
2．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
3．如图中所示的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，则产生的感应电动势为BLv的是 （ ）
A． B．
C． D．
4．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb，则（ ）
A．线圈中感应电动势每秒钟增加2 V；
B．线圈中感应电动势每秒钟减少2 V；
C．线圈中无感应电动势；
D．线圈中感应电动势保持不变；
二、多项选择题
5．如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则（ ）
A．第一次磁通量变化较快
B．第一次G的最大偏角较大
C．第二次G的最大偏角较大
D．若断开S，G均不偏转，故均无感应电动势
6．无线电力传输目前取得重大突破，在日本展出了一种非接触式电源供应系统。这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置，原理示意图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B．只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C．A中电流越大，B中感应电动势越大
D．A中电流变化越快，B中感应电动势越大
7．如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50cm2，线圈总电阻r＝10Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的0.1s内 （ ）
A．磁通量的变化量为0.25Wb
B．磁通量的变化率为2.5×10－2Wb/s
C．a、b间电压为0
D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25A
8．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示（ ）
A．四种情况下流过ab边的电流的方向都相同
B．四种情况下ab两端的电势差都相等
C．四种情况下流过线框的电荷量都相等
D．四种情况下磁场力对线框做功的功率都相等
三、填空题
9．如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的有绝缘皮的导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的感应电动势之比为 ；感应电流之比为 ；若磁场只布满圆环，则感应电动势之比为 。
10．如图所示，在磁感应强度为1 T的匀强磁场中，一根跟磁场方向垂直，长20 cm的导线以2 m/s的速度运动，运动方向垂直导线与磁感线成30°角，则导线中的感应电动势为 。
四、计算题
11．有一个100匝的线圈，横截面是边长为L＝0.2 m的正方形，其左半部分放在初始磁感应强度B＝1 T的匀强磁场中如左图，线圈平面与磁场垂直，若磁感应强度的变化如右图所示，则在前5 s内穿过线圈的磁通量改变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈的感应电动势是多少？
12．如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），MN、PQ相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s速度做匀速运动．求：
（1）导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向，
（2）导体棒AB两端的电压UAB。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】A、电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以选项A不符合题意；
B、C、在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，如果电路不闭合就没有没有感应电流，有感应电动势，B符合题意，C不符合题意；
D、电路中的电流可能是由化学电池或其他电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】感应电动势可以充当电源，但电源的种类很多，不一定都是感应电动势，有感应电动势不一定有感应电流，感应电流必须在闭合回路中才有。
2．【答案】C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】 由法拉第电磁感应定律 可知感应电动势的大小E与匝数n有关，与磁通量变化的快慢成正比，所以A、B不符合题意，C符合题意；
由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反．原磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】本题考查法拉第电磁感应定律的理解和应用，即对公式 的理解。
3．【答案】D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BLv；A选项中B与v不垂直；B选项中B与L平行，E＝0；C选项中B与L不垂直，B与v也不垂直；只有D选项中三者互相垂直，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】此题考查学生对于公式E=BLv使用条件的理解，即B、L、v三者之间必须两两相互锤子。
4．【答案】D
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为 ，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】对于单匝线圈而言，磁通量的变化率即感应电动势的大小，磁通量变化率保持不变即感应电动势大小保持不变。
5．【答案】A,B
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】将磁铁插到闭合线圈的同一位置。磁通量的变化量相同，而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同，第一次时间短变化快，感应电动势大，故A、B符合题意，C不符合题意；若断开S，无感应电流，但有感应电动势，故D不符合题意。
故答案为：A、B。
【分析】同一线圈磁通量的变化率大小表示感应电动势的大小，有感应电动势不一定有感应电流，只有在闭合回路中才有感应电流存在。
6．【答案】B,D
【知识点】感应电动势及其产生条件；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、B、根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁场中，B线圈才能产生感应电动势，A不符合题意，B符合题意；
C、D、根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通量变化率，所以C不符合题意，D符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】变化的电流才会产生变化的磁场，而要是B线圈中有感应电动势，则B线圈磁通量必须发生变化，磁通量变化的越快感应电动势越强。
7．【答案】B,D
【知识点】电磁感应中的磁变类问题
【解析】【解答】A、通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2＝B2S为正，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝B2S－（－B1S），代入数据即ΔΦ＝（0.1＋0.4）×50×10－4Wb＝2.5×10－3Wb，A不符合题意；
B、磁通量的变化率 ＝ Wb/s＝2.5×10－2Wb/s，B符合题意；
C、当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n ＝2.5V且恒定，C不符合题意；
D、在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝ ＝0.25A，D项符合题意。
故答案为：B、D。
【分析】通过线圈的磁通量和磁通量的变化率与线圈的匝数无关，只有在求解感应电动势时才需要乘以匝数，线圈是否闭合感应电动势都存在，而只有当线圈形成闭合回路是感应电流才会产生。
8．【答案】A,C,D
【知识点】感应电动势及其产生条件；法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A、四种情况穿过线框的磁通量均减小，根据楞次定律判断出感应电流方向均为顺时针方向，故A符合题意；
B、上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等（E），回路电阻均为4r（每边电阻为r），则电路中的电流亦相等，即I＝ ，只有B图中，ab为电源，有Uab＝I·3r＝ E；其他情况下，Uab＝I·r＝ E，故B选项不符合题意；
C、由q＝n ，ΔΦ相同，所以电荷量相同，C符合题意；
D、由P＝Fv＝BILv，因为I相同，所以P相等，D符合题意。
故答案为：A、C、D。
【分析】感应电流产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁场的磁通量的变化，且在以上四种情况中磁通量的变化率相同，故感应电动势的大小相同，感应电流的大小也相同。
9．【答案】4︰π；1︰1；1︰1
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律可知 = ，故 ＝ ；
I线＝ ，I环＝ ， ＝ =1
若磁场只布满圆环，则感应电动势之比E线︰E环＝1︰1
【分析】由于正方形线圈和圆形线圈都是由相同的线构成，则相同长度的线电阻相同，计算磁通量时，面积为闭合线圈内磁场覆盖的面积。
10．【答案】0.2 V
【知识点】法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】E＝Blvsin 30°＝（1×0.2×2×sin 30°）V＝0.2 V
【分析】只有垂直于磁感线方向的分运动才有感应电动势产生，此题考查学生对于公式E=BLv的理解以及使用条件。
11．【答案】解：线框的有效面积为
S0＝ ＝ m2＝0.02 m2
ΔΦ＝ΔB·S＝0.5×0.02 Wb＝0.01 Wb
由磁通量的变化率 ＝ ＝0.002 Wb/s
由 ＝100×0.002 V＝0.2 V
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】计算磁通量大小时，面积为闭合线圈内磁场覆盖面积，磁通量的变化率计算时不需要乘以线圈匝数，在计算感应电动势时需要乘以线圈匝数。
12．【答案】（1）解：导体棒AB产生的感应电动势
E＝BLv＝2.5 V，由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A方向
（2）解：R并＝ ＝2 Ω
I＝ ＝ A
UAB＝I·R并＝ V
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【分析】此题主要考查对于公式E=BLv的运用以及使用右手定则判断感应电流方向，顺带考查焦耳定律在并联电路的应用。
二一教育在线组卷平台（zujuan.21cnjy.com）自动生成 1 / 1
