2018版高中物理课时作业三法拉第电磁感应定律新人教版选修3_2
文档属性
| 名称 | 2018版高中物理课时作业三法拉第电磁感应定律新人教版选修3_2 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 164.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-07-11 16:27:19 | ||
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文档简介
课时作业(三) 法拉第电磁感应定律
一、单项选择题
1．下列说法正确的是( )
A．线圈的面积越大，线圈的感应电动势越大
B．线圈的匝数越多，线圈的感应电动势越大
C．某时刻线圈中的磁通量为零，线圈的感应电动势不一定为零
D．在任意情况下，导体切割磁感线的感应电动势都为E＝Blv
解析：线圈的面积很大，匝数很多，但穿过线圈的磁通量不发生变化，线圈的感应电动势为零，A、B错；在穿过线圈的磁通量的变化中，某时刻磁通量为零，但感应电动势不为零，C对；只有当磁场方向、导体、导体运动方向三者两两垂直时，导体感应电动势才为E＝Blv，D错．
答案：C
2．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则( )
A．线圈中感应电动势每秒增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒减少2 V
C．线圈中感应电动势始终为2 V
D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V
解析：由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V.
答案：C
3．穿过某单匝闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图中的①～④所示，下列说法正确的是( )
A．图①有感应电动势，且大小恒定不变
B．图②产生的感应电动势一直在变大
C．图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍
D．图④产生的感应电动势先变大再变小
解析：感应电动势E＝，而对应Φ－t图象中图线的斜率，根据图线斜率的变化情况可得：①中无感应电动势；②中感应电动势恒定不变；③中感应电动势0～t1时间内的大小是t1～t2时间内大小的2倍；④中感应电动势先变小再变大．
答案：C
4．一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直．如图所示，则有( )
A．Uab＝0 B．φa>φb，Uab保持不变
C．φa≥φb，Uab越来越大 D．φa<φb，Uab越来越大
解析：ab棒向下运动时，可由右手定则判断出，φb>φa，由Uab＝E＝Blv及棒自由下落时v越来越大，可知Uab越来越大，故D选项正确．
答案：D
5．如图所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面向里，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为( )
A. B.
C. D.
解析：因磁感应强度B的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直，故E＝Blv，其中l＝，结合欧姆定律可知选项A正确．
答案：A
6．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A. B.
C. D.
解析：线圈中产生的感应电动势E＝n＝n··S＝n··＝，选项B正确．
答案：B
二、多项选择题
7．(成都高二检测)如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2 s，第二次用时0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则( )
A．第一次线圈中的磁通量变化较快
B．第一次电流表G的最大偏转角较大
C．第二次电流表G的最大偏转角较大
D．若断开S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势
解析：两次磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，故A正确．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故B正确、C错误．断开开关，电流表不偏转，故感应电流为零，但感应电动势不为零，故D错误．
答案：AB
8．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化图象如图所示，则( )
A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在t＝1×10－2 s时，感应电动势最大
C．在t＝2×10－2 s时，感应电动势为零
D．在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
解析：由法拉第电磁感应定律知E∝，故t＝0及t＝2×10－2 s时刻，E＝0，A错、C对，t＝1×10－2 s，E最大，B对.0～2×10－2 s，ΔΦ≠0，E≠0，D错．
答案：BC
9．如图所示，A、B两闭合线圈用同样导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1.均匀磁场只分布在B线圈内．当磁场随时间均匀减弱时( )
A．A中无感应电流
B．A、B中均有恒定的感应电流
C．A、B中感应电动势之比为2∶1
D．A、B中感应电流之比为1∶2
解析：只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况相同，有效面积也相同，所以，每匝线圈产生的感应电动势相同，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不同，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为2∶1，所以，感应电流之比为1∶2.因此正确答案是B、D.
答案：BD
三、非选择题
10．有一匝数为100匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈中总电阻为0.1 Ω，线圈中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直于环面向里，线圈中产生的感应电动势多大？
解析：取线圈为研究对象，在1～2 s内，其磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)S，磁通量的变化率为＝，由公式E＝n得E＝100× V＝0.1 V.
答案：0.1 V
11．如图所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间均匀变化满足B＝kt规律，已知细线所能承受的最大拉力FT＝2mg，求从t＝0时起，经多长时间细线会被拉断？
解析：设t时刻细线恰被拉断，由题意知，
ΔB＝kΔt①
金属框中产生的感应电动势
E＝·S＝kL2②
金属框受到的安培力：
F＝BIL＝＝③
由力的平衡条件得，FT＝mg＋F④
解①②③④得t＝.
答案：
12．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4 m，一端连接R＝1 Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5 m/s.
(1)求感应电动势E和感应电流I；
(2)求在0.1 s时间内，拉力的大小；
(3)若将MN换为电阻r＝1 Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U.
解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
E＝BLv＝1×0.4×5 V＝2 V
感应电流I＝＝ A＝2 A
(2)拉力大小等于安培力大小，F＝BIL＝1×2×0.4 N＝0.8 N
(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流I′＝＝ A＝1 A
由欧姆定律可得，导体棒两端电压U＝I′R＝1 V.
答案：(1)2 V 2 A (2)0.8 N (3)1 V
一、单项选择题
1．下列说法正确的是( )
A．线圈的面积越大，线圈的感应电动势越大
B．线圈的匝数越多，线圈的感应电动势越大
C．某时刻线圈中的磁通量为零，线圈的感应电动势不一定为零
D．在任意情况下，导体切割磁感线的感应电动势都为E＝Blv
解析：线圈的面积很大，匝数很多，但穿过线圈的磁通量不发生变化，线圈的感应电动势为零，A、B错；在穿过线圈的磁通量的变化中，某时刻磁通量为零，但感应电动势不为零，C对；只有当磁场方向、导体、导体运动方向三者两两垂直时，导体感应电动势才为E＝Blv，D错．
答案：C
2．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则( )
A．线圈中感应电动势每秒增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒减少2 V
C．线圈中感应电动势始终为2 V
D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V
解析：由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V.
答案：C
3．穿过某单匝闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图中的①～④所示，下列说法正确的是( )
A．图①有感应电动势，且大小恒定不变
B．图②产生的感应电动势一直在变大
C．图③在0～t1时间内的感应电动势是t1～t2时间内感应电动势的2倍
D．图④产生的感应电动势先变大再变小
解析：感应电动势E＝，而对应Φ－t图象中图线的斜率，根据图线斜率的变化情况可得：①中无感应电动势；②中感应电动势恒定不变；③中感应电动势0～t1时间内的大小是t1～t2时间内大小的2倍；④中感应电动势先变小再变大．
答案：C
4．一根导体棒ab在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直．如图所示，则有( )
A．Uab＝0 B．φa>φb，Uab保持不变
C．φa≥φb，Uab越来越大 D．φa<φb，Uab越来越大
解析：ab棒向下运动时，可由右手定则判断出，φb>φa，由Uab＝E＝Blv及棒自由下落时v越来越大，可知Uab越来越大，故D选项正确．
答案：D
5．如图所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于导轨所在平面向里，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为( )
A. B.
C. D.
解析：因磁感应强度B的方向、棒的运动方向及棒本身三者相互垂直，故E＝Blv，其中l＝，结合欧姆定律可知选项A正确．
答案：A
6．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A. B.
C. D.
解析：线圈中产生的感应电动势E＝n＝n··S＝n··＝，选项B正确．
答案：B
二、多项选择题
7．(成都高二检测)如图所示，闭合开关S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时0.2 s，第二次用时0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则( )
A．第一次线圈中的磁通量变化较快
B．第一次电流表G的最大偏转角较大
C．第二次电流表G的最大偏转角较大
D．若断开S，电流表G均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势
解析：两次磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，故A正确．感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故B正确、C错误．断开开关，电流表不偏转，故感应电流为零，但感应电动势不为零，故D错误．
答案：AB
8．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化图象如图所示，则( )
A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在t＝1×10－2 s时，感应电动势最大
C．在t＝2×10－2 s时，感应电动势为零
D．在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为零
解析：由法拉第电磁感应定律知E∝，故t＝0及t＝2×10－2 s时刻，E＝0，A错、C对，t＝1×10－2 s，E最大，B对.0～2×10－2 s，ΔΦ≠0，E≠0，D错．
答案：BC
9．如图所示，A、B两闭合线圈用同样导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1.均匀磁场只分布在B线圈内．当磁场随时间均匀减弱时( )
A．A中无感应电流
B．A、B中均有恒定的感应电流
C．A、B中感应电动势之比为2∶1
D．A、B中感应电流之比为1∶2
解析：只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况相同，有效面积也相同，所以，每匝线圈产生的感应电动势相同，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不同，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为2∶1，所以，感应电流之比为1∶2.因此正确答案是B、D.
答案：BD
三、非选择题
10．有一匝数为100匝的线圈，单匝线圈的面积为100 cm2.线圈中总电阻为0.1 Ω，线圈中磁场变化规律如图所示，且磁场方向垂直于环面向里，线圈中产生的感应电动势多大？
解析：取线圈为研究对象，在1～2 s内，其磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ2－Φ1＝(B2－B1)S，磁通量的变化率为＝，由公式E＝n得E＝100× V＝0.1 V.
答案：0.1 V
11．如图所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间均匀变化满足B＝kt规律，已知细线所能承受的最大拉力FT＝2mg，求从t＝0时起，经多长时间细线会被拉断？
解析：设t时刻细线恰被拉断，由题意知，
ΔB＝kΔt①
金属框中产生的感应电动势
E＝·S＝kL2②
金属框受到的安培力：
F＝BIL＝＝③
由力的平衡条件得，FT＝mg＋F④
解①②③④得t＝.
答案：
12．如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4 m，一端连接R＝1 Ω的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5 m/s.
(1)求感应电动势E和感应电流I；
(2)求在0.1 s时间内，拉力的大小；
(3)若将MN换为电阻r＝1 Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U.
解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
E＝BLv＝1×0.4×5 V＝2 V
感应电流I＝＝ A＝2 A
(2)拉力大小等于安培力大小，F＝BIL＝1×2×0.4 N＝0.8 N
(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流I′＝＝ A＝1 A
由欧姆定律可得，导体棒两端电压U＝I′R＝1 V.
答案：(1)2 V 2 A (2)0.8 N (3)1 V