2018版高中物理课时作业四电磁感应现象的两类情况新人教版选修3_2

课时作业(四)　电磁感应现象的两类情况
一、单项选择题
1．(上海宝山期末)穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒减少4 Wb，则(　　)
A．线圈中感应电动势每秒增大4 V
B．线圈中感应电动势每秒减小4 V
C．线圈中无感应电动势
D．线圈中感应电动势保持4 V不变
解析：根据法拉第电磁感应定律，可得：E＝＝4 V，选项D正确，选项A、B、C错误．
答案：D
2.
夏天将到，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇时，发现电风扇正在逆时针转动．金属材质的电风扇示意图如图所示，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点电势和O点电势相等
D．扇叶长度越短，UAO的电势差数值越大
解析：在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，由右手定则可判断OA中电流方向由O到A，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A点为正极，电势高，A对，B、C错；由E＝Blv可知D错．
答案：A
3.
如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比E1∶E2分别为(　　)
A．c→a,2∶1　B．a→c,2∶1
C．a→c,1∶2 D．c→a,1∶2
解析：由右手定则可判断出MN中电流方向为从N到M，通过电阻R的电流方向为a→c.根据E＝BLv知，若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为原来的2倍，E1∶E2＝1∶2，C项正确．
答案：C
4.
如图所示，导体棒AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且O、B、A三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直，那么AB两端的电势差为(　　)
A.BωR2 B．2BωR2
C．4BωR2 D．6BωR2
解析：A点线速度vA＝ω·3R，B点线速度vB＝ωR，AB棒切割磁感线的平均速度＝＝2ωR，由E＝Blv得，AB两端的电势差为E＝B·2R·＝4BωR2，C正确．
答案：C
5.
如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)
A. B.
C. D.
解析：当线框绕过圆心O的转动轴以角速度ω匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流．设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，即I1＝＝＝＝＝.当线框不动，磁感应强度变化时，I2＝＝＝＝，因I1＝I2，可得＝，C选项正确．
答案：C
二、多项选择题
6．在空间某处存在一变化的磁场，则(　　)
A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流
B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定会产生感应电流
C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场
D．在磁场中放不放闭合线圈，在变化的磁场周围都会产生电场
解析：由感应电流产生的条件可知，只有闭合回路中磁通量发生改变，才能产生感应电流，如果闭合线圈平面与磁场方向平行，则线圈中无感应电流产生，故A错、B对；由麦克斯韦电磁场理论可知，感应电场的产生与变化的磁场周围有无闭合回路无关，故C错、D对．
答案：BD
7．(杭州高二检测)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，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．当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势可能不为零
C．当穿过线圈的磁通量变化越快时，感应电动势越大
D．感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比
解析：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝n，即感应电动势与线圈匝数有关，故A错误；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，故D错误；磁通量变化越快、感应电动势越大，故C正确；当穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，因此感应电动势不一定为零，故B正确．
答案：BC
8．将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置，不发生变化的物理量是(　　)
A．磁通量的变化量
B．磁通量的变化率
C．感应电流的大小
D．流过导体横截面的电荷量
解析：将磁铁插到同一位置，磁通量的变化量相同，而用时不同，所以磁通量的变化率不同，感应电动势的大小不同，感应电流的大小不同，由q＝IΔt＝Δt＝Δt＝可知流过导体横截面的电荷量不变．
答案：AD
9．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中(　　)
A．0时刻感应电动势最大
B．0.05 s时感应电动势为零
C．0.05 s时感应电动势最大
D．0～0.05 s这段时间内平均感应电动势为0.4 V
解析：由法拉第电磁感应定律E＝，在Φ－t图象为某点斜率，0时刻和0.1 s时刻斜率绝对值最大，表明电动势值最大，0.05 s时刻斜率为零，则电动势为零，0～0.05 s时间内平均感应电动势为0.4 V，故选项A、B、D正确．
答案：ABD
10．如图甲所示，面积为S＝1 m2的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示(B取向里方向为正)．以下说法中正确的是(　　)
A．环中产生逆时针方向的感应电流
B．环中产生顺时针方向的感应电流
C．环中产生的感应电动势大小为1 V
D．环中产生的感应电动势大小为2 V
解析：由楞次定律可判断，环中产生逆时针方向的感应电流，选项A正确、B错误；根据法拉第电磁感应定律，环中产生的感应电动势大小为E＝S＝×1 V＝1 V，选项C正确、D错误．
答案：AC
三、非选择题
11.
(滨州高二检测)在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计．若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则：
(1)在5 s内平均感应电动势是多少？
(2)第5 s末，回路中的电流多大？
解析：(1)5 s内的位移x＝at2＝25 m，
5 s内的平均速度＝＝5 m/s，
(也可用＝ m/s＝5 m/s求解)
故平均感应电动势E＝Bl＝0.4 V.
(2)第5 s末：v′＝at＝10 m/s.此时感应电动势：E′＝Blv′.
则回路电流为I＝＝＝ A＝0.8 A.
答案：(1)0.4 V　(2)0.8 A
12．如图甲所示，一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω.在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻．把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示．求：
(1)0～4 s内，回路中的感应电动势；
(2)t＝5 s时，a、b两点哪点电势高；
(3)t＝5 s时，电阻R两端的电压U.
解析：(1)根据法拉第电磁感应定律得，0～4 s内，回路中的感应电动势E＝n
＝1 000× V
＝1 V
(2)t＝5 s时，磁感应强度正在减弱，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向是垂直纸面向里，故a点的电势高．
(3)在t＝5 s时，线圈的感应电动势为E′＝n
＝1 000× V
＝4 V
根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为
I＝＝ A＝0.8 A
故电阻R两端的电压
U＝IR＝0.8×4 V＝3.2 V
答案：(1)1 V　(2)a点的电势高　(3)3.2 V