2019-2020学年粤教版选修3-2 1.4法拉第电磁感应定律 达标作业（解析版)

1.4法拉第电磁感应定律
达标作业（解析版)
1．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示.若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，下列各图中正确的是( )
A． B．
C． D．
2．如图所示，一环形线圈的匝数为n，半径为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在△t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到1.5B．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（　　）
A． B． C． D．
3．一个圆形闭合线圈固定在垂直纸面的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，如图甲所示．设垂直于纸面向内的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正．已知圆形线圈中感应电流I随时间变化的图象如图乙所示，则线圈所在处的磁场的磁感应强度随时间变化的图象可能是图中的
A．
B．
C．
D．
4．关于感应电动势大小的下列说法中，正确的是（ ）
A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大
5．如图甲所示，10匝铜导线制成的线圈两端M、N与一电压表相连，线圈内磁场方向垂直纸面向里，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是
A．电压表的正接线柱接线圈的N端 B．线圈中磁通量的变化量为1.5Wb
C．线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/s D．电压表的读数为5V
6．两金属导轨和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大小之比R1:R2:R3＝1:2:3，金属导轨电阻不计．当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I，当S1、S3闭合，S2断开时，以下说法中正确的是（）
A．闭合回路中感应电流为7I
B．闭合回路中感应电流为6I
C．上下两部分磁场的面积之比为3:20
D．无法确定上下两部分磁场的面积比值关系
7．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向abcda为正方向)．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁场为(　　)
A． B．
C． D．
8． 用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点电势差是(　　)
A．Uab＝0.1 V B．Uab＝－0.1 V
C．Uab＝0.2 V D．Uab＝－0.2 V
9．如图所示，金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的磁场中．当磁感应强度均匀增大时，杆ab总保持静止，则
A．杆中感应电流方向是从b到a
B．杆中感应电流大小保持不变
C．金属杆所受安培力逐渐增大
D．金属杆受三个力作用而保持平衡
10．如图，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧．导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图所示，规定从Q到P为电流正方向．导线框R中的感应电动势　　
A．在时为零
B．在时改变方向
C．在时最大，且沿顺时针方向
D．在时最大，且沿顺时针方向
11．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量．已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问：
(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？
(2)供电电流I是从C端还是从D端流入？求重物质量与电流的关系；
(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？
12．如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40m，在磁感应强度是0.60T的匀强磁场中以5.0m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直。
求：（1）这时直导线ab产生的感应电动势的大小是多少？
（2）直导线ab中的感应电流的方向。
13．为了研究海洋中海水的运动，海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测量水的流速。现测量队员正在某海域测量某处水流速度，假设该处地磁场的竖直分量已测出为B，该处的水流是南北流向的。测量时，测量队员首先将两个探测电极插入水中，两探测电极的另一端与一个能测量微小电压的电压表相连，则这两个电极的连线应沿_________方向；然后，还需测出几个数据，这些数据分别是______；最后就可根据v＝_____计算出该处的水流速度了。
14．如图甲，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按乙所示规律变化。
(1)电压表的读数应该等于_________V？A、B两端，______ 端应该与电压表标+号的接线柱
（或红接线柱）连接？
参考答案
1．D
【解析】
试题分析：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变．
故选D
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律
【名师点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率的符号能反映感应电流的方向，知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定．
2．D
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律
。
A．，与结论不相符，选项A错误；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D正确；
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
设垂直纸面向里的磁感应强度方向为正，线圈中顺时针方向的感应电流为正，则由乙可知：线圈中在前0.5s内产生了逆时针方向的感应电流，由楞次定律可得：当磁通量增加时，感应磁场方向与原磁场方向相反；当磁通量减小时，感应磁场方向与原磁场方向相同．A图：在前0.5s内由乙图根据楞次定律可知，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场减弱的．而在0.5s-1.5s，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场增加的．所以A选项错误；B图：在前0.5s内，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场减弱的．而在0.5s-1.5s，由感应电流方向，结合楞次定律可得：若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场增加的．故B错误；C图：在前0.5s内由乙图根据楞次定律可知，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场增强的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场减弱的．而在0.5s-1.5s，若磁场方向垂直向里（正方向）时，必须是磁场减弱的；若磁场方向垂直向外（负方向）时，必须是磁场增加的．所以C正确；D图中磁场的变化引起的感应电流与A中完全相同，故可知D错误；故选C．
【点睛】
本题考查法拉第电磁感应定律的图象应用，要注意正确掌握楞次定律的应用，同时要注意正确分析图象的性质，能正确应用排除法进行分析．
4．D
【解析】
【详解】
A、由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。线圈中磁通量变化大，但磁通量变化率不一定越大，所以产生的感应电动势也不一定越大，故A错误。B、线圈中磁通量越大，但磁通量变化率不一定越大，所以产生的感应电动势也不一定越大，故B错误。C、线圈放在磁感应强度越强的地方，磁通量虽然较大，但变化率不一定大，所以产生的感应电动势也不一定越大，故C错误。D、线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大，故D正确。
5．D
【解析】
【分析】
线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发生变化，从而导致出现感应电动势，产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小，从而得出电压表读数，再由楞次定律判定感应电流方向。
【详解】
A、由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，则M端比N端的电势高，所以电压表“+”接线柱接M端，故A错误；
B、磁通量的变化需要时间，由于未说明变化时间，故B错误；
C、磁通量的变化率为：，C错误；
D、根据法拉第电磁感应定律：，所以电压表读数为5V，D正确。
故选D。
【点睛】
由法拉第电磁感应定律求出感应电动势的大小，而感应电流的方向则由楞次定律判定．同时穿过磁通量发生变化的线圈相当于电源，所以电源内部（线圈）电流方向是负极到正极。
6．A
【解析】
【详解】
AB．设磁场上下两部分面积分别为S1和S2，磁场的磁感应强度的变化率为k，三个电阻分别为R、2R、3R；则当S1、S2闭合，S3断开时感应电动势
则
同理当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为
则当S1、S3闭合，S2断开时闭合回路中感应电流为
选项A正确，B错误；
CD．上下两部分磁场的面积之比为
选项CD错误；
故选A.
7．D
【解析】
【详解】
AB.由题图乙可知，0～t1内，线圈中的电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中的磁通量的变化率相同，故0～t1内磁感应强度与时间的关系是一条斜线，A、B错误；
CD.又由于0～t1时间内电流的方向为正，即沿abcda方向，由楞次定律可知，电路中感应电流的磁场方向向里，故0～t1内原磁场方向向里减小或向外增大，因此D正确，C错误．
8．B
【解析】
【详解】
由于磁场是均匀增强的，而原磁场的方向垂直纸面向里，所以由楞次定律可知，线圈中产生的磁场方向是垂直纸面向上的，再由右手定则可知，线圈中的电流方向沿逆时针方向，故电流由b向右再回到a点，可见，ab间的电势差是负值，所以AC错误；线圈产生的电动势E=10T/s×(0.2m)2/2=0.2V，又因为ab两点正好在线圈的中点上，所分的线圈的两侧电阻相等，故Uab=－E/2=－0.2V/2=﹣0.1V，选项B正确．
9．BC
【解析】
【详解】
AB．当磁感应强度均匀增大时，磁通量增大，杆中感应电流方向是从a到b，磁通量均匀增大，故杆中感应电流大小保持不变，选项A错误，B正确；
C．而磁场对杆有安培力的作用，，B增大则F增大，选项C正确；
D．金属杆受四个力作用：重力、支持力、安培力、静摩擦力，选项D错误；
故选BC．
10．AC
【解析】
【详解】
本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点．
解析 由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误．
11．（1）感应电流从C端流出 （2）（3）
【解析】
【详解】
（1）根据右手定则，线圈向下切割磁感线，电流应从Ｄ端流入，从Ｃ端流出
（２）根据左手定则可知，若想使弹簧恢复形变，安培力必须向上，根据左手定则可知电流应从D端流入，根据受力平衡①
解得②
（3）根据最大功率得③
②③联立解得：
12．(1）1.2V （2）b→a
【解析】
【详解】
（1）直导线ab产生的感应电动势的大小是
E=BLv=0.6×0.4×5V=1.2V
（2）直导线ab中的感应电流根据右手定则判断，其方向为b→a．
13．东西 两电极之间的电压U，两电极之间的距离L，U/BL
【解析】
【详解】
(1)地磁场的磁感应强度为竖直方向，需要海水流动等效为通电的导体棒垂直磁感线，故海水接电极的方向为东西方向。
(2)根据海水中的电荷受到的洛伦兹力和电场力平衡时，形成稳定的最大电压，有，解得：；故需要测量的数据为两电极之间的电压U，两电极之间的距离L.
【点睛】
解决本题的关键知道海水流动时，正负离子流动，受到洛伦兹力偏转，打在两极板上，在两极板间形成电场，最终正负离子受电场力和洛伦兹力处于平衡．
14． 50V A端
【解析】根据图示图象，由法拉第电磁感应定律得感应电动势为，线圈等效于电源，而电源中电流由低电势流向高电势，故A端的电势高于B端电势（比B端高），A端应该与电压表的“+”的接线柱连接．
【点睛】由图求出磁通量的变化率．根据法拉第电磁感应定律求出回路中感应电动势，得到电压表的读数．根据楞次定律判断感应电流的方向．线圈相当于电源，即可判断电压表的接法．是常见的陈题．