4.4 法拉第电磁感应定律同步练习（含答案解析）

4.4.　法拉第电磁感应定律同步练习
一、选择题
1、下列几种说法正确的是(　　)
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，线圈中产生的感应电动势一定越大
C．线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势一定越大
2、如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为(　　)
A．穿过闭合电路的磁通量很大
B．穿过闭合电路的磁通量变化很大
C．穿过闭合电路的磁通量的变化很快
D．闭合电路的电阻很小
3、关于电磁感应现象，下列说法正确的是(　　)
A．线圈放在磁场中就一定能产生感应电流
B．闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，一定能产生感应电流
C．感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的磁通量的变化
D．穿过线圈的磁通量变化量越大，感应电动势越大
4、当穿过线圈的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是（ ）
A. 线圈中一定有感应电流
B. 线圈中一定有感应电动势
C. 感应电动势的大小跟磁通量的变化成正比
D. 感应电动势的大小跟线圈的电阻有关
5、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
6、将一磁铁缓慢或者迅速地插到闭合线圈中的同一位置处，不会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．流过线圈横截面的电荷量
7、一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则导线中产生的感应电动势(　　)
A．一定为0.1 V　　　　B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
8、如图所示，条形磁铁位于线圈的轴线上，下列过程中，能使线圈中产生最大感应电动势的是　　(　　)
A．条形磁铁沿轴线缓慢插入线圈
B．条形磁铁沿轴线迅速插入线圈
C．条形磁铁在线圈中保持相对静止
D．条形磁铁沿轴线从线圈中缓慢拔出
9、如图所示，一个金属薄圆盘水平放置在竖直向上的匀强磁场中，下列做法中能使圆盘中产生感应电动势的是（ ）
A．圆盘绕过圆心的竖直轴匀速转动
B．圆盘以某一水平直径为轴匀速转动
C．圆盘在磁场中向右匀速平移
D．匀强磁场均匀增加
10、1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机(图甲)．它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机．据说，在法拉第表演他的圆盘发电机时，一位贵妇人问道：“法拉第先生，这东西有什么用呢？”法拉第答道：“夫人，一个刚刚出生的婴儿有什么用呢？”图乙是这个圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触．使铜盘转动，电阻R中就有电流通过．已知铜盘半径为r，铜盘内阻忽略不计，铜盘所在区域磁感强度为B，转动的角速度为ω，则以下判断正确的是(　　)
①铜盘转动过程中产生的电流方向是D到C
②铜盘转动过程中D点的电势高于C点
③铜盘转动过程中产生的感应电动势大小为E＝Br2ω
④铜盘转动过程中产生的感应电流大小为I＝
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
二、计算题
11、如图所示，水平面上有两根相距0.5 m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻．导体棒ab长l＝0.5 m，其电阻为r，与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4 T．现使ab以v＝10 m/s的速度向右做匀速运动。

(1)ab中的感应电动势多大？
(2)ab中电流的方向如何？
(3)若定值电阻R＝3.0 Ω，导体棒的电阻r＝1.0 Ω，则电路中的电流多大？




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.

1、解析：依据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量无关、与磁通量的变化量无关，而与线圈匝数和磁通量的变化率成正比，因此，选项A、B错误．感应电动势与磁场的强弱也无关，所以，选项C错误．线圈中磁通量变化越快意味着线圈的磁通量的变化率越大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈中产生的感应电动势越大，故选项D正确。
2、解析：根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率，即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以C项正确，A、B、D错误。
3、解析：感应电流产生的条件是，只有穿过闭合电路的磁通量发生变化，线圈中才会有感应电流产生，故A错误；闭合线圈放在匀强磁场中做切割磁感线运动时，若穿过线圈的磁通量变化，则产生感应电流，若穿过线圈的磁通量不变，则没有感应电流，故B错误；电磁感应现象中，感应电流的磁场总阻碍原来磁场的磁通量的变化，即原来的磁场增强，则感应电流的磁场与原磁场方向相反，若原磁场减弱，则感应电流的磁场与原磁场方向相同，故C正确；根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量变化量越快，感应电动势越大，而穿过线圈的磁通量变化量大，感应电动势不一定大，故D错误。
4、解析：A、当线圈中的磁通量发生变化时，若线圈是闭合的，则有感应电流，若不闭合，则无感应电流，有感应电动势故A错误，B正确，?C、根据法拉第电磁感应定律，知感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比故C错误。D、感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，与线圈电阻无关当电路闭合，则感应电流与线圈电阻有关故D错误；故选：B。
5、解析：由E＝可知当磁通量始终保持每秒钟均匀地减少2 Wb时，磁通量的变化率即感应电动势是2 Wb/s＝2 V故选D。
6、解析：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．感应电流I＝＝，故感应电流的大小不同．流过线圈横截面的电荷量q＝I·Δt＝·Δt＝，由于两次磁通量的变化量相同，电阻不变，所以q也不变，即流过线圈横截面的电荷量与磁铁插入线圈的快慢无关。故选AD。
7、解析：当公式E＝Blv中B、l、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：Em＝Blv＝0.1×0.1×10 V＝0.1 V，考虑到它们三者的空间位置关系不确定应选B、C、D。
8、解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应电动势越大。条形磁铁沿轴线缓慢插入线圈与条形磁铁沿轴线迅速插入线圈，磁通量变化相同，迅速插入时间短，电动势大，条形磁铁在线圈中保持相对静止无感应电动势，条形磁铁沿轴线从线圈中缓慢拔出与条形磁铁沿轴线缓慢插入线圈感应电动势大小相同，方向相反，B选项正确。
9、解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应电动势越大。切割磁感线、或磁通量变化。故BD。
10、解析：根据右手定则可知，电流从D点流出，经过R流向C点，因此铜片D的电势高于铜片C的电势，故①错误，②正确；根据电磁感应定律：E＝Br，＝，解得E＝，根据欧姆定律I＝＝，故③正确，④错误，故B正确。
11、解析：(1)导体棒ab切割磁感线，产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可知E＝Blv＝2 V。
(2)根据右手定则可知，导体棒ab中电流的方向为从b向a。
(3)若定值电阻R＝3.0 Ω，导体棒的电阻r＝1.0 Ω，根据闭合电路欧姆定律可知I＝＝0.5 A。
12、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。