四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：1.3法拉第电磁感应定律 跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 四川省夹江中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-2：1.3法拉第电磁感应定律 跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 179.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-01 18:13:55 | ||
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文档简介
1.3法拉第电磁感应定律
课时作业（含解析)
1．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是（ ）
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势
D．图丁回路产生的感应电动势先变小再变大
2．如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是
A．B．C．D．
3．如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A．液滴带负电
B．液滴的质量为
C．时液滴的运动方向改变
D．t＝T时液滴与初始位置相距
4．将一条形磁铁从同一初始位置缓慢或迅速插入到闭合线圈中的同一位置。这两个过程中，相同的物理量是（ ）
A．通过线圈的感应电流
B．穿过线圈的磁通量的变化率
C．线圈中产生的感应电动势的大小
D．穿过线圈的磁通量的变化量
5．关于法拉第电磁感应定律下列说法正确的是（ ）
A．磁通量变化越快，感应电动势越大
B．磁通量变化越大，感应电动势越大
C．有感应电动势就一定会产生感应电流
D．有感应电流不一定会有感应电动势
6．如图所示，长为3a、阻值为3R/2的金属杆可绕过O点的水平轴在竖直平面内转动，在O点正下方固定一半径为a、总电阻为R的金属圆环，圆环内有方向垂直于环面的匀强磁场，磁感应强度大小为B．当金属杆由水平位置转到竖直位置时，其角速度为ω，且金属杆与金属环接触良好，则此时金属杆与圆环的接触点M、N之间的电压为
A．4Bωa2
B．
C．
D．2Bωa2
7．如图所示，闭合的矩形线圈abcd
放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流
(
)
A．线圈向左平移
B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转
D．线圈不动
8．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )
A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D．a、b线圈中电功率之比为3∶1
9．如图，均匀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．
10．如图甲所示，单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．0~0.1s内磁通量的变化量为0.15Wb
B．电压表读数为0.5V
C．B端比A端的电势高
D．感应电动势随时间均匀增大
11．如图甲所示的螺线管，匝数匝，横截面积，电阻，与螺线管串联的外电阻，，方向向右穿过螺线管的匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻的电功率
____________W，a、b两点的电势差
________V
12．如图所示，、两闭合线圈用同样导线绕成的，都是10匝，半径为，内有以线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则、环中感应电动势∶=_______，产生的感应电流∶=_______。
13．有一正方形多匝线圈abcd处于匀强磁场中，线圈的匝数n=100匝，线圈平面与磁场方向垂直，在Δt=1.5s的时间内，磁通量由Φ1=0.02Wb均匀增加到Φ2=0.08Wb.求：
（1）在Δt内线圈中磁通量的变化量ΔΦ为多少？
（2）在Δt内线圈中产生的电动势为多少？
14．如图甲所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中有一个金属环，金属环平面与匀强磁场垂直。金属环的面积，电阻。穿过金属环平面的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。求：
（1）金属环中产生的感应电动势E的大小。
（2）金属环电阻消耗的电功率P。
参考答案
1．CD
【解析】
A．图甲中磁通量Φ不变，无感应电动势，故A错误；
B．图乙中磁通量Φ随时间t均匀增大，图像的斜率不变，也就是说产生的感应电动势不变，故B错误；
C．图丙中回路在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为，在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为。从图像中发现。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，故C正确；
D．图丁中磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D正确。
故选CD。
2．BCD
【解析】
由图甲所示可知，v与金属导体不垂直，感应电动势，A错误；由图乙所示可知，金属导体垂直切割磁感线，则，B正确；由图丙所示可知，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，感应电动势，C正确；由图丁所示可知，金属导体切割磁感线的有效长度为l，感应电动势，D正确．
【点睛】
根据公式分析答题，其中是有效的切割速度，是有效的切割长度．本题考查了求导体棒切割磁感线产生的感应电动势，记住并理解公式、知道公式的使用条件即可正确解题．
3．BD
【解析】
A、根据题意液滴在处于静止状态，知液滴受到向上的电场力和向下的重力平衡，根据楞次定律，线圈中的感应电动势沿逆时针方向，B板接高电势，A板接低电势，两板间的电场方向向上与电场力的方向相同，所以液滴带正电，故A错误；
B、根据法拉第电磁感应定律，两极板间的电场强度，得，故B正确；
C、根据楞次定律，内，线圈内感应电动势顺时针方向，上极板接高电势，下极板接低电势，两极板间电场向下，电场力向下，根据牛顿第二定律，其中，解得，液滴向下做初速度为0的匀加速运动，在第时速度最大，运动方向不改变，故C错误；
D、根据楞次定律内，感应电动势逆时针方向，下极板接高电势，上极板接低电势，电场方向向上，液滴在内做匀速直线运动，匀加速直线运动，位移，
匀速直线运动，位移，t＝T时液滴与初始位置相距，故D正确；
故选BD．
【点睛】由楞次定律可以判断出两极板哪个是正极，哪个是负极；由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势，然后由匀强电场场强与电势差的关系可以求出两极板间的场强大小．
4．D
【解析】
A．当条形磁铁插入闭合线圈时，闭合线圈中磁通量发生了变化，所以闭合线圈中产生了感应电动势，也产生了感应电流。当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化快，产生的电动势E较大，由闭合电路欧姆定律可知，产生的电流也较大，故A错误；
B．当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化时间较短，即磁通量变化较快，所以磁通量变化率较大，故B错误；
C．当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化较快，感应电动势较大，故C错误；
D．条形磁铁是从同一初始位置插入到闭合线圈中的同一位置，则两个过程中初位置磁通量相同，末位置的磁通量也相量，所以两个过程中磁通量的变化量也相同，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
AB．根据可知，磁通量变化越快，感应电动势越大；磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，选项A正确，B错误；
C．有感应电动势，但是电路不闭合也不能产生感应电流，选项C错误；
D．有感应电流一定有感应电动势，选项D错误。
故选A。
6．B
【解析】
当金属杆在竖直位置时，MN切割磁感线运动，产生的感应电动势
由闭合电路的欧姆定律得
则M、N之间的电压为
故B正确，ACD错误。
7．C
【解析】
A．由于磁场是匀强磁场且范围足够大，因此线圈无论向那个方向平移，磁通量都不会发生变化，故A错误；
B．根据A项的论述可知，故B错误；
C．当线圈以ab为轴旋转时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故C正确；
D．线圈不动，其磁通量不变，故没有感应电流产生，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
试题分析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则，根据法拉第电磁感应定律可知，则，选项B正确；根据，故a、b线圈中感应电流之比为3:1，选项C错误；电功率，故a、b线圈中电功率之比为27:1，选项D错误；故选B．
【名师点睛】此题是一道常规题，考查法拉第电磁感应定律、以及闭合电路的欧姆定律；要推导某个物理量与其他物理量之间的关系，可以先找到这个物理量的表达式，然后看这个物理量和什么因素有关；这里线圈的匝数是容易被忽略的量．
9．C
【解析】
当导线框匀速转动时，设半径为r，导线框电阻为R，在很小的Δt时间内，转过圆心角，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流：
；
当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，同理可得感应电流：
，
令
，
可得：
，
选项C正确．
10．B
【解析】
A．
由图可知，0～0.1s内磁通量的变化量为
0.15-0.10Wb=0.05Wb
故A错误；
BD．
感应电动势为
恒定，电压表的读数为电源电动势，故B正确D错误；
C．
由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，则B端比A端的电势低，故C错误。
故选B。
11．1
5.7
【解析】
根据法拉第电磁感应定律，则有螺线管中产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律得：，所以功率为：；
原磁场方向向右，则感应电流磁场方向向左，电流从，所以，?则a、b间的电势差：。
12．1：1
1：2
【解析】
[1]．根据法拉第电磁感应定律：
题中n相同，相同，面积S也相同，则得到A、B环中感应电动势：
EA：EB=1：1
[2]．根据电阻定律：
R=ρ
L=n?2πr，ρ、s相同，则电阻之比：
RA：RB=rA：rB=2：1
根据欧姆定律：
得，产生的感应电流之比：
IA：IB=1：2。
13．（1）0.06Wb
（2）4V
【解析】
(1)由磁通量的定义式可以求出磁通量的变化。(2)由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势。
【详解】
（1）磁通量的变化量
代值得
（2）根据法拉第电磁感应定律，有
代值得
【点睛】
由磁通量的定义式求出磁通量的变化,
根据法拉第电磁感应定律公式求感应电动势。
14．（1）；（2）
【解析】
（1）根据法拉第电磁感应定律
（2）金属环电阻消耗的电功率
课时作业（含解析)
1．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的说法，正确的是（ ）
A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在时间内产生的感应电动势大于时间内产生的感应电动势
D．图丁回路产生的感应电动势先变小再变大
2．如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是
A．B．C．D．
3．如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A．液滴带负电
B．液滴的质量为
C．时液滴的运动方向改变
D．t＝T时液滴与初始位置相距
4．将一条形磁铁从同一初始位置缓慢或迅速插入到闭合线圈中的同一位置。这两个过程中，相同的物理量是（ ）
A．通过线圈的感应电流
B．穿过线圈的磁通量的变化率
C．线圈中产生的感应电动势的大小
D．穿过线圈的磁通量的变化量
5．关于法拉第电磁感应定律下列说法正确的是（ ）
A．磁通量变化越快，感应电动势越大
B．磁通量变化越大，感应电动势越大
C．有感应电动势就一定会产生感应电流
D．有感应电流不一定会有感应电动势
6．如图所示，长为3a、阻值为3R/2的金属杆可绕过O点的水平轴在竖直平面内转动，在O点正下方固定一半径为a、总电阻为R的金属圆环，圆环内有方向垂直于环面的匀强磁场，磁感应强度大小为B．当金属杆由水平位置转到竖直位置时，其角速度为ω，且金属杆与金属环接触良好，则此时金属杆与圆环的接触点M、N之间的电压为
A．4Bωa2
B．
C．
D．2Bωa2
7．如图所示，闭合的矩形线圈abcd
放在范围足够大的匀强磁场中，下列哪种情况下线圈中能产生感应电流
(
)
A．线圈向左平移
B．线圈向上平移
C．线圈以ab为轴旋转
D．线圈不动
8．如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )
A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D．a、b线圈中电功率之比为3∶1
9．如图，均匀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．
10．如图甲所示，单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．0~0.1s内磁通量的变化量为0.15Wb
B．电压表读数为0.5V
C．B端比A端的电势高
D．感应电动势随时间均匀增大
11．如图甲所示的螺线管，匝数匝，横截面积，电阻，与螺线管串联的外电阻，，方向向右穿过螺线管的匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻的电功率
____________W，a、b两点的电势差
________V
12．如图所示，、两闭合线圈用同样导线绕成的，都是10匝，半径为，内有以线圈作为理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则、环中感应电动势∶=_______，产生的感应电流∶=_______。
13．有一正方形多匝线圈abcd处于匀强磁场中，线圈的匝数n=100匝，线圈平面与磁场方向垂直，在Δt=1.5s的时间内，磁通量由Φ1=0.02Wb均匀增加到Φ2=0.08Wb.求：
（1）在Δt内线圈中磁通量的变化量ΔΦ为多少？
（2）在Δt内线圈中产生的电动势为多少？
14．如图甲所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中有一个金属环，金属环平面与匀强磁场垂直。金属环的面积，电阻。穿过金属环平面的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。求：
（1）金属环中产生的感应电动势E的大小。
（2）金属环电阻消耗的电功率P。
参考答案
1．CD
【解析】
A．图甲中磁通量Φ不变，无感应电动势，故A错误；
B．图乙中磁通量Φ随时间t均匀增大，图像的斜率不变，也就是说产生的感应电动势不变，故B错误；
C．图丙中回路在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为，在时间内磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率为。从图像中发现。所以在时间内产生的感应电动势大于在时间内产生的感应电动势，故C正确；
D．图丁中磁通量Φ随时间t变化的图像的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D正确。
故选CD。
2．BCD
【解析】
由图甲所示可知，v与金属导体不垂直，感应电动势，A错误；由图乙所示可知，金属导体垂直切割磁感线，则，B正确；由图丙所示可知，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，感应电动势，C正确；由图丁所示可知，金属导体切割磁感线的有效长度为l，感应电动势，D正确．
【点睛】
根据公式分析答题，其中是有效的切割速度，是有效的切割长度．本题考查了求导体棒切割磁感线产生的感应电动势，记住并理解公式、知道公式的使用条件即可正确解题．
3．BD
【解析】
A、根据题意液滴在处于静止状态，知液滴受到向上的电场力和向下的重力平衡，根据楞次定律，线圈中的感应电动势沿逆时针方向，B板接高电势，A板接低电势，两板间的电场方向向上与电场力的方向相同，所以液滴带正电，故A错误；
B、根据法拉第电磁感应定律，两极板间的电场强度，得，故B正确；
C、根据楞次定律，内，线圈内感应电动势顺时针方向，上极板接高电势，下极板接低电势，两极板间电场向下，电场力向下，根据牛顿第二定律，其中，解得，液滴向下做初速度为0的匀加速运动，在第时速度最大，运动方向不改变，故C错误；
D、根据楞次定律内，感应电动势逆时针方向，下极板接高电势，上极板接低电势，电场方向向上，液滴在内做匀速直线运动，匀加速直线运动，位移，
匀速直线运动，位移，t＝T时液滴与初始位置相距，故D正确；
故选BD．
【点睛】由楞次定律可以判断出两极板哪个是正极，哪个是负极；由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势，然后由匀强电场场强与电势差的关系可以求出两极板间的场强大小．
4．D
【解析】
A．当条形磁铁插入闭合线圈时，闭合线圈中磁通量发生了变化，所以闭合线圈中产生了感应电动势，也产生了感应电流。当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化快，产生的电动势E较大，由闭合电路欧姆定律可知，产生的电流也较大，故A错误；
B．当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化时间较短，即磁通量变化较快，所以磁通量变化率较大，故B错误；
C．当条形磁铁迅速插入时，磁通量变化较快，感应电动势较大，故C错误；
D．条形磁铁是从同一初始位置插入到闭合线圈中的同一位置，则两个过程中初位置磁通量相同，末位置的磁通量也相量，所以两个过程中磁通量的变化量也相同，故D正确。
故选D。
5．A
【解析】
AB．根据可知，磁通量变化越快，感应电动势越大；磁通量变化越大，感应电动势不一定越大，选项A正确，B错误；
C．有感应电动势，但是电路不闭合也不能产生感应电流，选项C错误；
D．有感应电流一定有感应电动势，选项D错误。
故选A。
6．B
【解析】
当金属杆在竖直位置时，MN切割磁感线运动，产生的感应电动势
由闭合电路的欧姆定律得
则M、N之间的电压为
故B正确，ACD错误。
7．C
【解析】
A．由于磁场是匀强磁场且范围足够大，因此线圈无论向那个方向平移，磁通量都不会发生变化，故A错误；
B．根据A项的论述可知，故B错误；
C．当线圈以ab为轴旋转时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故C正确；
D．线圈不动，其磁通量不变，故没有感应电流产生，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
试题分析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则，根据法拉第电磁感应定律可知，则，选项B正确；根据，故a、b线圈中感应电流之比为3:1，选项C错误；电功率，故a、b线圈中电功率之比为27:1，选项D错误；故选B．
【名师点睛】此题是一道常规题，考查法拉第电磁感应定律、以及闭合电路的欧姆定律；要推导某个物理量与其他物理量之间的关系，可以先找到这个物理量的表达式，然后看这个物理量和什么因素有关；这里线圈的匝数是容易被忽略的量．
9．C
【解析】
当导线框匀速转动时，设半径为r，导线框电阻为R，在很小的Δt时间内，转过圆心角，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电流：
；
当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，同理可得感应电流：
，
令
，
可得：
，
选项C正确．
10．B
【解析】
A．
由图可知，0～0.1s内磁通量的变化量为
0.15-0.10Wb=0.05Wb
故A错误；
BD．
感应电动势为
恒定，电压表的读数为电源电动势，故B正确D错误；
C．
由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，则B端比A端的电势低，故C错误。
故选B。
11．1
5.7
【解析】
根据法拉第电磁感应定律，则有螺线管中产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律得：，所以功率为：；
原磁场方向向右，则感应电流磁场方向向左，电流从，所以，?则a、b间的电势差：。
12．1：1
1：2
【解析】
[1]．根据法拉第电磁感应定律：
题中n相同，相同，面积S也相同，则得到A、B环中感应电动势：
EA：EB=1：1
[2]．根据电阻定律：
R=ρ
L=n?2πr，ρ、s相同，则电阻之比：
RA：RB=rA：rB=2：1
根据欧姆定律：
得，产生的感应电流之比：
IA：IB=1：2。
13．（1）0.06Wb
（2）4V
【解析】
(1)由磁通量的定义式可以求出磁通量的变化。(2)由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势。
【详解】
（1）磁通量的变化量
代值得
（2）根据法拉第电磁感应定律，有
代值得
【点睛】
由磁通量的定义式求出磁通量的变化,
根据法拉第电磁感应定律公式求感应电动势。
14．（1）；（2）
【解析】
（1）根据法拉第电磁感应定律
（2）金属环电阻消耗的电功率