2.2法拉第电磁感应定律 同步练习 Word版含答案

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…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
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※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
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…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
2.2法拉第电磁感应定律
一、单选题
1.以下叙述正确的是（??
）
A.?奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系
B.?法拉第得到了感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
C.?用右手手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线产生感应电流的方向时，大拇指所指的方向就是感应电流的方向
D.?法拉第对理论和实验资料进行严格分析后，得出闭合电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比
2.下列各图中，相同的条形磁铁穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是（??
）
A.???????????????????????B.???????????????????????C.???????????????????????D.?
3.如图所示，相距为L的两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与水平面成θ角（0<θ<90°）斜向右上方。已知金属棒ab与电阻R的距离也为L。t=0时刻，使磁感应强度从B0开始随时间均匀减小，且金属棒ab始终保持静止。下列说法正确的是（??
）
A.?t=0时刻，穿过回路的磁通量大小为?=
B0L2??????B.?金属棒ab中的感应电流方向由a到b
C.?金属棒ab中的感应电流随时间均匀减小??????????????D.?金属棒ab所受的安培力随时间均匀减小
4.竖直放置的直角三角形金属框abc，以水平速度v匀速通过有界匀强磁场，磁场方向水平，如图所示，线框电阻为R。如果规定以a→b→c→a为线框中感应电流的正方向，则在整个过程中，线框中i—t图象正确的是（??
）
A.????????????????????????????????????????????B.?
C.??????????????????????????????????????????D.?
5.一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为(??
)
A.?1∶
???????????????????????????????????B.?1∶2???????????????????????????????????C.?1∶4???????????????????????????????????D.?1∶1
6.如图甲所示，线圈总电阻r
=0.5Ω，匝数n
=10，其端点a、b与R
=1.5Ω的电阻相连，线圈内磁通量变化规律如图乙所示。关于a、b两点电势
、
及两点电势差
，正确的是（??
）
A.????????????????????????????????????????????B.???C.????????????????????????????????????????D.?
7.一矩形线圈，绕垂直匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势
随时间
的变化如图所示，下列说法中正确的是（???
）
A.?
时刻通过线圈的磁通量为零；
B.?
时刻通过线圈的磁通量最大；
C.?
时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大；
D.?每当
改变方向时，通过线圈的磁通量都为最大
8.如图所示，半径为r的n匝线圈套在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场局限在正方形区域内且垂直穿过正方形，当磁感应强度以
的变化率均匀增加时，线圈中产生感应电动势的大小为（??
）
A.???????????????????????????????B.???????????????????????????????C.???????????????????????????????D.?
9.如图甲所示，单匝正方形导线框左半部分处于垂直于线框的磁场中，该磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。已知图甲中虚线ab处于正方形线框的正中央，与线框交于a、b两点，且刚好处于磁场的右边界上，正方形线框的边长为L，总电阻为R，图乙中的B0和t0均为已知。下列说法正确的是（??
）
A.?线框中的感应电流的大小为
?????????????????B.?a、b两点间的电压大小为
C.?在0~t0时间内，通过线框的电量为
??????D.?在0~t0时间内，线框的热功率为
10.一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的Ф－t图像如图所示．下列说法中正确的是（?
）
A.?t=0时刻线圈在中性面位置??????????????????????????????????B.?t=0.01s时线圈产生的感应电动势最大
C.?t=0.02s时线圈磁通量的变化率为零????????????????????D.?t=0.03s时线圈中的电流方向发生改变
11.如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2
匝）两端A、B与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的匀强磁场，线圈中的磁通量在按图2所示规律变化。下列说法正确的是（
??）
A.?A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V
B.?A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V
C.?B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V
D.?B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V
二、填空题
12.有一理想变压器原、副线圈匝数分别为1320匝、144匝，将原线圈接在220V的交流电压上，副线圈上电压为________V，穿过铁芯的磁通量的最大变化率为________Wb/s.
13.如图所示，匀强磁场的宽度为d，一正方形金属线框abcd的边长为L，且L＞d，线框平面与磁场垂直，bc边与磁场边界平行。线框以垂直于磁场边界的速度v匀速通过磁场区域，则线框进入磁场时产生感应电流的方向是________方向（选填“顺时针”或“逆时针”）；从进入磁场区域，到完全离开磁场区域的过程中，线框中存在感应电流的时间为________。
三、计算题
14.如图所示，导线框abcd固定在竖直平面内，导线框ab和dc的宽度为l，bc段的电阻为R，其它电阻均可忽略。ef是一电阻可忽略的水平放置的导电杆，杆的质量为m，杆的两端分别与ab和cd保持良好接触，且能沿导线框ab和dc无摩擦地滑动，磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直框面向外。现用一恒力F竖直向上拉导体杆ef，当导体杆ef上升高度为h时，导体杆ef恰好匀速上升，求：
（1）此时通过电阻R上的电流大小与方向
（2）导体杆ef匀速上升的速度v的大小；
（3）导体杆ef上升h的整个过程中产生的焦耳热Q的大小。
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
A
【解析】【解答】A．奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电与磁的联系，A符合题意；
B．楞次得到了感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，B不符合题意；
C．用右手手掌和手指的方向来判断导线切割磁感线产生感应电流的方向时，大拇指所指的方向是导体切割磁感线的方向，C不符合题意；
D．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】应当熟悉物理学史，熟记当代著名物理学家的主要理论贡献。
2.【答案】
D
【解析】【解答】由法拉第电磁感应定律得
，可得磁场越强，磁铁靠近线圈的速度越大，则磁通量变化率最大，则产生感应电动势越大，而C图的磁感线大多都是水平的，因此磁通量变化不大。D符合题意，ABC不符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据法拉电磁感应定律的表达式进行分析。
3.【答案】
D
【解析】【解答】A．t=0时刻，穿过回路的磁通量大小为
A不符合题意；
B．根据楞次定律可知，金属棒ab中的感应电流方向由b到a，B不符合题意；
CD．根据
使磁感应强度从B0开始随时间均匀减小，则
恒定不变，感应电动势恒定不变，则金属棒ab中的感应电流恒定不变，根据F=BIL可知，金属棒ab所受的安培力随时间均匀减小，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】求解通过一个平面的磁通量，利用平面的面积乘以磁感应强度，再乘以平面的法线方向与磁场方向夹角的余弦值；闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
4.【答案】
B
【解析】【解答】线框进磁场时，感应电流从零逐渐增大，方向与规定正向同，到最大值，完全进入磁场电流为零，出磁场时，感应电流从零逐渐增大，方向与规定方向反向，到最大值，完全出磁场电流为零，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
5.【答案】
A
【解析】【解答】甲图中的磁场只在
轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，
如图甲，电流表测得是有效值，所以
乙图中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，
所以
则
，即A符合题意．
故答案为：A。
【分析】用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
6.【答案】
A
【解析】【解答】从图中发现：线圈的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手定则，我们可以判断出线圈中感应电流的方向为：逆时针方向，在回路中，线圈相当于电源，由于电流是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势大于b点的电势，根据法拉第电磁感应定律得
总电流为
a、b两点电势差就相当于电路中的路端电压，所以
故答案为：A。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
7.【答案】
D
【解析】【解答】A．由图可知，t1时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率也为零，所以通过线圈的磁通量为最大，A不符合题意；
B．由图可知，t2时刻线圈的感应电动势最大，故磁通量的变化率也最大，磁通量为零，B不符合题意；
C．由图可知，t3时刻线圈的感应电动势最小（零），则磁通量的变化率的绝对值也为零，C不符合题意；
D．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，D符合题意；
故答案为：D
【分析】感应电动势的大小与磁通量的变化快慢有关，当导线框在中性面的时候，磁通量最大，但是变化的最慢，此时的感应电动势最小，与中性面垂直的位置磁通量为零，磁通量变化的最快，此时的感应电动势最大。
8.【答案】
D
【解析】【解答】ABCD．根据法拉第电磁感应定律，线圈中产生的感应电动势的大小
公式中的S为有效面积，即回路中存在磁场的那部分面积，所以有
D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
9.【答案】
B
【解析】【解答】A．由法拉第电磁感应定律得，导线框的感应电动势为
通过导线框的感应电流大小为
，A不符合题意；
B．a、b两点间的电阻，即是总电阻的一半，即
a、b两点间的电压大小为
，B符合题意；
C．在
时间内，通过线框的电量为
解得
C不符合题意；
D．导线框中电流做的功
线框的热功率为
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小；通过的电荷量利用法拉第电磁感应定律和电流的定义式求解即可。
10.【答案】
D
【解析】【解答】A．t=0时刻，磁通量等于零，线圈垂直于中性面，A不符合题意；
B．t=0.01s时刻，磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，B不符合题意；
C．t=0.02s时磁通量等于零，但Φ的变化率达最大，C不符合题意；
D．t=0.03s时磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，线圈中的电流方向发生改变，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，磁通量变化越快，产生的感应电动势就越大。闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向。
11.【答案】
B
【解析】【解答】线圈相当于电源，由楞次定律可知A相当于电源的正极，B相当于电源的负极。A应该与理想电压表的正接线柱相连。由法拉第电磁感应定律得：
A．A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V，与结论不相符，A不符合题意；
B．A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V，与结论相符，B符合题意；
C．B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V，与结论不相符，C不符合题意；
D．B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V，与结论不相符，D不符合题意；
故答案为：B.
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
二、填空题
12.【答案】
24；
【解析】【解答】根据变压器原理
，副线圈的电压为
24V，电压最大值为
，穿过铁芯的磁通量的最大变化率:
.
【分析】利用变压器原副线圈匝数比与电压的关系求解副线圈的电压即可，利用磁通量除以时间即为变化率。
13.【答案】
逆时针；
【解析】【解答】由右手定则可知，线框进入磁场过程中产生的感应电流沿逆时针方向；
产生感应电流过程线框的位移为2d，则线框存在感应电流的时间：
。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，结合导线框磁通量的变化，利用楞次定律判断电流的流向；
产生感应电流的条件是，对于闭合回路中的某一部分，磁通量发生改变，结合速度公式求解有感应电流的时间。
三、计算题
14.【答案】
（1）导电杆匀速上升时，受到竖直向上的恒力F，竖直向下的安培力F安和重力mg，
根据平衡条件有?
F-mg-BIl=0????????????????????????????????????????
?
?????????
I=(F-mg)/BL??
?
方向：c到b
（2）根据法拉第电磁感应定律有E=Blv???????????????
????????????????????
根据闭合电路欧姆定律有I=
??????????????????????????????????????
由以上各式联立解得?
v=
（3）导体杆上升h的整个过程中，根据能量守恒定律有
Q=(F-mg)h-
mv2=(F-mg)h–
【解析】【分析】（1）对导线杆做受力分析，导电杆匀速上升时，受到竖直向上的拉力，竖直向下的安培力以及重力的作用，据此列平衡关系式可求电流的大小，根据右手定则判定电流的方向。
（2）导体杆
切割磁感应线运动，根据法拉第电磁感应定律求出电动势。再根据闭合电路的欧姆定律列式求电流。几式联立即可解出
导体杆ef匀速上升的速度v的大小。
（3）由能量守恒可求出上升过程中产生的焦耳热。