高中物理课时跟踪检测(三)法拉第电磁感应定律新人教选修3-2

课时跟踪检测(三) 法拉第电磁感应定律 1.多选如图所示的情况中,金属导体中产生的感应电动势为Blv的是 解析选ABD 公式E=Blv中的l应指导体的有效切割长度,A、B、D中的有效长度均为l,感应电动势E=Blv,而C的有效长度为lsin θ,感应电动势E=Blvsin θ,故A、B、D项正确。

2.如图1所示,把一阻值为R、边长为L的正方形金属线框,从磁感应强度为B的匀强磁场中,以速度v向右匀速拉出磁场。在此过程中线框中产生了电流,此电流 图1 A.方向与图示箭头方向相同,大小为 B.方向与图示箭头方向相同,大小为 C.方向与图示箭头方向相反,大小为 D.方向与图示箭头方向相反,大小为 解析选A 利用右手定则可判断感应电流是逆时针方向。根据E=BLv知,电流I==,A正确。

3.如图2所示,平行导轨间的距离为d,一端跨接一个电阻R,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置。金属棒与导轨的电阻不计,当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时,通过电阻R的电流为 图2 A. B. C. D. 解析选D 题中B、l、v满足两两垂直的关系,所以E=Blv,其中l=,即E=,故通过电阻R的电流为,选D。

4.多选穿过一个10匝线圈的磁通量每秒均匀地减少2 Wb,则该线圈中的感应电动势 A.大小不变 B.随时间均匀变化 C.减少了20 V D.等于20 V 解析选AD 由感应电动势的表达式E=n可计算出多匝线圈的电动势的大小。即E=n=20 V,A、D正确。

5.如图3所示,在半径为R的虚线圆内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间变化关系为B=B0+kt。在磁场外距圆心O为2R处有一半径恰为2R的半圆导线环图中实线,则导线环中的感应电动势大小为 图3 A.0 B.kπR2 C. D.2kπR2 解析选C 由E=n==πR2k可知选项C正确。

6. 多选无线电力传输目前取得重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系统,这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图4所示。下列说法正确的是 图4 A.若甲线圈中输入电流,乙线圈中就会产生感应电动势 B.只有甲线圈中输入变化的电流,乙线圈中才会产生感应电动势 C.甲中电流越大,乙中感应电动势越大 D.甲中电流变化越快,乙中感应电动势越大 解析选BD 根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,乙线圈才能产生感应电动势,A错,B对;
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量变化率,所以C错,D对。

7.如图5甲所示线圈的匝数n=100匝,横截面积S=50 cm2,线圈总电阻r=10 Ω,沿轴向有匀强磁场,设图示磁场方向为正,磁场的磁感应强度随时间作如图乙所示变化,则在开始的0.1 s内 图5 A.磁通量的变化量为0.25 Wb B.磁通量的变化率为2.5102 Wb/s C.a、b间电压为0 D.在a、b间接一个理想电流表时,电流表的示数为0.25 A 解析选D 通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,若设Φ2=B2S为正,则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ=B2S--B1S,代入数据即ΔΦ=0.1+0.45010-4 Wb=2.510-3 Wb,A错误;
磁通量的变化率= Wb/s=2.510-2 Wb/s,B错误;
根据法拉第电磁感应定律可知,当a、b间断开时,其间电压等于线圈产生的感应电动势,感应电动势大小为E=n=2.5 V且恒定,C错误;
在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路,回路总电阻即为线圈的总电阻,故感应电流大小I==0.25 A,选项D正确。

8.如图6所示,L是由绝缘导线绕制的螺线管,匝数为100,由于截面积不大,可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相同的。设在0.5 s内把磁体的一极插入螺线管,这段时间内穿过每匝线圈的磁通量由0增加到1.510-5 Wb,这时螺线管产生的感应电动势有多大 图6 解析磁通量由0增加到1.510-5 Wb共用0.5 s,所以 ΔΦ=1.510-5 Wb-0=1.510-5 Wb。

Δt=0.5 s。

根据法拉第电磁感应定律,感应电动势为 E=n=100 V=310-3 V。

答案310-3 V 9.如图7所示,用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两个闭合线框a和b,以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速拉到磁场外,不考虑线框的重力,若闭合线框中的电流分别为Ia、Ib,则Ia∶Ib为 图7 A.1∶4 B.1∶2 C.1∶1 D.不能确定 解析选C 线框产生的电动势为E=Blv,由闭合电路欧姆定律得I=,又lb=2la,由电阻定律知Rb=2Ra,故Ia∶Ib=1∶1,C正确。

10.如图8所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+ktk0随时间变化,t=0时,P、Q两板电势相等,两板间的距离远小于环的半径,经时间t,电容器P板 图8 A.不带电 B.所带电荷量与t成正比 C.带正电,电荷量是 D.带负电,电荷量是 解析选D 磁感应强度以B=B0+ktk0随时间变化,由法拉第电磁感应定律得E==S=kS,而S=,经时间t电容器P板所带电荷量Q=EC=;
由楞次定律知电容器P板带负电,故D选项正确。

11.如图9所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形,为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化请推导出这种情况下B与t的关系式。

图9 解析要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过闭合回路的磁通量不发生变化。

在t=0时刻,穿过闭合回路的磁通量 Φ1=B0S=B0l2 设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为 Φ2=Bll+vt 由Φ1=Φ2得B=。

答案B= 12.如图10所示,两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L,左端接一电阻R,右端接一电容器C,其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置。从ab与导轨垂直开始,在以a为圆心沿顺时针方向以角速度ω匀速旋转90的过程中,试求通过电阻R的电荷量。

图10 解析以a为圆心、ab为半径,顺时针旋转至60时,导体棒有效切割边最长为2L,故此时感应电动势为最大,且为 E=B2Lω=B2L2ω 此时电容器被充电q1=CE=2BL2ωC 在这一过程中通过R的电荷量 q2=Δt=Δt=Δt= 注意从60旋转到90的过程中,电容器放电,所带电荷量 q1将全部通过电阻R,故整个过程中通过R的总电荷量为 q=q1+q2=2BL2ωC+。

答案2BL2ωC+ 6