2019版高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 1.3 探究感应电动势的大小练习 沪科版选修3-2.doc

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1、11.31.3 探究感应电动势的大小探究感应电动势的大小一、选择题考点一 对法拉第电磁感应定律的理解1将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势，下列表述正确的是 ( )A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B当穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零C当穿过线圈的磁通量变化越快时，感应电动势越大D感应电动势的大小与磁通量的变化量成正比答案 C解析 由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势En，即感应电动势与线圈匝数有关， t故 A 错误；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，故 D 错误；穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，故 C 正确；当

2、穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，因此感应电动势不一定为零，故 B 错误2穿过某单匝闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图 1 中的所示，下列说法正确的是( )图 1A图有感应电动势，且大小恒定不变B图产生的感应电动势一直在变大C图在 0t1时间内的感应电动势是t1t2时间内感应电动势的 2 倍D图产生的感应电动势先变大再变小答案 C解析 感应电动势En，而对应t图像中图线的斜率，根据图线斜率的变化 t t情况可得：中无感应电动势；中感应电动势恒定不变；中感应电动势 0t1时间内的大小是t1t2时间内大小的 2 倍；中感应电动势先变小再变大2考点二 公式En的应用 t3.如

3、图 2 为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab( )图 2A恒为nSB2B1t2t1B从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1C恒为nSB2B1t2t1D从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1答案 C解析 根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手 tB2B1St2t1螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项 C 正确B2B1St2t14.如图 3 所示

4、，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BB0kt(k0)随时间变化，t0 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 3A不带电B所带电荷量与t成正比C带正电，电荷量是kL2C 4D带负电，电荷量是kL2C 43答案 D解析 磁感应强度以BB0kt(k0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得：ES tkS，而S，经时间t电容器P板所带电荷量QEC；由楞次定律和安培定B tL2 4kL2C 4则知电容器P板带负电，故 D 选项正确5如图 4 所示，匀强磁场中有两个导体圆环

5、a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直磁感应强度B随时间均匀增大两圆环半径之比为 21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响下列说法正确的是( )图 4AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向答案 B解析 由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的感应电动势为Er2，则 tB tEa Eb ，由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，B 项对ra2 rb24 16如图 5 甲所示，闭合电路由电阻R和阻值为r的环形导体构成，其余电阻不计环形导体所围的面积为S.环形导体

6、位于一垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示在 0t0时间内，下列说法正确的是( )图 5A通过R的电流方向由B到A，电流大小为B1SRrt0B通过R的电流方向由A到B，电流大小为B2SRrt04C通过R的电流方向由B到A，电流大小为B1B2S2Rrt0D通过R的电流方向由A到B，电流大小为B2B1SRrt0答案 D解析 原磁场增强，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场反向，垂直纸面向外，再由安培定则可判定环形电流为逆时针方向，通过R的电流方向由A到B；IE Rr t Rr.故选 D.B tS RrB2B1 t0SRrB2B1SRrt07(多选)单匝矩形线圈在匀强

7、磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若穿过线圈所围面积的磁通量随时间变化的规律如图 6 所示，则OD过程中( )图 6A线圈中O时刻感应电动势最大B线圈中D时刻感应电动势为零C线圈中D时刻感应电动势最大D线圈中O至D时间内的平均感应电动势为 0.4 V答案 ABD解析 由于En，为t图线的斜率，则 A、B 正确，C 错误；线圈中O至D时 t t间内的平均感应电动势 n1 V0.4 V所以 D 正确E t2 1030 0.005考点三 公式EBLv的应用8如图 7 所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设运动的整个过程中不计空气阻力，则金属棒在运动过程中产生的

8、感应电动势大小将( )5图 7A越来越大B越来越小C保持不变D无法确定答案 C9(多选)如图 8 所示，一个金属圆环放在匀强磁场中，将它匀速向右拉出磁场，下列说法中正确的是(不计重力)( )图 8A环中感应电流的方向是顺时针方向B环中感应电流的大小不变C所施加水平拉力的大小不变D若将此环向左拉出磁场，则环中感应电流的方向是顺时针方向答案 AD10如图 9 所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN与线框的边成 45角，E、F分别为PS和PQ的中点关于线框中的感应电流( )图 9A当E点经过边界MN时，感应电流最大B当P点经过边界MN

9、时，感应电流最大C当F点经过边界MN时，感应电流最大D当Q点经过边界MN时，感应电流最大答案 B解析 当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大11如图 10 所示，平行导轨间距为d，其左端接一个电阻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平面，一根金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻均不计当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在导轨上滑行时，通过电阻R的电流大小是( )6图 10A. B.Bdv RBdvsin RC. D.Bdvcos RBdv Rsin 答案 D解析 金属棒MN垂直于磁场放置，运动速度v与棒垂直，且vB，即已构成两两相互垂

10、直的关系，MN接入导轨间的有效长度为l，所以EBlv，I ，d sin Bdv sin E RBdv Rsin 故选项 D 正确二、非选择题12在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图 11 所示，框架上放置一质量为 0.05 kg、接入电路的电阻为 1 的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计若cd杆以恒定加速度a2 m/s2由静止开始沿框架做匀变速直线运动，则：图 11(1)在 5 s 内平均感应电动势是多少？(2)第 5 s 末，回路中的电流多大？(3)第 5 s 末，作用在cd杆上的水平外力多大？答案 (1)0

11、.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N解析 (1)金属杆 5 s 内的位移：sat225 m，1 2金属杆 5 s 内的平均速度v 5 m/ss t(也可用v m/s5 m/s 求解)02 5 2故平均感应电动势EBlv0.4 V.(2)金属杆第 5 s 末的速度vat10 m/s，此时回路中的感应电动势：EBlv7则回路中的电流为：I A0.8 A.E RBlv R0.2 0.4 10 1(3)金属杆做匀加速直线运动，则FF安ma，即FBIlma0.164 N.13如图 12 所示，线框用导线组成，cd、ef两边竖直放置且相互平行，导体棒ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动，导体

12、棒ab所在处有匀强磁场且B22 T，已知ab长L0.1 m，整个电路总电阻R5 .螺线管匝数n4，螺线管横截面积S0.1 m2.在螺线管内有如图所示方向磁场B1，若磁场B1以10 T/s 均匀增加时，导体棒恰好处于静止状态，B1 t试求：(g10 m/s2)8图 12(1)通过导体棒ab的电流大小；(2)导体棒ab的质量m大小；(3)若B10，导体棒ab恰沿cd、ef匀速下滑，求棒ab的速度大小答案 (1)0.8 A (2)0.016 kg (3)20 m/s解析 (1)螺线管产生的感应电动势：Enn S tB1 t得E4100.1 V4 V通过导体棒ab的电流I 0.8 AE R(2)导体棒ab所受的安培力FB2IL20.80.1 N0.16 N导体棒静止时有Fmg解得m0.016 kg.(3)ab匀速下滑时E2B2LvIE2 RB2ILmg由得：v20 m/s.