選修1高二物理學(xué)科第三章同步練習(xí)題：法拉第電磁感應(yīng)定律

1、選修 1 高二物理學(xué)科第三章同步練習(xí)題： 法拉第電磁感應(yīng)定律在現(xiàn)代，物理學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)中最基礎(chǔ)的學(xué)科之一。小編準(zhǔn)備了選修1 高二物理學(xué)科第三章同步練習(xí)題，希望你喜歡。一、基礎(chǔ)練1. 當(dāng)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()a . 線(xiàn)圈中一定有感應(yīng)電流b. 線(xiàn)圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)c. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化成正比d. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟線(xiàn)圈的電阻有關(guān)答案 b解析穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比.2. 一根直導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)0.1 m ，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 t的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以 10 m/s 的速度勻

2、速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線(xiàn)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()a. 一定為 0.1 v b.可能為零c. 可能為 0.01 v d.最大值為 0.1 v答案 a解析當(dāng)公式 e=blv 中 b、 l 、 v 互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線(xiàn)第 1頁(yè)運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大：em=blv=0.10.110 v=0.1 v，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，b 、 c、 d 正確， a 錯(cuò) .3. 無(wú)線(xiàn)電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng) . 這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線(xiàn)傳輸電力 . 兩個(gè)感應(yīng)線(xiàn)圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖 1 所示 . 下列說(shuō)法正確的是 ()圖 1a. 若

3、a 線(xiàn)圈中輸入電流，b 線(xiàn)圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)b. 只有 a 線(xiàn)圈中輸入變化的電流，b 線(xiàn)圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)c.a 中電流越大， b 中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大d.a 中電流變化越快，b 中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大答案 bd解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，b 線(xiàn)圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，a 錯(cuò)， b 對(duì); 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以 c 錯(cuò)，d 對(duì).4. 閉合回路的磁通量隨時(shí)間t 的變化圖象分別如圖2 所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，其中正確的是()圖 2a. 圖甲回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變b. 圖乙回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變第 2頁(yè)c. 圖丙回

4、路中0 t1 時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1 t2 時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)d. 圖丁回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小答案 b解析 因 e=t ，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中 t=0 ，即電動(dòng)勢(shì) e 為 0; 圖乙中 t= 恒量，即電動(dòng)勢(shì) e 為一恒定值 ; 圖丙中 e 前圖丁中圖象斜率 t 先減后增，即回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先減后增，故只有 b 選項(xiàng)正確 .5. 如圖 3 所示， pqrs為一正方形導(dǎo)線(xiàn)框， 它以恒定速度向右進(jìn)入以 mn為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)， 磁場(chǎng)方向垂直線(xiàn)框平面向里，mn線(xiàn)與線(xiàn)框的邊成45 角， e、f 分別是 ps和 pq的中點(diǎn) . 關(guān)于線(xiàn)框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是()圖 3a. 當(dāng) e 點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界

5、mn時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大b. 當(dāng) p 點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界mn時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大c. 當(dāng) f 點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界mn時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大d. 當(dāng) q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界mn時(shí)，線(xiàn)框中感應(yīng)電流最大答案 b解析當(dāng) p 點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界mn時(shí)，切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度最大為sr，感應(yīng)電流達(dá)到最大.6. 如圖 4(a) 所示，一個(gè)電阻值為r，匝數(shù)為n 的圓形金屬線(xiàn)圈與阻值為2r的電阻 r1連接成閉合回路. 線(xiàn)圈的半徑為r1.第 3頁(yè)在線(xiàn)圈中半徑為 r2 的圓形區(qū)域 內(nèi)存在垂直于線(xiàn)圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度 b 隨時(shí)間 t 變化的關(guān)系圖線(xiàn)如圖 (b)所示 . 圖線(xiàn)與橫、縱軸的截距分別為t0 和 b0. 導(dǎo)線(xiàn)的電阻不計(jì) .圖 4

6、 求 0 至 t1 時(shí)間內(nèi)(1) 通過(guò)電阻 r1 上的電流大小和方向 ;(2) 通過(guò)電阻 r1 上的電荷量 q 及電阻 r1 上產(chǎn)生的熱量 .答案 (1)nb0r223rt0從 b 到 a(2)nb0r22t13rt0 2n2b202r42t19rt20解析 (1) 由圖象分析可知， 0 至 t1 時(shí)間內(nèi) bt=b0t0. 由法拉第電磁感應(yīng)定律有 e=nt=nbts ，而 s=r22. 由閉合電路歐姆定律有 i1=er1+r.聯(lián)立以上各式得， 通過(guò)電阻 r1 上的電流大小 i1=nb0r223rt0. 由楞次定律可判斷通過(guò)電阻 r1 上的電流方向從 b 到 a.(2) 通過(guò)電阻 r1 上的電量

7、： q=i1t1=nb0r22t13rt0電阻 r1 上產(chǎn)生的熱量：q=i21r1t1=2n2b202r42t19rt20二、提升練7. 如圖 5 所示， a、 b 兩閉合線(xiàn)圈為同樣導(dǎo)線(xiàn)繞成，a 有 10匝， b 有 20 匝，兩圓線(xiàn)圈半徑之比為21. 均勻磁場(chǎng)只分布在 b 線(xiàn)圈內(nèi) . 當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)()圖 5a.a 中無(wú)感應(yīng)電流第 4頁(yè)b.a、 b 中均有恒定的感應(yīng)電流c.a、 b 中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為21d.a、 b 中感應(yīng)電流之比為12答案 bd解析只要穿過(guò)線(xiàn)圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線(xiàn)圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，因?yàn)榇艌?chǎng)變化情況相同，有效面積也相同，所以，每匝線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相

8、同，又由于兩線(xiàn)圈的匝數(shù)和半徑不同，電阻值不同，根據(jù)歐姆定律，單匝線(xiàn)圈電阻之比為21，所以，感應(yīng)電流之比為12. 因此正確的答案是 b、 d.8. 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線(xiàn)回路，如圖6 所示，已知電容 c=3 0 f，回路的長(zhǎng)和寬分別為 l1=5cm， l2=8cm，磁場(chǎng)變化率為510-2 t/s ，則 ()圖 6a. 電容器帶電荷量為210-9 cb. 電容器帶電荷量為410-9 cc. 電容器帶電荷量為610-9 cd. 電容器帶電荷量為810-9 c答案 c解析回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩板間的電壓，u=e=t=btl1l2=510-20.050.08 v=210-4 v.電容

9、器的電荷量為 q=cu=ce=3010-6210-4 c=610-9 c ， c 選項(xiàng)正確 .第 5頁(yè)9. 如圖 7 所示，一正方形線(xiàn)圈abcd 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)軸 oo勻速運(yùn)動(dòng)，沿著 oo觀察，線(xiàn)圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng) . 已知 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b，線(xiàn)圈匝數(shù)為 n，邊長(zhǎng)為 l ，電阻為 r，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為 . 則當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí) ()圖 7a. 線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdab. 線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為nbl2rc. 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0d. 穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的變化率為0答案 bc解析圖示位置 bc 和 ad 的瞬時(shí)切割速度均為v=l2ad 邊與 bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

10、都是e=blv=12bl2 且 bd 為高電勢(shì)端，故整個(gè)線(xiàn)圈此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=2n12bl2=nbl2 ，感應(yīng)電流為nbl2r ，b 正確 . 由右手定則可知線(xiàn)圈中的電流方向?yàn)閍dcba，a 錯(cuò)誤 . 此時(shí)磁通量為0，但磁通量變化率最大， 故選項(xiàng)為b、c.10. 如圖 8 所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)， 磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為 b，方向相反且垂直紙面， mn、 pq為其邊界， oo為其對(duì)稱(chēng)軸 . 一導(dǎo)線(xiàn)折成邊長(zhǎng)為 l 的正方形閉合回路 abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0 向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于oo對(duì)稱(chēng)的位置時(shí) ()圖 8第 6頁(yè)a. 穿過(guò)回路的磁通量為零b. 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 2blv0c.

11、回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较騞. 回路中 ab 邊與 cd 邊所受安培力方向相同答案 abd解析線(xiàn)框關(guān)于 oo對(duì)稱(chēng)時(shí)，左右兩側(cè)磁通量大小相等，磁場(chǎng)方向相反，合磁通量為 0; 根據(jù)右手定則， cd 的電動(dòng)勢(shì)方向由 c 到 d，ab 的電動(dòng)勢(shì)方向由 a 到 b，且大小均為 blv0 ，閉合電路的電動(dòng)勢(shì)為 2blv0 ，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針 ; 根據(jù)左手定則， ab 和 cd 邊所受安培力方向均向左，方向相同，故正確的選項(xiàng)為 a、 b、 d.11. 用均勻?qū)Ь€(xiàn)做成的正方形線(xiàn)框邊長(zhǎng)為0.2 m，正方形的一半放在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，如圖9 甲所示 . 當(dāng)磁場(chǎng)以 10 t/s的變化率增強(qiáng)時(shí)，線(xiàn)框中點(diǎn)

12、a、 b 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是 ()圖 9a.uab=0.1 v b.uab=-0.1 vc.uab=0.2 v d.uab=-0.2 v答案 b解析題中正方形線(xiàn)框的左半部分磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在線(xiàn)框中有感應(yīng)電流，把左半部分線(xiàn)框看成電源，設(shè)其電動(dòng)勢(shì)為e，內(nèi)電阻為r2 ，畫(huà)出等效電路如圖乙所第 7頁(yè)示 . 則 ab 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電源的路端電壓，設(shè) l 是邊長(zhǎng)，正方形線(xiàn)框的總電阻為r ，且依題意知bt=10 t/s.由 e=t 得 e=bst=bl22t=100.222 v=0.2 v，所以u(píng)=ir2=er2+r2r2=0.2rr2 v=0.1 v.由于 a 點(diǎn)電勢(shì)低于b 點(diǎn)電勢(shì)，故

13、 uab=-0.1 v，即 b 選項(xiàng)正確 .點(diǎn)評(píng)處理此類(lèi)問(wèn)題要分清內(nèi)、外電路( 哪部分相當(dāng)于電源) ，畫(huà)出等效電路圖 .12. 如圖 10 所示，在空間中 存在兩個(gè)相鄰的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向相反的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其寬度均為 l. 現(xiàn)將寬度也為 l 的矩形閉合線(xiàn)圈， 從圖示位置垂直于磁場(chǎng)方向勻速拉過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，則在該過(guò)程中，能正確反映線(xiàn)圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流或其所受的安培力隨時(shí)間變化的圖象是 ()圖 10答案 d 解析由楞次定律可知，當(dāng)矩形導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)和出磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)力總是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，方向始終向左，所以外力f 始終水平向右，因安培力的大小不同，故選項(xiàng)d 是正確的，選項(xiàng) c 是錯(cuò)誤的 . 當(dāng)

14、矩形導(dǎo)線(xiàn)框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律判斷，感應(yīng)電流的大小在中間時(shí)是最大的，所以選項(xiàng)a、 b 是錯(cuò)誤的 .點(diǎn)評(píng)題中并沒(méi)有明確電流或安培力的正方向，所以開(kāi)始時(shí)取正值或負(fù)值都可以，關(guān)鍵是圖象能否正確反映過(guò)程的特第 8頁(yè)點(diǎn) .13. 如圖 11 所示，導(dǎo)線(xiàn)全部為裸導(dǎo)線(xiàn)，半徑為r 的圓內(nèi)有垂直于平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為 b ，一根長(zhǎng)度大于 2r 的導(dǎo)線(xiàn) mn以速度 v 在圓環(huán)上無(wú)摩擦地自左向右勻速滑動(dòng)，電路的固定電阻為 r.其余電阻忽略不計(jì) . 試求 mn從圓環(huán)的左端到右端的過(guò)程中電阻 r 上的電流強(qiáng)度的平均值及通過(guò)的電荷量 .圖 11答案 brv2r br2r解析由于 =bs=br2 ，完成

15、這一變化所用的時(shí)間t=2rv ，故 e=t=brv2.所以電阻r 上的電流強(qiáng)度平均值為i=er=brv2r通過(guò) r 的電荷量為q=it=br2r點(diǎn)評(píng)回路中發(fā)生磁通量變化時(shí)，由于感應(yīng)電場(chǎng)的作用使電荷發(fā)生定向移動(dòng)而形成感應(yīng)電流，在t 內(nèi)遷移的電荷量( 感應(yīng)電荷量 ) 為：q=it=ert=nt1rt=nr.其中 n 為匝數(shù)， r 為總電阻 .從上式可知，感應(yīng)電荷量?jī)H由回路電阻和磁通量的變化決定，與發(fā)生磁通量變化的時(shí)間無(wú)關(guān)，與線(xiàn)圈匝數(shù)有關(guān).14. 如圖 12 所示，處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌相距1 m， 導(dǎo)軌平面與水平面成=37 角，下第 9頁(yè)端連接阻值為r 的電阻 . 勻強(qiáng)

16、磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，質(zhì)量為 0.2 kg、電阻不計(jì)的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25.圖 12(1) 求金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止開(kāi)始下滑時(shí)的加速度大小.(2) 當(dāng)金屬棒下滑速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)， 電阻 r 消耗的功率為 8 w，求該速度的大小 . 來(lái) (3) 在上問(wèn)中， 若 r=2 ，金屬棒中的電流方向由 a 到 b，求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與方向 . (g 取 10 m/s2 ， sin 37=0.6 ， cos 37=0.8)答案 (1)4 m/s2 (2)10 m/s (3)0.4 t方向垂直導(dǎo)軌平面向上解析 (1) 金屬棒開(kāi)始下滑的初速度為零，根據(jù)牛頓第二定律得mgsin mgcos =ma由式解得a=10(0.6- 0.250.8) m/s2=4 m/s2(2) 設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)