物理选修34 法拉第电磁感应定律当堂检测题

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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,原理示意图如图所示,下列说法正确的是( )。
A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势
B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势
C.A中电流越大,B中感应电动势越大
D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大
答案:BD
解析:根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,B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可知,感应电动势的大小取决于磁通量变化率,所以C错,D对。
2.穿过单匝闭合线圈的磁通量每秒钟均匀连续地增大2 Wb,则( )。
A.线圈中的感应电动势将均匀增大
B.线圈中的感应电流将均匀增大
C.线圈中的感应电动势将保持2 V不变
D.线圈中的感应电流将保持2 A不变
答案:C
解析:由法拉第电磁感应定律E=,得E==2 V,故C正确;因线圈电阻不一定等于1 Ω,故D错误。
3.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.乙和丁 B.甲、乙、丁
C.甲、乙、丙、丁D.只有乙
答案:B
解析:甲、乙、丁三图中,B、v、l两两垂直,且l为有效切割长度,产生的电动势都为E=Blv,丙图中E=Blvsin θ。
4.一闭合线圈放在随时间均匀变化的磁场中,线圈平面和磁场方向垂直。若想使线圈中的感应电流增强一倍,下述方法可行的是( )。
A.使线圈匝数增加一倍
B.使线圈面积增加一倍
C.使线圈匝数减少一半
D.使磁感应强度的变化率增大一倍
答案:D
解析:根据E=n=nS求电动势,当n、S发生变化时导体的电阻也发生了变化。若匝数增加一倍,电阻也增加一倍,感应电流不变,故A错;若匝数减少一半,感应电流也不变,故C错;若面积增加一倍,长度变为原来的倍,因此电阻为原来的倍,电流为原来的倍,故B错。
5.
如图所示,粗细均匀的、电阻为r的金属圆环,放在图示的匀强磁场中,磁感应强度为B,圆环直径为l;长为l、电阻为r/2的金属棒ab放在圆环上,以速度v0向左匀速运动,当ab棒运动到圆环直径,即图示虚线位置时,金属棒两端的电势差为( )。
A.0B.Blv0
C.Blv0/2D.Blv0/3
答案:D
解析:切割磁感线的金属棒ab相当于电源,其电阻相当于电源内阻,当运动到虚线位置时,两个半圆金属环相当于并联,可画出如图所示的等效电路图。R外=R并=,I===。金属棒两端电势差相当于路端电压Uab=IR外=×=Blv0。
6.
单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,线圈所围面积内的磁通量随时间变化的规律如图所示,则( )。
A.O时刻线圈中感应电动势最大
B.D时刻线圈中感应电动势最大
C.D时刻线圈中感应电动势为零
D.O到D时间内线圈中的平均感应电动势为0.4 V
答案:ACD
解析:E=,而恰是Φt图线的切线斜率,故切线斜率值越大,感应电动势越大。图中D时刻Φ最大,最小等于零;O时刻Φ为零,而最大;O至D时间内线圈中的平均感应电动势为E=== V=0.4 V。
7.
如图所示,水平放置的平行金属导轨,相距l=0.50 m,左端接一电阻R=0.20 Ω,磁感应强度B=0.40 T的匀强磁场方向垂直于导轨平面,导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计,当ab以v=4.0 m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:
(1)ab棒中感应电动势的大小;
(2)回路中感应电流的大小;
(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小。
答案:(1)0.80 V (2)4.0 A (3)0.8 N
解析:(1)根据法拉第电磁感应定律,ab棒中的感应电动势为
E=Blv=0.40×0.50×4.0 V=0.80 V。
(2)感应电流大小为I== A=4.0 A
(3)ab棒受安培力F安=BIl=0.4×4.0×0.50 N=0.8 N
因为ab棒做匀速运动,故外力的大小F=F安=0.8 N。
8.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=1 000,线圈面积S=200 cm2,线圈的电阻r=1 Ω,线圈外接一个阻值R=4 Ω的电阻,把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。求:
(1)前4 s内的感应电动势;
(2)前4 s内通过R的电荷量;
(3)线圈电阻r消耗的功率。
答案:(1)1 V (2)0.8 C (3)0.04 W
解析:(1)由图象可知前4 s内磁感应强度B的变化率= T/s=0.05 T/s
4 s内的平均感应电动势
E=nS=1 000×0.02×0.05 V=1 V。
(2)电路中平均电流=
通过R的电荷量q=t,又E=n
所以q=n=1 000× C=0.8 C。
(3)由于电流是恒定的,线圈电阻r消耗的功率为
Pr=I2r== W=0.04 W。