高中物理2 法拉第电磁感应定律优秀巩固练习

这是一份高中物理2 法拉第电磁感应定律优秀巩固练习，共10页。试卷主要包含了对电磁感应定律的理解，导线切割磁感线时的感应电动势等内容，欢迎下载使用。
2.2 法拉第电磁感应定律课中练一、对电磁感应定律的理解【课堂引入】如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中。（1）快速插入和缓慢插入，磁通量变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？（2）分别用同种规格的一根磁体和两根磁体以相同速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？（3）感应电动势的大小取决于什么？答案　（1）磁通量的变化量相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。（2）用两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大。（3）感应电动势的大小取决于的大小。【例题1】1. 关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是 (　　)A. 穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就一定最大B. 穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势也增大C. 穿过线圈的磁通量Φ等于0，所产生的感应电动势就一定为0D. 穿过线圈的磁通量的变化率越大，所产生的感应电动势就越大【例题2】2. 一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直．先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍．接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半．先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为(　　)A.  B. 1 C. 2 D. 4    【课堂练习1】3. 如图甲、乙、丙、丁所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像，关于回路中产生的感应电动势，下列论述正确的是（　　）A. 图甲中回路产生的感应电动势恒定不变B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大C. 图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势D. 图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大【课堂练习2】4. 如图甲所示的螺线管，匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2，方向向右穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化．则
 （1）2s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？（2）磁通量的变化率多大？（3）线圈中感应电动势大小为多少？二、导线切割磁感线时的感应电动势【课堂引入】1。导线切割磁感线时感应电动势表达式的推导如图所示，闭合电路一部分导线ab处于匀强磁场中，磁感应强度为B，ab的长度为l，ab以速度v匀速垂直切割磁感线。则在Δt内穿过闭合电路磁通量的变化量为ΔΦ＝BΔS＝BlvΔt根据法拉第电磁感应定律得E＝＝Blv。2．对公式的理解（1）当B、l、v三个量的方向互相垂直时，E＝Blv；当有任意两个量的方向互相平行时，导线将不切割磁感线，E＝0。（2）当l垂直于B且l垂直于v，而v与B成θ角时，导线切割磁感线产生的感应电动势大小为E＝Blvsin θ。（3）若导线是弯折的，或l与v不垂直时，E＝Blv中的l应为导线在与v垂直的方向上的投影长度，即有效切割长度。图甲中的有效切割长度为：L＝sin θ；图乙中的有效切割长度为：L＝；图丙中的有效切割长度为：沿v1的方向运动时，L＝R；沿v2的方向运动时，L＝R。例题3】5. 如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab=L。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流为（　　）
A.  B.  C.  D. 三、公式E＝n与E＝Blvsin θ的区别与联系【课堂引入】公式E＝nE＝Blvsin θ研究对象某个回路回路中做切割磁感线运动的那部分导体内容（1）求的是Δt时间内的平均感应电动势，E与某段时间或某个过程对应。（2）当Δt→0时，E为瞬时感应电动势（1）若v为瞬时速度，求的是瞬时感应电动势。（2）若v为平均速度，求的是平均感应电动势。（3）当B、l、v三者均不变时，平均感应电动势与瞬时感应电动势相等适用范围对任何电路普遍适用只适用于导体切割磁感线运动的情况联系（1）E＝Blvsin θ是由E＝n在一定条件下推导出来的。（2）整个回路的感应电动势为零时，回路中某段导体的感应电动势不一定为零 【例题4】6. 如图所示，导轨OM和ON都在纸面内，导体AB可在导轨上无摩擦滑动，AB⊥ON，若AB以5m/s的速度从O点开始沿导轨匀速右滑，导体与导轨都足够长，匀强磁场的磁感应强度为0.2T。问：(1)第3s末夹在导轨间的导体长度是多少；此时导体切割磁感线产生的感应电动势为多大；(2)3s内回路中的磁通量变化了多少；此过程中的平均感应电动势为多少。
     【课堂练习3】7. 火车、高铁是人们日常生活中重要的交通工具，为保障运输的安全，控制中心需要确定火车位置及其运动状态。有一种电磁装置可以向控制中心传输火车相关信息，其原理是在火车首节车厢下面安装能产生匀强磁场的磁铁，俯视图如图甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，会产生一个电信号，被控制中心接收到，当火车依次通过线圈、 时，若控制中心接收到线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车的运动情况是（　　）
 A. 匀速  匀速 B. 加速  加速 C. 加速  减速 D. 减速  加速【课堂练习4】8. 如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面向下。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（　　）
 A. 感应电动势最大值E＝2BavB. 感应电动势最大值E＝BavC. 感应电动势的平均值BavD. 感应电动势的平均值πBav  四、导体棒转动切割磁感线产生的电动势【课堂引入】如图所示，长为l的导体棒在磁场中绕A点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁场的磁感应强度为B，则AC在切割磁感线时产生的感应电动势为E＝Bl＝Bl·＝Bl2ω。【例题5】9. 半径为圆形磁场区域如图所示，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。导体棒AB长为L，与圆磁场的直径重合。当导体棒以角速度ω绕其中点在纸面内顺时针转动时，导体棒两端的电势差UAB为（  ）A. 0 B.  C.  D. 【课堂练习5】10. 如图所示，导体AB的长为2R，绕O点以角速度ω匀速转动，OB长为R，且OBA三点在一条直线上，有一磁感应强度为B的匀强磁场充满转动平面，且与转动平面垂直，那么A、B两端的电势差为(　　)A.  BωR2 B. 2BωR2C. 4BωR2 D. 6BωR2
1. D【详解】A．根据可知，穿过线圈的磁通量Φ最大时，所产生的感应电动势就不一定最大，选项A错误；B．根据可知，穿过线圈的磁通量的变化量ΔΦ增大时，所产生的感应电动势不一定也增大，选项B错误；C．穿过线圈的磁通量Φ等于0，但是磁通量的变化率不一定为零，则所产生的感应电动势不一定为0，选项C错误；D．根据可知，穿过线圈的磁通量的变化率 越大，所产生的感应电动势就越大，选项D正确；故选CD。2. B【详解】由法拉第电磁感应定律：，且、则有，．故两过程中感应电动势的大小相等,线框中感应电动势的比值为，故选项B正确．点睛：由题意可知两种情况下磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，即可求得比值．3. D【详解】磁通量Φ随时间t变化的图像中，斜率表示磁通量的变化率，由法拉第电磁感应定律知，图甲中回路不产生感应电动势；图乙中回路产生恒定的感应电动势；图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势大于在t1～t2时间内产生的感应电动势；图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大。故选D。4. 【答案】（1）8×10-3Wb（2）4×10-3Wb/s（3）6.0V【详解】（1）磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的，则，，． （2）磁通量的变化率为： （3）根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小： 5. B【详解】金属棒切割磁感线的有效长度为根据法拉第电磁感应定律由欧姆定律解得B正确，ACD错误。故选B。6.【答案】(1)5m，5V；(2)Wb，V【详解】(1)第3s末，夹在导轨间导体的长度为l=vttan30°=5×3×tan30°m=5m此时E=Blv=0.2×5×5V=5V(2)3s内回路中磁通量的变化量ΔΦ=BS-0=0.2××15×5Wb=Wb3s内电路中产生的平均感应电动势为7. C【详解】由图像得到，线圈两端的电压大小与时间整正比，即由法拉第电磁感应定律可得 联立解得均一定，则速度与时间成正比，所以火车做匀加速或匀减速直线运动；由图像可知，当火车依次通过线圈、时，其运动情况是加速、减速。故选C。8. BD【详解】AB．在半圆形闭合回路进入磁场的过程中，有效切割长度l，如图所示
 所以进入过程中l先逐渐增大到a，然后再逐渐减小为0，由E＝Blv可知，最大值Emax＝Bav，最小值为0，A错误，B正确；CD．平均感应电动势为C错误，D正确。故选BD。9. B【详解】由右手定则可知，A端电势高于B端电势。由安培定则可知则有故选B。10. C【详解】AB两端的电势差大小等于金属棒AB中感应电动势的大小，为：E=B•2R=B•2R•=4BR2ω，故选C．