高中物理选择性必修第二册课后习题 第2章 电磁感应及其应用 2.法拉第电磁感应定律.docVIP

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2.法拉第电磁感应定律

课后训练巩固提升

一、基础巩固

1.关于感应电动势的大小,下列说法正确的是()

A.穿过闭合电路的磁通量最大时,其感应电动势一定最大

B.穿过闭合电路的磁通量为零时,其感应电动势一定为零

C.穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定为零

D.穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时,其感应电动势一定不为零

答案:D

解析:磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系,故A、B错误。当磁通量由不为零变为零时,闭合电路的磁通量一定改变,一定有感应电流产生,有感应电流就一定有感应电动势,故C错误,D正确。

2.鸽子体内的电阻大约为103Ω,当它在地球磁场中展翅飞行时,会切割磁感线,在两翅之间产生动生电动势。若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10-4T,鸽子以20m/s的速度水平滑翔,则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为()

A.30mV

B.3mV

C.0.3mV

D.0.03mV

答案:C

解析:鸽子两翅展开可达30cm,所以E=BLv=3×10-4V=0.3mV,选项C正确。

3.一根弯成直角的导线放在B=0.4T的匀强磁场中,如下图所示,ab=30cm,bc=40cm,当导线以5m/s的速度做切割磁感线运动时可能产生的最大感应电动势的值为()

A.1.4V B.1.0V

C.0.8V D.0.6V

答案:B

解析:由题可得ac=50cm,当切割磁感线的有效长度L=ac=50cm时,产生的感应电动势最大,最大值Em=BLv=1.0V,选项B正确。

4.如图所示,半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形abcd之外,匀强磁场垂直穿过该正方形,当磁场以ΔBΔt

A.πR2ΔBΔt B.a2ΔBΔt C.nπR2ΔBΔt

答案:D

解析:由题意可知,线圈中磁场的面积为a2,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中产生的感应电动势大小为E=nΔΦΔt=na2ΔB

5.(多选)如图(a)所示,线圈的匝数n=100,横截面积S=50cm2,线圈总电阻r=10Ω,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按如图(b)所示规律变化,则在开始的0.1s内()

(a)

(b)

A.磁通量的变化量为0.25Wb

B.磁通量的变化率为2.5×10-2Wb/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0.25A

答案:BD

解析:通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,由于0时刻和0.1s时刻的磁场方向相反,则磁通量穿入的方向不同,则ΔΦ=(0.1+0.4)×50×10-4Wb=2.5×10-3Wb,A项错误。磁通量的变化率ΔΦΔt=2.5×10-

6.如图所示,一两端闭合的正方形线圈共有n=10匝,每边长L=10cm,所用导线每米长的阻值R0=2Ω,一个范围较大的匀强磁场与线圈平面垂直,磁场随时间变化的规律B=0.5t(T)时,线圈导线中的电流有多大?

答案:6.25×10-3A

解析:根据法拉第电磁感应定律知

E=nΔΦΔt=nL2

线圈的电阻R=n·4LR0

根据闭合电路欧姆定律知

I=ER=n

7.如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,在磁场中有一边长为l的正方形导线框,ab边质量为m,其余边质量不计,cd边有固定的水平轴,导线框可以绕其转动;现将导线框拉至水平位置由静止释放,不计摩擦和空气阻力,导线框经过时间t运动到竖直位置,此时ab边的速度为v,求:

(1)此过程中线框产生的平均感应电动势的大小;

(2)线框运动到竖直位置时线框中感应电动势的大小。

答案:(1)Bl

解析:(1)Φ1=BS=Bl2,转到竖直位置时Φ2=0

ΔΦ=|Φ2-Φ1|=Bl2

根据法拉第电磁感应定律,有E1=ΔΦΔt

(2)转到竖直位置时,bc、ad两边不切割磁感线,ab边垂直切割磁感线,其大小为E2=Blv。

二、能力提升

1.(多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动,转轴垂直于磁场,若线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示,则线圈中()

A.t=0时感应电动势最大

B.t=0.05s时感应电动势为零

C.t=0.05s时感应电动势最大

D.0~0.05s这段时间内的平均感应电动势为0.4V

答案:ABD

解析:由法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt,在Φ-t图像中,ΔΦ

2.如图所示,PQRS是一个正方形的闭合导线框,F为PS的中点,MN为一个匀强磁场的边界,磁场方向垂直于纸面向里。如果线框以恒定的速度沿着PQ方向向右运动,速度方向与MN边界成45°角,在线框进入磁场的过程中()

A.当Q点经过边界MN时,线框的磁通量为零,感应电流