法拉第电磁感应定律基础及提高题目练习
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基础夯实
1.穿过一个单匝线圈的磁通量始终为每秒均匀地增加2 Wb ,则 ( ) A .线圈中的感应电动势每秒增加2 V B .线圈中的感应电动势每秒减小2 V C .线圈中的感应电动势始终为2 V D .线圈中不产生感应电动势 答案:C
解析: 由法拉第电磁感应定律E =n ΔΦ
Δt =2 V ,所以线圈中感应电动势始终为2 V ,C
项正确.
2.如图所示的几种情况中,金属导体中产生的感应电动势为Bl v 的是( )
A .乙和丁
B .甲、乙、丁
C .甲、乙、丙、丁
D .只有乙
答案:B
3.如图所示,竖直向下的匀强磁场中,将一水平放置的金属棒ab 以水平初速度v 0抛出,设在整个过程中棒始终平动且不计空气阻力,则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是( )
A .越来越大
B .越来越小
C .保持不变
D .无法判断
答案:C
解析:金属棒水平抛出后,在垂直于磁场方向上的速度不变,由E =BL v 知,电动势也不变,故C 正确.
4.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系,如图所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )
A .0~2s
B .2s ~4s
C .4s ~5s
D .5s ~10s
答案:D
解析:图象斜率越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小.
5.如图所示,金属框架处于与框架垂直的匀强磁场中,导体棒与框架接触良好且无摩擦,现用力F 拉导体棒向右做匀加速运动,则力F 的变化规律为图象中的( )
答案:B
解析:∵F =ma +B 2L 2R v =ma +B 2l 2a
R t
∴B 选项正确.
6.如图所示,将一半径为r 的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B 的匀强磁场中用力握中间成“8”字型,并使上、下两圆半径相等.如果环的电阻为R ,则此过程中流过
环的电荷量为( )
A.πr 2B R
B.πr 2B
2R C .0
D.3πr 2B 4R
答案:B
解析:通过环横截面的电荷量只与磁通量的变化量和环的电阻有关,与时间等其他量无关,因此,ΔΦ=B πr 2-2×B π
⎝⎛⎭⎫r 22=12B πr 2,电荷量q =ΔΦR =πr 2
B 2R
. 7.如图所示,足够长的U 型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L ,导轨间连有定值电阻R ,框架平面与水平面之间的夹角为θ,不计导体框架的电阻.整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于框架平面向上,磁感应强度大小为B .导体棒ab 的质量为m ,电阻不计,垂直放在导轨上并由静止释放,重力加速度为g .求:
(1)导体棒ab 下滑的最大速度;
(2)导体棒ab 以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率. 答案:(1)mgR sin θB 2L 2 (2)P =(mg sin θ)2R
B 2L 2
解析:(1)mg sin θ=BIL =B 2L 2v m R 得v m =mgR sin θ
B 2L 2.
(2)P =F ·v m =mg sin θ·v m =(mg sin θ)2R
B 2L 2
.
能力提升
1.如图所示,水平放置的平行金属导轨间距为l ,左端与一电阻R 相连.导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁场的磁感应强度为B .金属杆ab 垂直于两导轨放置,电阻为r ,与导轨间无摩擦.现对杆ab 施加向右的拉力,使杆ab 向右以速度v 匀速运动,则( )
A .金属杆中的电流由a 到b
B .金属杆a 端的电势高于b 端的电势
C .拉力F =B 2l 2v
R
D .R 上消耗的功率P =(Bl v R +r )2
R
答案:BD
解析:由右手定则判定电流方向由b →a ,a 端电势高于b 端,A 错B 对;F =BIl =B 2l 2v
R +r ,
C 错;P =I 2R =(
Bl v R +r
)2
R ,D 对. 2.在匀强磁场中,a 、b 是两条平行金属导轨,而c 、d 为串有电流表、电压表的两金属棒,如图所示,两棒以相同的速度向右匀速运动,则以下结论正确的是( )
A .电压表有读数,电流表没有读数
B .电压表有读数,电流表也有读数
C .电压表无读数,电流表有读数
D .电压表无读数,电流表也无读数 答案:D
解析:以a 、b 、c 、d 四根导线围成的回路为研究对象,在两棒匀速运动时,回路没有磁通量变化,故Ⓐ、中没有电流产生,均无读数.
3.如图所示,O 点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜环在A 点从静止状态释放,向右摆到最高点B .不考虑空气阻力,下列说法中正确的是( )
A .A 、
B 两点在同一水平线上 B .A 点高于B 点
C .A 点低于B 点
D .铜环将做等幅摆动(等幅即摆动幅度相等) 答案:B
解析:铜环由A 点向B 点运动,在进入磁场和离开磁场的过程中,穿过铜环的磁通量发生变化,都要产生感应电流,则铜环中产生电能.铜环由A 到B 的过程中机械能减少,减少的机械能转化为电能,所以B 点比A 点低.
4.粗细均匀的电阻丝围成的正方形框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行.现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如下图所示,则在移出过程中线框的一边ab 两点间电势差绝对值最大的是( )
答案:B
解析:上述四个图中,切割边所产生的电动势大小均相等(E ),回路电阻均为4r (每边电阻为r ),则电路中的电流亦相等,即I =E 4r ,只有B 图中,ab 为电源,故U ab =I ·3r =34E .其
他情况下,U ab =I ·r =1
4
E ,故B 选项正确.
5.如图甲,100匝的线圈,横截面积是0.1m 2,线圈两端A 、B 与一个理想电压表相连.线圈中有垂直纸面向里的磁场,磁场的磁感应强度按图乙规律变化,则( )
A .电压表的示数是2V
B .电压表的示数是2.5V
C .A 点电势高于B 点
D .B 点电势高于A 点 答案:AC
解析:E =n ΔΦΔt =n ΔB Δt
·S =2V
由楞次定律可判A 点电势高于B 点,综上所述AC 正确.