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1、法拉第电磁感应定律及其应用考点规范练第60页 一单项选择题1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( )A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答案:C解析:根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势的大小与线圈匝数有关与磁通量的变化率成正比,即磁通量变化越快,感应电动势越大,选项AB错误,选项C正确;根据楞次定律可知,当原磁场减小时,感应电流的磁场才与其方向相同,选项D错误2.下列各种情况中的
2、导体,切割磁感线产生的感应电动势最大的是( )答案:C解析:利用公式E=BLv计算感应电动势的大小时,B与v垂直,B与L垂直,L为导体与B和v垂直的有效长度,显然C项中导体的有效长度最长,产生的感应电动势最大3.(2015陕西西安摸底)如图所示,导线框abcd与固定直导线AB在同一平面内,直导线AB中通有恒定电流I,当线框由图示位置向右匀速运动的过程中( )A.线圈中的感应电流方向是abcdaB.线圈中的感应电流方向是dcbadC.线圈中的感应电流大小不变D.线圈中的感应电流大小逐渐增大答案:B解析:由安培定则得,载有恒定电流的直导线产生的磁场在线圈处的方向为垂直纸面向里,当线框由图示位置向右
3、匀速运动的过程中,穿过线框的磁通量在减少,由楞次定律可得,线框中产生的感应电流的磁场与原磁场同向,再由安培定则可知,线框中的感应电流方向为dcbad,故A错误,B正确;线框向右匀速运动的过程中,由于磁感应强度在逐渐减小,而线框切割的速度不变,故线圈中磁通量变化率(感应电动势)逐渐减小,产生的感应电流大小逐渐减小,CD错误4.如图所示,线圈L的自感系数很大,且其直流电阻可以忽略不计,L1L2是两个完全相同的小灯泡,开关S闭合和断开的过程中,灯L1L2的亮度变化情况是(灯丝不会断)( )A.S闭合,L1亮度不变,L1亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,L2立即熄灭,L1逐渐变亮B.S闭合,L1不
4、亮,L2很亮;S断开,L1L2立即熄灭C.S闭合,L1L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2亮度不变;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭D.S闭合,L1L2同时亮,而后L1逐渐熄灭,L2则逐渐变得更亮;S断开,L2立即熄灭,L1亮一下才熄灭答案:D解析:当S闭合,L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,L1和L2同时亮随着L中电流的增大,因为L的直流电阻不计,则L的分流作用增大,L1中的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,故电路中的总电流变大,L2中的电流增大,L2灯变得更亮当S断开,L2中无电流,立即熄灭,而线圈L产生自感电动势,试图维持本身的电流不变,L与L1组成闭合电路,L1灯要亮一下后再
5、熄灭综上所述,D正确5.如图所示,ABC是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)则( )A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭导学号34220352答案:A解析:S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭,选项A正确;S闭合时,B灯先不太亮,然后亮,选项B错误;电路接通稳定后,BC灯亮度相同,A灯不亮,选项C错误;电路接通稳定后,S断开时,C灯逐渐熄灭,选项D错误6.如图所示,正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与线框平面垂直,线框的对称
6、轴MN恰与磁场边缘平齐若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出,第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90,两次操作过程中,线框产生的平均感应电动势相等,则( )A.v1v2=2B.v1v2=2C.v1v2=12D.v1v2=21答案:A解析:第一次匀速拉出时平均感应电动势 E=Blv1,第二次匀速转动90时,=,所用时间t=,平均感应电动势E=,因此v1v2=,选A二多项选择题7.(2015吉林长春质量监测)如图所示,用一根横截面积为S的粗细均匀的硬导线做成一个半径为R的圆环,把圆环一半置于均匀变化的磁场中,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度大小随时间的变化率=k(k0),ab为圆环
7、的一条直径,导线的电阻率为,则下列说法中不正确的是( )A.圆环具有扩张的趋势B.圆环中产生逆时针方向的感应电流C.图中ab两点间的电压大小为kR2D.圆环中感应电流的大小为答案:ABC解析:本题借助感生电动势考查了法拉第电磁感应定律楞次定律闭合电路欧姆定律,意在考查考生应用物理规律解决问题的能力由题意,通过圆环的磁通量变大,由楞次定律可知,圆环有收缩的趋势,且产生顺时针方向的感应电流,故AB项错误;ab之间的电压是路端电压,不是感应电动势,Uab=E=kR2,故C项错误;感应电流I=,E=kR2,r=,可得I=,故D项正确8.半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度电阻均为
8、R0圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,杆的位置由确定,如图所示则( )A.=0时,杆产生的电动势为2BavB.=时,杆产生的电动势为BavC.=0时,杆受的安培力大小为D.=时,杆受的安培力大小为导学号34220353答案:AD解析:当=0时,杆切割磁感线的有效长度l1=2a,所以杆产生的电动势E1=Bl1v=2Bav,选项A正确;此时杆上的电流I1=,杆受的安培力大小 F1=BI1l1=,选项C错误;当=时,杆切割磁感线的有效长度l2=2acos =a,杆产生
9、的电动势E2=Bl2v=Bav,选项B错误;此时杆上的电流I2=,杆受的安培力大小F2=BI2l2=,选项D正确9.如图所示,电路中电容器的电容为C电荷量为q,线圈匝数为n横截面积为S电阻为r,线圈处于一个磁感应强度均匀减小的磁场中,磁感应强度方向水平向右且与线圈平面垂直,电路中两个定值电阻的阻值分别为r和2r则下列说法正确的是( )A.电容器上极板带正电B.电容器下极板带正电C.磁感应强度随时间的变化率为D.磁感应强度随时间的变化率为答案:BD解析:本题考查法拉第电磁感应定律闭合电路欧姆定律,意在考查考生运用法拉第电磁感应定律闭合电路欧姆定律综合处理电磁感应中电路问题的能力由题图可知,向右的
10、磁场均匀减小,根据楞次定律,外电路r中的电流自右向左,所以电容器下极板带正电,A错,B对;由C=得电容器两端的电压即电源的路端电压 U=,又由闭合电路欧姆定律可知感应电动势E=2U=,根据法拉第电磁感应定律有E=nS,联立得,C错,D对10.(2016河南名校联考)矩形线圈abcd,长ab=20 cm,宽bc=10 cm,匝数n=200,线圈回路总电阻R=5 整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的匀强磁场穿过若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示,则( )A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化B.线圈回路中产生的感应电流为0.4 AC.当t=0.3 s时,线圈的ab边所受的安培力大小为
11、0.016 ND.在1 min内线圈回路产生的焦耳热为48 J导学号34220354答案:BD解析:由法拉第电磁感应定律可得E=n=n=200 V=2 V,由闭合电路欧姆定律可得I= A=0.4 A,A错误,B正确;当t=0.3 s时,通电导线受到的安培力为F=NBIL=2002010-20.42010-2 N=3.2 N,C错误;在1 min内线圈回路产生的焦耳热Q=I2Rt=0.42560 J=48 J,D正确三非选择题11.如图所示,两根相距L=0.4 m且平行的足够长光滑导轨水平放置,导轨间接一阻值为R=2 的电阻,一根质量为m=3 kg电阻为r=1 的金属杆ab,始终与导轨保持垂直接
12、触,处于磁感应强度大小为B=0.5 T方向竖直向上的匀强磁场中,导轨电阻不计现给杆一水平向右的初速度v0=6 m/s(1)开始运动的瞬间,金属杆ab两端的电压及杆中的电流分别是多大?(2)当杆中产生的热量Q=10 J时,杆的速度有多大?答案:(1)0.8 V 0.4 A (2)4 m/s解析:本题考查电磁感应中的电路及能量问题,包括导体棒做切割磁感线运动时产生的感应电动势感应电流路端电压的计算方法,以及电磁感应中的能量问题(1)开始运动的瞬间,金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势大小为E=BLv0=1.2 V杆中的感应电流大小为I=0.4 A杆两端的电压为U=IR=0.8 V(2)由焦耳定律得
13、杆和电阻R上产生的焦耳热之比为12则电路中产生的总焦耳热Q总=30 J由能量守恒得=Q总+mv2代入数据,得此时杆的速度大小为v=4 m/s12.(2015广东理综,35)如图(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4 m导轨右端接有阻值R=1 的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1 s后刚好进入磁场若使棒在导轨上始终以速度 v=1 m/s做直线运动,求:(1)棒进入
14、磁场前,回路中的电动势E;(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式导学号34220355答案:(1)0.04 V (2)0.04 N i=t-1(A)(1.0 st1.2 s)解析:(1)设棒运动到磁场前,回路中的磁通量为,电动势为E,根据电磁感应定律E=设磁场区域的面积为S,由式得E=S由题图(b)可得01.0 s内,=0.5 T/sS=联立式,代入数据可得E=0.04 V(2)棒运动到bd位置时,所受安培力最大设此时的电动势为Em,回路电流为Im,磁感应强度为Bm,根据电磁感应定律,可得Em=BmLv根据欧姆定律Im=棒受到的安培力F为F=BmImL联立式并代入数据,得F=0.04 N棒从进入磁场到运动至bd的时间内,设时间为t(t1.0 s),棒切割磁感线的长度为l,根据几何关系,可得l=2v(t-1)(m)设此时闭合电路的电动势为e,电流为i,根据电磁感应定律和欧姆定律可得e=Bmlvi=联立式并代入数据可得i=t-1(A)因棒运动到bd位置时t=1.2 s,因此t1.2 s即i=t-1(A)(1.0 st1.2 s)