第九章第2单元法拉第电磁感应定律互感、自感、涡流课时作业.pdf

必修部分 选修 3-2 第九章 第 2 单元 法拉第电磁感应定律 互感、自感、涡流 课时作业 命 题 设 计 难度 题号 较易 中等 稍难 单 一 目 标 法拉第电磁感应定律 2、6、7、9 3、4、4 自感、互感 1 综合 目标 综合应用 8 10 11、12 一、单项选择题(本题共 5 小题，每小题 7 分，共 35 分)1(2010徐州模拟)在图 1 所示的电路中，两个灵敏电流表 G1和 G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“”接线柱流入时，指针向左摆 在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是 ()AG1表指针向左摆，G2表指针向右摆 BG1表指针向右摆，G2表指针向左摆 CG1、G2表的指针都向左摆 DG1、G2表的指针都向右摆 解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈中电流减小，产生与原方向相同的自感电动势，与 G2和电阻组成闭合回路，所以 G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即 G1指针向右摆，G2指针向左摆B 项正确 答案：B 2如图 2 所示，长为 L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电 容为 C 的平行板电容器上，P、Q 为电容器的两个极板，磁场垂 直于环面向里，磁感应强度以 BB0Kt(K0)随时间变化，t0 时，P、Q 两板电势相等两板间的距离远小于环的半径，经时间 目标 t，电容器 P 板 ()A不带电 B所带电荷量与 t 成正比 C带正电，电荷量是KL2C4 D带负电，电荷量是KL2C4 解析：磁感应强度以 BB0Kt(K0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律 EtSBtKS，而 SL24，经时间 t 电容器 P 板所带电荷量 QECKL2C4；由楞次定律知电容器 P 板带负电，故 D 选项正确 答案：D 3(2009安徽高考)如图 3 甲所示，一个电阻为 R、面积为 S 的矩形导线框 abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B，方向与 ad 边垂直并与线框平面成 45角，O、O分别是 ab 边和 cd 边的中点现将线框右半边 ObcO绕 OO逆时针旋转 90到图 7 乙所示位置在这一过程中，导线中通过的电荷量是 ()A.2BS2R B.2BSR C.BSR D0 解析：甲图中，磁通量 122BS，乙图中穿过线圈的磁通量等于零，根据公式 qR2BS2R，A 正确 答案：A 4如图 4 所示，两根相距为 l 的平行直导轨 ab、cd，b、d 间连有一固定电阻 R，导轨电阻可忽略不计MN 为放在 ab 和 cd上的一导体杆，与 ab 垂直，其电阻也为 R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对杆 MN 施力使它沿导轨方向以速度 v 做匀速运动令 U 表示 MN 两端电压的大小，则 ()AU12Blv，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d BU12Blv，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b CUBlv，流过固定电阻 R 的感应电流由 b 到 d DUBlv，流过固定电阻 R 的感应电流由 d 到 b 解析：导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为 Blv，R 和导体杆形成一串联电路，由分压原理得 UBlvRRR12Blv，由右手定则可判断出感应电流方向由 NMbd，所以 A 选项正确 答案：A 5如图 5 所示，金属棒 ab 置于水平放置的光滑框架 cdef 上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于 ab 棒斜向下从某时刻开始磁感应强度均匀减小(假设不会减至零)，同时施加一个水平外力 F 使金属棒ab 保持静止，则 F ()A方向向右，且为恒力 B方向向右，且为变力 C方向向左，且为变力 D方向向左，且为恒力 解析：根据楞次定律，B 减小时，磁通量 减小，为阻碍 减小，ab 产生向右运动的趋势，故外力 F 方向向左再根据电磁感应定律，EtBSt，B 均匀减小，故Bt不变，E 不变，I 不变F安BIL 均匀减小，故 F 为变力C 项正确 答案：C 二、多项选择题(本题共 4 小题，每小题 7 分，共 28 分每小题有多个选项符合题意，全部选对的得 7 分，选对但不全的得 3 分，错选或不答的得 0 分)6某闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的图象分别如图 6 所示，关于回路中产生的感应电动势，下列判断正确的是 ()A图甲回路中，感应电动势不断增大 B图乙回路中，感应电动势恒定不变 C图丙回路中，0t1时间内的感应电动势小于 t1t2时间内的感应电动势 D图丁回路中，感应电动势先变小，再变大 解析：由 Et知，t 图象的斜率的绝对值表示电动势 E 的大小，图甲中斜率为 0，图乙中斜率不变，图丁中斜率先变小后变大，故 B、D 正确 答案：BD 7(2009山东高考)如图 7 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感应电流方向不变 BCD 段直导线始终不受安培力 C感应电动势最大值 EmBav D感应电动势平均值E14Bav 解析：导体切割磁感线产生电动势，由右手定则可知，感应电流方向不变A 正确 感应电动势的最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势，故 EmBav，C 正确 Et B12a2 t2av 由得E14Bav，D 正确 答案：ACD 8如图 8 所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框 abcd，现将导体框分别朝两个方向以 v、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中 ()A导体框中产生的感应电流方向相同 B导体框中产生的焦耳热相同 C导体框 ad 边两端电势差相同 D通过导体框截面的电荷量相同 解析：由右手定则可得两种情况下导体框中产生的感应电流方向相同，A 项正确；热量QI2Rt(BLvR)2RLvB2L3vR，导体框产生的焦耳热与运动速度有关，B 项错误；电荷量 QItBLvRLvBL2R，电荷量与速度无关，电荷量相同，D 项正确；以速度 v 拉出时，Uad14BLv，以速度 3v 拉出时，Uad14BL3v，C 项错误 答案：AD 9如图 9 所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中 a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流若图中铜盘半径为 L，匀强磁场的磁感应强度为 B，回路总电阻为 R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为.则下列说法正确的是 ()A回路中有大小和方向周期性变化的电流 B回路中电流大小恒定，且等于BL22R C回路中电流方向不变，且从 b 导线流进灯泡，再从 a 导线流向旋转的铜盘 D若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过 解析：把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由 b 经灯泡再从 a 流回铜盘，方向不变，C 对，A错回路中感应电动势为 EBl v 12Bl2，所以电流 IERBL22R，B 对当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，D 错 答案：BC 三、计算题(本题共 3 小题，共 37 分解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得分有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)10(11 分)(2010常州模拟)如图 10 甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界t0 时刻对线框施加一水平向右的外力 F，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间 t0穿出磁场图 10 乙所示为外力 F 随时间 t 变化的图象若线框质量为 m、电阻 R 及图象中的 F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出：(1)磁感应强度 B 的表达式；(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势 E 的表达式 解析：(1)线框运动的加速度：aF0m 线框边长：l12at02 线框离开磁场前瞬间速度：vat0 由牛顿第二定律知：3F0B2l2vRma 解式得，B 8m3RF02t05 (2)线框离开磁场前瞬间感应电动势：EBlv 解式得：E 2Rt0F02m.答案：(1)8m3RF02t05(2)2Rt0F02m 11(12 分)如图 11 甲所示，竖直向下的匀强磁场垂直于光滑的桌面，图甲中的虚线为磁场的边界线，边界线右侧的磁场区域足够大；质量为 m、电阻为 R 的矩形金属线圈 abcd 平放在桌面上，线圈的长和宽分别为 l 和 2l，线圈的一半在磁场内，一半在磁场外；t0时刻磁感应强度从 B0开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下线圈的 vt 图象如图 11 乙所示，图乙中的斜向虚线为 t0 时刻速度图线的切线，数据由图中给出求：(1)t0 时刻金属线圈的加速度；(2)磁感应强度的变化率Bt.解析：(1)由 vt 图象知，t0 时刻的加速度为 avtv0t1.(2)t0 时刻 EBtSBtl2 回路中电流 IER 此时安培力 FB0Il 由牛顿第二定律得 Fma 联立上述各式得Btmv0RB0l3t1.答案：(1)v0t1(2)mv0RB0l3t1 12(14 分)(2009全国卷)如图 12 所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率Btk，k 为负的常量用电阻率为、横截面积为 S 的硬导线做成一边长为 l的方框，将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中 求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率 解析：(1)导线框的感应电动势为 Et 12l2B 导线框中的电流为 IER 式中 R 是导线框的电阻，根据电阻率公式有 R4lS 联立式，将Btk 代入得 IklS8 (2)导线框所受磁场的作用力的大小为 FBIl 它随时间的变化率为 FtIlBt 由式得 Ftk2l2S8.答案：(1)klS8(2)k2l2S8