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高中物理 第1章 第2节 感应电动势与电磁感应定律课后知能检测 鲁科版选修32

【课堂新坐标】(教师专用)2014-2015 学年高中物理 第 1 章 第 2 节 感应电动势与电磁感应定律课后知能检测 鲁科版选修 3-2
1.(2012·德州高二检测)处在磁场中的一闭合线圈,若没有感应电流,则可以判定 ()
A.线圈在磁场中静止 B.线圈没有切割磁感线运动 C.磁场没有变化 D.穿过线圈的磁通量没有变化 【解析】 闭合线圈中没有感应电流,说明穿过线圈的磁通量没有变化,可能是由于线 圈相对磁场静止,也可能是在匀强磁场内部切割磁感线运动或磁场虽然变化,但线圈与磁场 平行,最终导致磁通量不变,A、B、C 错,D 对. 【答案】 D 2.由法拉第电磁感应定律知(设回路的总电阻一定)( ) A.穿过闭合电路的磁通量达最大时,回路中的感应电流达最大 B.穿过闭合电路的磁通量为零时,回路中的感应电流一定为零 C.穿过闭合电路的磁通量变化量越大,回路中的感应电流越大 D.穿过闭合电路的磁通量变化越快,回路中的感应电流越大 【解析】 本题考查对法拉第电磁感应定律的理解.关键是抓住感应电动势的大小和磁 通量的变化率成正比.感应电动势大小和磁通量大小、磁通量变化量的大小无关,它由磁通 量变化率决定,故选 D. 【答案】 D
1

3.A 是闭合导体中的一部分,判断下列各图中有感应电动势产生的是( )
【解析】 选项 A、C 中导体均切割磁感线,选项 B、D 中导体均不切割磁感线,故选项 A、C 正确,B、D 错误.
【答案】 AC 4.如图 1-2-11 所示,在匀强磁场中,MN、PQ 是两根平行的金属导轨,而 ab、cd 为 串有电压表和电流表的两根金属棒,同时以相同速度向右运动时,下列说法正确的有( )
图 1-2-11 A.电压表有读数,电流表有读数 B.电压表无读数,电流表有读数 C.电压表无读数,电流表无读数 D.电压表有读数,电流表无读数 【解析】 因两根金属棒以相同速度向右运动,穿过闭合回路的磁通量不变,无感应电
2

流产生,两电表均无读数,故选项 C 正确. 【答案】 C 5.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为 4.5×10-5T.一灵敏电压表连
接在当地入海河段的两岸,河宽 100 m,该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过.设落 潮时,海水自西向东流,流速为 2 m/s.下列说法正确的是
() A.电压表记录的电压为 5 mV B.电压表记录的电压为 9 mV C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高 【解析】 海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为:自西向东运动的导体棒在切 割竖直向下的磁感线.根据右手定则可判断出北岸是正极,电势高,南岸电势低,所以 D 正确,C 错.根据法拉第电磁感应定律 E=Blv=4.5×10-5×100×2 V=9×10-3 V,所以 B 正确,A 错. 【答案】 BD

图 1-2-12

6.物理实验中常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量,如图 1-2

-12 所示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈匝数为 n,

面积为 S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为 R.若将线圈放在被测匀强磁场中,开始线圈

平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转 180°,冲击电流计测出通过线圈的电荷量为 q,由上

述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( )

qR

qR

A.nS

B.2nS

3

qR

qR

C.2S

D. S

【解析】

q=

I

Δt=

E R

·Δt=nΔΔΦt·ΔRt=nΔRΦ=n2RBS,所以

B=2qnRS.

【答案】 B

图 1-2-13

7.如图 1-2-13 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.磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于 导轨平面.设金属棒与两导轨接触点之间的距离为 L,金属棒与导轨间夹角为 60°,以速度

v 水平向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )

A.I=BLRv

B.I=

3BLv 2R

C.I=B2LRv

D.I=

3BLv 3R

【解析】 公式 E=BLv 适用于 B、L、v 三者互相垂直的情况.本题 B 与 L,B 与 v 是相 互垂直的,但 L 与 v 不垂直,故取 L 垂直于 v 的长度 Lsin θ,即有效切割长度,所以 E=

BLvsin 60°= 23BLv,由欧姆定律 I=ER得 I= 32BRLv,故 B 正确.

【答案】 B

4

图 1-2-14 8.(2013·新课标全国高考)如图 1-2-14,在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属 棒 ab、ac 和 MN,其中 ab、ac 在 a 点接触,构成“V”字型导轨.空间存在垂直于纸面的均 匀磁场.用力使 MN 向右匀速运动,从图示位置开始计时,运动中 MN 始终与∠bac 的平分线 垂直且和导轨保持良好接触.下列关于回路中电流 i 与时间 t 的关系图线,可能正确的是 ()
【解析】 本题为电磁感应和电路的题目,所以应从动生感应电动势和闭合电路欧姆定 律角度入手.
设图示位置时 a 距棒的距离为 l0,导体棒匀速切割磁感线的速度为 v,单位长度金属棒 的电阻为 R0,导轨夹角为 θ,运动时间 t 时,切割磁感线的导体棒长度 l=2(l0+vt)tan θ2 ,
5

有效电路中导体棒长度 l 总=l+2

l0+vt θ

,导体棒切割磁感线产生的感应电动势 e=Blv

cos 2

=2Bv(l0+vt)tan θ2 ,电路中总电阻 R=R0l 总=R0[2(l0+vt)tan θ2 +2

l0+vt θ

],所以

cos 2

i=eR=R0[2

2Bv

l0+vt

tan

θ 2

l0+vt

tan θ2 +2

l0+vt θ

cos 2

Bv·tan

θ 2

= ] R0[tan

θ2 +

1

, θ]

cos 2

即 i 为恒定值与 t 无关,选项 A 正确.

【答案】 A

9.为了利用海洋资源,海洋工作者有时根据水流切割地磁场所产生的感应电动势来测 量海水的流速.假设海洋某处地磁场竖直分量 B=0.5×10-4T,水流是南北流向,如图 1-2

-15 所示,将两电极竖直插入此处海水中,且保持两电极的连线垂直水流方向.若两电极 相距 L=20 m,与两电极相连的灵敏电压表读数 U=0.2 mV,则海水的流速大小为( )

图 1-2-15

A.10 m/s

B.0.2 m/s

C.5 m/s

D.2 m/s

【解析】 将流动的海水看成是运动的导体,可以利用法拉第电磁感应定律求解.

由 E=BLv 知,v=BEL=0.2 m/s.故选 B.

【答案】 B

10.(2013·沈阳高二检测)如图 1-2-16 甲所示,一个 500 匝的线圈的两端跟 R=99 Ω

的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是 20 cm2,电阻为 1 Ω,磁

6

场的磁感应强度随时间变化的图象如图 1-2-16 乙所示,求磁场变化过程中通过电阻 R 的 电流.

图 1-2-16

【解析】 由题图乙知:线圈中磁感应强度 B 均匀增加,其变化率Δ ΔBt=

50-10 4

T/s

=10 T/s.

由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为

E



n

ΔΦ Δt



n

ΔB Δt

S



500×10×20×10-4V=10 V

由闭合电路欧姆定律得感应电流大小为 I=R+E r=991+0 1 A=0.1 A.

【答案】 0.1 A

11.一个边长为 a=1 m 的正方形线圈,总电阻为 R=2 Ω,当线圈以 v=2 m/s 的速度

通过磁感应强度 B=0.5 T 的匀强磁场区域时,线圈平面总保持与磁场垂直.若磁场的宽度

b>1 m,如图 1-2-17 所示,求:

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图 1-2-17 (1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小; (2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热. 【解析】 (1)根据 E=Blv,I=ER,知 I=BRav=0.5×21×2 A=0.5 A. (2)线圈穿过磁场过程中,由于 b>1 m,故只在进入和穿出时有感应电流,故 Q=2I2Rt =2I2R·av=2×0.52×2×12 J=0.5 J. 【答案】 (1)0.5 A (2)0.5 J 12. (2012·阜阳高二期中)如图 1-2-18 所示,水平放置的平行金属导轨相距 l=0.50 m,左端接一电阻 R=0.20 Ω,磁感应强度 B=0.40 T 的匀强磁场,方向垂直于导轨平面.导 体棒 ab 垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计, 当 ab 以 v=4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动时,求:
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图 1-2-18 (1)ab 棒中感应电动势的大小; (2)回路中感应电流的大小; (3)ab 棒中哪端电势高; (4)维持 ab 棒做匀速运动的水平外力 F 的大小. 【解析】 根据法拉第电磁感应定律,ab 棒中的感应电动势为 E=Blv=0.40×0.50×4.0 V=0.80 V. (2)感应电流的大小为 I=ER=00..8200 A=4.0 A. (3)ab 相当于电源,根据右手定则知,a 端电势高. (4)ab 棒受安培力 F=BIl=0.40×4.0×0.50 N=0.8 N 由于 ab 以 v=4.0 m/s 的速度水平向右匀速滑动,故外力的大小也为 0.8 N. 【答案】 (1)0.80 V (2)4.0 A (3)a 端高 (4)0.8 N
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