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1、
第四節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律
A級 抓基礎(chǔ)
1.在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中,讓長為0.2 m的導(dǎo)線垂直于磁場方向做切割磁感線運(yùn)動,運(yùn)動方向與導(dǎo)線垂直,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為0.5 V,則導(dǎo)線切割磁感線的速度為( )
A.0.5 m/s B.5 m/s
C.0.05 m/s D.2.5 m/s
解析:由E=BLv可知v=5 m/s,B對.
答案:B
2.穿過一個單匝線圈的磁通量始終保持每秒鐘均勻地增加1 Wb,則( )
A.線圈中感應(yīng)電動勢每秒增加1 V
B.線圈中感應(yīng)電動勢每秒減少1 V
C.線圈中感應(yīng)電動勢大小不變
D.線圈中無感應(yīng)電動勢
2、
解析:磁通量始終保持每秒鐘均勻地增加1 Wb,則=1 Wb/s,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=n,得E=1 V保持不變.故C正確,A、B、D錯誤.
答案:C
3.用均勻?qū)Ь€做成的單匝正方形線框,每邊長為0.2米,正方形的一半放在和紙面垂直向里的勻強(qiáng)磁場中,如圖所示,當(dāng)磁場以20 T/s的變化率增強(qiáng)時,線框中點(diǎn)a、b兩點(diǎn)電勢差是( )
A.Uab=0.2 V B.Uab=-0.2 V
C.Uab=0.4 V D.Uab=-0.4 V
解析:由題意,磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為=20 T/s,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E==S=20××0.22 V=0.4 V,由楞次
3、定律判斷得,線框中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向,b相當(dāng)于電源的正極,a相當(dāng)于電源的負(fù)極,則a的電勢低于b的電勢,根據(jù)歐姆定律得Uab=-E=-0.2 V.
答案:B
4.一根導(dǎo)體棒ab在水平方向的勻強(qiáng)磁場中下落,并始終保持水平方向且與磁場方向垂直,如圖所示,若用φa、φb分別表示a、b兩點(diǎn)的電勢,則( )
A.φa<φb ,Uab越來越大 B.φa>φb ,Uab保持不變
C.φa>φb ,Uab越來越大 D.Uab=0
解析:導(dǎo)體棒ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,由右手定則可以知道,b點(diǎn)電勢高,a點(diǎn)電勢低,即φa<φb,導(dǎo)體棒下落過程速度v越來越大,感應(yīng)
4、電動勢E=BLv越來越大,導(dǎo)體棒ab兩端電勢差Uab越來越大,故A正確.
答案:A
5.在范圍足夠大,方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,B=0.2 T,有一水平放置的光滑框架,寬度為L=0.4 m,如圖所示,框架上放置一質(zhì)量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd,框架電阻不計(jì).若桿cd以恒定加速度a=2 m/s2、由靜止開始做勻變速運(yùn)動,則:
(1)在5 s內(nèi)平均感應(yīng)電動勢是多少?
(2)在5 s末回路中的電流多大?
(3)第5 s末作用在桿cd上的水平外力多大?
解析:(1)5 s內(nèi)的位移 s=at2=25 m,
5 s內(nèi)的平均速度==5 m/s(也可用=求解),
故平均感應(yīng)
5、電動勢=BL=0.4 V.
(2)第5 s末速度v=at=10 m/s,
感應(yīng)電動勢E=BLv,
則回路中的電流為:
I=== A=0.8 A.
(3)桿cd勻加速運(yùn)動,由牛頓第二定律,得
F-F安=ma,
即F=BIL+ma,代入解得F=0.164 N.
答案:(1)0.4 V (2)0.8 A (3)0.164 N
B級 提能力
6.(多選)一根直導(dǎo)線長0.1 m,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動,則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢( )
A.一定為0.1 V B.可能為0
C.可能為0.01 V D.可以大于0.1 V
解析:導(dǎo)
6、體切割磁感線時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大?。篍=BLvsin θ.其大小與B和v之間的夾角θ有關(guān).
答案:BC
7.如圖甲所示,螺線管匝數(shù)n=1 000匝,橫截面積S=10 cm2,螺線管導(dǎo)線電阻r=1 Ω,電阻R=4 Ω,磁感應(yīng)強(qiáng)度B的Bt圖象如圖乙所示(以向右為正方向),下列說法正確的是( )
圖甲 圖乙
A.通過電阻R的電流方向不變
B.感應(yīng)電流的大小保持不變
C.電阻R兩端的電壓為6 V
D.C點(diǎn)的電勢一直保持4.8 V不變
解析:由楞次定律可知:0~1 s內(nèi),電流從C→R→A,1~2 s內(nèi),電流從A→R→C,故選項(xiàng)A錯誤;由圖象可知=6 T/s
7、大小不變,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢E=n=1 000×6×10×10-4 V=6 V不變,所以感應(yīng)電流的大小I== A=1.2 A不變,故選項(xiàng)B正確;由閉合電路的歐姆定律可知電阻R兩端的電壓為U=IR=1.2×4 V=4.8 V故選項(xiàng)C錯誤;由于A點(diǎn)接地,所以C點(diǎn)的電勢為±4.8 V,故選項(xiàng)D錯誤.
答案:B
8.我國第一艘航母“遼寧艦”交接入列后,殲15飛機(jī)順利完成了起降飛行訓(xùn)練,圖甲為一架殲15飛機(jī)剛著艦時的情景.已知該飛機(jī)機(jī)身長為l,機(jī)翼兩端點(diǎn)C、D的距離為d,某次在我國近海海域訓(xùn)練中飛機(jī)降落時的速度沿水平方向,大小為v.如
8、圖乙所示,該空間地磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的水平分量為Bx,豎直分量為By.C、D兩點(diǎn)間的電勢差為U,下列分析正確的是( )
圖甲 圖乙
A.U=Bxlv,C點(diǎn)電勢低于D點(diǎn)電勢
B.U=Bxdv,C點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢
C.U=Bylv,C點(diǎn)電勢低于D點(diǎn)電勢
D.U=Bydv,C點(diǎn)電勢高于D點(diǎn)電勢
解析:飛機(jī)機(jī)翼切割磁感線,地磁場豎直分量為By.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢大小為U=Bydv;北半球的磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量是向下的,根據(jù)右手定則,感應(yīng)電動勢的方向由D指向C,所以C點(diǎn)的電勢高于D點(diǎn)的電勢,故D正確,A、B、C錯誤.
答案:D
9.如圖所示,平行金屬導(dǎo)軌的間距
9、為d,一端跨接一阻值為R的電阻,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向里,一根長直金屬棒與導(dǎo)軌成60°角放置,且接觸良好,則當(dāng)金屬棒以垂直于棒的恒定速度v沿金屬導(dǎo)軌滑行時,其他電阻不計(jì),電阻R中的電流為( )
A. B.
C. D.
解析:金屬棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為:E=BLv=Bv;通過R的電流為: I==,故選A.
答案:A
10.如圖(a)所示,一個電阻值為R,匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b
10、)所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì).求0至t1時間內(nèi)
圖(a) 圖(b)
(1)通過電阻R1上的電流大小和方向;
(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量.
解析:(1)由圖象分析可知,0至t1時間內(nèi)=.由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=n=n·S,而S=πr.由閉合電路歐姆定律有I1=.聯(lián)立以上各式得,通過電阻R1上的電流大小I1=.由楞次定律可判斷通過電阻R1上的電流方向從b到a.
(2)通過電阻R1上的電量:q=I1t1=,
電阻R1上產(chǎn)生的熱量:Q=IR1t1=.
答案:(1) 從b到a
(2)
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