法拉第電磁感應(yīng)定律試題及答案

　　（40分鐘 5 0分）

　　一、選擇題（本 題共5小題，每小題6分，共30分）

　　1.關(guān)于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）

　　A.電源電動(dòng)勢(shì)就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　B.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源

　　C.在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中沒(méi)有感應(yīng)電流就一定沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　D.電路中有電流就一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　2.（2013揭陽(yáng)高二檢測(cè)）從同一位置將一磁鐵緩慢地或迅速地插到閉合線圈中同樣位置處，不發(fā)生變化的物理量有（ ）

　　A.磁通量的變化率 B.感應(yīng)電流的大小

　　C.消耗的機(jī)械能 D.磁通量的變化量

　　3.穿過(guò)某線圈的磁通量隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值的時(shí)間是（ ）

　　A.0～2 s B.2～4 s C.4～6 s D.6～10 s

　　4.（2013白城高二檢測(cè)）一接有電壓表的矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右做勻速運(yùn)動(dòng)，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（ ）

　　A.線圈中有感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　B.線圈中無(wú)感應(yīng)電流，也無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　C.線圈中無(wú)感應(yīng)電流，有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

　　D.線圈中無(wú)感應(yīng)電流，但電壓表有示數(shù)

　　5.如圖甲所示，圓形線圈M的匝數(shù)為50匝，它的兩個(gè)端點(diǎn)a、b與理想電壓表相連，線圈中磁場(chǎng)方向如圖，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則ab兩點(diǎn)的電勢(shì)高低與電壓表讀數(shù)為（ ）

　　A.φa>φb，20V B.φa>φb，10V

　　C.φa<φb，20V D.φa<φb，10V

　　二、非選擇題（本題共2小題，共20分。需寫出規(guī)范的解題步驟）

　　6.（10分）如圖所示，用質(zhì)量為m、電阻為R的均勻?qū)Ь�做成邊長(zhǎng)為l的單匝正方形線框MNPQ，線框每一邊的電阻都相等。將線框置 于光滑絕緣的水平面上。在線框的右側(cè)存在豎直方向的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)邊界間的距離為2l，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在垂直MN邊的水平拉力作用下，線框以垂直磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線框平面水平，且MN邊與磁場(chǎng)的邊界平行。求：

　�。�1）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)， 線框中感應(yīng)電流的大��；

　　（2）線框MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電壓；

　�。�3）在線框從MN邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到PQ邊剛穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框中產(chǎn)生的熱量是多少？

　　7.（10分）（能力挑戰(zhàn)題）如圖所示，矩形線圈在0.01s內(nèi)由原始位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ。已知ad=5×10-2m，ab=20×10-2m，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，R1=R3=

　　1Ω，R2=R4=3Ω。求：

　�。�1）平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

　�。�2）轉(zhuǎn)落時(shí)，通過(guò)各電阻的平均電流。（線圈的電阻忽略不計(jì)）

　　答案解析

　　1.【解析】選B。電源電動(dòng)勢(shì)的來(lái)源很多，不一定是由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，如果沒(méi)有感應(yīng)電流，也可以有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，C錯(cuò)誤；電路中的電流可能是由化學(xué)電池或其他電池作為電源提供的，所以有電流不一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，D錯(cuò)誤；在有感應(yīng)電流的回路中，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源， 故B正確。

　　2. 【解析】選D。磁鐵以兩 種速度插入線圈的初末位置相同，則初位置的磁通量和末位置的磁通量也相同，因此磁通量的變化量相同，選項(xiàng)D正確；由于插入的快慢不同，則時(shí)間不同，因此磁通量的變化率不同，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、感應(yīng)電流和轉(zhuǎn)化的電能也不同，消耗的機(jī)械能也不同，所以選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤。

　　3.【解析】選C。在Φ-t圖像中，其斜率在數(shù)值上等于磁通量的變化率，斜率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也越大，在圖像中，4～6 s圖線的斜率最大，即該段時(shí)間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故C項(xiàng)正確。

　　4.【解析】選C。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右勻速運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤；因?qū)�體邊框ad和bc均切割磁感線，因此ad和bc邊框中均產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于無(wú)電流通過(guò)電壓表，所以電壓表無(wú)示數(shù)，故B錯(cuò)誤，C正確。

　　5.【解析】選B。由題意可知，線圈M的磁場(chǎng)的磁通量隨時(shí)間均勻增加，則E=n =50× V=10 V；由 楞次定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)反向，由右手螺旋定則可以看出，此時(shí)a點(diǎn)的電勢(shì)較高。

　　【變式備選】將一粗細(xì)均勻的電阻絲圍成的正方形線框置于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框平面，其邊界與正方形線框的邊平行�，F(xiàn)使線框以同樣大小的速度沿四個(gè)不同方向平移出磁場(chǎng)，如 圖所示，則在移出過(guò)程中 線框的一邊ab兩點(diǎn)間電勢(shì)差絕對(duì)值最大的是（ ）

　　【解析】選B。四個(gè)選項(xiàng)中，切割磁感線的邊所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小均相等（E），回路電阻均為4r（每邊電阻為r），則電路中 的電流亦相等，即I= ，只有B圖中，ab邊為電源，故Uab=I3r= E。其他情況下，Uab=Ir= E，故B選項(xiàng)正確。

　　6.【解題指南】首先要明確其等效電路，MN兩端的電壓為閉合回路的外電壓；求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由閉合電路歐姆定律即可求出回路上的電流和MN兩端的電壓；確定有電流的時(shí)間，根據(jù)焦耳定律求熱量。

　　【解析】（1）線框MN邊在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Blv，

　　線框中的感應(yīng)電流I= = 。

　�。�2）M、N兩點(diǎn)間的電壓UMN=IR外=I R= Blv。

　�。�3）線框運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有感應(yīng)電流的時(shí)間t= ，

　　此過(guò)程線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt= 。

　　答案：（1） （2） Blv（3）

　　7.【解析】線圈由位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量Φ發(fā)生變化，即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ，視這一線圈為一等效電源，線圈內(nèi)部為內(nèi)電路，線圈外部為外電路，然后根據(jù)閉合電路歐姆定律求解。

　　（1）設(shè)線圈在位置Ⅰ時(shí)，穿過(guò)它的磁通量為Φ1，線圈在位置Ⅱ時(shí)，穿過(guò)它的磁通量為Φ2，有

　　Φ1=BScos60°=1×10-2Wb，Φ2=BS=2×10-2Wb，

　　所以ΔΦ=Φ2-Φ1=1×10-2Wb。

　　根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得E= = V=1 V。

　　（2）將具有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈等效為電源，其外電路的總電阻

　　R= =2Ω。

　　根據(jù)閉合電路歐姆定律得 總電流

　　I= = A=0.5 A。

　　通過(guò)各電阻的 電流I′= =0.25A。

　　答案：（1）1V（2）0.2 5 A

　　【總結(jié)提升】三種求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方法

　　（1）應(yīng)用公式E=n 。這里主要有兩種情況：一是面積不變，這時(shí)公式為E=nS ；另一種是磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變，這時(shí)公式為E=nB 。

　�。�2）公式E=Blvsinθ。該公式一般用來(lái)計(jì)算導(dǎo)體棒切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，式中B表示磁感應(yīng)強(qiáng)度，l表示導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度，v表示瞬時(shí)速度，θ表示v與B之間的夾角。

　�。�3）公式E= Bl2ω。主要適用于導(dǎo)體棒繞一個(gè)端點(diǎn)垂直于磁感線并勻速轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線的情形。

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