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课时作业 单独成册 方便使用基础题组一、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解析:由法拉第电磁感应定律 En知,感应电动势的大小与线圈匝数有关,A 错t误;感应电动势正比于,与磁通量的大小无直接关系,B 错误,C 正确;根据楞次定t律知,感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同” ,D 错误答案:C2.A、B 两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成,它们的半径之比 rArB21,在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域,磁场方向垂直于两导线环所在的平面,如图所示在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中,下列说法正确的是( )A两导线环内所产生的感应电动势相等BA 环内所产生的感应电动势大于 B 环内所产生的感应电动势C流过 A、B 两导线环的感应电流的大小之比为 14D流过 A、B 两导线环的感应电流的大小之比为 11解析:某一时刻穿过 A、B 两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量,设磁场区域的面积为 S,则 BS,由 ES(S 为磁场区域面积),对 A、B 两tBt导线环,有1,所以 A 正确,B 错误;I ,R(S1为导线的横截面积),EAEBERlS1l2r,所以 ,C、D 错误IAIBEArBEBrA12答案:A3.如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为 n,面积为 S.若在 t1到 t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由 B1均匀增加到 B2,则该段时间线圈两端a 和 b 之间的电势差 ab( )A恒为nSB2B1t2t1B从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1C恒为nSB2B1t2t1D从 0 均匀变化到nSB2B1t2t1解析:根据法拉第电磁感应定律,Enn,由楞次定律可以判断 a 点tSB2B1t2t1电势低于 b 点电势,所以 a、b 两点之间的电势差为n,C 项正确SB2S1t2t1答案:C4.(2018贵州七校联考)如图所示,两根相距为 l 的平行直导轨 ab、cd,b、d 间连有一定值电阻 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,磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对 MN 施力使它沿导轨方向以速度 v(如图)做匀速运动令 U 表示 MN 两端电压的大小,则( )AU Blv,流过定值电阻 R 的感应电流由 b 到 d12BU Blv,流过定值电阻 R 的感应电流由 d 到 b12CUBlv,流过定值电阻 R 的感应电流由 b 到 dDUBlv,流过定值电阻 R 的感应电流由 d 到 b解析:由右手定则可知,通过 MN 的电流方向为 NM,电路闭合,流过电阻 R 的电流方向由 b 到 d,B、D 项错误;导体杆切割磁感线产生的感应电动势 EBlv,导体杆为等效电源,其电阻为等效电源内电阻,由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可知,UIRR Blv,A 项正确,C 项错误E2R12答案:A5.如图所示,A、B 是两个完全相同的灯泡,L 是自感系数较大的线圈,其直流电阻忽略不计当开关 K 闭合时,下列说法正确的是( )AA 比 B 先亮,然后 A 熄灭BB 比 A 先亮,然后 B 逐渐变暗,A 逐渐变亮CA、B 一齐亮,然后 A 熄灭DA、B 一齐亮,然后 A 逐渐变亮,B 的亮度不变解析:开关闭合的瞬间,线圈由于自感阻碍电流通过,相当于断路,B 灯先亮,之后线圈阻碍作用减弱,相当于电阻减小,则总电阻减小,总电流增大,路端电压减小,B灯所在支路电流减小,B 灯变暗,A 灯所在支路电流增大,A 灯变亮答案:B二、多项选择题6.如图所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度随时间变化下列说法正确的是( )A当磁感应强度增加时,线框中的感应电流可能减小B当磁感应强度增加时,线框中的感应电流一定增大C当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大D当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变解析:线框中的感应电动势为 ES,设线框的电阻为 R,则线框中的电流 I BtER ,B 增大或减小时,可能减小,也可能增大,也可能不变线框中的感应电动BtSRBt势的大小只和磁通量的变化率有关,和磁通量的变化量无关故选项 A、D 正确答案:AD7.(2016高考全国卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片 P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中圆盘旋转时,关于流过电阻 R 的电流,下列说法正确的是( )A若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿 a 到 b 的方向流动C若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍,则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2倍解析:由右手定则知,圆盘按如题图所示的方向转动时,感应电流沿 a 到 b 的方向流动,选项 B 正确;由感应电动势 E Bl2 知,角速度恒定,则感应电动势恒定,电流12大小恒定,选项 A 正确;角速度大小变化,感应电动势大小变化,但感应电流方向不变,选项 C 错误;若 变为原来的 2 倍,则感应电动势变为原来的 2 倍,电流变为原来的 2 倍,由 PI2R 知,电流在 R 上的热功率变为原来的 4 倍,选项 D 错误答案:AB8.如图所示,a、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为 10 匝,边长 la3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b 线圈中感应电动势之比为 91Ca、b 线圈中感应电流之比为 34Da、b 线圈中电功率之比为 271解析:由于磁感应强度随时间均匀增大,则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向,则 A 项错误;根据法拉第电磁感应定律 ENNS,而tBt磁感应强度均匀变化,即恒定,则 a、b 线圈中的感应电动势之比为Bt 9,故 B 项正确;根据电阻定律 R,且 L4Nl,则 3,由闭EaEbSaSbl2 al2 bLSRaRblalb合电路欧姆定律 I 得,a、b 线圈中的感应电流之比为3,故 C 项错误;ERIaIbEaEbRbRa由功率公式 PI2R 知,a、b 线圈中的电功率之比为27,故 D 项正确PaPbI2 aI2 bRaRb答案:BD能力题组一、选择题9.如图所示是利用交流电焊接某环形金属零件的原理示意图,其中外圈 A 是通交流电的线圈,内圈 B 是环形零件,a 是待焊的接口,接口处电阻较大,则下列说法不正确的是( )A当 A 中通有交流电时,B 中会产生感应电动势,使得接口处金属熔化而焊接起来B在其他条件不变的情况下,交流电频率越高,焊接越快C在其他条件不变的情况下,交流电频率越低,焊接越快D焊接过程中,接口 a 处被熔化而零件的其他部分并不很热解析:交流电频率越高,磁通量变化率越大,由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势和感应电流越大,产生的热功率越大,焊接越快,选项 A、B 正确,C 错误;因为接口处电阻大,串联电路中电流处处相等,电阻大的地方产生的热量多,可将接口处熔化而零件的其他部分并不很热,选项 D 正确答案:C10(2018陕西渭南教学质量检测)如图所示,纸面内有一矩形导体线框 abcd,置于垂直纸面向里、边界为 MN 的匀强磁场外,线框的 ab 边平行磁场边界 MN,线框以垂直于 MN 的速度匀速地完全进入磁场,线框上产生的热量为 Q1,通过线框导体横截面的电荷量为 q1.现将线框进入磁场的速度变为原来的两倍,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为 q2,则有( )AQ2Q1,q2q1BQ22Q1,q22q1CQ22Q1,q2q1DQ24Q1,q22q1解析:设 ab 长为 L,ad 长为 L,则电动势 EBLv,感应电流 I ,产生的热ERBLvR量 QI2RtR,与速度成正比,所以 Q22Q1;通过导体横截B2L2v2R2LvB2L2vLR面的电荷量 q t, , ,三式联立解得 q,与速度无关,所以IIER EtRBLLRq1q2,选项 C 正确答案:C11.(多选)(2018山东潍坊高三质检)半径为 a、右端开小口的导体圆环和长为 2a 的导体直杆,单位长度的电阻均为 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( )A0 时,杆产生的感应电动势为 2BavB 时,杆产生的感应电动势为Bav33C0 时,杆受的安培力大小为2B2av2R0D 时,杆受的安培力大小为33B2av53R0解析:根据法拉第电磁感应定律可得 EBlv,其中 l 为有效长度,当 0 时,l2a,则 E2Bav;当 时,la,则 EBav,故选项 A 正确,B 错误根据通电直导线在3磁场中所受安培力大小的计算公式可得 FBIl,根据闭合电路欧姆定律可得I,当 0 时,l2a,E2Bav,rR(2)aR0,解得 F;当 ErR4B2av2R0时,la,EBav,rR(1)aR0,解得 F,故选项 C 错误,D 正确3533B2av53R0答案:AD二、非选择题12.小明同学设计了一个“电磁天平” ,如图甲所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡线圈的水平边长 L0.1 m,竖直边长 H0.3 m,匝数为 N1.线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度 B01.0 T,方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在 02.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量(重力加速度 g 取 10 m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到 0.5 kg,线圈的匝数 N1至少为多少?(2)进一步探究电磁感应现象,另选 N2100 匝、形状相同的线圈,总电阻R10 ,不接外电流,两臂平衡如图乙所示,保持 B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度 B 随时间均匀变大,磁场区域宽度 d0.1 m当挂盘中放质量为 0.01 kg 的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率.Bt解析:(1)线圈受到的安培力 FN1B0IL天平平衡 mgN1B0IL代入数据得 N125.(2)由电磁感应定律得 EN2t即 EN2LdBt由欧姆定律得 IER线圈受到的安培力 FN2B0IL天平平衡 mgN B02 2BtdL2R代入数据可得0.1 T/s.Bt答案:(1)25 (2)0.1 T/s13(2018河南重点中学联考)如图
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