《法拉第电磁感应定律的应用》进阶练习(三)

1、法拉第电磁感应定律的应用进阶练习一、单选题1. 如图所示， 矩形导线框 abcd 放在变化的磁场中， 磁感线方向与线圈平面垂直，规定垂直于纸面向外的磁感应强度为正值，方向向左的力为正值，从 O时刻起磁感应强度 B 随时间变化的图象如图所示，则线框的ab 边受力随时间变化的图象可能是（）A.B.C.D.2. 如图所示， 条形磁铁以某一速度做下列哪些运动时，螺线管中会产生如图所示方向的电流（）A. 向左平动C. 垂直纸面向外运动B. 向右平动D. 垂直纸面向里运动3. 如图，两块水平放置的金属板相距为 d，用导线将两极板与一个 n 匝线圈连接，若线圈置于竖直向下的变化磁场 B 中，则两板间一质量为

2、 m，带电量为 +q 的微粒恰能静止，则线圈中磁场的变化情况和磁通量的变化率，下列说法正确的是（）A. 变化的磁场B 增大，B.变化的磁场B 减弱，C. 变化的磁场B 减弱，D.变化的磁场B 增大，二、填空题4. 如图甲所示，一个圆形单匝线圈的面积S=200cm2，线圈的电阻为R=1 把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中磁感应强度随时间变化规律如图乙所示B-t图象 求： 0 4s 内线圈中感应电流I 1= _ A，5s末线圈中感应电流I 2= _A， 0 6s 内线圈中感应电流的有效值I= _ A，0 6s内线圈中感应电流的平均值= _ A三、计算题5. 如图甲所示，水平面上有两电阻

3、不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距 d=0.5m ，导轨左端通过导线与阻值为 2 的电阻 R 连接，右端通过导线与阻值为 4 的小灯泡 L 连接在矩形区域 CDFE内有竖直向上的匀强磁场，CE长为 2m，CDFE区域内磁场的磁感应强度B 随时间变化的关系如图乙所示，在 t=0 时，一阻值为2 的金属棒在水平恒力F 作用下由静止开始从AB 位置沿导轨向右运动，在金属棒从AB 位置运动到EF位置的过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：（ 1）通过小灯泡的电流大小（ 2）恒力 F 的大小（ 3） 4s 末金属棒的速度大小（ 4）金属棒的质量参考答案【答案】1.B2.A3.A4.10 -3；4

4、15;10 -3 ；5. 解：（ 1）金属棒未进入磁场时，R 总 =RL+=4 +=5 ，由法拉第电磁感应定律可得：E1=0.5 ×2×=0.5V ，通过小灯泡的电流：I L=0.1A；（ 2）因灯泡亮度不变，故4s 末金属棒恰好进入磁场且做匀速运动，金属棒中的电流为：I=I L+I R=I L+=0.1+0.1 ×=0.3A，金属棒匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得：恒力 F=FB=BId=2×0.3 ×0.5=0.3N ，（ 3） 4s 后回路中的感应电动势为：E2=I （ R+）=0.3 ×（ 2+） =1V，因为 E=BLv

5、，则 4s 末金属棒的速度：v=1m/s；（ 4）由运动学公式 v=v 0+at 可知，前 4s 金属棒的加速度为：a=0.25m/s 2，故金属棒的质量：m=1.2kg ；答：（ 1）通过小灯泡的电流大小为0.1A ；（ 2）恒力速度大小为1m/s （4）金属棒的质量为1.2kg F 的大小0.3N ；（ 3）4s末金属棒的【解析】1.解： t=0时刻，磁感应强度的方向垂直线框平面向里，在0 到1s 内，穿过线框的磁通量变小，由楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ab 边的安培力水平向左当在 1s 到 2s 内，磁感应强度的方向垂直线框平面向外，穿过线框的磁通量变大，由

6、楞次定律可得，感应电流方向是顺时针，再由左手定则可得线框的ab 边的安培力水平向右在下一个周期内，重复出现安培力先向左后向右根据F=BIL ，知磁感应强度均匀变化，则安培力的大小均匀变化，故B 正确， A、 C、 D 错误故选： B穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势，从而形成感应电流由题意可知，磁感应强度是随着时间均匀变化的，所以感应电流是恒定的，则线框ab 边所受的安培力与磁感应强度有一定的关系安培力的方向由左手定则来确定，而感应电流方向则由楞次定律来确定当导线与磁场垂直放置时，若电流、导线长度不变时，安培力与磁感应强度成正比2. 解： A、当条形磁铁水平向左靠近螺线管时，导

7、致线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与它原来方向相反，再由右手螺旋定则可得，感应电流的方向即螺线管上端相当于电源正极，下端是负极与图示相同，故A 正确；B、当条形磁铁水平向右远离螺线管时，导致线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与它原来方向相同，再由右手螺旋定则可得，感应电流的方向即螺线管上端相当于电源负极，下端是正极与图示方向相反，故B 错误；CD、同理，当垂直纸面向外或向里运动，均会导致穿过线圈的磁通量在减小，与 B 选项结论相同，故 CD错误；故选： A根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化当磁铁向左运动，导致线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁铁向右

8、运动，导致线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同，从而即可求解解决本题的关键掌握楞次定律的内容，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化也可从运动角度去分析：来拒去留当N 极靠近时，则线圈上端相当于N极去抗拒，从而确定感应电流方向3. 解：电荷量为 q 的带正电的油滴恰好处于静止状态，电场力竖直向上，则电容器的下极板带正电，所以线圈下端相当于电源的正极，由题意可知，根据楞次定律，可得穿过线圈的磁通量在均匀增加；线框产生的感应电动势： E=n ；油滴所受电场力：F=E 场 q，对油滴，根据平衡条件得：q=mg；所以解得，线圈中的磁通量变化率的大小为：=故 A 正确， BCD错误；

9、故选： A由题意可知， 线圈置于竖直向上的均匀变化的磁场中，根据法拉第电磁感应定律E=n会产生稳定的电动势，小球受到向上的电场力，根据小球的平衡可求出磁通量的变化率以及磁场的变化解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，欧姆定律等等电磁感应与电路、电场的基本规律；还会用楞次定律判端电动势的方向注意感应电动势与电场强度符号容易混淆同时要注意电容器的电压不是线圈产生的感应电动势4. 解：根据法拉第电磁感应定律，则 0 4s 内线圈中感应电动势 E =0.001V ，1由 I= =A=0.001A=10-3 A；同理， 5s 末线圈中感应电动势E2=0.004V ；那么由 I= ，感应电流 I 2=A=

10、0. 004A=4×10 -3 A；根据焦耳定律，则有：+=代入数据，解得： I=A；而由法拉第电磁感应定律，0 6s内线圈中感应电动势 E3=；感应电流的平均值 = =；故答案为： 10-3 、4×10 -3 、根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律，即可求解感应电流大小，再根据热效应，结合焦耳定律，即可求解电流有效值考查法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律的应用，理解平均感应电动势求解方法，掌握有效值的含义5.（ 1）金属棒未进入磁场时，由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势的大小，由电路的性质可得出电阻，则可求得通过灯泡的电流；（ 2）由题意可知金属棒应恰好匀速运动，由灯泡中的电流可求得电路中的总电流，由F=BIL 可求得安培力，则可求得拉力；（ 3）