考点训练34法拉第电磁感应定律及其应用

1、考点训练34 法拉第电磁感应定律及其应用一、本题共8小题,每小题7分,共56分.在每小题给出的四个选项中有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得7分,选不全的得3分,有错选或不答的得0分.1.如下图所示,a、b是平行金属导轨,匀强磁场垂直导轨平面,c、d是分别串有电压表和电流表的金属棒,它们与导轨接触良好.当c、d以相同速度向右运动时,下列说法正确的是( )A.两表均无读数 B.两表均有读数C.电流表有读数,电压表无读数 D.电流表无读数,电压表有读数答案：A解析：从磁通量变化角度看,回路中磁通量没有变化,故回路中无感应电流;从切割磁感线角度看,c、d两端电势相等回路中无

2、感应电流.虽然c两端有电势差,但无电流流动,电压表不能显示出来,选A.2.(2006山东威海高三质量检测)为了控制海洋中水的运动,海洋工作者有时依靠水流通过地磁场所产生的感应电动势测水的流速.某课外活动兴趣小组由四个成员甲、乙、丙、丁组成,前去海边某处测量水流速度.假设该处地磁场的竖直分量已测出为B,该处的水流是南北流向.则下列测定方法可行的是( )A.甲将两个电极在水平面沿水流方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=B.乙将两个电极在水平面上沿垂直水流方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=C

3、.丙将两个电极沿垂直海平面方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=D.丁将两个电极在水平面上沿任意方向插入水流中,测出两极间距离L及与两极相连的测量电势差的灵敏仪器的读数U,则水流速度v=答案：B解析：利用水流动切割地磁场产生感应电动势,可等效成导体棒切割形式,则U=BLv,v=,故B选项对.3.(2006山东临沂高三质量检测)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.如右图所示,将探测线圈与冲击电流计G串联后测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路总电阻为R.将线圈放在被测匀强磁场

4、中,开始时线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,测出通过线圈的电荷量为q.由上述数据可得出被测磁场的磁感应强度为( )A.qR/S B.qR/nS C.qR/2nS D.qR/2S答案：C解析：由推导公式q=n可知,q=n,故B=,注意此题中=2BS.C选项正确.4.一直升机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示.如果忽略a到转轴中心线的距离，用表示每个叶片中的感应电动势，则（ ）A.=fl2B,且a点电势

5、低于b点电势B.=2fl2B,且a点电势低于b点电势C.=fl2B,且a点电势高于b点电势D.=2fl2B,且a点电势高于b点电势答案：A解析：对于螺旋桨叶片ab，其切割磁感线的速度是其做圆周运动的线速度，螺旋桨不同的点线速度不同，但满足v=R，可求其等效切割速度v=l/2=fl.运用法拉第电磁感应定律=Blv=fl2B,由右手定则判断电流的方向为由a指向b，在电源内部电流由低电势流向高电势，故选项A是正确的.5.如右图所示,一个闭合线圈放在匀强磁场中,线圈的轴线与磁场成30°角,磁感应强度B随时间均匀变化,线圈导线电阻率不变.用下述哪个方法可使线圈上感应电流增加一倍( )A.把线圈

6、匝数增加一倍 B.把线圈面积增加一倍C.把线圈的半径增加一倍 D.改变线圈轴线对于磁场的方向答案：C解析：这是一道传统的法拉第电磁感应定律的应用题,注意考虑全面,不要漏掉相关变量,I=NS=·Drcos30°/2(N为匝数,S、r为圆形线圈的面积和半径、为电阻率、D为导线横截面积),故只有C选项对.6.如图,匀强磁场垂直于正方形线框平面,且边界恰与线框重合,以相同速率匀速拉出线框,欲使ab间电势差最大,则应沿何方向拉出( )A.甲 B.乙 C.丙 D.丁答案：C解析：注意分清内、外电路,当ab两端电压为端电压时,其电势差最大,如图所示,Uab=BLv,故应沿丙方向拉出.7.

7、如右图所示,边长为L的正方形导线框质量为m,由距磁场H高处自由下落,其下边ab进入匀强磁场后,线圈开始做减速运动,直到其上边cd刚刚穿出磁场时,速度减为ab边进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L.则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )A.2mgL B.2mgL+mgH C.2mgL+mgH D.2mgL+mgH答案：C解析：设ab边刚进入磁场时速度为v0,则mgH=mv02,整个过程中,由能的转化与守恒定律有mg(H+2L)=Q+m()2,故Q=2mgL+mgH.8.(2006北京海淀期末检测)如图所示,一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动,沿着OO观察,线圈

8、沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,边长为l,电阻为R,转动的角速度为.则当线圈转至图示位置时( )A.线圈中感应电流的方向为abcdaB.线圈中的感应电流为C.穿过线圈的磁通量为0D.穿过线圈磁通量的变化率为0答案：BC解析：线圈在图示位置感应电动势E=nBS,感应电流方向为adcba,故A错误.I= ，故B正确.线圈与磁场平行，所以穿过线圈磁通量为零，故C正确.线圈在图示位置产生的感应电动势最大，由Em=n知磁通量变化率最大，故D错误.二、本题共2小题,每题10分,共20分.把答案填在题中的横线上.9.如图，金属导轨间距为d,一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强

9、度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面.一根金属棒电阻也为R,与导轨成角放置(导轨电阻不计),当金属棒以恒定速度v在金属导轨上滑行时(如图示),通过电阻的电流为_;电阻R上发热功率为_;拉力的机械功率为_.答案：(1) (2) (3)解析：(1)E=BLv=Bv,故I=.(2)电阻R上的发热功率PR=I2·R=.(3)拉力的机械功率P机可由能量转化守恒定律得出,P机=P电=I2·2R=2PR=.10.由金属板制成的U形导体框架宽度为d,以相对地的速度v1,在垂直磁场方向的平面上匀速移动,磁场方向垂直纸面向里.从框架右边水平射入质量为m的带电油滴,油滴相对地的速度为v2,方

10、向水平向左.如果油滴恰好做匀速圆周运动,则该油滴带_电,其运动半径R=_.答案：负 解析：(1)框架向右运动,切割磁感线,产生电动势,在框内产生向下的匀强电场,粒子做匀速圆周运动,说明电场力和重力平衡,故小油滴带负电.(2)由左手定则,判断出油滴做顺时针转动,框架产生的电动势E=Bdv1框内电压U=E匀强电场场强E=Bv1电场力F、重力G平衡,qE=mg半径R=由以上各式解得R=.三、本题共2小题,每小题12分,共24分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.11.质量为m、带电荷量为+q的绝缘小球,穿在半径为

11、r的光滑圆形轨道上,轨道平面水平.空间有分布均匀且随时间变化的磁场,磁场方向竖直向上,如图甲所示.磁感应强度B(t)的变化规律如图乙所示.(1)若圆环由金属材料制成,求圆环上感应电动势E的大小;(2)若圆环由绝缘材料制成,已知在t<T内,圆环处的感应电场的场强方向是沿顺时针并指向圆环的切线方向、大小为E=,t=0时刻小球静止.求t>T时,轨道对小球的作用力F的大小(小球重力不计).答案：(1)t<T时,E=r2B0/T tT时,E=0(2)F=q2rB02/4m解析：(1)由法拉第电磁感应定律E=n=nS有E=St<T时,=,S=r2故E=r2B0/TtT时,=0,故E

12、=0.(2)在t<T时,小球在圆环切线上的运动可等效为匀加速直线运动,则T时刻小球的速度为v1,由动量定理有qET=mv1,E=,v1=T=.又由牛顿第二定律有：qvB-F=m,F=.12.如图所示,无限长金属导轨EF、PQ固定在倾角为=53°的光滑绝缘斜面上,轨道间距L=1 m,底部接入一阻值为R=0.4 的定值电阻,上端开口.垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B=2 T.一质量为m=0.5 kg的金属棒ab与导轨接触良好,ab与导轨间动摩擦因数=0.2,ab连入导轨间的电阻r=0.1 ,电路中其余电阻不计.现用一质量为M=2.86 kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连.由静止释放M,不计空气阻力,当M下落高度h=2.0 m时,ab开始匀速运动(运动中ab始终垂直导轨,并接触良好).(1)求ab棒沿斜面向上运动的最大速度.(2)ab棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻R上产生的焦耳热和流过电阻R的总电荷量是多少?答案：(1)vm=3 m/s (2)QR=26.3 J q=8.0 C解析：(1)如图所示,在ab棒做加速运动时,由于v的增加,安培力F变大,ab棒在做加速度逐渐减小的加速运动,当