学年高中物理第四章电磁感应法拉第电磁感应定律强化演练新人教版选修

PAGE第四章第4节法拉第电磁感应定律课后强化演练一、选择题1．(多选)(2017·平遥月考)一个闭合的正方形线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场方向成30°角，当磁场的磁感应强度发生均匀变化时，可在线圈内产生电流强度为I的电流，若要使电流强度变为2I，可采用的方法是()A．线圈匝数增加1倍B．使线圈平面与磁感线间的夹角变成90°C．正方形的边长增加1倍D．磁感应强度对时间的变化率增加1倍解析：根据法拉第电磁感应定律可知，E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，将线圈的匝数增加1倍时，线圈产生的感应电动势也增加为原来的2倍，但线圈电阻也增加为原来的2倍，线圈中的感应电流没有变化，A选项错误；使线圈平面与磁感线间的夹角变为90°，线圈的磁通量变为2倍，感应电动势变为2倍，感应电流变为原来的2倍，B选项正确；将线圈的边长增加1倍时，则线圈面积是原来的4倍，产生的感应电动势是原来的4倍，根据电阻定律可知，线圈电阻是原来的2倍，感应电流是原来的2倍，C选项正确；将磁感应强度对时间的变化率增加1倍，产生的感应电动势是原来的2倍，由于线圈电阻不变，感应电流是原来的2倍，D选项正确．答案：BCD2．(2017·宁夏模拟)如图虚线上方空间有匀强磁场，扇形导线框绕垂直于框面的轴O以角速度ω匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针为正，那么，能正确表明线框转动一周感应电流变化情况的是下列图中的哪一个()解析：线框在磁场外转动时，无感应电流；当线框进入磁场时，切割的有效长度为半径，恒定不变，根据旋转切割原理可知，E＝eq\f(1,2)BL2ω，感应电动势和感应电流大小不变，根据右手定则可知，电流为逆时针；当线框全部进入磁场，磁通量不变，无感应电流；当线框穿出磁场时，感应电动势和感应电流大小不变，根据右手定则可知，电流为顺时针，A选项正确．答案：A3．(多选)如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2，在先后两种情况下()A．线圈中的感应电流之比为I1∶I2＝2∶1B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2＝1∶2C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝1∶2D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶1解析：匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，导体切割磁感线产生感应电动势E＝BLv，感应电流I＝eq\f(BLv,R)，速度之比等于电流之比，故A选项正确，B选项错误；根据焦耳定律Q＝I2Rt＝eq\f(B2L3v,R)，焦耳热之比等于电流之比，C选项错误；根据q＝It＝eq\f(BLv,R)·eq\f(L,v)＝eq\f(BL2,R)，可知通过某截面的电荷量之比为1∶1，D选项正确．答案：AD4．在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图所示，已知C＝30μF，L1＝5cm，L2＝8cm，磁场以5×10－2T/s的速率增加，则()A．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－5CB．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－5CC．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－9CD．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－9C解析：电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E，由法拉第电磁感应定律，可得E＝eq\f(ΔB,Δt)·L1L2＝2×10－4V，电容器的带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上极板的电势高，带正电，故C项正确．答案：C5．(2017·安徽省模拟)如图所示，平行极板与单匝圆线圈相连，极板距离为d，圆半径为r，单匝线圈的电阻为R1，外接电阻为R2，其它部分的电阻忽略不计．在圆中有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度均匀增加，有一个带电粒子静止在极板之中，带电粒子质量为m、电量为q.则下列说法正确的是()A．粒子带正电B．磁感应强度的变化率为eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(R1＋R2mgd,πr2qR2)C．保持开关闭合，向上移动下极板时，粒子将向下运动D．断开开关S，粒子将向下运动解析：垂直纸面向里的磁场均匀增加，根据楞次定律可知，平行板电容器的上极板电势高，带正电，下极板电势低，带负电，带电粒子受到竖直向上的电场力和竖直向下的重力作用，处于平衡状态，故粒子带正电，A选项错误；根据平衡条件得，mg＝qeq\f(U,d)，根据法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，根据闭合电路欧姆定律可知，U＝eq\f(R2,R2＋R1)E，联立解得，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(R1＋R2mgd,πr2qR2)，B选项正确；当保持开关闭合，则极板间的电压不变，当向上移动下极板时，间距减小，电场强度增大，电场力增大，粒子将向上运动，C选项错误；当断开开关S，电容器电荷量不变，电场强度不变，电场力也不变，粒子静止不动，D选项错误．答案：B6．如图所示，用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环，把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k＞0)，ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为ρ.则()A．圆环中产生顺时针方向的感应电流B．圆环具有扩张的趋势C．圆环中感应电流的大小为eq\f(krS,4ρ)D．图中ab两点间的电压大小为eq\f(1,2)kπr2解析：根据楞次定律，可判断圆环中产生的感应电流沿逆时针方向，故A错误；当磁场增大时，穿过线圈的磁通量增加，由于“阻碍”作用，线圈有缩小的趋势，故B错误；根据法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(1,2)πr2k，R＝ρeq\f(2πr,S)，所以电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(krS,4ρ)，故C正确；圆环的右侧相当于电源，左侧是外电路，a、b两点间的电压是路端电压，即U＝eq\f(E,2)＝eq\f(1,4)πr2k，故D错误．答案：C二、非选择题7.如图所示，在研究感应电动势大小的实验中，把一根条形磁铁从同样的高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1________E2；通过线圈导线横截面电量的大小关系是q1________q2(选填“大于”、“等于”或“小于”)．解析：根据法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，感应电动势的大小正比于磁通量的变化率，两次实验时，磁通量的变化量相同，第一次时间短，第二次时间长，则第一次产生的感应电动势大；根据电荷量的关系式q＝It＝eq\f(n\f(ΔΦ,Δt),R)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R)，两次通过线圈导线横截面电量大小相等．答案：大于等于8．如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k，k为负的常量．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框．将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中．求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化．解析：(1)根据法拉第电磁感应定律得导线框的感应电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(l2,2)＝keq\f(l2,2)，根据闭合电路欧姆定律可知，导线框中的电流为I＝eq\f(