法拉第電磁感應(yīng)定律深化試卷一、選擇題（共10小題，每題5分）1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)理解關(guān)于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.穿過閉合電路的磁通量越大，感應(yīng)電動勢一定越大B.閉合電路中磁通量變化越快，感應(yīng)電流的方向越容易確定C.線圈中磁通量為零時，感應(yīng)電動勢可能不為零D.電路中感應(yīng)電流的大小與磁通量的變化量成正比解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢的大小取決于磁通量的變化率（ΔΦ/Δt），而非磁通量本身或其變化量。當(dāng)磁通量為零時，若磁通量變化率不為零（如線圈旋轉(zhuǎn)至與磁場平行位置時），感應(yīng)電動勢依然存在。楞次定律用于判斷感應(yīng)電流方向，與變化快慢無關(guān)。因此正確答案為C。2.楞次定律的應(yīng)用如圖所示，一水平放置的矩形線圈abcd在條形磁鐵N極附近豎直下落，保持bc邊在紙外、ad邊在紙內(nèi)，由圖中位置Ⅰ經(jīng)過位置Ⅱ到位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都靠近位置Ⅱ。在這個過程中，線圈中的感應(yīng)電流方向（）A.始終沿abcd方向B.始終沿dcba方向C.先沿abcd方向，后沿dcba方向D.先沿dcba方向，后沿abcd方向解析：線圈從位置Ⅰ到Ⅱ，穿過線圈的磁通量方向向上且逐漸增加，根據(jù)楞次定律“增反減同”，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向向下，由右手螺旋定則判斷電流方向為dcba；從位置Ⅱ到Ⅲ，穿過線圈的磁通量方向向上且逐漸減少，感應(yīng)電流磁場方向向上，電流方向變?yōu)閍bcd。因此正確答案為D。3.動生電動勢與感生電動勢的對比下列情境中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢屬于感生電動勢的是（）A.導(dǎo)體棒在勻強(qiáng)磁場中垂直切割磁感線運動B.矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動C.閉合線圈中磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間均勻變化D.金屬圓盤在勻強(qiáng)磁場中繞中心軸旋轉(zhuǎn)，邊緣與圓心間產(chǎn)生電勢差解析：感生電動勢由磁場變化激發(fā)的渦旋電場產(chǎn)生，而動生電動勢由導(dǎo)體切割磁感線運動產(chǎn)生。選項C中磁場變化導(dǎo)致磁通量變化，屬于感生電動勢；A、B、D均為導(dǎo)體相對磁場運動產(chǎn)生的動生電動勢。因此正確答案為C。4.法拉第電磁感應(yīng)定律的定量計算一匝數(shù)為n=100匝、面積S=0.2m2的線圈，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的磁場中，磁場方向垂直于線圈平面。若B-t關(guān)系為B=（2+0.2t）T，則0~5s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動勢的大小為（）A.0.4VB.2VC.4VD.20V解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦ/Δt，其中ΔΦ/Δt=S·ΔB/Δt。由B=（2+0.2t）T可知ΔB/Δt=0.2T/s，代入得E=100×0.2×0.2=4V。因此正確答案為C。5.電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化如圖所示，光滑水平導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，導(dǎo)軌間距為L，左端接一阻值為2R的電阻，整個裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B?，F(xiàn)用水平恒力F拉動金屬棒，當(dāng)棒的速度達(dá)到穩(wěn)定值v時，下列說法正確的是（）A.金屬棒所受安培力大小為FB.電路中的總電功率為FvC.電阻R上消耗的電功率為Fv/3D.金屬棒的加速度大小為F/(3m)解析：金屬棒勻速運動時，安培力與外力平衡，即F安=F=BIL，A正確；電路總功率等于外力功率Fv，B正確；電路總電阻為3R，電流I=F/(BL)，電阻R消耗的功率P=I2R=F2R/(B2L2)，而Fv=F·(F(R+2R))/B2L2=3F2R/B2L2，故P=Fv/3，C正確；穩(wěn)定時加速度為零，D錯誤。因此正確答案為ABC。6.電磁感應(yīng)中的圖像問題如圖甲所示，匝數(shù)n=50匝的圓形線圈，面積S=0.02m2，電阻r=1Ω，外接電阻R=4Ω，線圈處在垂直于平面的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是（）A.0~2s內(nèi)，通過電阻R的電流方向為a→bB.t=1s時，線圈的感應(yīng)電動勢為0.2VC.0~4s內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為0.16JD.2~4s內(nèi)，通過電阻R的電荷量為0.04C解析：0~2s內(nèi)，B增大且方向垂直紙面向里，感應(yīng)電流磁場向外，電流方向b→a，A錯誤；感應(yīng)電動勢E=nSΔB/Δt=50×0.02×(0.4/2)=0.2V，B正確；0~2s電流I=E/(R+r)=0.04A，熱量Q1=I2Rt=0.042×4×2=0.0128J；2~4sB不變，無感應(yīng)電流，總熱量為0.0128J，C錯誤；2~4s磁通量變化量ΔΦ=0.02×(0.4-0.4)=0，電荷量為0，D錯誤。因此正確答案為B。7.渦流現(xiàn)象的應(yīng)用下列設(shè)備中，沒有利用渦流現(xiàn)象的是（）A.電磁爐B.金屬探測器C.變壓器鐵芯用硅鋼片疊合而成D.電磁阻尼擺解析：電磁爐通過交變磁場在鍋底產(chǎn)生渦流發(fā)熱；金屬探測器利用渦流檢測金屬；變壓器鐵芯用硅鋼片疊合是為了減小渦流損耗；電磁阻尼擺利用渦流產(chǎn)生的安培力阻礙運動。因此正確答案為C。8.自感現(xiàn)象的分析如圖所示的電路中，L為自感系數(shù)較大的線圈，其電阻與定值電阻R相等。開關(guān)S閉合后，在t=0時刻斷開開關(guān)，則下列關(guān)于流過電阻R的電流隨時間變化的圖像正確的是（）解析：開關(guān)斷開前，線圈L中電流方向向右；斷開瞬間，線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流減小，電流方向不變，通過R的電流方向變?yōu)橄蜃?，大小逐漸減小至零。因此正確答案為D。9.電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合如圖所示，傾角θ=30°的光滑斜面上，間距L=1m的平行導(dǎo)軌間接有電阻R=3Ω，勻強(qiáng)磁場垂直斜面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T。質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab從靜止釋放，下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒的電阻r=1Ω，重力加速度g=10m/s2。金屬棒的最大速度為（）A.1m/sB.2m/sC.3m/sD.4m/s解析：金屬棒下滑時，沿斜面方向受力平衡：mgsinθ=F安，其中F安=BIL=B2L2v/(R+r)。代入數(shù)據(jù)得0.2×10×0.5=4×1×v/4，解得v=2m/s。因此正確答案為B。10.電磁感應(yīng)中的能量守恒單匝矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈面積S=0.1m2，轉(zhuǎn)速n=50r/s，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T。線圈電阻r=1Ω，外接電阻R=9Ω。從線圈平面與磁場平行時開始計時，下列說法正確的是（）A.線圈中感應(yīng)電動勢的最大值為2πVB.電路中電流的有效值為0.2πAC.電阻R上消耗的電功率為0.36π2WD.線圈轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的熱量為0.08π2J解析：電動勢最大值Em=NBSω=1×0.2×0.1×2π×50=2πV，A正確；電流有效值I=Em/√2(R+r)=2π/√2×10=√2π/10A，B錯誤；電阻R的電功率P=I2R=(2π2/100)×9=0.18π2W，C錯誤；轉(zhuǎn)動一周產(chǎn)生的熱量Q=I2(R+r)T=(2π2/100)×10×(1/50)=π2/250J，D錯誤。因此正確答案為A。二、填空題（共5小題，每題6分）11.磁通量變化率的計算面積S=0.5m2的單匝線圈，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化的磁場中，若t=0時B=0，t=2s時B=2T，且B與時間成正比，則0~2s內(nèi)線圈的磁通量變化率為______Wb/s，感應(yīng)電動勢為______V。答案：0.5；0.512.動生電動勢的方向判斷金屬棒ab在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中，以速度v=4m/s垂直切割磁感線，磁場方向垂直紙面向里，棒長L=0.2m，則a、b兩端的電勢差Uab=______V，電勢較高的是______端。答案：0.4；a13.自感系數(shù)的影響因素線圈的自感系數(shù)與線圈的______、______、______以及是否有鐵芯有關(guān)。答案：匝數(shù)；形狀；大小14.電磁感應(yīng)中的電荷量計算匝數(shù)n=100匝的線圈，電阻r=2Ω，外接電阻R=8Ω，穿過線圈的磁通量從Φ1=0.02Wb均勻變化到Φ2=0.08Wb，經(jīng)歷時間t=2s，則通過電阻R的電荷量q=______C。答案：0.615.渦流的防止為減小變壓器鐵芯中的渦流損耗，鐵芯通常采用______材料，并做成______形狀。答案：硅鋼片；薄片狀疊合三、計算題（共3小題，共40分）16.（12分）如圖所示，邊長L=0.2m的正方形線圈abcd，匝數(shù)n=50匝，電阻r=1Ω，處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與磁場方向垂直。現(xiàn)用外力使線圈繞垂直磁場的軸OO'以角速度ω=10rad/s勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R=4Ω。求：（1）線圈中感應(yīng)電動勢的最大值；（2）從線圈平面與磁場平行時開始計時，寫出感應(yīng)電流隨時間變化的表達(dá)式；（3）電阻R在1分鐘內(nèi)產(chǎn)生的熱量。答案：（1）Em=nBSω=50×1×0.04×10=20V（2）Im=Em/(R+r)=4A，i=4cos10t(A)（3）I=Im/√2=2√2A，Q=I2Rt=(8)×4×60=1920J17.（14分）如圖甲所示，間距L=0.5m的平行導(dǎo)軌水平放置，左端接有電阻R=2Ω，勻強(qiáng)磁場豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T。質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab放在導(dǎo)軌上，棒與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)μ=0.2，t=0時施加水平拉力F，棒的v-t圖像如圖乙所示，t=1s時速度達(dá)到2m/s并保持勻速，重力加速度g=10m/s2。求：（1）t=1s時棒受到的安培力大??；（2）拉力F隨時間變化的表達(dá)式；（3）0~1s內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量。答案：（1）F安=BIL=B2L2v/R=12×0.52×2/2=0.25N（2）勻速時F=μmg+F安=0.2×0.1×10+0.25=0.45N；0~1s內(nèi)加速度a=2m/s2，F(xiàn)-μmg-B2L2(at)/R=ma，解得F=0.45+0.25t(N)（3）由能量守恒：Q總=W_F-μmgx-1/2mv2，x=1m，W_F=∫01(0.45+0.25t)dt=0.575J，Q總=0.575-0.2×1-0.2=0.175J，Q_R=Q總×R/(R+r)=0.175×2/2=0.175J18.（14分）如圖所示，足夠長的平行導(dǎo)軌與水平面夾角θ=37°，間距L=0.5m，電阻不計。頂端接有電阻R=1Ω，下端接有電容C=2F的電容器。勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T。質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab從靜止釋放，下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好，棒的電阻r=1Ω，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2。求：（1）金屬棒勻速下滑時的速度；（2）電容器充電穩(wěn)定后的帶電荷量；（3）從靜止到勻速，金屬棒下滑的距離x=5m時，電阻R上產(chǎn)生的熱量。答案：（1）mgsinθ=BIL=B2L2v/(R+r)，解得v=(mgsinθ(R+r))/B2L2=(0.2