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2019-2020年高二物理 寒假作業(yè) 第13天 法拉第電磁感應(yīng)定律 新人教版 考綱要求：Ⅱ 難易程度：★★☆☆☆ 如圖所示，匝數(shù)為200的線框垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積為20 cm2。若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.04 s時(shí)間內(nèi)由0.1 T增加到0.6 T，則穿過線框旳磁通量變化量和線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為 A．10–3 Wb，5 V B．10–4 Wb，4 V C．10–3 Wb，4 V D．10–4 Wb，5 V 【參考答案】A 【試題解析】磁通量的變化量，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選A。 【知識(shí)補(bǔ)給】 法拉第電磁感應(yīng)定律 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1．公式： 2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定，與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒有必然聯(lián)系。 3．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律，但法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)形式是由紐曼和韋伯給出的。 4．法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 （1）磁通量的變化由磁場(chǎng)變化引起時(shí)， 當(dāng)ΔS=LΔx，且n=1時(shí)，公式為導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv （2）磁通量的變化由面積變化引起時(shí)， （3）磁通量的變化由磁場(chǎng)和面積變化共同引起時(shí)， （4）平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1．公式E=BLv的使用條件： （1）勻強(qiáng)磁場(chǎng)； （2）L為切割磁場(chǎng)的有效長(zhǎng)度； （3）B、L、v三者相互垂直；如不垂直，用E=BLvsin θ求解，θ為B與v方向間的夾角。 2．瞬時(shí)性： （1）若v為瞬時(shí)速度，則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)； （2）若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即。 3．有效長(zhǎng)度：導(dǎo)體與v垂直方向上的投影長(zhǎng)度。圖中有效長(zhǎng)度分別為： 甲，；乙，沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為，沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為0； 丙，沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為，沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為0，沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為R。 4．相對(duì)性：速度v是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng)，應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。 如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎?，在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內(nèi)，現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按圖所示的Oa圖線變化，后來又按bc和cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，則下列說法正確的是 A．E1φb，40 V B．φa>φb，20 V C．φa<φb，40 V D．φa<φb，20 V 如圖所示，豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間按B1=b+kt（k>0）變化，C2中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬桿AB穿過區(qū)域C2的圓心C2垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止。（軌道電阻不計(jì)，重力加速度大小為g。）則 A．通過金屬桿的電流方向?yàn)閺腁到B B．通過金屬桿的電流大小為 C．定值電阻的阻值為 D．整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱功率 長(zhǎng)為a、寬為b的矩形線框有n匝，每匝線圈電阻為R。如圖所示，對(duì)稱軸MN的左側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第一次將線框從磁場(chǎng)中以速度v勻速拉出，第二次讓線框以ω=2v/b的角速度轉(zhuǎn)過90角。那么 A．通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q1:q2=1:n B．通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q1:q2=1:1 C．線框發(fā)熱功率P1:P2=2n:1 D．線框發(fā)熱功率P1:P2=1:2 如圖所示，金屬桿ab靜放在水平固定的“U”形金屬框上，整個(gè)裝置處于豎直向上的磁場(chǎng)中。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí)，桿ab總保持靜止，則 A．桿中感應(yīng)電流方向是從b到a B．桿中感應(yīng)電流大小減小 C．金屬桿所受安培力逐漸增大 D．金屬桿所受安培力大小不變 【參考答案】 B 圓盤在外力作用下切割磁感線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，則有，所以產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小不變，感應(yīng)電流大小不變，即為，故B正確；根據(jù)右手定則可知，電流從D點(diǎn)流出，流向C點(diǎn)，因此電流方向?yàn)閺腄向R再到C，即為，故CD錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】本題是右手定則和法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用，注意切割磁感線相當(dāng)于電源，內(nèi)部電流方向是從負(fù)極到正極，所以C處的電勢(shì)比D處低。 AC 由圖象的斜率求得：，因此，故A正確；開始的2 s內(nèi)穿過線圈的磁通量的變化量不等于零，故B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：，可知它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為8 V，故C正確；由圖看出，第3 s末線圈中的磁通量為零，但磁通量的變化率不為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不等于零，故D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】本題中磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，穿過線圈的磁通量均勻增加，線圈中產(chǎn)生恒定的電動(dòng)勢(shì)，由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是經(jīng)常采用的方法和思路。 B 從圖中發(fā)現(xiàn)：線圈的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)跟原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)榇怪奔埫嫦蛲猓鶕?jù)安培定則，我們可以判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)椋耗鏁r(shí)針方向。在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流是逆時(shí)針方向，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以a點(diǎn)的電勢(shì)大于b點(diǎn)的電勢(shì)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：；電壓表讀數(shù)為10 V，故選B。 BD 區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間按變化，可知磁感強(qiáng)度均勻增大，穿過整個(gè)回路的磁通量增大，由楞次定律分析知，通過金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到A，故A錯(cuò)誤；對(duì)金屬桿，根據(jù)平衡方程得：，解得：，故B正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律，則有：回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；且閉合電路歐姆定律有：，又，解得：。故C錯(cuò)誤；整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱功率，故D正確。 P=I2nR，可知，線框發(fā)熱功率P1:P2=2:1，故CD錯(cuò)誤。 A 根據(jù)楞次定律可得感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向應(yīng)豎直向上，所以方向?yàn)閺腷到a，A正確；因?yàn)榇艌?chǎng)是均勻減小的，故恒定，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，即感應(yīng)電流恒定，B錯(cuò)誤；因?yàn)殡娏骱愣?，而磁感?yīng)強(qiáng)度減小，所以安培力減小，CD錯(cuò)誤。