4 法拉第电磁感应定律
课时过关·能力提升
基础巩固
1.下列说法正确的是( )
A.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 B.线圈中磁通量越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 C.线圈处在磁场越强的位置,线圈中产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化得越快,线圈中产生的感应电动势越大
解析线圈中产生的感应电动势为E=E,与Φ或ΔΦ的大小无直接关系。磁通量
变化越快,答案D 2.
,产生的感应电动势越大。
穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )
A.0~2 s B.2~4 s C.4~5 s 答案D 3.如果穿过一个单匝线圈的磁通量,始终每秒均匀地增加2 Wb,则( )
D.5~10 s
解析图象斜率绝对值越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小。
A.线圈中的感应电动势每秒增大2 V B.线圈中的感应电动势每秒减小2 V C.线圈中的感应电动势始终为2 V D.线圈中不产生感应电动势
解析根据题意,穿过线圈的磁通量始终每秒均匀增加2 Wb,即穿过线圈的磁通量的变化
Wb/s,由法拉第电磁感应定律知E=V,所以选C。
答案C 4.将闭合多匝线圈置于只有磁感应强度随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( ) A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 解析线圈平面与磁场方向垂直,由
E=,匝数越多,磁通量变化越快,感
应电动势就越大。若磁场的磁感应强度在减小,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同;若磁场的磁感应强度在增大,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,故选项C正确。 答案C 5.在南极(可看成是地磁北极)上空离地面较近处,有一根与地面平行的直导线,现让直导线由静止自由下落,在下落过程中,产生的感应电动势( ) A.增大 C.不变
B.减小 D.无法判断
解析南极上空磁感线竖直向上,当直导线自由下落时v与B平行,并不切割磁感线,所以感应电动势始终为零,所以选C。 答案C 6.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是( )
解析由E=Blv知,这四种情况线框切割磁感线产生的感应电动势是相同的,而选项B中a、b两点间
电势差是电源的路端电压,电势差的绝对值B。
答案B 7.一个200匝、面积为20 cm2的线圈,放在磁场中,磁场的方向与线圈平面成30°角,若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T 增加到0.5 T。在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 Wb;磁通量的平均变化率是 Wb/s;线圈中的感应电动势的大小是 V。
解析磁通量的变化量是由磁场的变化引起的,所以ΔΦ=ΔBSsin θ=(0.5-0.1)×20×10-4×0.5 Wb=4×10-4
Wb,磁通量的变化V。
答案4×10-4 8×10-3 1.6
Wb/s=8×10-3 Wb/s,感应电动势E=
V=1.6
8.试写出如图所示的各种情况下,导线中所产生的感应电动势的表达式(导线长均为l,速度为v,磁感应强度为B,图(3)中导体垂直纸面)。
解析因为(1)(3)中此时导体不切割磁感线,所以E=0,因为(2)中B、l、v两两垂直,所以E=Blv。 答案(1)E=0 (2)E=Blv (3)E=0
9.如图甲所示,面积为100 cm2的金属圆环,电阻为0.1 Ω,圆环中磁场的变化规律如图乙中直线AB所示,且磁场方向与环面垂直。在A→B的过程中,计算流过圆环某一横截面的电荷量。
解析在A→B的过程中,由题图知圆环中的磁场在增强,通过圆环的磁通量在增加,因此有感应电流产生。
流过圆环某一横截面的电荷量为q
·Δt
在Δt时间
联立上面几个式子,可解得
·S。
q答案0.01 C
C=0.01 C。
能力提升
1.
右图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa-φb
( )
A.恒
B.从0均匀变化
C.恒为
D.从0均匀变化到
解析由楞次定律和安培定则可知,感应电流由a到b,线圈相当于电源,故φa<φb。根据法拉第电磁感
应定律可得|φa-φb|=答案C ,φa-φb=C正确。
2.如图所示,均匀的金属(电阻率较大)长方形线框从匀强磁场中以速度v匀速拉出,它的两边固定有带金属滑轮的导电装置,金属框向右运动时总是能与两边良好接触,一理想电压表跨接在PQ两导电装置上。在金属框向右匀速拉出的过程中,电压表的读数情况为(金属框的长为a,宽为b,磁感应强度为B)( )
A.恒定不变,读数为Bbv B.恒定不变,读数为Bav C.读数变大 D.读数变小
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