物理選修11電磁感應(yīng)練習(xí)及答案
物理選修11電磁感應(yīng)練習(xí)及答案
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物理選修11電磁感應(yīng)練習(xí)及答案
一、基礎(chǔ)練習(xí)
1.當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( )
A .線圈中一定有感應(yīng)電流
B.線圈中一定有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化成正比
D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟線圈的電阻有關(guān)
答案 B
解析 穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān)，且感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁通量的變化率成正比.
2.一根直導(dǎo)線長(zhǎng)0.1 m，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以10 m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.一定為0.1 V B.可能為零
C.可能為0.01 V D.最大值為0.1 V[
答案 A
解析 當(dāng)公式E=Blv中B、l、v互相垂直而導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大：Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V，考慮到它們?nèi)叩目臻g位置關(guān)系，B 、C、D正確，A錯(cuò).
3.無(wú)線電力傳輸目前取得重大突破，在日本展出了一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng).這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力.兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，原理示意圖如圖1所示.下列說(shuō)法正確的是( )
A.若A線圈中輸入電流，B線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
B.只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
C.A中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
D.A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大
答案 BD
解析 根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件，只有處于變化的磁場(chǎng)中，B線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)，B對(duì);根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量變化率，所以C錯(cuò)，D對(duì).
4.閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖象分別如圖2所示，關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的下列論述，其中正確的是( )
A.圖甲回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變
B.圖乙回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變
C.圖丙回路中0～t1時(shí)間 內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
D.圖丁回路中感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小
答案 B
解析 因E=ΔΦΔt，則可據(jù)圖象斜率判斷知圖甲中ΔΦΔt=0，即電動(dòng)勢(shì)E為0;圖乙中ΔΦΔt=恒量，即電動(dòng)勢(shì)E為一恒定值;圖丙中E前>E后;圖丁中圖象斜率ΔΦΔt先減后增，即回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先減后增，故只有B選項(xiàng)正確.
5.如圖3所示，PQRS為一正方形導(dǎo)線框，它以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直線框平面向里，MN線與線框的邊成45°角，E、F分別是PS和PQ的中點(diǎn).關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，正確的說(shuō)法是( )
A.當(dāng)E點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大
B.當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大
C.當(dāng)F點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大
D.當(dāng)Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，線框中感應(yīng)電流最大
答案 B
解析 當(dāng)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)邊界MN時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大為SR，感應(yīng)電流達(dá)到最大.
6.如圖4(a)所示，一個(gè)電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路.線圈的半徑為r1.在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域 內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導(dǎo)線的電阻不計(jì).
圖4[ 求0至t1時(shí)間內(nèi)
(1)通過(guò)電阻R1上的電流大小和方向;
(2)通過(guò)電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量.
答案 (1)nB0πr223Rt0 從b到a
(2)nB0πr22t13Rt0 2n2B20π2r42t19Rt20
解析 (1)由圖象分析可知，0至t1時(shí)間內(nèi)ΔBΔt=B0t0.由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=nΔΦΔt=nΔBΔt•S，而S=πr22.由閉合電路歐姆定律有I1=ER1+R.聯(lián)立以上各式得，通過(guò)電阻R1上的電流大小I1=nB0πr223Rt0.由楞次定律可判斷通過(guò)電阻R1上的電流方向從b到a.
(2)通過(guò)電阻R1上的電量：q=I1t1=nB0πr22t13Rt0
電阻R1上產(chǎn)生的熱量：Q=I21R1t1=2n2B20π2r42t19Rt20
二、提升練
7.如圖5所示，A、B兩閉合線圈為同樣導(dǎo)線繞成，A有10匝，B有20匝，兩圓線圈半徑之比為2∶1.均勻磁場(chǎng)只分布在B線圈內(nèi).當(dāng)磁場(chǎng)隨時(shí)間均勻減弱時(shí)( )
A.A中無(wú)感應(yīng)電流
B.A、B中均有恒定的感應(yīng)電流
C.A、B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為2∶1
D.A、B中感應(yīng)電流之比為1∶2
答案 BD
解析 只要穿過(guò)線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，因?yàn)榇艌?chǎng)變化情況相同，有效面積也相同，所以，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同，又由于兩線圈的匝數(shù)和半徑不同，電阻值不同，根據(jù)歐姆定律，單匝線圈電阻之比為2∶1，所以，感應(yīng)電流之比為1∶2.因此正確的答案是B、D
8.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的導(dǎo)線回路，如圖6所示，已知電容C=3 0 μF，回路的長(zhǎng)和寬分別為l1=5 cm，l2=8 cm，磁場(chǎng)變化率為 5×10-2 T/s，則( )
A.電容器帶電荷量為2×10-9 C
B.電容器帶電荷量為4×10-9 C
C.電容器帶電荷量為6×10-9 C
D.電容器帶電荷量為8×10-9 C
答案 C
解析 回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電容器兩板間的電壓，U=E=ΔΦΔt=ΔBΔt•l1l2=5×10-2×0.05×0.08 V=2×10-4 V.電容器的電荷量為q=CU=CE=30×10-6×2×10-4 C=6×10-9 C，C選項(xiàng)正確.
9.如圖7所示，一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的對(duì)稱軸OO′勻速運(yùn)動(dòng)，沿著OO′觀察，線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng).已知 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為l，電阻為R，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)( )
A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcda
B.線圈中的感應(yīng)電流為nBl2ωR
C.穿過(guò)線圈的磁通量為0
D.穿過(guò)線圈的磁通量的變化率為0
答案 BC
解析 圖示位置bc和ad的瞬時(shí)切割速度均為v=ωl2ad邊與bc邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)都是E=Blv=12Bl2ω且bd為高電勢(shì)端，故整個(gè)線圈此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=2×n12Bl2ω=nBl2ω，感應(yīng)電流為nBl2ωR，B正確.由右手定則可知線圈中的電流方向?yàn)閍dcba，A錯(cuò)誤.此時(shí)磁通量為0，但磁通量變化率最大，故選項(xiàng)為B、C.
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