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课后提升练(九) 法拉第电磁感应定律
[对应学生用书P126]
1.将多匝闭合线圈置于仅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的方向与原磁场的方向始终相同
C 解析:根据法拉第电磁感应定律E=nS可知,在其他条件不变的情况下,感应电动势的大小与线圈匝数成正比,A错误;由上式可知,在n、S不变的情况下,穿过线圈的磁通量变化越快(即越大),E越大,B错误,C正确;由于不知道原磁场的磁通量是变大还是变小,所以也就不知道感应电流产生的磁场的方向与原磁场的方向是相同还是相反,D错误。
2.(2022·江西铅山一中高二开学考试)如图所示,导体ab是金属线框的一个可动边,ab边长L=0.4 m,磁场的磁感应强度B=0.1 T,当ab边以速度v=5 m/s 向右匀速移动时,下列判断正确的是( )
A.感应电流的方向由a到b,感应电动势的大小为0.2 V
B.感应电流的方向由a到b,感应电动势的大小为0.4 V
C.感应电流的方向由b到a,感应电动势的大小为0.2 V
D.感应电流的方向由b到a,感应电动势的大小为0.4 V
C 解析:根据右手定则可知, 感应电流的方向由b到a,又由E=Blv并代入数据可得,感应电动势的大小为0.2 V,C正确。
3.(2022·广西桂林十八中高二开学考试)如图所示,一个半径为L的半圆形硬导体AC以速度v,在宽为2L的水平U形框架上匀速滑动,匀强磁场的磁感应强度为B,回路电阻为R0,半圆形硬导体AC的电阻为r,其余电阻不计,则半圆形导体AC切割磁感线产生感应电动势的大小及A、C之间的电势差分别为( )
A.πBLv, B.2BLv,BLv
C.2BLv, D.BLv,2BLv
C 解析:半圆形导体AC切割磁感线产生感应电动势的大小为E=B·2Lv=2BLv,AC相当于电源,其两端的电压是外电压,由闭合电路欧姆定律得U=E=,A、B、D错误,C正确。
4.(2021·辽宁重点中学联考)如图所示,正方形线圈位于纸面内,边长为a,匝数为n,转轴OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁场的磁感应强度为B,在线圈从图示位置以角速度ω绕OO′匀速转过90°的过程中,线圈中产生的平均感应电动势大小为( )
A. B.
C. D.
A 解析:线圈中产生的平均感应电动势为E=n,其中ΔΦ=,Δt==,解得E=,A正确。
5.(多选)如图所示,长直导线通以方向向上的恒定电流i,矩形金属线圈abcd与导线共面,线圈的长是宽的2倍,第一次将线圈由静止从位置Ⅰ平移到位置Ⅱ停下,第二次将线圈由静止从位置Ⅰ绕过d点垂直纸面的轴线旋转90°到位置Ⅲ停下,两次变换位置所用的时间相同,则以下说法正确的是( )
A.两次线圈所产生的平均感应电动势相等
B.两次线圈所产生的平均感应电动势不相等
C.两次通过线圈导线横截面的电荷量相等
D.两次通过线圈导线横截面的电荷量不相等
BD 解析:根据通电直导线周围的磁场分布可知,两次通过线圈的磁通量不同,根据E=n可知,线圈所产生的平均感应电动势不相等,A错误,B正确;根据q=n可知,两次通过线圈导线横截面的电荷量不相等,C错误,D正确。
6.(2022·河北博野中学高二期末)如图所示,竖直平面内有一金属圆环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AC,AC由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,C点的线速度为v,则这时AC两端的电压大小为( )
A. B.
C. D.Bav
C 解析:导体棒AC摆到竖直位置时,产生的感应电动势为E=B·2a·=Bav,此时圆环两部分并联,并联电阻为R并=×=,则这时AC两端的电压大小为U=·=,A、B、D错误,C正确。
7.(2022·浙江模拟)如图所示,在竖直空间的一圆盘内有垂直圆盘平面向下的匀强磁场,磁感应强度为B,圆盘半径为L,长度为L的金属棒在圆盘内绕着圆心做角速度为ω的匀速运动,在圆盘左侧连接一电容器,电容器内有一电荷量为q的正电荷,若该正电荷处于静止状态,电容器两极板的距离为d,电容为C,则下列说法不正确的是( )
A.电容器所带电荷量为
B.从上往下看,金属棒沿逆时针方向切割
C.将电容器两极板的距离变为2d,该正电荷位置仍然不动
D.该正电荷的质量为
C 解析:根据法拉第电磁感应定理可知,金属棒转动切割磁感线,产生的感应电动势为E感=BL2ω,则电容器所带的