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课时测评11 法拉第电磁感应定律
(时间:30分钟 满分:50分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题1-10题,每题5分,共50分)
1.关于感应电动势的大小,下列说法中正确的是( )
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,产生的感应电动势一定越大
C.线圈放在磁感应强度越大的地方,产生的感应电动势一定越大
D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大
答案:D
解析:由法拉第电磁感应定律E=n可知,感应电动势的大小由磁通量的变化率决定。线圈中磁通量大或磁通量变化大,但磁通量变化率不一定大,所以产生的感应电动势也不一定大,选项A、B错误;线圈放在磁感应强度大的地方,磁通量虽然较大,但磁通量的变化率不一定大,产生的感应电动势也不一定大,选项C错误;线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大,选项D正确。
2.(2024·广州市高二期末)如图甲为某款“自发电”无线门铃按钮,其“发电”原理如图乙所示,按下门铃按钮过程,磁铁靠近螺线管;松开门铃按钮过程,磁铁远离螺线管回归原位,下列说法正确的是( )
A.按下按钮过程,螺线管P端电势较高
B.松开按钮过程,螺线管Q端电势较高
C.若更快按下按钮,则P、Q两端的电势差更大
D.按住按钮不动,螺线管中产生恒定的感应电动势
答案:C
解析:按下按钮过程,穿过螺线管的磁通量向左增大,根据楞次定律可知螺线管中感应电流从P端流入,从Q端流出,螺线管充当电源,则Q端电势较高,故A错误;松开按钮过程,穿过螺线管的磁通量向左减小,根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入,从P端流出,螺线管充当电源,则P端电势较高,故B错误;若更快按下按钮,则螺线管中磁通量变化率更大,P、Q两端的电势差更大,故C正确;按住按钮不动,穿过螺线管的磁通量不变,螺线管不会产生感应电动势,故D错误。故选C。
3.(2025·惠州市高二惠州一中校考)一环形线圈放在匀强磁场中,设第1 s内磁感线垂直线圈平面向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,那么从第2 s初至第3 s末时间内,下列说法正确的是( )
A.感应电流大小恒定,方向为顺时针
B.感应电流逐渐变大,方向为逆时针
C.线圈一直有扩张的趋势
D.线圈先有扩张的趋势,后有收缩的趋势
答案:D
解析:根据E=n=nS,由题图乙可知,从第2 s初至第3 s末时间内,磁感应强度的变化率一定,即感应电动势一定,则感应电流一定,即感应电流大小恒定,方向为逆时针,A、B错误;在第2 s内,磁感应强度方向垂直线圈向外,且逐渐减小,在第3 s内,磁感应强度方向垂直线圈向里,且逐渐增大,根据“增缩减扩”可知,线圈先有扩张的趋势,后有收缩的趋势,C错误,D正确。
4.(2024·东莞市七校高二下期中)n匝线圈放在如图所示变化的磁场中,线圈的面积为S。则下列说法正确的是( )
A.0~1 s内线圈的感应电动势在均匀增大
B.1~2 s内感应电流最大
C.0.5 s末与2.5 s末线圈的感应电流方向相反
D.第4 s末的感应电动势为0
答案:C
解析:由法拉第电磁感应定律E=n=n·S可得0~1 s内线圈的感应电动势大小不变,故A错误;1~2 s内磁感应强度不变,穿过线圈的磁通量不变,所以感应电流为零,故B错误;结合题图,根据楞次定律可知0.5 s末和2.5 s末线圈的感应电流方向相反,故C正确;第4 s末磁感应强度为0,但磁通量的变化率不为0,则感应电动势不为0,故D错误。
5.如图1所示,10匝铜导线制成的线圈两端M、N与一理想电压表相连,线圈内磁场方向垂直纸面向里,线圈中磁通量的变化规律如图2所示,下列说法正确的是( )
A.电压表的正接线柱接线圈的N端
B.线圈中磁通量的变化量为1.5 Wb
C.线圈中磁通量的变化率为1.5 Wb/s
D.电压表的示数为5 V
答案:D
解析:由楞次定律可知,感应电流的方向为逆时针,则M端比N端的电势高,所以电压表正接线柱接M端,选项A错误;计算磁通量的变化量需要知道变化时间,由于未说明变化时间,故无法求出磁通量的变化量,选项B错误;磁通量的变化率为= Wb/s=0.5 Wb/s,选项C错误;根据法拉第电磁感应定律,有E=n=10×0.5 V=5 V,所以电压表的示数为5 V,选项D正确。
6.(多选)如图甲所示,闭合单匝矩形线框电阻不计,外接电阻R=10 Ω,在面积S=0.1 m2的虚线区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.通过电阻R的感应电流的方向为从上到下
B.通过电阻R的感应电流的方向为从下到上
C.产生的感应电动势为5 V
D.产生的感应电动势为1 V
答案:BD
解析:根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场方向垂直于纸面向外,因此通过电阻R的电流方向为从下到上,故A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E=n=nS=1××0.1 V=1 V,故C错误,D正确。
7.(多选)如图所示,L是用绝缘导线绕制的螺线管,匝数为1 000,由于截面积不大,可以认为穿过各匝线圈的磁通量是相等的,设在0.5 s内把磁铁的一极插入线管,紧接着0.25 s内又穿出螺线管,这两段时间里穿过每匝线圈磁通量的变化量大小均为1.5×10-5 Wb,线圈和电流表总电阻是3 Ω,下列选项正确的是( )
A.插入过程螺线管产生的感应电动势为0.03 V
B.从上往下看,插入过程螺线管中电流方向为顺时针方向
C.穿出过程中,螺线管中电流大小为0.02 A
D.插入和穿出过程螺线管中电流方向相反
答案:ACD
解析:由法拉第电磁感应定律可得,插入过程螺线管产生的感应电动势为E1=n=1 000 × V=0.03 V,A正确;由法拉第电磁感应定律可得,穿出过程螺线管产生的感应电动势为E2=n=1 000× V=0.06 V,由欧姆定律可得,穿出过程中,螺线管中电流大小为I== A=0.02 A,C正确;插入螺线管过程中,原磁场方向竖直向下,磁通量增大,由楞次定律可得,感应磁场方向竖直向上,由安培定则可得,从上往下看,插入过程螺线管中电流方向为逆时针方向,穿出螺线管过程中,原磁场方向竖直向下,磁通量减小,由楞次定律可得,感应磁场方向竖直向下,由安培定则可得,从上往下看,插入过程螺线管中电流方向为顺时针方向,故插入和穿出过程螺线管中电流方向相反,B错误,D正确。故选A、C、D。
8.(2025·东莞市中学高二期中)国产大飞机C919现由上海飞往广州,在航线上水平向前匀速飞行,由于地磁场存在竖直向下分量,其机翼就会切割磁感线,则下列说法正确的是( )
A.机翼左端的电势比右端电势高
B.机翼两端电势高低与飞机飞行方向有关
C.把机身从前到后看成多根沿前后方向的直导线,这些直导线也在切割竖直向下的磁感线
D.在此航线上地磁场水平分量由北指向南
答案:A
解析:在我国地磁场在竖直方向的分量向下,根据右手定则可知机翼左端的电势比右端电势高,故A正确,B错误;在飞机飞行的过程中机身水平向前,沿前后方向的直导线未切割磁感线,故C错误;在我国地磁场水平分量由南指向北,故D错误。故选A。
9.(多选) 磁悬浮列车是高速低耗交通工具,如图(a)所示,它的驱动系统简化为如图(b)所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L,匝数为N,总电阻为R;水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。当磁场以速度v匀速向右移动时,可驱动停在轨道上的列车,则( )
A.图示时刻线框中感应电流沿逆时针方向
B.列车运动的方向与磁场移动的方向相同
C.列车速度为v′时线框中的感应电动势大小为2NBL(v-v′)
D.列车速度为v′时线框受到的安培力大小为
答案:BC
解析:线框相对磁场向左运动,根据右手定则可知题中图示时刻线框中感应电流沿顺时针方向,A错误;根据左手定则,列车受到向右的安培力,因此列车运动的方向与磁场移动的方向相同,B正确;由于前后两个边产生感应电动势的方向相同,所以E=2NBLΔv=2NBL(v-v′),C正确;列车速度为v′时线框受到的安培力大小为F=2NBIL=,D错误。
10. (多选)(2025·惠州市高二校考)如图所示,abcd为水平放置的平行“匸”形光滑金属导轨,间距为l,导轨间有垂直与导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角,金属棒接入电路的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆与导轨接触良好)。则下列说法中正确的是( )
A.电路中感应电动势的大小为
B.电路中感应电动势的大小为Blv
C.金属杆所受安培力的大小为
D.电路中感应电流的大小为
答案:BCD
解析:导线切割磁感线的有效长度为l,则电路中感应电动势的大小为E=Blv,A错误,B正确;电路中感应电流的大小为I=,D正确;金属杆所受安培力的大小为F=BI=,C正确。故选B、C、D。
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