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物理選修11電磁感應練習及答案

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物理選修11電磁感應練習及答案

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  物理選修11電磁感應練習及答案

  一、基礎練習

  1.當穿過線圈的磁通量發(fā)生變化時,下列說法中正確的是(  )

  A .線圈中一定有感應電流

  B.線圈中一定有感應電動勢

  C.感應電動勢的大小跟磁通量的變化成正比

  D.感應電動勢的大小跟線圈的電阻有關

  答案 B

  解析 穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時才會產生感應電流,感應電動勢與電路是否閉合無關,且感應電動勢的大小跟磁通量的變化率成正比.

  2.一根直導線長0.1 m,在磁感應強度為0.1 T的勻強磁場中以10 m/s的速度勻速運動,則導線中產生的感應電動勢的說法錯誤的是(  )

  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 當公式E=Blv中B、l、v互相垂直而導體切割磁感線運動時感應電動勢最大:Em=Blv=0.1×0.1×10 V=0.1 V,考慮到它們三者的空間位置關系,B 、C、D正確,A錯.

  3.無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系統(tǒng).這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電力.兩個感應線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置,原理示意圖如圖1所示.下列說法正確的是(  )

  A.若A線圈中輸入電流,B線圈中就會產生感應電動勢

  B.只有A線圈中輸入變化的電流,B線圈中才會產生感應電動勢

  C.A中電流越大,B中感應電動勢越大

  D.A中電流變化越快,B中感應電動勢越大

  答案 BD

  解析 根據產生感應電動勢的條件,只有處于變化的磁場中,B線圈才能產生感應電動勢,A錯,B對;根據法拉第電磁感應定律,感應電動勢的大小取決于磁通量變化率,所以C錯,D對.

  4.閉合回路的磁通量Φ隨時間t的變化圖象分別如圖2所示,關于回路中產生的感應電動勢的下列論述,其中正確的是(  )

  A.圖甲回路中感應電動勢恒定不變

  B.圖乙回路中感應電動勢恒定不變

  C.圖丙回路中0~t1時間 內感應電動勢小于t1~t2時間內感應電動勢

  D.圖丁回路中感 應電動勢先變大后變小

  答案 B

  解析 因E=ΔΦΔt,則可據圖象斜率判斷知圖甲中ΔΦΔt=0,即電動勢E為0;圖乙中ΔΦΔt=恒量,即電動勢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,即回路中感應電動勢先減后增,故只有B選項正確.

  5.如圖3所示,PQRS為一正方形導線框,它以恒定速度向右進入以MN為邊界的勻強磁場,磁場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.關于線框中的感應電流,正確的說法是(  )

  A.當E點經過邊界MN時,線框中感應電流最大

  B.當P點經過邊界MN時,線框中感應電流最大

  C.當F點經過邊界MN時,線框中感應電流最大

  D.當Q點經過邊界MN時,線框中感應電流最大

  答案 B

  解析 當P點經過邊界MN時,切割磁感線的有效長度最大為SR,感應電流達到最大.

  6.如圖4(a)所示,一個電阻值為R,匝數為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 內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖(b)所示.圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0.導線的電阻不計.

  圖4[ 求0至t1時間內

  (1)通過電阻R1上的電流大小和方向;

  (2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產生的熱量.

  答案 (1)nB0πr223Rt0 從b到a

  (2)nB0πr22t13Rt0 2n2B20π2r42t19Rt20

  解析 (1)由圖象分析可知,0至t1時間內ΔBΔt=B0t0.由法拉第電磁感應定律有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,通過電阻R1上的電流大小I1=nB0πr223Rt0.由楞次定律可判斷通過電阻R1上的電流方向從b到a.

  (2)通過電阻R1上的電量:q=I1t1=nB0πr22t13Rt0

  電阻R1上產生的熱量: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.均勻磁場只分布在B線圈內.當磁場隨時間均勻減弱時(  )

  A.A中無感應電流

  B.A、B中均有恒定的感應電流

  C.A、B中感應電動勢之比為2∶1

  D.A、B中感應電流之比為1∶2

  答案 BD

  解析 只要穿過線圈內的磁通量發(fā)生變化,線圈中就有感應電動勢和感應電流,因為磁場變化情況相同,有效面積也相同,所以,每匝線圈產生的感應電動勢相同,又由于兩線圈的匝數和半徑不同,電阻值不同,根據歐姆定律,單匝線圈電阻之比為2∶1,所以,感應電流之比為1∶2.因此正確的答案是B、D

  8.在勻強磁場中,有一個接有電容器的導線回路,如圖6所示,已知電容C=3 0 μF,回路的長和寬分別為l1=5 cm,l2=8 cm,磁場變化率為 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 回路中感應電動勢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選項正確.

  9.如圖7所示,一正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO′勻速運動,沿著OO′觀察,線圈沿逆時針方向轉動.已知 勻強磁場的磁感應強度為B,線圈匝數為n,邊長為l,電阻為R,轉動的角速度為ω.則當線圈轉至圖示位置時(  )

  A.線圈中感應電流的方向為abcda

  B.線圈中的感應電流為nBl2ωR

  C.穿過線圈的磁通量為0

  D.穿過線圈的磁通量的變化率為0

  答案 BC

  解析 圖示位置bc和ad的瞬時切割速度均為v=ωl2ad邊與bc邊產生的感應電動勢都是E=Blv=12Bl2ω且bd為高電勢端,故整個線圈此時的感應電動勢e=2×n12Bl2ω=nBl2ω,感應電流為nBl2ωR,B正確.由右手定則可知線圈中的電流方向為adcba,A錯誤.此時磁通量為0,但磁通量變化率最大,故選項為B、C.

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