高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律作业ppt课件

第二章　2

一、选择题(本题共6小题，每题6分，共36分)

1．(2020·四川省成都市树德中学高二下学期期中)下列说法正确的是(　C　)

A．线圈匝数越多，穿过的磁通量就越大

B．只要导体切割磁感线运动，就一定能产生感应电流

C．感应电动势的大小与磁通量大小无关，而与磁通量的变化率成正比

D．根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍原磁通量

解析：根据磁通量定义可知穿过线圈的磁通量的大小与线圈匝数无关，故A错误；根据感应电流产生的条件可知，穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合回路中就一定能产生感应电流；若导体切割磁感线运动，但电路不闭合或闭合回路的磁通量不发生改变，也不能产生感应电流，故B错误；根据法拉第电磁感应定律E＝n可知，感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化率成正比，感应电动势的大小与磁通量大小无关，故C正确；根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍原磁场的磁通量的变化，不是感应电流的磁场总是阻碍原磁通量，故D错误。

2．如图中所示的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，则产生的感应电动势为BLv的是(　D　)

解析：当B、L、v三个量方向相互垂直时，E＝BLv; A选项中B与v不垂直；B、C选项中B与L平行，E＝0；只有D选项中三者互相垂直，D正确。

3．(2020·天津市七校高二上学期期末)如图，螺线管导线的两端与两平行金属板相连接，一个带正电的小球用绝缘丝线悬挂于两金属板间并处于静止状态。线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中，现将S闭合，当磁场发生变化时小球将偏转。若磁场发生了两次变化，且第一次比第二次变化快，第一次小球的最大偏角为θ1；第二次小球的最大偏角为θ2，则关于小球的偏转位置和两次偏转角大小的说法正确的(　C　)

A．偏向B板，θ1＞θ2 B．偏向B板，θ1＜θ2

C．偏向A板，θ1＞θ2 D．偏向A板，θ1＜θ2

解析：线圈置于方向竖直向上的均匀增大的磁场中，据楞次定律可知线圈的感应电动势下高上低，则B板电势高，A板电势低，小球向A偏转，当磁场变化快时电动势大，偏角大，则C正确，A、B、D错误。

4．如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直。则下列各图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律(　D　)

解析：进入磁场时切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，当开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针；不论进入磁场，还是出磁场时，由于切割的有效长度变小，导致产生感应电流大小变小，故A、B、C错误，D正确；故选D。

5.一个面积S＝4×10－2 m2、匝数n＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是(　 A　)

A．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化率等于0.08 Wb/s

B．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零

C．在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 V

D．在第3 s末线圈中的感应电动势等于零

解析：在开始的2 s内，磁通量的变化率＝＝8×10－2 Wb/s，因此A正确，B错误；感应电动势E＝n＝100×8×10－2 V＝8 V，因此C错误；第3 s末磁通量变化率不为零，因此D错误。

6. (2020·安徽省安庆市桐城市高三模拟)在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝导体线圈，线圈电阻恒定，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙所示规律变化时，则正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的图像是(　D　)

解析：在时间0～1 s内，原磁场向上且增强，感应电流的磁场向下，由安培定则可判断出线圈的感应电流方向沿如图所示的正方向，由于原磁场的变化是均匀的，产生的感应电动势不变，线圈中的感应电流也不变；在时间1 s～2 s内，原磁场不变，感应电流为0；在时间2 s～3 s内的情况与时间0～1 s内的情况相反，感应电流为负方向且不变，故D项符合题意，A、B、C三项不符合题意。

二、非选择题

7．(12分)截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，如图所示，磁感应强度正按＝0.02 T/s的规律均匀减小，开始时S未闭合。R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，C＝30 μF，线圈内阻不计。求：

(1)S闭合后，通过R2的电流大小；

(2)S闭合后一段时间又断开，则S切断后通过R2的电量是多少？

答案：(1)0.04 A　(2)7.2×10－6 C

解析：(1)E＝nS＝100×0.02×0.2 V＝0.4 V，

I＝＝ A＝0.04 A，

(2)R2两端的电压为U2＝E＝×0.4 V＝0.24 V，

所以Q＝CU2＝30×10－6×0.24 C＝7.2×10－6 C。

8．(12分) (2020·河北衡水中学滁州分校高二下学期月考)现代人喜欢到健身房骑车锻炼，某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示。自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心O转动。已知磁感应强度B＝0.5 T，圆盘半径l＝0.3 m，圆盘电阻不计。导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心O相连，导线两端a、b间接一阻值R＝10 Ω的小灯泡。后轮匀速转动时，用电压表测得a、b间电压U＝0.6 V。

(1)与a连接的是电压表的正接线柱还是负接线柱？

(2)圆盘匀速转动10分钟，则此过程中产生了多少电能？

(3)自行车车轮边缘线速度是多少？

答案：(1)a点接电压表的负接线柱

(2)Q＝21.6 J　(3)v＝8 m/s

解析：(1)根据右手定则，轮子边缘点是等效电源的负极，则a点接电压表的负接线柱；

(2)根据焦耳定律Q＝t，代入数据得Q＝21.6 J。

(3)由U＝Bl2ω，得v＝lω＝8 m/s。

一、选择题(本题共3小题，每题6分，共18分)

1.如图所示，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线框开始做减速运动，直到其上边dc刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(　C　)

A．2mgL B．2mgL＋mgH

C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH

解析：设线框进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝ ①

线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L。由题意得mv＝mgH ②

mv＋mg·2L＝mv＋Q  ③

由①②③得Q＝2mgL＋mgH。C选项正确。

2．(多选)如图甲所示线圈的匝数n＝100匝，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按如图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s内(　BD　)

A．磁通量的变化量为0.25 Wb

B．磁通量的变化率为2.5×10－2 Wb/s

C．a、b间电压为0

D．在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A

解析：通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，若设Φ2＝B2S为正，则线圈中磁通量的变化量为ΔΦ＝B2S－(－B1S)，代入数据即ΔΦ＝(0.1＋0.4)×50×10－4 Wb＝2.5×10－3 Wb, A错；磁通量的变化率＝ Wb/s＝2.5×10－2 Wb/s，B正确；根据法拉第电磁感应定律可知，当a、b间断开时，其间电压等于线圈产生的感应电动势，感应电动势大小为E＝n＝2.5 V且恒定，C错；在a、b间接一个理想电流表时相当于a、b间接通而形成回路，回路总电阻即为线圈的总电阻，故感应电流大小I＝＝0.25 A，D项正确。

3．(多选) (2021·江西省赣州市崇义中学高二下学期开学检测)如图所示的整个装置放在竖直平面内，欲使带负电的油滴P在两平行金属板间静止，导体棒ab将沿导轨运动的情况是(　AD　)

A．向右匀减速运动 B．向右匀加速运动

C．向左匀减速运动 D．向左匀加速运动

解析：质量为m，电荷量为q的带负电的液滴处于静止状态，有q＝mg，电场强度的方向竖直向下，则上板电势高于下板，因此线圈N上端相当于电源的正极，下端相当于电源的负极，根据安培定则可知，线圈N的磁场竖直向上，大小减小，或竖直向下，大小增大；当棒向右匀减速运动时，因切割磁感线，由右手定则可知，感应电流方向由b到a，大小减小，则线圈M产生竖直向下的磁场，且大小减小，那么线圈N的磁场是竖直向上，大小减小，故A正确；同理可判，D正确，B、C错误。

二、非选择题

4．(10分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r＝5.0 cm，线圈导线的截面积A＝0.80 cm2，电阻率ρ＝1.5 Ω·m。如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：

(计算结果保留一位有效数字)

(1)该圈肌肉组织的电阻R；

(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；

(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。

答案：(1)6×103 Ω　(2)4×10－2 V　(3)8×10－8 J

解析：(1)由电阻定律得　R＝ρ，

代入数据得　R≈6×103 Ω。

(2)感应电动势　E＝，

代入数据得　E≈4×10－2 V。

(3)由焦耳定律得　Q＝Δt，

代入数据得　Q≈8×10－8 J。

5．(12分)(2021·西藏拉萨中学高二下学期检测)如图甲所示，两根足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ间距d＝1 m，倾角θ＝30°，轨道顶端连有一阻值R＝2 Ω的定值电阻，整个空间存在着垂直轨道平面向下的磁场，磁感应强度B的变化规律如图乙所示。现用力将质量m＝0.4 kg，电阻r＝2 Ω的导体棒ab从0时刻开始固定于离轨道顶端l＝2 m处，在4 s时刻撤去外力，之后导体棒下滑距离x0＝1.5 m后达到最大速度，导体棒与导轨接触良好。求：

(1)0～4 s内通过导体棒ab的电流大小和方向；

(2)导体棒ab的最大速度vm。

答案：(1)0.25 A，方向为a到b　(2)2 m/s

解析：(1)根据楞次定律可知，通过导体棒ab的电流方向为a到b

根据法拉第电磁感应定律：E＝n，可得：E1＝ld＝1 V，

根据闭合电路欧姆定律可得：I1＝＝0.25 A，方向为a到b。

(2)从导体棒ab开始下滑到最大速度时匀速运动，根据受力平衡可得：mgsin θ＝BI2d，

根据欧姆定律可得：I2＝，切割磁感线产生的感应电动势：E2＝Bdvm，

联立可得导体棒ab的最大速度：vm＝＝2 m/s。