高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应2 法拉第电磁感应定律精品课后作业题

2.5 第二章 法拉第电磁感应定律（章节复习）

感应电流方向的判定——楞次定律

1. 规律：楞次定律、右手定则，楞次定律的推论：电磁感应现象中的安培力，产生总阻碍磁通量的变化。
2. 方法：（1）归纳法（2）推论法

【学以致用1】

1.  一平面线圈用细杆悬于P点，开始时细杆处于水平位置，释放后让它在如图所示的匀强磁场中运动．已知线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次通过位置I和位置Ⅱ时，顺着磁场的方向看去，线圈中感应电流的方向分别为：(       )

A． 逆时针方向  逆时针方向  B． 逆时针方向  顺时针方向

C． 顺时针方向  顺时针方向  D． 顺时针方向  逆时针方向

2．矩形导线框abcd与长直导线MN放在同一水平面上，ab边与MN平行，导线MN中通入如图所示的电流方向，下列说法正确的是（　　）

A．当MN中的电流增大时，导线框中有顺时针方向的感应电流

B．当MN中的电流增大时，导线框所受的安培力方向向左

C．当导线框向右运动时，导线框有逆时针方向的感应电流

D．当导线框向右运动时，导线框所受的安培力的合力向左　

【知识再理解2】感应电流大小的求解——法拉第电磁感应定律

1. 规律：法拉第电磁感应定律：电源－电路－电流－力－能等
2. 方法：（1）推论法　（2）等效法（3）转化法

【学以致用2】

1．  一个圆形线圈，共有n=10匝，其总电阻r=4.0Ω，线圈与阻值R0=16Ω，的外电阻连成闭合回路，如图甲所示．线圈内部存在着一个边长l=0.20m的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，图乙显示了一个周期内磁场的变化情况，周期T=1.0×10-2s，磁场方向以垂直线圈平面向外为正方向．求：

（1）t=时刻，电阻R0上的电流大小和方向；

（2）0~ ，时间内，流过电阻R0的电量；

（3）一个周期内电阻R0的发热量．

0.4A 方向b->a  1.5×10-3C   1.6×10-2J

2．  如图所示，足够长的光滑斜面与水平面夹角θ=37°，在斜面上有垂直斜面向上的有界匀强磁场，边界aa'和bb'与斜面底边平行，且间距为d=0.1m。现有一质量为m=50g、总电阻为R=1Ω、边长也为d=0.1m的正方形金属线圈MNPQ，其初始位置MN边与磁场边界bb'平行，且相距L=0.12m，现让金属线圈从初始位置静止释放，线圈刚好匀速通过磁场。g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求∶

（1）磁场的磁感应强度B的大小；

（2）线圈进磁场的过程中，M、N两端的电压UMN；

（3）线圈通过磁场区域过程中，线圈中产生的焦耳热。

5T    0.45V   0.06J

3．  如图所示，间距、足够长的平行金属导轨倾角，底端接一阻值为的电阻，质量的金属棒通过跨过轻质定滑轮的细线与质量的重锤相连，滑轮左侧细线与导轨平行，金属棒电阻（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，二者间的动摩擦因数，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小，已知重力加速度，，现将重锤由静止释放．求：

(1)  刚释放重锤瞬间重锤的加速度a；

(2) 重锤的最大速度v；

(3) 重锤下降时，其速度已经达到最大速度v，求电阻R上产生的焦耳热。

5    10    100

4．  如图是一种电梯突然失控下落时的保护装置。在电梯后方墙壁上交替分布着方向相反的匀强磁场，每块磁场区域宽1.6m，高0.5m，大小均为0.5T。电梯后方固定一个100匝矩形线圈，线圈总电阻为8Ω，高度为1.5m，宽度略大于磁场。已知某次电梯运行试验中电梯总质量为2400kg，g取10m/s2，忽略摩擦阻力。当电梯失去其他保护，由静止从高处突然失控下落时，求∶

（1）电梯下落速度达到2.5m/s时，线圈内产生的感应电流大小；

（2）电梯可达到的最大速度；

（3）若电梯下落4.5m，达到最大速度的，此过程所用时间。

50A   7.5m/s    1.2s

【知识再理解3】电磁感应现象实例分析：涡流、电磁阻尼、电磁驱动、自感、互感

1.　规律：电流的热效应、阻碍磁通量变化的力学效果、阻碍原电流变化的效果

2.　方法：（1）推论法

【学以致用3】

1．  如图所示，用导线环绕在一金属块上许多匝，当导线中通以交变电流时，金属块中的磁通量会不断变化从而产生感应电流，这些电流的分布就像水中的漩涡一样，我们把它叫做涡电流，简称涡流。涡流会消耗电能产生热量，下列判断不正确的有（　　）

A．如果想增大涡流发热，可以仅增加线圈的匝数

B．产生感应电动势的非静电力是涡旋电场给电荷的作用力

C．如果想增大涡流发热，可以仅增大金属材料的电阻率

D．如果想增大涡流发热，在线圈电流强度不变的条件下，可以仅增大电流频率

2．如图所示，L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡，A灯泡串接一个理想二极管D，则下列说法错误的是（　　）

A．开关S闭合瞬间，A灯不亮

B．开关S闭合瞬间，B灯泡立即亮

C．开关S断开瞬间，A灯泡闪亮一下后熄灭

D．开关S断开瞬间，a点电势低于b点电势

3． 两个相同的小灯泡L1、L2和自感线圈、电容器、开关和直流电源连接成如图所示的电路。已知自感线圈的自感系数较大且直流电阻为零，电容器的电容较大，下列判断正确的是（　　）

A．开关S闭合的瞬间，L1、L2灯泡立即变亮后亮度保持不变

B．开关S闭合的瞬间，L1、L2灯泡同时亮，后L1灯泡逐渐变暗但不熄灭，L2灯泡变得更亮

C．开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，L1灯泡突然亮一下，然后熄灭，L2灯泡逐渐熄灭

D．去掉电容器，开关S闭合待稳定后再断开的瞬间，L1和L2灯泡均逐渐熄灭

【核心素养提升】

1．  实验发现，“钇钡铜氧”合金在液氮温度下电阻几乎为零。在课堂上，物理老师把条形磁铁N极朝上竖直放在讲桌上，把从液氮中取出的“钇钡铜氧”合金圆环平放在条形磁铁N极正上方，发现“钇钡铜氧”合金圆环悬浮在磁铁的上方，如图所示。下列说法正确的是（　　）

A．“钇钡铜氧”合金圆环中产生顺时针（俯视）的感应电流

B．“钇钡铜氧”合金圆环中产生逆时针（俯视）的感应电流

C．“钇钡铜氧”合金圆环受到的安培力的合力大于所受重力

D．“钇钡铜氧”合金圆环受到的安培力的合力小于所受重力

2． 如图所示是法拉第发现电磁感应现象的装置示意图，软铁环上绕有M、N两个线圈，线圈M与电源，开关S1相连，线圈N与电阻R。开关S2相连。下列说法正确的是（　　）

A．先闭合S2，再闭合S1，有电流从a→R→b

B．先闭合S1，稳定后再闭合S2有电流从a→R→b

C．先闭合S2，再闭合S1，有电流从b→R→a

D．先闭合S1，稳定后再闭合S2，有电流从b→R→a

3． 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的有（　　）

A．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化

B．取走磁体，电吉他将不能正常工作

C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作

4． 如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则（　　）

A．铝框与磁铁的转动方向总相同

B．铝框与磁铁的转动方向总相反

C．当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动

D．若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动

5． 零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是（D　）

6.  如图所示，空间存在垂直于纸面的匀强磁场，在半径为a的圆形区域内部及外部，磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B。一半径为b（b>a）、电阻为R的圆形导线环放置在纸面内，其圆心与圆形区域的中心重合。当内、外磁场同时由B均匀地减小到零的过程中，通过导线环横截面的电荷量为（　　）

A．  B．  C． D．

7． 如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则线圈中感应电流i、磁通量、感应电动势E以及边所受安培力F随时间t变化正确是（规定磁场垂直于纸面向里为正方向，感应电流和感应电动势顺时针为正方向，安培力水平向右为正方向）（　　）

A．B．C．D．

8． 如图所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一直线上。若取逆时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流I随时间t变化的图象是下图所示的（　　）

A．B．C．D．

9．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，断开电键时人会有触电的感觉。关于断开电键时，以下说法正确的是（　　）

A．流过人体的电流大于流过线圈的电流

B．A点电势比B点高

C．流过人的电流方向从B→A

D．线圈中的电流突然增大

10．如图，MN和PQ是固定在水平面上电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，水平部分粗糙，右端接一个阻值为R的定值电阻。水平部分导轨区域存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处由静止释放，在水平导轨上运动距离d时恰好停止。己知金属棒与导轨水平部分间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）

A．金属棒克服安培力做功等于金属棒产生的焦耳热

B．金属棒克服安培力做功为mgh

C．金属棒产生的焦耳热为 mg(h-μd)

D．金属棒在磁场运动时间

11. 如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：

(1 ) 导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；

(2 ) 导体棒匀速运动的速度大小v;

(3 ) 整个运动过程中,电阻产生的焦耳热Q。

11. 如图所示，正方形导线框ABCD、abcd的边长均为L，电阻均为R，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，且正方形导线框与定滑轮处于同一竖直平面内．在两导线框之间有一宽度为2L、磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场．开始时导线框ABCD的下边与匀强磁场的上边界重合，导线框abcd的上边到匀强磁场的下边界的距离为L．现将系统由静止释放，当导线框ABCD刚好全部进入磁场时，系统开始做匀速运动．不计摩擦和空气阻力，求：

（1）系统匀速运动的速度大小;

（2）导线框abcd通过磁场的时间;

（3）两线框从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热。