第02章 电磁感应 复习与提高-高二物理课后习题精准解析（新教材人教版选择性必修第二册）

人教版新教科书选择性必修第二册 第二章 电磁感应 复习与提高(解析版) A组 1. 如图2-1所示，条形磁铁以某一速度v 向螺线管靠近，此时螺线管中是否产生感应电流？如果产生，感应电流的方向是怎样的？ 【答案】条形磁体向螺线管靠近时，穿过螺线管的磁场方向向下，磁通量逐渐增强，发生电磁感应现象。产生的感应电流磁场方向向上，通过电流表的电流向下。 2. 如图2-2所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平。 不计空气阻力，金属棒在运动过程中产生的感 应电动势大小和方向会发生变化吗？说明理由。 【答案】不会。金属棒运动时没有闭合回路产生感应电流，因而不受安培力，做平抛运动。切割磁感线的水平分速度不变，感应电动势不变。由右手定则，b端电势高于a端。 3. 有一边长l＝0.1 m的正方形导线框abcd， 质量m＝10 g，由高度h＝0.2 m处自由下落，如图2-3所示。其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到其上边dc刚刚 开始穿出匀强磁场为止，此匀强磁场区域宽度也是l。求线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热。g取10 m/s2。 【答案】0.02 J 【解析】 ab 边进入磁场时做匀速运动，有BIl=mg，I=E=Blv, v2=2gh。穿过磁场过程中线框产生的焦耳热Q=I2Rt，又由t=，解得Q= 2mgl，代人数据得Q=0.02 J。 4. 如图2-4所示，在匀强磁场中有一个线圈。 （1）当线圈分别以P1和P2为轴按逆时针方 向转动时，在图中位置，感应电流的方向各是怎样的？ （2）当角速度恒定时，上述两种情况下感应电流的大小有什么关系？ （3）若角速度恒定，在图中位置，感应电动势的大小跟线圈面积有何关系？ （4）设磁感应强度B为0.15 T，AB为10 cm， BC为4 cm，角速度为120 rad/s，求以P1和P2为 转轴时感应电动势的最大值。 【答案】 (1) 感应电流均沿顺时针方向 (2) 电流大小相等 (3) 感应电动势大小与线圈面积 成正比 (4) 0.072 V 【解析】令AB边长11，BC边长l2，线圈的电阻为r。 线圈以P1为轴转动时，BC边切割磁感线，图示时刻产生的感应电动势最大，E= Bl2v，v=ωl1，则E=Bl1l2ω= BSω，与导体框的面积成正比。 线圈以P2为轴转动时，AD、BC边均切割磁感线，图示时刻产生的感应电动势E=2Bl2v. v=ω，由此可得E= BSω，与转轴位置无关。线圈中的电流1=，因而电流大小相等，方向沿顺时针方向。代人数据得E =0.072 V。 5. 如图2-5所示，a、b两个闭合线圈用 同样的导线制成，匝数均为10匝，半径ra＝2rb，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度 随时间均匀减小。 （1）a、b线圈中产生的感应电动势之比 Ea∶Eb是多少？ （2）两线圈中感应电流之比Ia∶Ib是多少？ 【答案】(1)4:1 (2)2:1 【解析】(1) 根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势E=n=nπr2，所以 . (2)根据闭合电路欧姆定律，可得通过线圈的感应电流1=，又R=ρ，S为导线截面积，得I=n，所以Ia: Ib=ra:rb=2: 1。 6. 如图2-6所示，电阻Rab为0.1Ω的导体棒，ab沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻R为0.4 Ω。线框放在磁感应强度B为 0.1 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面。导体棒ab的长度l为0.4 m，运动的速度v 为5 m/s。线框的电阻不计。 （1）电路abcd中哪部分相当于电源？电动势多大？内阻多大？哪个位置相当于电源的正 极？哪一部分相当于闭合电路中的外电路？ （2）ab棒向右运动时所受的安培力有多大？ （3）ab棒所受安培力的功率有多大？电阻 R的发热功率有多大？电阻Rab发热功率有多 大？从能的转化和守恒角度说一说这三个功率关系的含义。 【答案】(1)导体棒ab相当于电源，电动势0.2 V，电源内阻0.1 ，a端相当于正极，电阻R相当于外电路。 (2) 0.016N (3) 0.08 W, 0.064 W, 0.016 W。导体棒克服安培力做的功等于电路内产生的电能，电能转化为内外电阻的内能，所以克服安培力做功功率等于电阻R和Rab发热功率之和。 【解析】由E=Blv、I=，F=BII，得E=0.2 V、1=0.4 A、F=0.016 N。导体棒:克服安培力做功功率P1=Fv=0.08 W，电阻R发热功率P2=I2R=0.064 W，电阻Rab发热功率P3=I2Rab=0.016 W, 所以P1=P2+P3。 7. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图 2-7甲所示