2.2 法拉第电磁感应定律(第1课时） 拓展+高考-2021-2022学年高二物理课后四维同步练（2019人教版选择性必修第二册）

第二章 第二节 法拉第电磁感应定律(第1课时) 拓展+高考 一、拓展题 1.(2022·广东·模拟预测)转笔(PenSpinning)是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动,如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱,其中也包含了许多的物理知识,假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是( ) A.笔杆上的点离O点越近的,做圆周运动的向心加速度越大 B.笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的 C.若该同学使用中性笔,笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走 D.若该同学使用的是金属笔杆,且考虑地磁场的影响,由于笔杆中不会产生感应电流,因此金属笔杆两端一定不会形成电势差 【答案】C 【详解】 A.由向心加速度公式 笔杆上的点离O点越近的,做圆周运动的向心加速度越小,A错误; B.杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的,与万有引力无关,B错误; C.当转速过大时,当外力提供的向心力小于所需要的向心力时,笔尖上的小钢珠做离心运动被甩走,C正确; D.当金属笔杆转动时,切割地磁场,从而产生感应电动势,但不会产生感应电流,D错误; 故选C。 2.(2022·浙江温州·高二期末)如图甲所示,面积为的100匝线圈处在匀强磁场中,线圈电阻,磁场方向垂直于线圈平面向里,已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,定值电阻。下列说法正确的是( ) A.线圈中产生的感应电动势均匀增大 B.、两点间电压为 C.点电势比点电势低 D.内通过电阻的电荷量为 【答案】D 【详解】 A.由图乙可知B随t均匀变化,所以线圈中的磁通量变化率恒定,产生的感应电动势恒定,故A错误; B.根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势大小为 根据闭合电路欧姆定律可得、两点间电压为, 故B错误; C.根据楞次定律可知电流从a点流出、b点流入,所以a点电势比b点电势高1.2V,故C错误; D.通过电阻的电流为, 内通过电阻的电荷量为, 故D正确。 故选D。 3.(2022·广东·模拟预测)如图所示,一平行金属轨道平面与水平面成θ角,两轨道宽为L,上端用一电阻R相连,该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行,达到最大高度h后保持静止。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,轨道与金属杆的电阻均忽略不计。关于上滑过程,下列说法正确的是( ) A.通过电阻R的电量为 B.金属杆中的电流方向由b指向a C.金属杆因摩擦产生的热量等于 D.金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热 【答案】A 【详解】 A.根据电荷量的计算公式可得, 故A正确; B.根据右手定则可知金属杆中的电流方向由a指向b,故B错误; C.根据能量关系可知,金属杆因摩擦产生的热量等于 , 故C错误; D.金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热与由于摩擦产生的热之和,故D错误。 故选A。 4.(2022·广东·模拟预测)如图,水平方向的有界匀强磁场,上、下边界均水平,且相距为L。一个边长为d(d<L)的正方形铜线框abcd,从某高处自由下落,下落过程中bc边始终保持水平状态且线框平面总在竖直平面内。若从bc边刚进入磁场开始计时,取向下为正方向,则线框所受安培力F随时间t变化的图象可能是( ) A B C D 【答案】AB 【详解】 设进入磁场的安培力为F1,出磁场的安培力为F2,根据楞次定律中“来拒去留”的方法判断: A.起始F不变,意味着进入磁场时F1=mg,线框匀速运动,因为d<L,故线框完全进入磁场后电流为0,在mg作用下加速,即F2>mg,线框将减速出磁场,同时F2减小,故A正确; B.F1在减小,意味着线框减速进入磁场,即F1>mg,同A分析,线框完全进入磁场后电流为0,在mg作用下开始加速,使得线框出磁场时减速,同时F2减小,故B正确; CD.物体以一定的速度进入磁场,则F≠0,故CD错误。 故选AB。 5.(2022·北京·模拟预测)现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示,上、下为电磁铁的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图,下图为真空室的俯视图,如果从上向下看,电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e,电子做圆周运动的轨道半径为r,因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为=k(k为一定值)。求电子在圆形轨道中加速一周的过程中,感生电场对电子所做功W及电子所受非静电力F的大小。 【答案】keπr2, 【详解】 磁感应强度随时间的变化率为 则感生电动势 电子运动一