2.2 法拉第电磁感应定律（Word）-【全效作业本】2022-2023学年高中选择性必修第二册物理（人教版2019）

2.2　法拉第电磁感应定律 [见学生用书P22] 某位老师设计了定量探究法拉第电磁感应定律的实验器材，如图所示，同步电机可控制转动臂的转速，转动臂末端嵌有强磁铁，线框中可绕不同匝数的导线，实验中导线框的面积固定，磁铁强度和转动臂旋转平面到线框平面的距离固定，每次转过到线框的磁通量就固定，线框中的导线连有一个电压传感器，可以测出线圈中产生的感应电动势Em。请根据实验器材和自己的理解，设计具体可行的实验方案以验证法拉第电磁感应定律。 【答案】 (1)控制线圈匝数N不变，改变电源频率，即改变转动臂的转速，也就是改变磁通量的变化率，可探究感应电动势Em与磁通量变化率的关系。 (2)控制电源频率不变，即控制转动臂转速不变，也就是控制磁通量的变化率不变，改变线圈的匝数N，可探究Em与线圈匝数N的关系。 1．关于感应电动势、磁通量、磁通量的变化量，下列说法不正确的是(　D　) A．穿过回路的磁通量越大，磁通量的变化量不一定越大，回路中的感应电动势也不一定越大 B．穿过回路的磁通量的变化量与线圈的匝数无关，回路中的感应电动势与线圈的匝数有关 C．穿过回路的磁通量的变化率为0，回路中的感应电动势一定为0 D．某一时刻穿过回路的磁通量为0，回路中的感应电动势一定为0 【解析】 由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E＝n，穿过回路的磁通量Φ越大，磁通量的变化量ΔΦ不一定越大，磁通量的变化率不一定越大，回路中的感应电动势不一定越大，A正确；穿过回路的磁通量的变化量ΔΦ与线圈的匝数n无关，由E＝n可知，回路中的感应电动势E与线圈的匝数n有关，B正确；穿过回路的磁通量的变化率为0，由E＝n可知，回路中的感应电动势E一定为0，C正确；某一时刻穿过回路的磁通量Φ为0，但磁通量的变化率不一定为0，由E＝n可知，回路中的感应电动势不一定为0，D错误。 2．如图所示，栅栏大门朝正南方向，在门的四个角上钉有四个钉子，沿着钉子绕有50匝的大线圈，穿过该线圈的最大磁通量为1.6×10－4 Wb，那么，小明在2 s内把关闭的大门打开并转过90°的过程中，线圈中产生的平均感应电动势约为(　B　) 第2题图 A．2×10－2 V B．4×10－3 V C．1.6×10－4 V D．8×10－5 V 【解析】 开始时穿过栅栏大门上线圈的磁通量Φ1＝1.6×10－4 Wb，大门打开并转过90°时磁通量Φ2＝0，则ΔΦ＝1.6×10－4 Wb，由公式E＝n，得E＝4×10－3 V，B正确。 3．随着信息技术的发展，我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号，通过计算机对磁场进行研究，图中磁传感器探头对磁场很敏感，输出的电信号从右端经过电缆和接口装置进入计算机，现用磁传感器探测通电螺线管轴线上的磁感应强度，将探头从螺线管右端沿轴线向左端移动时，测得磁感应强度B的大小随位置x的变化关系，下面最符合实际情况的图是(　B　) 　 第3题图 【解析】 通电螺线管的磁场分布相当于条形磁铁，内部磁感线的分布均匀，是匀强磁场，管口磁感线较管内磁感线稀疏，磁感应强度较小，B正确。 4．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是(　D　) 第4题图 A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小 C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小 【解析】 磁感应强度均匀减小，即磁通量减小，根据楞次定律知，ab中的感应电流方向由a到b，A错误；由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律E＝知，感应电动势大小不变，则ab中的感应电流不变，B错误；根据安培力公式F＝BIL知，电流不变，B均匀减小，则ab所受的安培力减小，C错误；金属棒ab因受安培力和静摩擦力作用而处于平衡，即f＝F，安培力减小，则静摩擦力减小，D正确。 5．如图是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则(　C　) 第5题图 A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B．回路中感应电流方向不变，为C→R→D→C C．回路中感应电流大小不变，为 D．回路中有周期性变化的感应电流 【解析】 圆盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，A错误；根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此回路中电流方向为C→D→R→C，B错误；根据法拉第电磁感应定律，有E＝BLv＝，所以产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变，即为，D错误，C正