第二章 第2节 法拉第电磁感应定律-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册同步课件（人教版2019）

物理 选择性必修 第二册 RJ 1 2 第2节 法拉第电磁感应定律 刷基础 2 1.[四川资阳中学2023高二下月考] 关于电磁感应现象中穿过线圈的磁通量与感应电动势的关系， 下列说法正确的是( ) C A.磁通量变化越大，感应电动势一定越大 B.磁通量增加时，感应电动势一定变大 C.磁通量减小时，感应电动势也可能变大 D.磁通量为零时，感应电动势一定为零 题型1 对法拉第电磁感应定律的理解 3 解析 由法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化越快，感应电动势越大，与磁通量的大小及磁通 量的变化量无必然关系，A、D错误；磁通量增大或减小时，感应电动势可能变大、可能变小、 可能不变，关键看磁通量的变化率是否变化，B错误，C正确. 题型1 对法拉第电磁感应定律的理解 4 2.如图所示，边长、匝数为10的正方形导体线框 放置于墙角，线 框平面与地面的夹角 .该区域有磁感应强度大小为 、方向水平 向右的匀强磁场，现将边向右拉动，边经 着地，在这个过程中线框中产 生的平均感应电动势的大小与感应电流的方向为( ) D A.，方向为 B.，方向为 C.，方向为 D.，方向为 题型2 法拉第电磁感应定律的简单应用 5 解析 初状态穿过线框的磁通量 ，末状态穿过线框的磁通量 ，根 据法拉第电磁感应定律得 ，根据楞次定律可知,感 应电流的方向为 ，故A、B、C错误，D正确. 题型2 法拉第电磁感应定律的简单应用 6 3.[北京清华大学附属中学2023高二下期中] 如图1所示， 匝的线圈（图中只画了2匝）两 端、与一个 的电阻相连.线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图2所示 规律变化.已知线圈的电阻 ，则( ) D 图1 图2 A.线圈内感应电流的磁场方向垂直纸面向外 B.点电势比 点电势高 C.、两点间的电势差为 D.内电路产生的电能为 题型2 法拉第电磁感应定律的简单应用 7 解析 由题图2知，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场 方向相同，垂直纸面向里，A错误；根据安培定则可知，线圈中的感应电流方向为顺时针，所以 A点电势比B点电势低，B错误；根据法拉第电磁感应定律可知 ，根据闭合电路欧姆定律有 ，A、B两 点间的电势差为，C错误； 内电路产生的电能为 ，D正确. 题型2 法拉第电磁感应定律的简单应用 8 4.如图，水平面内两平行金属导轨间距 ，处于磁感应强度 、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨的左端接有电阻 ,长的导体棒 垂直导轨放置且与导轨接触良好，以 的速度向右匀速滑动，导体棒电阻 ，导轨的电阻忽 略不计.则下列说法正确的是( ) B A.点的电势高于点，、两点间电势差的大小为 B.点的电势高于点，、两点间电势差的大小为 C.点的电势高于点，、两点间电势差的大小为 D.点的电势高于点，、两点间电势差的大小为 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 9 解析 切割磁感线的导体棒相当于电源，由右手定则可知电流方向为 ，电源内部电流由 低电势流向高电势，故点电势高于 点，故C、D错误；导体棒切割磁感线产生的感应电动势 ，、两点间的电势差等于路端电压，由闭合电路欧姆定律得 、 两点间的电势差大小为 ，故A错误，B正确. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 10 【易错分析】本题易误认为导体棒切割磁感线产生的感应电动势即为、 两点间的电势差.导体 棒切割磁感线产生感应电动势，导体棒相当于电源，、 两点间的电势差为路端电压.另外注意 电源内部电流由负极流向正极. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 11 5.[吉林辽源五中2023高二上期末] 如图所示的半圆形闭合线圈半径为 ，电阻为 .虚线右侧有磁感应强度为、方向垂直于纸面向里的匀强磁场.线圈以速度 向右匀速进入磁场，直径始终与垂直.从点到达边界开始到 点进入磁场为 止，下列说法正确的是( ) D A.感应电流方向沿顺时针方向 B.半圆形闭合线圈所受安培力方向向右 C.感应电动势最大值为 D.感应电动势平均值 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 12 解析 在半圆形闭合线圈进入磁场的过程中，通过半圆形闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次 定律可知，感应电流的方向始终为逆时针方向，根据“来拒去留”可知，半圆形闭合线圈所受安 培力方向向左，故A、B错误；当线圈进入磁场一半时，切割磁感线的有效长度最大，为 ，感应 电动势最大，为 ，故C错误；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势平均值为 ，故D正确. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 13 6.[广东实验中学2023高二下月考] （多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在 竖直的铜轴上，两铜片、 分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 中，圆盘旋转时，下列说法正确的是( ) AB A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B.若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流由流向 C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电阻 的热功率也变为原来的2倍 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 14 解析 圆盘转动产生的电动势 ，若转动的角速度恒定，则 不变，电流大小恒定，A 正确；若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流由流向 ，B正确；若圆盘转动方 向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小发生变化，C错误；若圆盘转动的角速度 变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，回路电流变为原来的2倍，根据可知，电阻 的热功率变为原来的4倍，D错误. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 15 7. 如图所示，在半径为 的圆形区域内存在垂直于平面向里的匀强 磁场，磁感应强度为.一根长为的导体杆水平放置， 端处在圆形磁场 边界的最下方，现使杆绕端以角速度 逆时针匀速旋转 ，在旋转过 程中( ) C A.端的电势始终高于 端 B.杆切割磁感线产生的感应电动势最大值 C.当杆旋转 时，杆切割磁感线产生的感应电动势 D.当杆旋转 时，、间电势差 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 16 解析 根据右手定则可知，导体杆切割磁感线时，端电势高于 端，故A错误；当导体杆和圆 形区域的直径重合时，杆切割磁感线的有效长度最长，为， 杆切割磁感线产生的感应 电动势最大，最大值为 ，故B错误；当杆旋转 时，由几何知识可 知，此时杆切割磁感线的有效长度为,则杆切割磁感线产生的感应电动势为 ,故 C正确；当杆旋转 时，由几何知识可知，杆切割磁感线的有效长度为， 杆切割 磁感线产生的感应电动势为 ，即、间电势差 ，故D错误. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 17 【教材变式】本题目由教材P34第6题演变而来，教材只考查了 两端产生的感应电动势，本题 延伸考查杆旋转至不同角度时杆切割磁感线产生的感应电动势大小.注意杆旋转 和杆 旋转 时杆 切割磁感线的有效长度不相同. 题型3 导体切割磁感线产生电动势的分析与计算 18 8.[四川眉山青神中学校2023高二下月考] （多选）如图所示，不计电阻的 两个线圈和绕在同一个铁芯上，线圈 两端连接两根足够长的水平光滑 平行金属导轨，导轨间有垂直纸面向外的匀强磁场，导轨上放有静止的导体 棒，线圈 与电源、滑动变阻器、开关连接，下列说法正确的是( ) BC A.开关闭合，要使向右运动，可以将滑动变阻器的滑片向 端移动 B.开关闭合，要使向右运动，可以将滑动变阻器的滑片向 端移动 C.开关闭合瞬间，导体棒 向右运动 D.开关闭合瞬间，导体棒 向左运动 题型4 二次感应问题 19 解析 由右手螺旋定则可知线圈中电流产生的磁场向上，要使向右运动，则 需受到向右 的安培力，根据左手定则可知中电流方向从到，根据右手螺旋定则可知线圈 中感应电流 产生的磁场方向向下，则线圈 产生的磁场应增强，电路中电流应增大，滑动变阻器的滑片应向 端移动，A错误，B正确；开关闭合瞬间，电路中电流增大，线圈 中的磁场方向向上，且增 大，线圈中磁场方向向下，根据右手螺旋定则可知，导体棒的感应电流方向从到 ，根据 左手定则可知，受到的安培力向右， 向右运动，C正确，D错误. 题型4 二次感应问题 20 9.[云南下关一中2024高二上月考] 如图所示，直角三角形金属框 放置在匀强磁 场中，磁感应强度大小为，方向平行于边向上.、 两边分别串有电压表、电 流表，当金属框绕 边逆时针（俯视）转动时，下列判断正确的是( ) C A.电流表无示数，、电势相等 B.电流表有示数，、 电势不相等 C.电压表无示数，、电势不相等 D.电压表有示数，、 电势不相等 易错点1 易忽略双杆切割引起的总感应电动势为零 21 解析 金属框转动时，、边切割磁感线，产生感应电动势，、不为零，、 电势不相 等，、 电势不相等，但转动过程中穿过金属框的磁通量始终为零，故金属框中无感应电流，电 流表没有示数，同时电压表也没有示数，A、B、D错误，C正确. 易错点1 易忽略双杆切割引起的总感应电动势为零 22 【易错分析】本题易误选D.题中、 同时切割磁感线，回路中没有感应电流，但感应电动势仍 然存在，类似于两个电源的并联. 易错点1 易忽略双杆切割引起的总感应电动势为零 23 10.[清华大学附属中学2023高二上期末] （多选）如图所示，矩形线框 固定于 匀强磁场中，为一导体棒，可在和间滑动并接触良好.设磁感应强度为 ， 矩形线框的宽度等于，在时间内导体棒向左匀速滑过距离 .则下列说法 错误的是( ) AB A.当向左滑动时，左侧面积减小，右侧面积增大，因此感应电动势 B.当向左滑动时，左侧面积减小，右侧面积增大 ，产生的感应电动势互相抵消，因此 感应电动势 C.对处于匀强磁场中的导体应用时，， 是指导体棒切割磁感线扫过的面积， 因此 D.求解导体棒切割磁感线产生的电动势时，既能用计算，也能用 计算 易错点2 对电动势的产生原因认识有误 24 解析 导体棒切割磁感线产生感应电动势，电路可等效为矩形线框左右两边并联，然后与导体棒 （电源）串联，对处于匀强磁场中的导体应用时，， 是指导体棒切割磁感线 扫过的面积，因此 ，不能像A、B中重复计算或抵消，A、B错误，C正确；在切割磁感线 的情况下，电动势的求解既能用计算，也能用 计算，D正确.本题选说法错误的， 故选A、B. 易错点2 对电动势的产生原因认识有误 25 【易错分析】本题易因不理解感应电动势产生的原因而计算错感应电动势.本题的左右部分相当于 外电路，导体棒相当于电源，若把左侧部分移到右侧，或者把左侧电路去掉，切割磁感线产生的 感应电动势不变. 易错点2 对电动势的产生原因认识有误 26 2 第2节 法拉第电磁感应定律 刷提升 27 1.[宁夏银川育才中学2024高二上期中] （多选）下列甲、乙、丙、丁四幅图是电磁感应现象中产 生感应电流的几种情况，根据已经学过的知识，请判断下列说法正确的是( ) BC 甲 乙 丙 丁 A.甲图中,当磁感应强度均匀增大时，线圈中感应电动势均匀增大 B.乙图中，线圈放置于垂直纸面向里的磁场中（未画出），导体棒 向右运动过程中，导 体棒中电流方向为由到 C.丙图中，在条形磁铁 极向下插入螺线管的过程中，电容器上极板带负电 D.丁图中，在向右匀速运动过程中， 金属圈中将产生逆时针方向的电流 28 解析 由法拉第电磁感应定律可知，甲图中当磁感应强度均匀增大时，线圈中感应电动势恒定不 变，A错误；由右手定则可知，乙图中导体棒向右运动过程中，导体棒中电流方向为由 到，B正确；丙图中，条形磁铁 极向下插入螺线管的过程中，由楞次定律可知，螺线管中感应 电流由上端导线流入，下端导线流出，对电容器充电，则电容器下极板带正电，上极板带负电， C正确；丁图中，在向右匀速运动过程中，线圈中的电流大小不变，则 金属圈中无感应电 流产生，D错误. 29 2.[重庆一中2023高二上期末] （多选）由螺线管、电阻和水平放置的平行板电容器组成的电路如 图所示，螺线管匝数为，横截面积为，电容器两极板间距为 ，螺线管处于竖直向上的匀强磁 场中，一质量为、电荷量为的带正电颗粒悬停在电容器中.重力加速度为 ，则( ) BD A.磁感应强度均匀增大 B.磁感应强度均匀减小 C.磁感应强度变化率为 D.磁感应强度变化率为 30 解析 带正电颗粒悬停在电容器中，根据平衡条件可知颗粒所受静电力竖直向上，则电容器下极 板带正电，即螺线管的下端为电源正极，根据电源内部的电流是由负极流向正极，结合安培定则 和楞次定律可知磁感应强度均匀减小，A错误，B正确；带正电颗粒悬停在电容器中，则有 ，根据法拉第电磁感应定律有，又，联立解得 ，C错 误，D正确. 31 3.[江西临川一中2023高二下质量监测] （多选）图甲所示,粗糙 形导线框固定在水平面上，其上 放有一金属棒，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度 按图乙规律变化，规定竖直向 上为正方向，整个过程金属棒保持静止.则( ) BD 甲 乙 A.时刻，金属棒 所受安培力方向向右 B. 时间内，回路中的感应电流大小和方向都不变 C.时间内，金属棒 所受安培力大小不变，但方向改变 D.时间内，金属棒 所受摩擦力方向先水平向左，后水平向右 32 解析 时间内，磁通量的变化率不变，感应电动势的大小和方向不变，由楞次定律知流过 回路的感应电流沿逆时针方向（俯视），金属棒中电流方向从到， 时刻，磁场方向向下， 根据左手定则可知，金属棒所受安培力方向水平向左，A错误，B正确；根据 ， 时间内，电流大小和方向都不变，但是B的大小和方向都会变化，因此金属棒 所受安培 力大小和方向也都会变，C错误；时间内电流方向不变， 时间内，根据左手定则可 知，金属棒受到向右的安培力，摩擦力方向水平向左，时间内，金属棒 受到向左的 安培力，摩擦力方向水平向右，D正确. 33 4.[浙江名校联盟2023联考] 如图所示，足够长的光滑金属导轨和 置于同一水平面内，其中 与平行，是以为圆心的圆弧导轨，圆弧左侧和扇形 区域内有垂直水平面且方向相 反的匀强磁场，磁感应强度大小均为，金属杆长为、电阻为，端与点用导线相接， 端 与圆弧接触良好；金属棒长为、电阻为，固定在平行导轨上.其他电阻不计，若杆 绕点顺时针以角速度 由匀速转动到 ，此过程中，下列说法正确的是( ) B A.杆产生的感应电动势的大小为 B.棒所受安培力大小为 C.棒两端的电压为 D.杆上点电势高于 点电势 34 解析 杆产生的感应电动势的大小为 ，故A错误；回路中产生的 感应电流为，则棒所受安培力大小为 ，故B正确；棒 两端的电压为，故C错误；根据右手定则可知，杆上电流从流向 ，由于 杆相当于电源，在电源内部电流从低电势流向高电势，则点电势低于 点电势，故D错误. 35 5.[湖北宜荆荆随恩2024高二上联考] 如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧与其 直径构成的导线框，直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向 里，磁感应强度大小为.使该线框从静止开始绕过圆心 、垂直于半圆面的轴 C A. B. C. D. 以角速度 匀速转动半周，线框中产生感应电流.现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小 随时间线性变化，为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 的大小应为( ) 36 解析 设半圆弧的半径为，导线框的电阻为，当从静止开始绕过圆心 、垂直于半圆面的轴以 角速度 匀速转动时，线框中产生的感应电动势大小为 ，由闭合电路欧姆定律得感 应电流为 ；当线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化时，根据法 拉第电磁感应定律得，又 ，根据闭合电路欧姆定律得感应电流为 ，由题设知，解得 ，C正确. 37 6.[湖南长沙长郡中学2023高二上期末] 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场区 域的宽度为，磁感应强度大小为.一边长为、电阻为 的正方形匀质导线框 从图示位置开始沿轴正方向以速度 匀速穿过磁场区域，下列图中线框 、两端的电压与线框移动距离 的关系的图像正确的是( ) D A. B. C. D. 38 解析 当在范围内时，线框进入磁场，此时 切割磁感线，产生的感应电动势大小为 ，根据右手定则可知此时感应电流方向由到, 相当于电源，在电源内部电流由负极到 正极，故点电势高于点电势，可得；当在 范围内时，线框全部在磁场 中运动，此时回路中磁通量不变，感应电流为零，所以;当在 范围内时，线 框离开磁场，此时切割磁感线，产生的感应电动势大小也为 ，根据右手定则可知此时感 应电流方向由C到D，即由到，故点电势仍高于点电势，可得 ，D正确. 39 7.[河北石家庄实验中学2023高二上期末] 如图甲所示，是倾角 、表面粗糙的绝缘 斜面，是匝数、质量、总电阻 、边长 的正方形金属线框.线 框与斜面间的动摩擦因数，在 的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场（图中未画 出），即线框的一半处于磁场中，且边平行于，磁场的磁感应强度随时间 变化的图像如 图乙所示.取，， ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.下列说法正 确的是( ) C 甲 乙 A.内，线框中的感应电流大小为 B.内，线框产生的焦耳热为 C.时，线框受到的安培力大小为 D. 时，线框开始运动 40 解析 由题图乙知， ，磁感应强度垂直斜面向上且增大，线框未动 时，根据法拉第电磁感应定律得，由闭合电路欧姆定律得 ，根 据楞次定律及左手定则可判断边所受安培力向上，设线框即将向上运动的时间为 ，则有 ，解得，即 内线框处于静止状态，线框中的感 应电流大小为，A、D错误； 内，线框产生的焦耳热为 ，B错误；时，由题图乙可知，磁感应强度为 ， 线框受到的安培力大小为 ，C正确. 41 8.（多选）某学校图书馆凭磁卡借还书，某同学了解到其工作原理是磁卡以一定的速度通过装有 线圈的检测头，在线圈中产生感应电动势，从而传输被记录的信号.为研究该现象，该同学借用了 如图甲所示的实验装置.螺线管固定在铁架台上，并与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接. 现将一小磁铁置于螺线管正上方由静止释放，其上表面为 极，穿过螺线管后掉落到海绵垫上并 静止（小磁铁下落过程中不发生转动），计算机屏幕上显示出如图乙所示的 图线.对于该实 验结果，以下说法正确的是( ) 甲 乙 42 A.只减小小磁铁释放高度，两个峰值都增大 B.只减小螺线管匝数，两个峰值都减小 C.只增大小磁铁质量，穿过螺线管的时间不变 D.只增大滑动变阻器的阻值，穿过螺线管的时间减少 √ √ 43 解析 当 减小时，小磁铁进入螺线管时的速度减小，导致螺线管中磁通量的变化率减小，感应电 动势减小，电路中电流减小，滑动变阻器两端电压减小，因此两个峰值都会减小，故A错误；当 只减小螺线管匝数时，螺线管中产生的感应电动势减小，电路中电流减小，滑动变阻器两端电压 减小，因此两个峰值都会减小，故B正确；只增大小磁铁的质量，根据功能关系可知，小磁铁在 螺线管中运动的平均速度变大，则穿过螺线管所用时间变小，故C错误；小磁铁进入螺线管过程 中，螺线管对小磁铁产生向上的排斥力，穿出螺线管过程中，螺线管对小磁铁产生向上的吸引力， 只增大滑动变阻器的阻值，则螺线管中的电流减小，螺线管产生的磁场减弱，对小磁铁的阻碍作 用减小，根据功能关系可知，小磁铁在螺线管中运动的平均速度变大，所以小磁铁穿过螺线管的 时间减少，故D正确. 44 【关键点拨】解答本题的关键是知道影响感应电动势的因素，掌握小磁铁下落过程中螺线管和磁 铁之间作用力的特点，正确分析小磁铁的运动情况. 45 $$