课时作业(9)法拉第电磁感应定律（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业(九)　法拉第电磁感应定律 (建议用时：40分钟) [基础题组练] 题组一　法拉第电磁感应定律 1．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是(　　) A．线圈所在处磁感应强度越大，产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定越大 答案　D 解析　根据法拉第电磁感应定律E＝n可知，感应电动势的大小取决于线圈的匝数n和磁通量的变化率，而与磁感应强度B、磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ没有直接的关系，选项A、B、C错误，D正确． 2．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则(　　) A．线圈中感应电动势每秒增加2 V B．线圈中感应电动势每秒减少2 V C．线圈中感应电动势始终为2 V D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V 答案　C 解析　由E＝n知，恒定，n＝1，所以E＝2 V，选项C正确． 3．(多选)如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．则线圈中产生的感应电动势的情况为(　　) 　　　 A．t1时刻感应电动势最大 B．t＝0时刻感应电动势为零 C．t1时刻感应电动势为零 D．t1～t2时间内感应电动势增大 答案　CD 解析　由于线圈内磁场面积一定、磁感应强度变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为E＝nS·∝.由题图乙可知，t＝0时刻磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势不为零，选项B错误；t1时刻磁感应强度最大，磁感应强度的变化率为零，感应电动势为零，选项A错误，C正确；t1～t2时间内磁感应强度的变化率增大，则感应电动势增大，选项D正确． 题组二　导体切割磁感线产生的电动势 4．如图所示，边长为a的导线框ABCD处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，BC边与磁场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于右边界的速度v匀速向右运动；二是仅使磁感应强度随时间均匀变化．若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为(　　) A． B． C． D． 答案　B 解析　仅让线框以垂直于右边界的速度v匀速向右运动时产生的感应电动势为E1＝B0av，仅使磁感应强度随时间均匀变化产生的感应电动势为E2＝＝a2，线框中产生的感应电流大小相等，则感应电动势大小相等，即E1＝E2，联立解得＝， 选项B正确． 5．如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度水平向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点．关于线框中的感应电流，下列说法正确的是(　　) A．当E点经过边界MN时，线框中感应电流最大 B．当P点经过边界MN时，线框中感应电流最大 C．当F点经过边界MN时，线框中感应电流最大 D．当Q点经过边界MN时，线框中感应电流最大 答案　B 解析　由题图可知，当E点经过边界MN时，导线框有效切割长度为，所以感应电动势不是最大，则感应电流不是最大，选项A错误；当P点经过MN时，有效切割长度最大为RS，感应电动势为最大，选项B正确；当F点经过边界MN时，由题图可知，导线框的有效切割长度为，所以感应电动势及感应电流不是最大，线框中磁通量的变化率不是最大，选项C错误；当Q点经过MN时，线框全部进入磁场中，线框中磁通量不发生变化，感应电流为零，选项D错误． 6．如图所示，导线OA长为l，在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中以角速度ω沿图中所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转，导线OA与竖直方向的夹角为θ.则OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低的情况分别是(　　) A．BI2ω　O点电势高 B．BI2ω　A点电势高 C．Bl2ωsin2θ　O点电势高 D．Bl2ωsin2θ　A点电势高 答案　D 解析　导线OA切割磁感线的有效长度等于OA在垂直磁场方向上的投影长度，即l′＝l·sin θ，产生的感应电动势E＝Bl′2ω＝Bl2ωsin2 θ，由右手定则可知A点电势高，所以D正确． 7．(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上．两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触．G,○)为灵敏电流计．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法正确的是(　　) A．C点电势一定低于D点电势 B．圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr2 C．电流计中的电流方向为由a到b D．若铜盘不转动，所加磁场磁感应强度均匀减小，则铜盘中产生顺时针方向的感应电流(从左向右看) 答案　AD 解析　将铜盘看作无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，铜盘边缘为电源正极，中心为负极，C点电势低于D点电势，此电源对外电路供电，电流方向由b经电流计再从a流向铜盘，选项A正确，C错误；回路中产生的感应电动势E＝Br＝Br2ω，选项B错误；若铜盘不转动，使所加磁场的磁感应强度均匀减小，由楞次定律知铜盘中产生顺时针方向的感应电流(从左向右看)，选项D正确． 8．歼—20战斗机为中国人民解放军研制的第四代战机．如图所示，机身长为L，机翼两端点C、D间的距离为d，现该战斗机在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B，C、D两点间的电压大小为U.则(　　) A．U＝BLv，C点电势高于D点电势 B．U＝BLv，D点电势高于C点电势 C．U＝Bdv，C点电势高于D点电势 D．U＝Bdv，D点电势高于C点电势 答案　D 解析　战斗机在我国近海海域上空以速度v沿水平方向直线飞行，战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量为B，切割磁感线的长度为d，所以U＝Bdv；根据右手定则可知D点的电势高于C点的电势，选项D正确，A、B、C错误． [能力提升练] 9．一接有电压表的矩形线圈abcd在匀强磁场中向右做匀速运动，如图所示，下列说法正确的是(　　) A．线圈中有感应电流，有感应电动势 B．线圈中无感应电流，也无感应电动势 C．线圈中无感应电流，有感应电动势 D．线圈中无感应电流，但电压表有示数 答案　C 解析　矩形线圈abcd在匀强磁场中向右做匀速运动，由题图可知线圈的ad边和bc边在切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律可得ad边和bc边产生的电动势大小均为E＝BLv，根据右手定则可知ad边和bc边产生的电动势方向相反，故线圈中的感应电流为零，故电压表没有示数，选项C正确． 10．一正方形闭合导线框abcd边长L＝0.1 m，各边电阻均为1 Ω，bc边位于x轴上，在x轴原点O的右方有宽为L＝0.1 m、磁感应强度为1 T、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．在线框以恒定速度4 m/s沿x轴正方向穿越磁场区域的过程中，下列各图能正确表示线框从进入到穿出磁场时ab边两端电势差Uab随位置变化的情况的是(　　) 答案　B 解析　分两段研究：ab进入磁场切割磁感线过程和dc切割磁感线过程．ab进入磁场切割磁感线过程中，x在0～L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为逆时针，ab相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab＞0；感应电动势为E＝BLv＝1×0.1×4 V＝0.4 V，Uab是外电压，则有Uab＝E＝0.3 V．dc切割磁感线过程，x在L～2L范围：由楞次定律判断得知，线框感应电流方向为顺时针，dc相当于电源，a的电势高于b的电势，Uab＞0，感应电动势为E＝BLv＝1×0.1×4 V＝0.4 V，则有Uab＝E＝0.1 V．综上所述，选项B正确． 11．如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，电阻不计，两导轨间距d＝10 cm，导体棒ab、cd放在导轨上，并与导轨垂直．每根导体棒在导轨间部分的电阻均为R＝1.0 Ω.用长为L＝20 cm的绝缘丝线将两棒系住，整个装置处在匀强磁场中，t＝0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示．不计感应电流产生的磁场的影响，整个过程丝线未被拉断．求： (1)0～2.0 s的时间内，电路中感应电流的大小与方向； (2)t＝1.0 s时刻丝线的拉力大小． 解析　(1)由题图乙可知＝－0.1 T/s， 由法拉第电磁感应定律有 E＝＝S＝2.0×10－3 V， 则I＝＝1.0×10－3 A，由楞次定律可知电流方向为顺时针． (2)导体棒在水平方向上受到的丝线拉力和安培力平衡， 由题图乙可知t＝1.0 s时B＝0.1 T， 则FT＝F安＝BId＝1.0×10－5 N. 答案　(1)1.0×10－3 A　顺时针　(2)1.0×10－5 N 12．如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一根金属杆ab，在外力作用下，保持ab跟OF垂直，以v＝5 m/s的速度匀速向右移动，设导轨和金属杆都是用粗细相同的同种材料制成的，每米长度的电阻均为R0＝0.2 Ω，磁感应强度为B＝0.2 T，∠EOF＝30°，ab与导轨接触良好，从ab在O点开始计时，求： (1)3 s末电路中的电流为多少？ (2)3 s内电路中产生的平均感应电动势为多少？ 解析　(1)3 s末夹在导轨间导体的长度为 L＝vt·tan 30°＝5×3×tan 30° m＝5 m， 3 s末电路中瞬时感应电动势为 E＝BLv＝0.2×5×5 V＝5 V， 此时电路中的总电阻为 R＝(15＋5＋10)×0.2 Ω≈8.20 Ω， 由闭合电路欧姆定律可得电流I＝≈1.06 A. (2)3 s内的平均感应电动势为E＝＝＝＝V≈4.33 V. 答案　(1)1.06 A　(2)4.33 V 学科网（北京）股份有限公司 $$