第2章 电磁感应章末复习方案（Word教参）-【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）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 楞次定律 1．(2024·广东)电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示．两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上．某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈．关于图乙中的线圈．下列说法正确的是(　　) A．穿过线圈的磁通量为BL2 B．永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C．永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D．永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向 答案　D 解析　根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，选项B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，选项D正确． 2．(2024·江苏)如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是(　　) A．顺时针，顺时针 B．顺时针，逆时针 C．逆时针，顺时针 D．逆时针，逆时针 答案　A 解析　线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流为顺时针．选项A正确． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 电磁感应现象与电磁感应,定律的应用 1．(2023·湖北)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘．若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为103 T/s，则线圈产生的感应电动势最接近(　　) A．0.30 V B．0.44 V C．0.59 V D．4.3 V 答案　B 解析　根据法拉第电磁感应定律可知E＝＝＝103×(1.02＋1.22＋1.42)×10－4 V＝0.44 V，选项B正确． 2．(2024·甘肃)如图所示，相距为d的固定平行光滑金属导轨与阻值为R的电阻相连，处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中长度为L的导体棒ab沿导轨向右做匀速直线运动，速度大小为v.则导体棒ab所受的安培力为(　　) A．，方向向左 B．，方向向右 C．，方向向左 D．，方向向右 答案　A 解析　导体棒ab切割磁感线在电路部分得有效长度为d，故感应电动势为E＝Bdv，回路中感应电流为I＝，根据右手定则，判断电流方向为b流向a.故导体棒ab所受的安培力为F＝BId＝，方向向左．选项A正确． 3．(2023·天津)如图，如图所示，一不可伸长的轻绳上端固定，下端系在单匝匀质正方形金属框上边中点O处，框处于静止状态．一个三角形区域的顶点与O点重合，框的下边完全处在该区域中．三角形区域内加有随时间变化的匀强磁场，磁感应强度大小B与时间t的关系为B ＝ kt(k > 0的常数)，磁场与框平面垂直，框的面积为框内磁场区域面积的2倍，金属框质量为m，电阻为R，边长为l，重力加速度g，求： (1)金属框中的感应电动势大小E； (2)金属框开始向上运动的时刻t0； 解析　(1)根据法拉第电磁感应定律有E＝·＝. (2)由图可知线框受到的安培力为 FA＝IlB＝lB＝·kt， 当线框开始向上运动时有mg＝FA， 解得t0＝. 答案　(1)　(2) 4．(2023·山西)一边长为L、质量为m的正方形金属细框，每边电阻为R0，置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上．宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，两虚线为磁场边界，如图甲所示． (1)使金属框以一定的初速度向右运动，进入磁场．运动过程中金属框的左、右边框始终与磁场边界平行，金属框完全穿过磁场区域后，速度大小降为初速度的一半，求金属框的初速度大小． (2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，左端连接电阻R1＝2R0，导轨电阻可忽略，金属框置于导轨上，如图乙所示．让金属框以与(1)中相同的初速度向右运动，进入磁场．运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好．求在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量． 解析　(1)金属框进入磁场过程中有＝BL， 则金属框进入磁场过程中流过回路的电荷量为 q1＝t＝， 则金属框完全穿过磁场区域的过程中流过回路的电荷量为 q＝， 且有－BqL＝－mv0， 联立有v0＝. (2)设金属框的初速度为v0，则金属框进入磁场时的末速度为v1，向右为正方向．由于导轨电阻可忽略，此时金属框上下部分被短路，故电路中的总电阻 R总＝R0＋＝， 再根据动量定理有－＝mv1－mv0， 解得v1＝. 则在此过程中根据能量守恒有mv＝Q1＋mv， 解得Q1＝， 其中QR1＝Q1＝， 此后线框完全进入磁场中，则线框左右两边均作为电源，且等效电路图如下 则此时回路的总电阻R′总＝2R0＋＝， 设线框刚离开磁场时的速度为v2，再根据动量定理有－＝mv2－mv1， 解得v2＝0， 则说明线框刚离开磁场时就停止运动了，则再根据能量守恒有mv＝Q2， 其中Q′R1＝Q2＝， 则在金属框整个运动过程中，电阻R1产生的热量 QR1总＝QR1＋Q′R1＝. 答案　(1)　(2) 5．(2023·广东)光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为h，其俯视图如图甲所示，两磁场磁感应强度随时间t的变化如图乙所示，0～t时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为2B0和B0，一电阻为R，边长为h的刚性正方形金属框abcd，平放在水平面上，ab、cd边与磁场边界平行．t＝0时，线框ab边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度v向右运动．在t时刻，ab边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图甲中的虚线框所示．随后在t～2t时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变；2t～3t时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0.求： (1)t＝0时线框所受的安培力； (2)t＝2t时穿过线框的磁通量Φ； (3)2t～3t时间内，线框中产生的热量Q. 　 解析　(1)由图可知t＝0时线框切割磁感线的感应电动势为E＝2B0hv＋B0hv＝3B0hv， 则感应电流大小为I＝＝， 所受的安培力为 F＝2B0h＋B0h＝， 方向水平向左． (2)在t时刻，ab边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，则t＝1.2t时穿过线框的磁通量为 Φ＝1.6B0h·h－B0h·h＝， 方向垂直纸面向里． (3)2t～3t时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0，则有E′＝＝＝， 感应电流大小为I′＝＝， 则2t～3t时间内，线框中产生的热量为Q＝I′2Rt＝. 答案　(1)，方向水平向左　(2)，方向垂直纸面向里　(3) 学科网（北京）股份有限公司 $$