假期作业(10)法拉第电磁感应定律-【玩转假期】2024年高二物理寒假作业

玩转假期·高二物理 假期作业（十） 法拉第电磁感应定律 摘要 A.磁感应强度B竖直向上且正增强，A中 △t 1理解法拉第电磁感应定律的内容。 _dm超 ng 2应用法拉第电磁感应定律求解感应电 动势、感应电流、通过闭合回路某一截 B磁感应强度B竖直向下且正增强， △t 面的电荷量等有关问题。 -dmg 3知道产生自感现象的原因，会分析通 11q 电、断电自感现象。 C.磁感应强度B竖直向上且正减弱， △ ④会结合电路、图像规律分析有关电磁感 dmg(R+r） 应现象问题。 ngR 5能从动力学与能量的角度分析有关电 磁感应的综合问题。 D.磁感应强度B竖直向下且正减弱，A中 △t dmg(R+r) 判断正误国双基 ngR 2.如图所示，两根相距为1的平行直导轨 (1)线圈中磁通量变化越大，产生的感应电 ab、cd,b、d间连有一固定电阻R,导轨电 动势越大。 ( 阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上 (2)线圈中磁通量变化越快，产生的感应电 的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。 动势越大。 () 整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度 (3)只有回路闭合时，磁通量变化才会产生 的大小为B,磁场方向垂直于导轨所在平 感应电动势。 ( 面（垂直纸面向里）。现对MN施力使它 (4)只要导体在磁场中运动，一定会产生感 沿导轨方向以速度)水平向右做匀速运 动。令U表示MN两端的电压的大小， 应电动势。 ( 下列说法正确的是 (5)利用E=Blv求得的是感应电动势的瞬 L 时值或平均值。 ( (6)对同一线圈，当电流变化越快时，线圈 中的自感电动势越大。 ) 综合训练提考能 一、单项选择题 A.U=2B1,流过固定电阻R的感应电 1.两块水平放置的金属板间 流由b经R到d 的距离为d,用导线与一 B.U=2B1,流过固定电阻R的感应电 个n匝线圈相连，线圈电 流由d经R到b 阻为，线圈中有竖直方向的磁场，电阻 R与金属板连接，如图所示，两板间有一 C.MN受到的安培力大小FA=, 2R· 个质量为m、电荷量十q的油滴恰好处于 方向水平向右 静止，则线圈中的磁感应强度B的变化 DMN受到的安培力大小FA=B, R 情况和磁通量的变化率分别是() 方向水平向左 ·22· ) 第一部分快乐假期轻松学 二、多项选择题 三、非选择题 3.如下图甲所示，abcd是匝数为100匝、边 5.如下图所示，两根光滑固定导轨相距 长为10cm、总电阻为0.12的正方形闭 0.4m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨 合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示 末端P、Q两点用两根等长的细导线悬 匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变 挂金属棒cd。棒cd的质量为0.O1kg, 化关系如图乙所示，则以下说法正确的 长为0.2m,处于磁感应强度为B。=0.5 是 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨 平面向里。相距0.2m的水平虚线MN 和JK之间的区域内存在着垂直于导轨 平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B 45 6f8 随时间1变化的规律如图所示。在1一0 时刻，质量为0.02kg、阻值为0.3Ω的金 A.导线圈中产生的是交变电流 属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处，由 B.在t=2.5s时导线圈产生的感应电动 静止开始释放，下落过程中保持水平，且 势为1V 与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上 C.在0~2s内通过导线横截面的电荷量 边界MN进人磁场，并在磁场中做匀速运 为20C 动，在t时刻从下边界JK离开磁场，g取 D.在1=1s时，导线圈内电流的瞬时功 10m/s2。求： 率为10W 4.如图所示，相距为L的两条足够长的光 滑平行金属导轨与水平面的夹角为0，上 端接有定值电阻，匀强磁场垂直于导轨 T 平面，磁感应强度为B。将质量为m的 导体棒由静止释放，当速度达到。时开 学袋 义xx义“× 始匀速运动，此时对导体棒施加一平行 ××××× 于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率 (1)在0~t1时间内，电路中感应电动势 为P,导体棒最终以2的速度匀速运动。 的大小： 导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不 (2)在t1~t2时间内，棒cl受到细导线的 计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为 总拉力为多大； g,下列选项正确的是 (3)棒cd在0t2时间内产生的焦耳热。 A.P=2mgusin 0 B.P=3mgusin 0 C.当导体棒速度达到二时加速度为号sin0 D.在速度达到2)以后匀速运动的过程 中，R上产生的焦耳热等于拉力所做 的功 ·23· 玩转假期·高二物理 启主探究培素养 阅读实践拓視野 如下图甲所示，电流传感器（相当于一只 世界上第一台发电机 理想电流表)能将各时刻的电流数据实 1831年，法拉第发现了电磁感应现象 时通过数据采集器传输给计算机，经计 之后不久，他又利用电磁感应发明了世界 算机处理后在屏幕上同步显示出I一1图 上第一台发电机一法拉第圆盘发电机。 像。电阻不计的足够长光滑平行金属轨 这台发电机的构造跟现代的发电机不同 道宽L=1.0m,与水平面的夹角0=37°。 (图1)，在磁场所中转动的不是线圈，而是 轨道上端连接阻值R=1.0Ω的定值电 一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇 阻，金属杆MN长与轨道宽相等，其电阻 柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄钢电 r=0.502,质量m=0.02kg。在轨道区 刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来： 域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场， 紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法 让金属杆从图示位置由静止开始释放， 拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电 杆在整个运动过程中与轨道垂直，此后 流表的指针偏向一边，这说明电路中产生 了持续的电流。 计算机屏幕上显示出如下图乙所示的 1-t图像。重力加速度g取10m/s2, sin37°=0.6，cos37°=0.8，试求： 0.20 他流传越器 0.15 电 010左 1法拉第圆盘电机 图2 采樂摆 0.05 算机 0 台 0.51.01.下2.0 法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？ 分 之 我们可以把圆盘看作是由无数根长度 (1)t=1.2s时电阻R的热功率： 等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘 (2)匀强磁场的磁感应强度B的大小： 时，每根辐条都做切割磁力线的运动。如 (3)1=1.2s时金属杆的速度大小和加速 图2所示，当辐条转到OA位置时，辐条和 度大小。 外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电 路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋 转，总有某根辐条到达OA位置，因此外电 路中便有了持续不断的电流。 当法拉第在英国皇家学会上表演他的 发电机时，一位贵夫人问他：“这玩艺有什 么用呢？”法拉第非常有礼貌地回答道：“夫 人，新生的婴儿又有什么用处呢？”这一绝 妙的回答得到大家的交口称赞。 法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说 它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电 流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世 界上第一台发电机，是它首先向人类揭开 了机械能转化为电能的序幕。 ·24玩转假期·高二物理 粒子在正方形区城微匀速圆周运动的周期T,=2迟 向为从上向下，若山匀速运动，右边线圈中产生的感应 电流是恒定的，则左边线圈中不会产生感应电流，故AB 在正方形碰场中运动时间 错误：若b向右匀减速运动，右边线图中的电流使产生 的磁道量在从下向上减小，故穿过左边线图的磁通量在 U。 从上向下诚小，该线圈中会产生一个从上向下的磁场， 再次回到M点的时间为1=十14=4迟 故D正确：当b向左匀加速运动，同样会在左边的线图 中产生一个从上向下的磁场，故C正确。 答案：1架2R(3 5.解析：要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线图平 面的磁通量不发生变化，在1一0时刻，穿过线图平面的 自主探究·培素养 磁通量中=BS=B。1, 解析：(1)径向电场力提供向心力：Eq=m vi 设1时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为更，=B1(1 十t), E。=m 由中，=中，得B=干 Bot goro 进入磁场后做匀速圆周运动， B。I 0=m心，解得B=m 答案：B一十t gro 自主探究·培素养 (2)由动能定理：号X0,5mm-号X0,5m6=gU 解析：当条形磁铁N极垂直a环靠近4时，穿过a环的 磁通量增加，a环闭合产生感应电流，磁铁对a环产生安 =√+-5， 培力，阻碍两者相对运动，故环将远离磁铁。 当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环中不产生感应 进入磁场后，根搭wB=0.5mu,整理得：r=0.5m r gB 电流，磁铁对b环没有安培力作用，故b环将静止不动。 5r 答案：远离磁铁静止不动 假期作业（十）法拉第电磁感应定律 1=2rcos0-0.5ra· 判断正误·固双基 解得l=1.5ru (1)×线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大。 (2)/ (3)恰好能分辨的条件： 2rocos0r 曾 1+ 2 (3)×只有回路闭合时，隘通量变化才会产生感应电流。 (4)×只有导体在磁场中做切割磁感线运动，才会产生 解得晋=V7-412% 感应电动势。 (5)/(6) 答案：(1)E-EB=m (2)1.5r。:(3)12% 综合训练·提考能 gra gro 1.C由平衡条件知，下金属板带正电，故电流应从线图下 假期作业（九）楞次定律 端流出，由楞次定律可以判定磁感应强度B竖直向上且 判断正误·固双基 正减弱或竖直向下且正增强，故AD错误：因mg=q: J (1)×穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中一定有 感应电流。 (2)/ R,E-n曾联立可求得0-血P,故 U一R+ △M ngR (3) C正确。 (4)×由楞次定律知，感应电流的磁场不一定与引起感 2,A根据电磁感应定律，MN产生的电动势E=Blw,由 应电流的磁场方向相反。 于MN的电阻与外电路电阻相同，所以MN两端的电压 (5)/ 综合训练·提考能 U=E=号B,根据右手定则，流过国定电阻R的感 1.B根据产生感应电流的条件：A中，电路没闭合，无感 应电流由b经R到d,故A正确，B错误：MN受到的安 应电流：B中，电路闭合，且垂直磁感线的平面的面积增 大，即闭合电路的磁通量增大，有感应电流：C中，穿过闭 培力大小F,-聚，方向水年向左，故CD错民。 合线图的磁感线相互燕消，磁通量恒为零，无感应电流： D中，闭合回路中的磁通量不发生变化，无感应电流。故 3,ACD在0~2s内，磁感应强度变化率为=1T/5, B正确。 根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 2,D在滑片不动的情况下，线圈A中通过的是恒定电流， 产生的磁场是恒定的，所以线圈B中不产生感应电流， ms4B=10×0.1×1V=1V,在23s内，磁感应强 △1 故A、B错误：在向左移动滑片的过程中，线圈A中电流 减小，即线阖B处于逐渐减弱的磁场中，由安培定则和 度变化单为A=2Ts,根据法拉第电磁感应定律，产 △ 楞次定律知，电流表中的电流从b到4，故C错误，D 正确。 生的感应电动势为E=mSA8=10X0.X2V △2 3.BD线框从图示位置的右侧摆到最低点的过程中，穿过 2V,导线图中产生的感应电流为方波交变电流，故A 线框的磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向 正确：在1=2.58时，产生的感应电动势为E,=2V,故 为d→→→a→d,从最低点到左侧最高点的过程中，穿 过线框的磁通量增大，由楞次定律可判断感应电流的方 B错误：在0一2s内，感应电流1=层=10A,通过学你 向为d→c→→a→d。 横截面的电荷量为9=I△1=20C,故C正确：在1=1s 4.CD当电流计中有电流通过时，说明左边的电流是从上 时，导线圈内感应电流的瞬时功率P=UI=R=10 向下流的，由右手螺旋定则可得出此感应电流的磁场方 0.1W=10W,故D正确。 ·42· 参考答案 4.AC当导体棒以速度v匀速运动时受力平衡，则有： 2.D产生的感应电动势有效值为220V,通过灯泡中的电 gsin0=B1L=B”,当导体棒以20匀速运动时受力 E R 流1=R千，=2.2A,电压表示数为U=R=2.2X95V 手衡，期有：F+mgin0=B1-2×K,长有F =209V,故A错误：交变电流频率为50Hz,电路中的电 流方向每秒钟改变100次，故B错误：灯泡实际消耗的 mngsin0,拉力的功率为：P=F×2u=2 ngusin0,故A正 功率为P=U1=209×2.2W≈460W,故C错误：发电 确，B错误：当导体棒追度达到受时，由牛顿第二定律 机线圈内阻每秒钟产生的电热为Q一11=2.2×5× 得mg sin0-之×k=ma,解得：a=号：故C正确 1J=24.2J,故D正确。 R 3.BCD由题图可知，1=0时刻感应电动势为零，穿过线 由能量守恒，当速度达到2以后匀速运动的过程中，R 图的磁通量最大，故A错误：由图可知T,=0,4s,T。 上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功，故D错误。 0.6s,线图先后两次转速之比n。:=T。:T。=3:2, 5.解析：)对捧a山自由下落过程，有1，=√ h=0.2s, 故B正确：文流电a的醉时值为u=Usin(经)，得u 磁感应强度的变化率为△5-0，T/s=2,5T/s, 10sin5rt(V),故C正确：感应电动势最大值Um=NBSd 0.2 由法拉第电磁感应定律得，0一11时间内感应电动势E =NBS(=),所以UUk=T:T,文流电b的最 大值为婴V,故D正确， 联立以上各式并代入数据可得E,=0.2V。 4.AC由图像可得交流电的周期T=2×10,故A正 (2)由棒ab匀速进入磁场区域可知Bl:L=mg, 确：电压最大值为Um=220√2V,交变电压的聊时值表 代入数据，可解得I.=1A, 在1一时间内，对棒cd受力分析，可得 达式为：w-U.snol=202sn2亭=20sn10a1(M, F=nug十Bl,La 代入数据，可解得F,=0.2N。 故B错误：当电源在正半抽时A,点电势高于B,点电势， (3)棒ah刚进入磁场时的速度为包=g=2m/s, 二极管导通，即R1被短路。电源在负半抽时B,点电势 棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2=BLv 高于A点电势，二极管戴止，R,R:串联分压，设R,上 =0.4V, 尉R-是-R=01n: 电压的有效值为U。根据有效值的定又得：只T 在0一1时间内，感应电流为1一十R E =0.5A R T,解得U=55√区V,故C正确，D错误。 2 棒d在0~1：时间内产生的焦耳热， 5.解析：(1)根据右手定则或楞次定律判断可知，线图中的 Q=Q十Q,=1R+1R·在=0.015J. 电流方向是badcb,故流过R的电流是自下而上。 答案：(1)0.2V(2)0.2N(3)0.015J (2)从中性面开始计时，感应电动势随时间按正弦规律 自主探究·培素养 变化，且最大感应电动势Em=nBau,所以感应电动势 解析：(1)1=1.2s时电流I,=0.15A 的瞬时值表达式为e=n Babwsin wt。 P=R=0.0225W=2.25×10-2W (3)由法拉第电磁感应定律可知：平均电动势 (2)电流12=0.16A时电流不变，捧做匀速运动 E=n4地_2nBau B1L=ngsin37°，解得B=0.75T。 △ (3)t=1.2s时，电源电动势E=I(R十r)=BLV (4)线圈从1=0开始转过60°时，瞬间电流为 代入数据=0.3m/s, Mgsin37°-BIL=ma, e 产R+r nBabsin吾_nBabw 解得a=0.375m/s。 R+r 2(R+r) 答案：(1)0.0225W(2)0.75T(3)0.3m/s 答案：(1)自下而下 (2)nBabwsinot (3)2nBabu 8 m/s" 假期作业（十一）交流电的产生与描述 4合 判断正误·固双基 自主探究·培素养 (1) (2)× 线圈经过中性面时产生的感应电动势为零。 解析：由e=nB,S亭cos亭可知最大值E。=nB,S· (3)/ (4)× 交变电流的有效值是由交流电的热效应决定的。 9-8V (5)× 正弦交流电的最大值总是有效值的√2倍。 (6) （②)电路中电流的最大位儿-后，-音A1-后 综合训练·提考能 √25√② 1.B由图乙可知，当0.005s时，感应电动势最大，则此时 A,Px='R=2.88W。 穿过线框回路的磁通量变化率最大，故A错误：由图乙 可知，当0.01s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回 (E=n盟s① 路的磁通量最大，处于中性面，故B正确：线框产生的产 q=1·△1② 变电动势的有效值E=3V=220V,故C错误：由图可 E 1-R+r ③： 知，文流电的周期为0，.02s,则频率为：f=7=50H。 B。S 由①@③得：q=F+ =4×10-3C。 故D错误 答案：(1)8V(2)2.88W(3)4×10-3C ·43·