第2章 第2节 法拉第电磁感应定律(word练习)-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测（人教版2019）

训练七 法拉第电磁感应定律 [对应素能提升训练第18页] 1.下列各图中,相同的条形磁体穿过相同的线圈时,线圈中产生的感应电动势最大的是（　　） 解析　感应电动势的大小为E＝n＝n,A、B两种情况磁通量变化量相同,C中ΔΦ最小,D中ΔΦ最大,磁体穿过线圈所用的时间A、C、D相同且小于B所用的时间,所以D正确。 答案　D 2.（多选）无线电力传输目前取得了重大突破,在日本展出了一种非接触式电源供应系统,这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.若甲线圈中输入电流,乙线圈中就会产生感应电动势 B.只有甲线圈中输入变化的电流,乙线圈中才会产生感应电动势 C.甲中电流越大,乙中感应电动势越大 D.甲中电流变化越快,乙中感应电动势越大 解析　根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,乙线圈才能产生感应电动势,A错误,B正确；根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量变化率,所以C错误,D正确。 答案　BD 3.夏天将到,在北半球,当我们抬头观看教室内的电扇时,发现电扇正在逆时针转动。金属材质的电扇示意图如图所示,由于地磁场的存在,下列关于A、O两点的电势及电势差的说法正确的是（　　） A.A点电势比O点电势高 B.A点电势比O点电势低 C.A点电势等于O点电势 D.扇叶长度越短,转速越快,两点间的电势差数值越大 解析　因北半球地磁场方向斜向下（有效磁场竖直向下）,电扇沿逆时针方向转动,切割磁感线产生感应电动势,根据右手定则知,A点相当于电源的正极,O点相当于电源的负极,所以A点的电势高于O点的电势,故A正确,B、C错误；转动切割的电动势E＝Bl2ω,则知扇叶长度越短,转速越快,感应电动势不一定越大,电势差就不一定越大,故D错误。 答案　A 4.（多选）某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下,大小为4.5×10－5 T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸,河宽100 m,该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过,设落潮时,海水自西向东流,流速为2 m/s。下列说法正确的是 （　　） A.电压表记录的电压为5 mV B.电压表记录的电压为9 mV C.河南岸的电势较高 D.河北岸的电势较高 解析　海水在落潮时自西向东流,该过程可以理解为自西向东运动的导体在切割竖直向下的磁感线。根据右手定则可判断,北岸是正极,电势高,南岸电势低,所以C错误,D正确；根据法拉第电磁感应定律E＝Blv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10－3 V,A错误,B正确。 答案　BD 5.（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N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图乙所示的UI­t图线。对于该实验结果，以下说法正确的是（　　） 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 解析　当h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，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，因此两个峰值都会减小，故B正确；增大小磁铁的质量，小磁铁在螺线管中运动的平均速度变大，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，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，所以小磁铁穿过螺线管的时间减少，故D正确。 答案　BD 6.如图甲所示,一个圆形线圈匝数n＝1 000匝、面积S＝2×10－2 m2、电阻r＝1 Ω。在线圈外接一阻值为R＝4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。求： （1）0～4 s时,回路中的感应电动势； （2）t＝5 s时,a、b两点哪点电势高； （3）t＝5 s时,电阻R两端的电压U。 解析　（1）根据法拉第电磁感应定律得,0～4 s内,回路中的感应电动势： E＝n＝1 000× V＝1 V。 （2）t＝5 s时,磁感应强度正在减弱,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即感应电流产生的磁场方向是垂直纸面向里,故a点的电势高。 （3）在t＝5 s时,线圈的感应电动势为： E'＝n＝1 000× V＝4 V, 根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流为： I＝＝ A＝0.8 A, 故电阻R两端的电压： U＝IR＝0.8×4 V＝3.2 V。 答案　（1）1 V　（2）a点的电势高　（3）3.2 V 7.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设运动的整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将（　　） A.越来越大 B.越来越小 C.保持不变 D.无法确定 解析　E＝Blvsin θ＝Blv0，金属棒ab做平抛运动,水平速度保持不变,感应电动势保持不变,C正确。 答案　C 8.某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S，匝数为N，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（　　） A.，逆时针 B.，逆时针 C.，顺时针 D.，顺时针 解析　面积为S的线圈平面最初平行于磁场，经过时间t，线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处，磁通量变化为ΔΦ＝BS sin θ，由法拉第电磁感应定律，匝数为N的线圈中产生的平均感应电动势的大小为E＝N＝，由楞次定律，感应电流方向为逆时针方向。故选A。 答案　A 9.图a为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”。其原理图如图b所示，线圈匝数为n，面积为S，若在t时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端的电势差的大小（　　） A.恒为 B.恒为 C.从0均匀变化到 D.从0均匀变化到 解析　穿过线圈的磁感应强度均匀增加，产生恒定的电动势，由法拉第电磁感应定律得E＝n＝nS＝，故选B。 答案　B 10.（多选）如图所示,一导线折成边长为a的正三角形闭合回路,虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场,方向垂直于回路所在的平面向下。回路以速度v向右匀速进入磁场,边长CD始终与MN垂直,从D点到达边界开始到C点进入磁场为止,下列结论正确的是 （　　） A.导线框受到的安培力方向始终向上 B.导线框受到的安培力方向始终向下 C.感应电动势的最大值为Bav D.感应电动势的平均值为Bav 解析　根据左手定则可知,导线框未全部进入磁场前受到的安培力方向向左,全部进入以后受到的安培力为零,所以A、B错误。有效切割长度最长为a,则感应电动势最大值为Bav,故C正确。感应电动势平均值为E＝＝＝Bav,故D正确。 答案　CD 11.如图所示,导线OA长为l,在竖直向上,磁感应强度为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两点电势高低情况分别是 （　　） A.Bl2ω　O点电势高 B.Bl2ω　A点电势高 C.Bl2ωsin2 θ　O点电势高 D.Bl2ωsin2 θ　A点电势高 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。 答案　D 12.如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长l＝1 m、质量m＝0.1 kg、电阻R＝1 Ω的导体棒MN向上运动，导体棒靠在竖直放置的框架上，该框架处于磁感应强度B＝1 T的磁场中。当导体棒上升高度h＝3.8 m时获得稳定速度，导体棒产生的热量为2 J。电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7 V、1 A并保持不变。电动机内阻r＝1 Ω，不计框架电阻及一切摩擦， g取10 m/s2。求： （1）棒获得的稳定速度的大小v0。 （2）棒从静止至达到稳定速度所需要的时间t。 解析　（1）电动机工作时，电能转化为机械能和电动机内阻的内能；导体棒MN在电动机牵引下上升，切割磁感线产生感应电动势E＝Blv，回路中出现感应电流I′＝，棒受到安培力F′＝BI′l＝，机械能有一部分转化为导体棒的内能；达到稳定速度时，棒受力平衡，牵引力F＝F′＋mg＝＋mg①， 对电动机有IU－I2r＝Fv0②， 其中I＝1 A，U＝7 V，r＝1 Ω，B＝1 T，l＝1 m，m＝0.1 kg，R＝1 Ω，①②式联立，且代入数据即可求得棒所达到的稳定速度v0＝2 m/s。 （2）在棒从静止到速度稳定的过程中，对棒应用能量守恒定律有Fv0t＝mgh＋mv02＋Q③， 其中h＝3.8 m，Q＝2 J，m＝0.1 kg，①②③式联立解得完成此过程所需时间t＝1 s。 答案　（1）2 m/s　（2）1 s 学科网（北京）股份有限公司 $$