第2节 法拉第电磁感应定律-【创新教程】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册五维课堂课时作业（人教版2019）

世物理 选择性必修第二册 物 课 时 间 第2节 法拉第电磁感应定律 纠错空间 理 作业 [基础达标] 4.如图所示，闭合开关S, 1.关于感应电动势大小的下列说法中，正 将条形磁铁两次插入闭 确的是 ( 合线圈，第一次用0.2s, A.线圈中磁通量变化越大，线圈中产生 第二次用0.4s,并且两 的感应电动势一定越大 次的起始和终止位置相 B.线圈中磁通量越大，产生的感应电动 同，则 势一定越大 A.第一次磁通量变化较大 440444444+444+444 C.线圈放在磁感应强度越强的地方，产 B.第一次G的最大偏角较大 生的感应电动势一定越大 C.第一次经过G的总电荷量较多 D.线圈中磁通量变化越快，产生的感应 D.若开关S断开，G不偏转，故两次均 电动势越大 无感应电动势 2.一根直导线长0.1m,在磁感应强度为 5.(多选)如图甲，圆环a和b均由相同的 0.1T的匀强磁场中以10m/s的速度 均匀导线制成，a环半径是b环半径的 方法总结 匀速运动，则导线中产生的感应电动势 两倍，两环用不计电阻且彼此靠得较近 的说法错误的是 的导线连接.若仅将a环置于图乙所示 A.一定为0.1V 变化的磁场中，则导线上M、N两点的 4444444 B.可能为零 电势差U=O.4V.下列说法正确 C.可能为0.01V 的是 D.最大值为0.1V 8/T 3.(多选)如图所示，闭合 金属线框放置在竖直 向上的匀强磁场中，匀 强磁场的磁感应强度 A.图乙中，变化磁场的方向垂直纸面 随时间变化.下列说法正确的是( 向里 A.当磁感应强度增加时，线框中的感应 B.图乙中，变化磁场的方向垂直纸面 电流可能减小 向外 B.当磁感应强度增加时，线框中的感应 C.若仅将b环置于图乙所示变化的磁 电流一定增大 C.当磁感应强度减小时，线框中的感应 场中，则M,V两端的电势差U'= 0.4V 电流一定增大 D.若仅将b环置于图乙所示变化的磁 D.当磁感应强度诚小时，线框中的感应 电流可能不变 场中，则M、N两端的电势差U'w= -0.2V ·16· 第二章电磁感应 课时作业 6.如图所示，PQRS为 8.电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使 一正方形导线框，它 炮弹获得超高速度，其原理可用来研制 空 以恒定速度向右进入 45 新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意 以MN为边界的匀 如图，图中直流电源电动势为E,电容 纠错空间 强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN 器的电容为C.两根固定于水平面内的 线与线框的边成45°角，E、F分别为PS 光滑平行金属导轨间距为，电阻不计 044+444+44444+ 和PQ的中点，关于线框中的感应电 炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金 流，下列说法正确的是 () 属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止 A.当E点经过边界MN时，感应电流 状态，并与导轨良好接触.首先开关S 最大 接1，使电容器完全充电.然后将S接至 B.当P点经过边界MN时，感应电流 2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应 最大 强度大小为B的匀强磁场（图中未画 44444444+4444+4444 C.当F点经过边界MN时，感应电流 出)，MN开始向右加速运动.当MN上 最大 的感应电动势与电容器两极板间的电 D.当Q点经过边界MN时，感应电流 压相等时，回路中电流为零，MN达到 最大 最大速度，之后离开导轨.问： 7.如图所示，一无 限长的光滑金 属平行导轨置 方法总结 于匀强磁场B (1)磁场的方向。 中，磁场方向垂 (2)MN刚开始运动时加速度a的 tmt+t十r+t41t 直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝 大小 缘，导轨上M、N间接一电阻R,P、Q端 (3)MN离开导轨后电容器上剩余的电 接一对沿水平方向的平行金属板，导体 荷量Q是多少 棒ab置于导轨上，其电阻为3R,导轨电 阻不计，棒长为L,平行金属板间距为 d.今导体棒通过定滑轮在一物块拉动 下开始运动，稳定后棒的速度为，不计 一切摩擦阻力.此时有一带电荷量为9 的液滴恰能在两板间做半径为？的匀 速圆周运动，且速率也为以.求： (1)速度v的大小 (2)物块的质量m. ·17· 世物理 选择性必修第二册 [能力提升] 11.(多选)如图所示，一导线弯成半径为a 9.在图中，EF、GH E 的半圆形闭合回路，虚线MN右侧有 间 为平行的金属导 磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂 纠错空间 轨，其电阻不计，R 直于回路所在的平面.回路以速度 B H 为电阻，C为电容 向右匀速进人磁场，直径CD始终与 器，AB为可在EF和GH上滑动的导 MN垂直.从D点到达边界开始到C 体横杆.有匀强磁场垂直于导轨平面. 点进入磁场为止，下列结论正确的是 若用11和【2分别表示图中该处导线中 的电流，则当横杆AB ( A.匀速滑动时，I1=0,I2=0 B.匀速滑动时，1≠0,12≠0 X×××× 444444444 C.加速滑动时，11=0,12=0 4444444+444+444 D.加速滑动时，I1≠0，I2≠0 A.感应电流方向不变 10.如图甲所示，两个相邻的有界匀强磁 B.CD段直导线始终不受安培力 场区，方向相反，且垂直纸面，磁感应 C.感应电动势最大值E=Bav 强度的大小均为B,以磁场区左边界 为y轴建立坐标系，磁场区在y轴方 D.感应电动势平均值E=xBau 向足够长，在x轴方向宽度均为a,矩 12.如图所示，矩形线圈在0.01s内由原 形导线框ABCD的CD边与y轴重 方法总结 始位置I转落至位置Ⅱ.已知ad=5× 合，AD边长为a.线框从图示位置水 10-”m,ab=20×10-2m,匀强磁场的 平向右匀速穿过两磁场区域，且线框 磁感应强度 平面始终保持与磁场垂直.以逆时针 444444 B=2T,R1=R3=12,R=R4=3 方向为电流的正方向，线框中感应电 n.求： 流ⅰ与线框移动距离x的关系图像正 确的是图乙中的 0 (1)平均感应电动势： (2)转落时，通过各电阻的电流.（线圈 的电阻忽略不计) ·18 第二章电磁感应 课时作业 13.如图所示，两金属板正对并水平放置， (2)ab在Ⅱ区域运动时，小球的加速度 分别与平行金属导轨连接，I、Ⅱ、Ⅲ 大小： 空 区域有垂直导轨所在平面的匀强磁 场.金属杆ab与导轨垂直且接触良 纠错空间 好，并一直向右匀速运动.某时刻ab 进入I区域，同时一带正电小球从O +444+444+44444+ 点沿板间中轴线水平射入两板间.ab 在I区域运动时，小球匀速运动；ab从 Ⅲ区域右边离开磁场时，小球恰好从 金属板的边缘离开.已知板间距为4d, 导轨间距为L,I、Ⅱ、Ⅲ区域的磁感 应强度大小相等、宽度均为d.带电小 04444444444+4444+4444 球质量为m,电荷量为q,ab运动的速 度为。，重力加速度为g.求： asd中d中d (3)要使小球恰好从金属板的边缘离 4444444a44444 bTⅢ 开，ab运动的速度v。要满足什么 (1)磁感应强度的大小： 条件. 方法总结 ttt+十十+十41t 141 4444444+444+。4+ ·19·理 选择性必修第二册 5.A [根据一BS,条形磁铁向下移动过程中B增大,所 11.AD[P向右移动,导致电流增大,根据右手定则可知, 以穿过每个环中的磁通量都有增大的趋势,由于S不可 线圈M左端是N极,右端是S极,穿过线圈N的磁通 改变,为阻碍磁通量增大,导体环会尽量远离条形磁铁。 量变大,则由榜次定律可得:感应电流方向由力流向a 所以a、将相互远离,A正确, 故A正确,B错误;当断开S的瞬间,导致电流减小,根 6.A [当圆环经过磁铁上端时,磁通量增加,根据楞次定 据右手定则可知,线圈M左端是N极,右端是S极,穿 律可知磁铁要把园环向上推,根据牛顿第三定律可知圆 过线圈N的磁通量变小,则由楞次定律可得:感应电流 环要给磁铁一个向下的磁场力,因此有F。>mg,当回 方向由a流向么:故C错误,D正确;故选A、D 环经过磁铁下端时,磁通量减少,根据楞次定律可知磁 12.BC[由榜次定律可知,只有电路中电流减小时铜环才 能向线管靠近,则开关断开瞬间和将滑片向C滑动 铁要把圆环句上或,根据牛掩第三定律可知因环奖给路 铁一个向下的磁场力,因此有F、一mg,所以只有A 过程可以减小线圈中的电流,从而使A向右靠近,故B 正确。] C正确,A、D错误.故选B、C. 13.解析:(1)线圈处于两条形磁铁之间,当线圈运动,则导 7.解析:(1)滑动变阻器触头向右滑动时,接入电路的电阻 致穿过线圈的磁通量发生变化,从而出现感应电流,与 减小,流入内部线圈B端的电流增大,内线圈的磁通量 灯泡形成闭合回路,则电流流过灯泡,灯泡就会发光 方向向下,且大小增大,根据楞次定律可判断外线圈内 (2)线圈沿不同方向经过6点时,由于运动方向不同,导 的感应电流从A接线柱流入,故G表指针向左偏,抽出 致磁通量变化不同,所以产生的感应电流方向相反,即 铁芯时,磁通量减小,G表指针向右偏,(2)把直流输出改 电流的方向会发生变化 为交流输出后,内部线圈产生的磁场周期性变化,外线 答案:(1)见解析(2)变化 周中的槛通量也周期性变化,根据榜次定律可知感应电 第2节 法拉第电磁感应定律 流也周期性变化,故G表指针不停振动,(3)若G表未损 1.D [由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势的大小由 坏,短接G表,并摇晃G表,由于电磁阻尼作用,指针的 磁通量的变化率决定,线圈中磁通量变化越大,但磁通 偏转幅度要比不短接G表摇晃时的幅度小:若G表内部 量变化率不一定越大,所以产生的感应电动势也不一定 线圈断了,短接时回路不闭合,无上述现象 越大,故A错误;线圈中磁通量越大,但磁通量变化率不 答案:(1)左偏 右偏 (2)不停振动 一定越大,所以产生的感应电动势也不一定越大,故B (3)短接G表前后各摇动G表一次,比较指针偏转,有明 错误;线圈放在磁感应强度越强的地方,磁通量虽然较 显变化,则线圈未断:反之则断了 大,但变化率不一定大,所以产生的感应电动势也不一 8.解析:由图(1)可知:当电流从电流计的左接线柱流入 定越大,故C错误;线圈中磁道量变化越快,产生的感应 时,指针向左偏,圈(2)中指针向左偏,可知感应电流的 电动势越大,故D正确,] 方向在媒线管中是由上到下,根据榜次定律知,条形础 2.A [当公式E一B/u中B、/、v互相垂直而导线切割磁感 铁S极向下插入,图(3)当条形磁铁N极向下插入时,根 线运动时感应电动势最大:E.-B/-0.1X0.1×10V- 据楞次定律,可知耀线管中感应电流方向由下到上,则 0.1V,考虑到它们三者的空间位置关系,B、C、D正确 指针向右偏;图(4)中可知指针向右偏,则线圈中感应电 A错] 流的方向从下到上,由楞次定律可知,条形磁铁S极向 3.AD △ 上拔出,上端为N极 答案:向下 右 N R,则线框中的电流I一 9.AC [在S闭合瞬间,穿过两个铅环的磁通量变化相同, 时,B可能减小,也可能增大,也可能不变,线框中的感 铅环中产生同方向的感应电流,同向电流相吸,则A、B △ 应电动势的大小只和磁通量的变化率有关,和磁通量的 相吸,A正确,B错误;在S断开瞬间,穿过两个铅环的磁 变化量无关,故选项A、D正确] 通量变化相同,铭环中产生同方向的感应电流,同向电 4.B [因两次的起始和终止位置相同,所以磁感应强度变 流相吸,则A、B相吸,C正确,D错误,门 化量AB相同,由△一△B·S知:两次磁通量变化相 10.BC [由安培定则知感应电流在线圈中产生磁场与磁 同,故A错误;因磁通量变化相同,臣数n相同,△ 铁磁场方向相同,由楞次定律知,原磁场减小,选项中 r,根据E-和-{ B.C会引起上述变化,故选项B、C正确,其余错误,] △r ·56. 参考答案 课丽作亚 大,故B正确;根据-丁·△-·△=”△△= △① 8.解析:(1)电容器充电后上板带正电,下板带负电,放电 时通过MN的电流由M到N.欲使炮弹射出,安培力应 沿导轨向右,根据左手定则可知磁场的方向垂直于导轨 平面向下. 应电动势产生的条件是穿过回路的磁通量是否发生变 化,电路无需闭合,两次穿过回路的磁通量均发生了变 (2)电容器完全充电后,两极板间电压为E,根据欧姆定 律,电容器刚放电时的电流:1-一,炮弹受到的安培力: 化,故D错误,所以选B E 5.AD [U0,可知a环中感应电流为逆时针方向,根 F-BI 据右手旋定则,知感应磁场方向垂直纸面向外,图乙 根据牛顿第二定律:F一ma 中原磁场增强,根据榜次定律可知原磁场方向垂直纸面 解得加速度。-BEf 向里,A项正确,B项错误;根据榜次定律可得力环中也 nR 产生逆时针方向的感应电流,U 0.a环处于磁场中 (3)电容器放电前所带的电荷量Q一CE E,而 #3E,b环处于磁场中时,U- 时,U二 开关S接2后,MN开始向右加速运动,速度达到最大 值v。时,MN上的感应电动势:E一Bl。 --4,解得U=-0.2V,C项错误,D项 最终电容器所带电荷量Q.一CE nR{ 正确] 设在此过程中MN的平均电流为I,MN上受到的平均 安培力,F-BIl 6.B [当P点经过边界MN时,切割磁感线的有效长度最大 由动量定理,有:F△-m-0 为SR,感应电流达到最大。 又:△-Q-Q 7.解析;(1)设平行金属板间电压为U,液滴质量为n,液 滴在平行金属板间做匀速园周运动,重力与电场力必定 整理得:最终电容器所带电荷量 平衡,则有: #-/CcE BrC十n ## .=m8 2) 答案:(1)垂直于导轨平面向下 高s 由uB-m。 (3)B”fC^E B #__ 9.D [电容器在电路中与等效电源并联,两端电压为AB 端感应电动势,所以当导体横杆匀速滑动时,电容器两 联立解得U-gdrB 端电压不变L.一0,电阻R中电流不为零,A、B错;加 则棒产生的感应电动势为 滑动时,电容器两端电压随导体横杆速度的增大而增 加,所以充电电流不为零,通过电阻的电流也不为零, D对,] 10.C [线框进入磁场,在进入磁场0~a的过程中,E一 Bav,电流1。-B,方向为逆时针方向,为正.在进入 -U_gdrB (2)棒中电流为:I一 RR R a棒匀速运动,外力与安培力平衡,则有 磁场a~2a的过程中,电动势E-2Bav,电流1.-2Ba R F-BIl.-gdrL.B{ R 一2L.,方向为顺时针方向,为负,在进入磁场2a~3a的 而外力等于物块的重力,即 R mg-gdrL.B{ 向,为正,故C正确,A、B、D错误. R 11.ACD [在闭合回路进入磁场的过程中,通过闭合回路 解得ndrlLBB1./dLr 2RV{g 的磁通量逐渐增大,根据楞次定律可知感应电流的方 (2_# r 向为逆时针方向不变,A正确;根据左手定则可以判 答案:(12/ /1 断,CD段直导线受安培力且方向向下,故B错误:当半 .57· 理 选择性必修第二册 圆闭合回路进入磁场一半时,等效长度最大为a,这时 又;+s+s-2d 感应电动势最大E一Bay,C正确;由法拉第电磁感应定 联立可得:一 # B# 律可得感应电动势平均值E-B 去r qL。 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1.D [线圈中的电流做周期性的变化,在附近的导体中产 12.解析;(1)设线圈在位置I时,穿过它的磁通量为,线 生感应电流,从而在导体中产生大量的热,渴流现象也 圈在位置II时,穿过它的磁通量为。,有:= 是电磁感应;而交流电的频率越大,产生的热量越多,故 BSsin30*-1×10*Wb. D正确,A、B、C错误. .-2×10-Wb. 2.AC [块状金属在磁场中运动,金属块内形成涡流,涡流 得:△--=1×10*wb 又形成磁场,反过来与外部磁场相互作用,从而阻碍了 根据电磁感应定律可得:E-41×10- 金属块的运动,故A正确;变压器的铁芯不用整块的硅 (2)将具有感应电动势的线圈等效为电源,其外电路的 钢铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成,其目的是减小 R+R-20 涡流,B错误:高频熠接利用高频交变电流产生高频交变 总电阻为:R一 2 磁场,在熠接的金属工件中就产生感应电流,即利用涡 根据闭合电路欧姆定律得总电流为: 流工作,C正确;线圈中加入铁芯,是为了增强线圈的磁 1--2+0A-0.5A 通量,与涡流无关,D错误,] 3.B [当通恒定电流时,钢管对导线没有阻碍作用;当通 入交流电时,若分开套,则由于磁场的变化,导致钢管中 答案:(1)1V(2)0.25A 产生涡流,有能源损耗,若甲图通交流电,由于变化的电 13.解析:(1)ab在磁场区域运动时,产生的感应电动势大 流产生变化的磁场,则每根钢管中都产生涡流;导致能 小为:-BL。 ① 源损耗较大,若乙图通交流电,由于两根导线一根是火 ② 线,一根是零线,它们的电流方向是相反的,故相互排 斥,但工程上可以将其在一根管内做好绝缘隔离,问题 ab在I磁场区域运动时,带电小球匀速运动,有mg一 在于由交流电产生的涡电流:由于两根导线方向相反, E ③ 所以如果它们相互足够靠近,则它们在周围的每一点上 .4dng 联立①②③得:B一 ① v。 产生大小几乎相等,方向相反的感应电流,这样能使涡 (2)a在lI磁场区域运动时,设小球的加速度a,依题 流强度减弱到很小,若甲、乙两图通恒定电流,则都产生 意,有 恒定的磁场,恒定的磁场不产生电场,因此不产生涡流, qE十mg-7n 没有能量损耗.因此B正确,A、C、D错误。 联立③得:a-2g 4.C [金属探测器只能探测金属,不能用于食品生产防止 (3)依题意:a分别在I、II、II磁场区域运动时,小球 细小的秒石颗粒混入食品中,故A错误;金属探测器探 在电场中分别做匀速、类平抛和匀速运动,设发生的坚 测金属时,被测金属中感应出涡流,故B错误,C正确:探 直分位移分别为s、、;a进入II磁场区域时,小 测过程中工作时金属探测器应与被测物体相对运动,相 球的竖直分速度为,则 对静止时无法得出探测效果,故D错误, -0 5.ABC [根据楞次定律得知:感应电流的磁场总是要阻 ⑧ 碍引起感应电流的磁通量的变化,故涡流的磁场总是要 。 阻碍穿过工件磁通量的变化,故A正确,感应电流的频 率与原电流的频率是相同的,涡流的频率等于通入线圈 的交流电频率,故B正确;因为线圈交流电是周期性变 D。 化的,故在工件中引起的涡流也是周期性变化的,可知 .58.