6.5 电磁感应及其应用 同步作业 -2025-2026学年高二上学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

主题六 电与磁及其应用 第五节 电磁感应及其应用同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 下列关于电磁感应现象的说法，正确的是（ ） A. 电磁感应现象是奥斯特发现的 B. 电磁感应现象是指磁场产生电流的现象 C. 产生电磁感应现象必须有电源 D. 电磁感应现象中电能转化为机械能 2. 关于电磁感应的产生条件，下列说法正确的是（ ） A. 导体在磁场中运动一定产生感应电流 B. 导体切割磁感线一定产生感应电流 C. 闭合电路的一部分导体在磁场中切割磁感线，一定产生感应电流 D. 闭合电路的导体在磁场中静止一定不产生感应电流 3. 建筑施工中使用的手摇发电机，其工作原理是电磁感应，若线圈在匀强磁场中匀速转动，下列说法正确的是（ ） A. 线圈中产生的是直流电 B. 线圈每转一周，感应电流方向改变一次 C. 线圈切割磁感线的速度越大，感应电动势越大 D. 磁场磁感应强度越小，感应电动势越大 4. 用右手定则判断感应电流方向时，下列操作正确的是（ ） A. 伸开右手，让磁感线穿过掌心，大拇指指向感应电流方向，四指指向导体运动方向 B. 伸开右手，让磁感线穿过掌心，大拇指指向导体运动方向，四指指向感应电流方向 C. 伸开右手，让磁感线垂直穿过手背，大拇指指向导体运动方向，四指指向感应电流方向 D. 伸开右手，让磁感线垂直穿过手背，大拇指指向感应电流方向，四指指向导体运动方向 5. 关于楞次定律的说法，正确的是（ ） A. 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化 B. 感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相同 C. 感应电流的磁场总是与引起感应电流的磁场方向相反 D. 楞次定律仅适用于判断感应电流的大小 6. 机械电磁制动装置中，导体在磁场中切割磁感线产生感应电流，进而受到安培力阻碍运动，该过程中能量转化情况是（ ） A. 电能转化为机械能 B. 机械能转化为电能 C. 机械能转化为电能再转化为内能 D. 内能转化为电能 7. 下列设备中，利用电磁感应原理工作的是（ ） A. 电磁起重机 B. 直流电动机 C. 发电机 D. 电磁铁 8. 建筑施工中，闭合电路的一部分导体在匀强磁场中切割磁感线，若增大导体切割速度，其他条件不变，感应电动势的变化是（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定 9. 感应电动势的大小公式为E=BLv（导体垂直切割磁感线），其中各物理量的单位搭配正确的是（ ） A. B（T）、L（m）、v（m/s）、E（V） B. B（T）、L（cm）、v（m/s）、E（V） C. B（N/C）、L（m）、v（m/s）、E（V） D. B（T）、L（m）、v（km/h）、E（V） 10. 机械加工中，一根长度L=0.4m的导体棒在磁感应强度B=2T的匀强磁场中垂直切割磁感线，速度v=5m/s，则产生的感应电动势E感为（ ） A. 4V B. 0.4V C. 2V D. 0.2V 11. 关于感应电流和感应电动势的关系，下列说法正确的是（ ） A. 有感应电流一定有感应电动势 B. 有感应电动势一定有感应电流 C. 感应电流越大，感应电动势越大 D. 感应电动势越大，感应电流一定越大 12. 建筑中的电磁感应防盗装置，其工作原理是：当金属物体穿过线圈时，线圈中的磁通量发生变化，产生感应电流，触发报警。该过程中，感应电流的产生是因为（ ） A. 金属物体在磁场中运动 B. 线圈在磁场中运动 C. 线圈中的磁通量发生变化 D. 金属物体产生了磁场 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 当__________电路的一部分导体在磁场中做__________磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应；产生的电流叫做__________，产生的电动势叫做__________。 14. 电磁感应现象的发现者是__________，该现象揭示了__________能与__________能之间的转化，为发电机的发明奠定了基础。 15. 判断感应电流方向的方法有两种：一是__________（适用于导体切割磁感线），二是__________（适用于所有电磁感应现象）。 16. 导体垂直切割磁感线时，感应电动势的大小公式为__________，其中B表示__________，L表示导体的__________，v表示导体切割磁感线的__________。 17. 楞次定律指出：感应电流的磁场总是要__________引起感应电流的__________变化；这一规律也体现了__________守恒定律。 18. 建筑施工用发电机中，线圈匝数n=100匝，每匝线圈的有效长度L=0.2m，线圈在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中以v=10m/s的速度垂直切割磁感线，则每匝线圈产生的感应电动势E感₁=__________V，整个线圈产生的总感应电动势E感总=__________V。 三、简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 结合机械建筑专业场景，画出“建筑施工手摇发电机的电磁感应原理示意图”（标注线圈、磁场方向、线圈转动方向、感应电流方向），并简述右手定则的应用步骤；说明发电机工作时能量转化的过程，以及为什么线圈转动速度越快，发电机输出的电压越高。 20. 机械电磁制动装置中，闭合电路的导体在磁场中运动产生感应电流，进而受到安培力阻碍运动，结合楞次定律分析安培力的方向与导体运动方向的关系；说明电磁制动的优点及在建筑施工升降机中的应用价值；结合感应电动势公式E感=BLv，分析为什么制动时导体运动速度越快，制动力越强。 四、综合应用题（本题共2小题，第21题10分，第22题14分，共24分） 21. 建筑施工中使用的简易电磁感应装置，一根长度L=0.3m的导体棒在匀强磁场中垂直切割磁感线，磁感应强度B=1.5T，回答下列问题： （1）若导体棒切割速度v=4m/s，求产生的感应电动势大小； （2）若该导体棒接入闭合电路，电路总电阻R=5Ω，求电路中的感应电流大小； （3）若导体棒与磁场方向成30°角切割磁感线，其他条件不变（v=4m/s），求此时的感应电动势大小（提示：E感=BLvsinθ）。 22. 结合电磁感应及其应用的知识及机械建筑专业应用，回答下列问题： （1）机械加工中，某电磁感应装置的导体棒长度L=0.5m，在磁感应强度B=3T的匀强磁场中垂直切割磁感线，产生的感应电动势E感=6V，求导体棒的切割速度v；若切割速度增大为原来的2倍，感应电流变为原来的多少倍（电路电阻不变）； （2）建筑施工升降机的电磁制动装置中，导体长度L=0.4m，磁感应强度B=2T，导体切割磁感线的速度v=8m/s，电路总电阻R=4Ω，求感应电流大小和导体受到的安培力大小（提示：F安=BI感L）； （3）某小型发电机的线圈匝数n=50匝，每匝线圈面积S=0.02m²，线圈在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中以转速n=60r/min匀速转动，求线圈转动的角速度ω（ω=2πn/60）和感应电动势的最大值E感ₘₐₓ=nBSω； （4）建筑施工中，为什么大型机械设备的发电机要采用多匝线圈？结合感应电动势公式和电磁感应原理，分析多匝线圈的作用；若线圈匝数从50匝增加到100匝，其他条件不变，感应电动势会如何变化。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. B 2. C 3. C 4. B 5. A 6. C 7. C 8. A 9. A 10. A 11. A 12. C 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 闭合；切割；感应电流；感应电动势 14. 法拉第；机械；电 15. 右手定则；楞次定律 16. E感=BLv；磁感应强度；有效长度；速度 17. 阻碍；磁通量；能量 18. 1；100 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 手摇发电机电磁感应原理示意图描述：画一个U形磁铁，标注N极在上、S极在下，磁场方向竖直向下（箭头向下）；磁铁之间放置矩形线圈，标注线圈绕中心轴顺时针转动（箭头标注转动方向）；线圈两端连接外部闭合电路（含灯泡），标注线圈切割磁感线时产生的感应电流方向（线圈上半部分电流向外，下半部分向里，电路中电流顺时针）；明确线圈、磁场、转动方向、感应电流方向的对应关系。 右手定则应用步骤：①伸开右手，使拇指与其余四指垂直，且都与手掌在同一平面内；②让磁感线从掌心穿入（磁场方向垂直掌心）；③大拇指指向导体（或线圈边）切割磁感线的运动方向；④四指弯曲的方向即为感应电流的方向。 能量转化过程：手摇发电机工作时，人施加的机械能（手摇线圈的动能）转化为线圈的电能，再通过电路输送给用电器，实现机械能向电能的转化。 转速与电压的关系：根据感应电动势公式E感=BLv，线圈转动速度越快，导体切割磁感线的速度v越大；在磁感应强度B和导体长度L不变的情况下，感应电动势E感越大，发电机输出的电压越高。 20. 安培力方向与运动方向的关系：根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量变化；导体运动导致线圈磁通量变化，产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍导体的运动，因此安培力方向与导体运动方向相反（阻碍相对运动）。 电磁制动的优点及应用价值：①优点：制动平稳、无机械磨损、制动效率高、可根据速度自动调节制动力；②应用价值：建筑施工升降机中，电磁制动装置可在升降机超速或断电时自动启动，通过安培力阻碍升降机运动，实现紧急制动，避免坠落事故，保障施工人员和设备安全。 制动力与速度的关系：根据E感=BLv，导体运动速度v越快，产生的感应电动势E感越大；由欧姆定律I感=E感/R，感应电流I感越大；再根据F安=BI感L，安培力（制动力）越大，因此制动时速度越快，制动力越强。 四、综合应用题（共24分） 21. （1）导体垂直切割时，E感=BLv=1.5T×0.3m×4m/s=1.8V （2）感应电流I感=E感/R=1.8V/5Ω=0.36A （3）导体与磁场成30°角时，E感'=BLvsin30°=1.5T×0.3m×4m/s×0.5=0.9V 答：（1）1.8V；（2）0.36A；（3）0.9V。 22. （1）由E感=BLv得，切割速度v=E感/(BL)=6V/(3T×0.5m)=4m/s；电路电阻不变时，感应电流与感应电动势成正比，速度增大为2倍，感应电动势增大为2倍，故感应电流变为原来的2倍。 （2）感应电流I感=E感/R=BLv/R=2T×0.4m×8m/s/4Ω=1.6A；安培力F安=BI感L=2T×1.6A×0.4m=1.28N （3）转速n=60r/min=1r/s，角速度ω=2πn/60=2π×60/60=2π rad/s；感应电动势最大值E感ₘₐₓ=nBSω=50×0.4T×0.02m²×2π rad/s=0.8π V≈2.51V （4）多匝线圈的作用：根据电磁感应原理，每匝线圈切割磁感线都会产生感应电动势，多匝线圈的总感应电动势E感总=nE感₁（n为匝数），采用多匝线圈可增大总感应电动势，满足大型机械设备对高电压、大电流的需求；同时，多匝线圈可增强磁场与线圈的相互作用，提高发电效率。 匝数变化影响：线圈匝数从50匝增加到100匝，其他条件不变，总感应电动势会增大为原来的2倍（E感总与匝数n成正比）。 答：（1）切割速度4m/s，感应电流变为原来的2倍；（2）感应电流1.6A，安培力1.28N；（3）角速度2π rad/s，感应电动势最大值≈2.51V；（4）多匝线圈作用见解析，感应电动势增大为原来的2倍。 学科网（北京）股份有限公司 $