5.2电磁感应现象及其应用 同步作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第三册
5.2电磁感应现象及其应用
同步作业（解析版）
1．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是
（　　）
A．A管是用胶木制成的，B管是用玻璃制成的
B．A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的
C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的
D．A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的
2．如图所示，条形磁铁放置在金属圆环的正中央，圆环和小型条形磁铁处在同一平面内，轴线OO'与圆环平面重合。现要在圆环中产生感应电流，下列办法中可行的是（　　）
A．让磁铁绕其轴OO'转动60°
B．让环在纸面内绕环心顺时针转动60°
C．让环沿纸面向上移动一小段距离
D．让磁铁绕其几何中心在纸平面内顺时针转动60°
3．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）
A．导体相对磁场运动，导体内一定产生感应电流
B．导体做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，导体内一定会产生感应电流
D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，在电路中一定会产生感应电流
4．下列关于电磁感应现象的说法正确的是（　　）
A．穿过闭合电路的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大
B．穿过闭合电路的磁通量为零时，感应电动势不一定为零
C．穿过闭合电路的磁通量变化越多，闭合电路中的感应电动势越大
D．只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流
5．把矩形线圈abcd放在匀强磁场中，使它的平面与磁感线平行。如图，下列哪种情况线圈中有感应电流（　　）
A．线圈以ab边为轴转动
B．线圈垂直于磁感线方向移动
C．线圈沿磁感线方向移动
D．线圈只要放入就有电流
6．闭合线圈abcd在磁场中运动到如图所示位置时，ab边受到的磁场力竖直向下，则此时线圈的运动情况可能是（　　）
A．向左移出磁场
B．向右进入磁场
C．向上运动
D．向下运动
7．下列论述中正确的是（　　）
A．安培发现了电流的周围存在磁场即电流的磁效应
B．奥斯特发现了电磁感应现象
C．楞次找到了判断感应电流方向的方法
D．法拉第指出感应电动势大小与穿过电路的磁通量成正比
8．如图是物理科学家进行研究时的情景或用到的实验装置，下列说法正确的是（　　）
A．安培根据图甲实验得出了电流具有磁效应
B．楞次用图乙线圈得到了感应电流的方向规律
C．密立根首先通过油滴实验（如图丙）测定了元电荷的数值
D．库仑利用图丁的扭称首先较准确地测定了静电力常量
9．如图所示，A、B都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A是闭合的，环B是断开的。若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是（　　）
A．用磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开
B．用磁铁N极接近B环时，B环被吸引，而后被推开
C．用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动
D．用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥
10．如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（　　）
A．环中将产生俯视逆时针的感应电流
B．环有面积扩大的趋势
C．环对桌面的压力将增大
D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
11．如图所示，空间存在垂直纸面向里的磁场，磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面对称，绝缘轻线上端固定在M点，下端与一个粗细均匀的铜制圆环相接。现将圆环由P处无初速释放，圆环第一次向右摆动最远能到达Q处（图中未画出）。已知圆环始终在同一竖直平面内摆动，则在圆环从P摆向Q的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．位置P与Q可能在同一高度
B．感应电流方向始终逆时针
C．感应电流方向先逆时针后顺时针
D．圆环整体安培力先做负功后做正功
12．下面情形中属于电磁感应现象的是(　　)
A．闭合电路的一部分导体切割磁感线时在电路中产生电流的现象
B．通电导体周围产生磁场
C．磁场对感应电流发生作用，阻碍导体运动
D．电荷在磁场中定向移动形成电流
13．—个质点运动的v—t图象如图甲所示，它的运动位移可用其图线与t轴间包围的面积来表示。在处理较复杂的变化量问题时，常常先把整个区间化为若干个小区间，认为每一个小区间内研究的量不变，再求和。这是物理学中常用的一种方法。如图乙所示，某物理量y随时间t变化的图象，关于此图线与坐标t轴所围成的面积，下列说法中错误的是（　　）
A．若y轴表示力做功的功率，则面积表示该力在相应时间内所做的功
B．若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内的速率
C．若y轴表示流过用电器的电流，则面积表示在相应时间内流过该用电器的电量
D．若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积表示该磁场在相应时间内磁感应强度的变化量
14．如图甲所示，一个边长为a、不变形的正方形线圈固定在纸面内，线圈每单位长度的电阻为r；它的一半处在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，磁感应强度的大小B随时间t变化的关系如图乙所示；则时间间隔内（　　）
A．在时刻，线圈中感应电流的方向发生改变
B．在时刻，线圈所受安培力的方向发生改变
C．线圈中产生的感应电动势大小为
D．通过线圈导线横截面的电荷量为
15．如图所示，导线框MNQP近旁有一个跟它在同一竖直平面内的矩形线圈abcd，下列说法正确的是（　　）
A．当电阻变大时，abcd中有感应电流
B．当电阻变小时，abcd中有感应电流
C．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，其中有感应电流
D．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面向上运动且ab边不超过PM边时，其中有感应电流
16．边长为1米的单匝正方形导线框放在变化的磁场中，导线框的总电阻为5
Ω。该磁场在2
s的时间内，磁感应强度由5
T变为3
T。求这2
s内：
(1)平均感应电动势的大小；
(2)感应电流的大小。
17．如图所示，长为
L、电阻
r＝0.3Ω、质量
m＝0.1kg
的金属棒
CD
垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是
L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有
R＝0.5Ω
的电阻，量程为0~3.0A
的电流表串接在一条导轨上，量程为
0~1.0V
的电压表接在电阻
R
的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力
F
使金属棒右移，当金属棒以
v＝2m/s
的速度在导轨平面上匀速滑动时，观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：
(1)在图中标出两块表的正负接线柱；
(2)此满偏的电表是什么表？说明理由；
(3)拉动金属棒的外力
F
多大？
参考答案
1．D
【详解】
穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面，说明穿过B管的小球下落过程受到阻力作用，其原因是金属导体切割磁感线，从而使闭合的导体产生感应电流，由于磁极间的相互作用而使小球受到向上的阻力，故B管应为金属导体，A管应为绝缘体。
故选D。
2．A
【详解】
A．要使线圈中产生感应电流，必须使穿过线圈的磁通量发生变化，由题知，图示时刻穿过线圈的磁通量为零，让磁铁绕其轴OO'转动，穿过线圈的磁通量增大，所以有感应电流产生，故A正确；
BCD．让环在纸面内绕环心顺时针转动；让环沿纸面向上移动一小段距离；让磁铁绕其几何中心在纸平面内顺时针转动，穿过线圈的磁通量仍为零，保持不变，所以不产生感应电流，故BCD错误。
故选A。
3．D
【详解】
A．导体相对磁场运动，若没有切割磁感线，则导体内不会产生感应电流，A错误；
B．导体切割磁感线时，若导体所在电路不闭合，则导体中没有感应电流，B错误；
C．闭合电路在磁场内做切割磁感线运动，如果穿过闭合电路的磁通量没有变化，则没有感应电流，C错误；
D．穿过闭合电路的磁通量发生变化，在电路内一定会产生感应电流，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
ABC．感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量、磁通量的变化无关。AC错误，B正确；
D．闭合电路中的磁通量有变化才有感应电流。D错误。
故选B。
5．A
【详解】
A．当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中就产生感应电流，根据这个条件进行分析；以ab边为轴做匀速转动时回路的有效面积发生变化，线圈的磁通量发生变化，可以产生感应电流。故A正确；
B．垂直于纸面运动，回路的有效面积未发生变化，线圈的磁通量没有发生变化，没有感应电流产生。故B错误；
C．线圈沿磁感线方向移动，回路的有效面积未发生变化，线圈的磁通量没有发生变化，没有感应电流产生。故C错误；
D．线圈放入磁场，只要线圈的磁通量没有发生变化，就不会有感应电流，故D错误。
故选A。
6．B
【详解】
A．根据左手定则，ab中电流方向从b到a，线圈向左移出时，由右手定则可知，ab中的电流从a到b，故A错误；
B．线圈向右进入磁场，有右手定则可知，ab边中感应电流的方向从b到a，故B正确；
CD．线圈向上或向下运动时，通过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流，ab边不受安培力，故CD错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．奥斯特发现了电流的周围存在磁场即电流的磁效应，故A错误；
B．法拉第发现了电磁感应现象，故B错误；
C．楞次找到了判断感应电流方向的方法，即楞次定律，故C正确；
D．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．奥斯特根据图甲实验得出了电流具有磁效应，选项A错误；
B．法拉第用图乙线圈发现了电磁感应现象，选项B错误；
C．密立根首先通过油滴实验（如图丙）测定了元电荷的数值，选项C正确；
D．库仑用库仑扭秤实验得出了库仑定律，但是由于当时电量的单位(库仑)并没有得到定义，他并没有能够测出静电力常量的数值。静电力常量的数值是在电量的单位得到定义之后，后人通过库仑定律计算得出的，选项D错误。
故选C。
9．D
【详解】
当磁铁的靠近A时，导致圆环A的磁通量变大，产生感应电流，从而由楞次定律“来拒去留”可得圆环A远离磁铁，即被推开；同理当用磁铁S极接近A环时同样会产生相同的现象；而对于圆环B，当磁铁的靠近时，虽磁通量变大，有感应电动势，但由于不闭合，所以没有感应电流，则不受安培力作用，所以对于圆环B，无论靠近还是远离，都不会有远离与吸引等现象，故D正确，ABC错误；
故选D。
10．C
【详解】
当条形磁铁下落时，金属圆环中的磁通量将增大，但是磁铁极性未知，所以感应电流的方向未知；根据楞次定律中的阻碍作用，则环有缩小的趋势来阻碍磁通量的增加，环有远离磁铁的趋势来阻碍磁通量的增加，所以环对桌面的压力将增大；环反作用给磁铁的作用力向上以阻碍磁铁靠近来阻碍自身磁通量的增加。
故选C。
11．C
【详解】
A．圆环从P摆向Q的过程中，由于磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，导致环中磁通量变化，从而产生感应电流，出现焦耳热，则环的重力势能会减小，因此Q不可能与P在同一高度，故A错误；
BC．根据楞次定律，环在向下摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在增大，当向上摆的过程中，穿过环垂直向里的磁通量在减小，那么感应电流则先逆时针后顺时针，故B错误，C正确；
D．根据左手定则，结合感应电流方向先逆时针后顺时针，及磁场在竖直方向均匀分布，在水平方向非均匀分布，且关于竖直平面MN对称，可知，安培力是阻碍环的运动，但不与运动方向相反，圆环整体安培力一直做负功，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．闭合电路的一部分导体做切割磁感线时，在电路中产生电流的现象是电磁感应现象。故A正确；
B．电流能产生磁场，是电流的磁效应现象，不是电磁感应现象。故B错误；
C．感应电流在磁场中受到安培力作用，不是电磁感应现象。故C错误；
D．电荷在磁场中定向移动形成电流，不是电磁感应产生的电流，不是电磁感应现象。故D错误；
故选：A。
13．BD
【详解】
A．根据W=Pt，则若y轴表示力做功的功率P，则面积表示该力在相应时间内所做的功，选项A正确，不符合题意；
B．根据 v=at，则若y轴表示质点运动的加速度，则面积表示该质点在相应时间内的速度的变化量，选项B错误，符合题意；
C．根据q=It可知，若y轴表示流过用电器的电流，则面积表示在相应时间内流过该用电器的电量，选项C正确，不符合题意；
D．根据，则由△Φ=E △t知，若y轴表示变化磁场在金属线圈产生的电动势，则面积等于该磁场在相应时间内磁通量的变化量，选项D错误，符合题意。
故选BD。
14．BD
【详解】
AB．由楞次定律可知，在到的时间间隔内，垂直向里穿过线圈的磁通量减小，则线圈中感应电流为顺时针方向；当到的时间间隔内，同理可得感应电流也为顺时针方向；但在时刻，磁场的方向发生变化，故线圈所受安培力的方向发生改变在时刻发生变化，故A错误，B正确；
CD．根据法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势大小为
由闭合电路欧姆定律得
由电流强度的定义式得
联立可得通过线圈导线横截面的电荷量为
故C错误，D正确。
故选BD。
15．ABC
【详解】
AB．无论电阻变大还是变小，导线框MNQP的电流都会发生变化，从而穿过矩形线圈abcd的磁通量都会发生变化，根据楞次定律，abcd中都会有感应电流产生，AB正确；
C．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面内向PQ靠近时，穿过线圈abcd的磁通量增加，abcd中有感应电流产生，C正确；
D．电阻不变，将abcd在其原来所在的平面向上运动且ab边不超过PM边时，穿过线圈abcd的磁通量没有发生变化，因此abcd中没有感应电流产生，D错误。
故选ABC。
16．1
V　0.2
A
【详解】
(1)根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势为：
＝＝V＝1
V
(2)感应电流为：
I＝＝A＝0.2
A。
17．（1）电压表上正下负、电流表左正右负；（2）电压表满偏，理由见解析；（3）1.6N
【详解】
(1)根据右手定则可知电压表上正下负、电流表左正右负
(2)电压表满偏
若电流表满偏，则I=3A
根据欧姆定律
大于电压表量程，故电压表满偏
(3)U=1V时根据欧姆定律
由能量守恒可知回路的电功率等于外力的功率，即
解得F=1.6N