5.2电磁感应现象及其应用 达标作业（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
达标作业（解析版）
1．下列装置中利用电磁感应原理工作的是（　　）
A．手电筒
B．发电机
C．白炽灯
D．电饭煲
2．下列说法中，符合物理学史实的是（　　）
A．美国物理学家密立根发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流
B．俄国物理学家楞次发现了由磁场产生电流的条件和规律-电磁感应定律
C．麦克斯韦发现了电流的磁效应，即电流可以在其周围产生磁场
D．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应
3．当条形磁铁相对螺线管A上下运动时，产生了如图所示的感应电流，则（
）
A．条形磁铁正在向下运动
B．螺线管A有收缩的趋势
C．通过螺线管A的磁通量正在变小
D．螺线管A对水平桌面的压力将变大
4．如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通以恒定电流，下列运动中，闭合金属线框中有感应电流产生的是（　　）
A．闭合金属线框向上平移
B．闭合金属线框向右平移
C．闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转
D．闭合金属线框向下平移
5．首先发现电流的磁效应和电磁感应现象的物理学家分别是（　　）
A．安培和法拉第
B．法拉第和特斯拉
C．奥斯特和安培
D．奥斯特和法拉第
6．如图所示，一边长为a的正方形线圈与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，磁感应强度为B。在Δt时间内将线圈绕虚线（磁场边界）翻转，在此过程中线圈产生的感应电动势为（　　）
A．零
B．
C．
D．
7．如图所示，在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。现有一个闭合导线框ACD（由细软弹性电阻丝制成），端点A、D固定。在竖直面内，将导线与圆周的接触点C点以恒定角速度ω（相对圆心O）从A点沿圆弧移动至D点，使导线框上产生感应电流。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，从A点开始计时，下列说法正确的是（　　）
A．导线框中感应电流的方向始终为逆时针
B．导线框中感应电流的方向先顺时针，后逆时针
C．在C从A点移动到D的过程中，穿过ACD回路的磁通量与时间的关系为
D．在C从A点移动到图中位置的过程中，通过导线截面的电荷量为
8．航母上舰载机电磁弹射的驱动原理如图所示，当闭合开关S，固定线圈中突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则（　　）
A．闭合开关S的瞬间，从左侧看金属环中的感应电流沿逆时针方向
B．若将电池正负极调换后，金属环弹射方向将改变
C．若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向左弹射
D．若将金属环置于线圈的右侧，金属环将向右弹射
9．如图所示，匝数为n的线圈绕在铁芯上，线圈电阻为r，铁芯处于一个均匀减弱的磁场中，铁芯中磁通量随时间的变化率为k，磁场方向沿轴线向右穿过铁芯，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为。由此可知，下列说法正确的是（　　）
A．电容器左极板带正电
B．电容器右极板带正电
C．电容器所带电荷量为n2kC
D．在时间内通过定值电阻电荷量为
10．如图所示，两光滑的平行导轨固定在绝缘水平面上，整个空间存在竖直向上的匀强磁场，两导体棒垂直地放在导轨上与导轨始终保持良好的接触，现该导体棒水平方向的速度分别为，取水平向右的方向为正方向。则下列说法正确的是（　　）
A．如果，则感应电流方向沿
B．如果，则回路中没有感应电流
C．如果，则感应电流方向沿
D．如果，则感应电流方向沿
11．电动汽车刹车时若能回收动能，把动能转换为电能再次储存，可以增加汽车续航。某同学在实验室设计了如图甲所示的装置。圆盘a上面分布有特殊物质，物质在接到刹车指令后瞬间被磁化，正常行驶时，物质退磁，圆盘a固定在车轮上。绝缘材质制成的圆盘b中有固定线圈，线圈在接到刹车指令后与车载电池接通并为电池蓄电。b固定在与a正对的车身上。图乙为装置b自右向左的侧视图，在图乙中设计线圈和a物质形成的磁场，实现动能回收效果最佳的是（　　）
A．
B．
C．
D．
12．如图甲所示，螺线管内有平行于轴线的磁场，规定图甲中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，则（　　）
A．在时刻，导线框内感应电流为零
B．在时间内，导线框内感应电流的方向fedcf
C．在时间内，导线框内感应电流变大
D．在时间内和时间内，导线框内感应电流的方向相反
13．下列家用电器中，利用电磁感应原理进行工作的是（　　）
A．电吹风
B．电冰箱
C．电饭煲
D．电话机
14．如图所示，匀强磁场的上下边界水平，宽度为，方向垂直纸面向里。质量为、边长为的正方形导线框始终沿竖直方向穿过该磁场，已知边进入磁场时的速度为，边离开磁场时的速度也为，重力加速度的大小为。下列说法正确的是（　　）
A．线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同
B．线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反
C．从边进入磁场到边离开磁场的过程中，安培力所做的功为
D．从边进入磁场到边离开磁场的过程中，线框可能先做加速运动后做减速运动
15．大小不等的两个导电圆环P、Q均固定于水平桌面，Q环位于P环内。在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，则（　　）
A．Q环内没有感应电流
B．Q环内有逆时针方向的感应电流
C．P环内有顺时针方向的感应电流
D．P环内有逆时针方向的感应电流
16．在理解法拉第电磁感应定律及改写形势，的基础上（线圈平面与磁感线不平行），下面叙述正确的为（　　）
A．对给定线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比
B．对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化成正比
C．对给定匝数的线圈和磁场，感应电动势的大小跟面积的平均变化率成正比
D．题目给的三种计算电动势的形式，所计算感应电动势的大小都是时间内的瞬时值
17．如图甲，半径为r、电阻为R的圆形单匝导线框处于垂直于线框平面的变化磁场中，磁感应强度B随时间变化的图线如图乙(垂直纸面向里为正方向)。下列说法正确的是（
）
A．从纸面外向里看，线框中有顺时针方向的感应电流
B．从纸面外向里看，线框中有逆时针方向的感应电流
C．线框中感应电流为
D．线框中感应电流为
18．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R 金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下 现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）
A．ab中的感应电流方向由a到b
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
19．如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G为灵敏电流表．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是(　　)
A．C点电势一定高于D点电势
B．圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr2
C．电流表中的电流方向为由a到b
D．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流
20．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内、导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀增大，ab始终保持静止，下列说法正确的是
A．棒的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐增大
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐增大
参考答案
1．B
【详解】
AC．打开手电筒，电流流过通过灯泡时，灯泡发光发热，电能转化为光能和内能，白炽灯也是将电能转化为热能后一部分热能转化为光能的设备，即是消耗电能的电热装置，故A、C错误；
B．发电机是线圈在磁场中运动，结果是产生电流，利用电磁感应现象原理，故B正确；
D．电饭煲是将电能转化为热能，与电磁感应无关，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．英国物理学家汤姆生发现电子，并指出：阴极射线是高速运动的电子流，故A错误
B．法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律-电磁感应定律，B错误；
CD．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流的磁效应，C错误，D正确。
故选D。
3．C
【详解】
根据右手定则判断，感应电流在螺线管中产生向下的磁场，因为管中原磁场方向向下，所以根据楞次定律，通过螺线管的磁通量变小，即条形磁铁向上运动，为了阻碍磁通量的减小，螺线管有扩张的趋势和向上运动的趋势，所以螺线管对水平桌面的压力将减小。
故选C。
4．B
【详解】
AD．当闭合金属线框向上平移或向下平移时，磁通量保持不变，没有感应电流的产生，故AD错误；
B．当闭合金属线框向右平移时磁场减弱，磁通量减小有感应电流的产生，故B正确；
C．当闭合金属线框以直导线为轴顺时针旋转时，由于磁场空间的对称性，磁通量保持不变，没有感应电流的产生，故C错误。
故选B。
5．D
【详解】
首先发现电流磁效应的是奥斯特，首先发现电磁感应现象的是法拉第，D正确。
故选D。
6．C
【详解】
在Δt时间内将线圈绕虚线（磁场边界）翻转过程中，磁通量变化为
由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为
故选C。
7．D
【详解】
AB．线框中的磁通量先增大后减小，根据楞次定律判断知导线框中的感应电流方向先逆时针，后顺时针，故AB错误；
C．时间内CO转过的角度为
根据几何知识可知时刻线框的面积
磁通量为
故C错误；
D．在C从A点移动到图中位置的过程中，通过导线截面的电荷量为
平均电流为
平均电动势为
又
联立以上几式解得
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
A．闭合开关S的瞬间，电流从线圈右侧流入，产生的磁场方向向左，由楞次定律可知，金属环中的感应电流方向由左侧看为顺时针，故A错误；
B．电池正负极调换后，根据“增离减靠”可得，金属环仍将向左弹出，故B错误；
CD．若将金属环放在线圈右侧，根据“增离减靠”可得，金属环将向右运动，故C错误，D正确。
故选D。
9．B
【详解】
AB．由于穿过线圈的磁通量变化率为k，根据法拉第电磁感应定律，线圈将产生感应电动势，相当于电源。由楞次定律可判断，电流由右侧流入，左侧流出，故电容器右极板带正电，故B正确，A错误；
C．由于线圈中产生的是直流电，且线圈与电容器及电阻r构成串联电路，由电容器“通交流，隔直流”的特点，可知电容器两极板间的电压及为电源电动势。由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势为
故电容器所带电荷量为
故C错误；
D．由于线圈中产生的电流为直流电，电容器断路，故流过r的电荷量为0，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．如果，由右手定则可判断出应产生顺时针方向的电流，故A错误；
B．如果所围的线圈面积增大，磁通量增大，由楞次定律得知，中有顺时针方向的电流，故B错误；
C．如果所围的线圈面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故C错误；
D．如果，则所围面积增大，磁通量也增大，故由楞次定律可判断岀产生的电流，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
AB．线圈中磁通量变化可以产生感应电流，选项A、B无磁通量变化，没有感应电流产生，AB错误；
CD．C、D选项中，线圈中磁通量变化都产生感应电流，由图可知选项D线圈效率比C选项的高，C错误D正确。
故选D。
12．A
【详解】
A．根据
解得
(A)
在时刻，斜率k等于零，导线框内的感应电流等于零，故A正确；
B．在时间内，磁感应强度B向上，磁通量减小，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向为cdefc，故B错误；
C．在时间内，斜率k减小，导线框内感应电流变小，故C错误；
D．在时间内和时间内，根据楞次定律，导线框内感应电流的方向相同为cdefc，故D错误。
故选A。
13．D
【详解】
A．电吹风主要部件是电动机，电动机是根据通电导线在磁场中受力而工作的，没有利用电磁感应现象，故A错误；
B．电冰箱主要靠压缩机进行工作的，压缩机实际上是一个电动机，电动机是根据通电导线在磁场中受力而工作的，没有利用电磁感应现象，故B错误；
C．电饭煲是利用电流的热效应工作的，故C错误；
D．电话机利用了电磁感应原理，故D正确。
故选D。
14．C
【详解】
A．线框进磁场时，cd边切割磁感线，根据右手定则知，感应电流的方向为逆时针，线框离开磁场时，ab边切割磁感线，根据右手定则知，感应电流的方向为顺时针，故A错误；
B．线框进磁场时，cd边的电流方向为d到c，根据左手定则知，线框所受的安培力方向竖直向上，线框离开磁场时，ab边的电流方向为a到b，根据左手定则知，线框所受的安培力方向竖直向上，则线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相同，故B错误；
C．cd边进入磁场时的速度为，ab边离开磁场时的速度也为，从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，设安培力做功为W，对线框由动能定理得
所以
故C正确；
D．由于，线框完全进入磁场后穿过线框的磁通量不变，线框中没有感应电流，线框不受安培力作用，线框完全进入磁场后只受重力作用，线框向下做匀加速直线运动，由题意可知，cd边进入磁场时速度和ab边离开磁场时速度相等，都是，线框速度为时线框受到的安培力为
假设线框先做加速运动后做减速运动，则线框进入磁场过程做加速运动，则
线框出磁场时做减速运动，此时
相互矛盾，假设错误，因此线框从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程中，线框不可能先做加速运动后做减速运动，故D错误。
故选C。
15．AD
【详解】
由题意可知，在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B，从而导致穿过两环间的磁通量在增大，依据楞次定律可知，P环中的感应电流方向逆时针，而Q环中没有磁通量，因此没有感应电流，故AD正确，BC错误；
故选AD。
16．AC
【解析】
【详解】
A．由可知，对给定线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比，A正确；
B．由可知，对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化率成正比，，B错误；
C．由可知，对给定匝数的线圈和磁场，感应电动势的大小跟面积的平均变化率成正比，C正确；
D．根据法拉第电磁感应定律，得知感应电动势与穿过线圈的磁通量的变化率大小成正比，是表示磁通量的变化量，表示变化所用的时间，则E表示时间内的平均感应电动势，故D错误。
故选AC，
17．AD
【详解】
AB．穿过线框的磁场方向垂直纸面向里，且正在减弱，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，也是垂直纸面向里，根据安培定则可知感应电流方向从纸面外向里看为顺时针方向，A正确，B错误；
CD．线框的面积为：
根据图线知：
由法拉第电磁感应定律可得产生的感应电动势为：
根据欧姆定律可得产生的感应电流为：
C错误，D正确。
故选AD。
18．AD
【分析】
由于磁场发生变化，利用法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，从而求得电流，再根据通电导线在磁场中的受力，分析安培力大小，由于金属棒处于静止状态从而分析摩擦力大小。
【详解】
A．根据楞次定律，可知感应电流的磁场与原磁场方向相同，再根据右手定则得ab中的感应电流方向由a到b，A正确；
B．根据感应电动势
由于磁感应强度随时间均匀减小，因此感应电动势保持不变，回路中的电流保持不变，B错误；
C．安培力的大小
F=ILB
由于电流不变而磁感应强度减小，因此安培力减小，C错误；
D．由于金属棒始终处于静止状态，所受摩擦力与安培力等大反向，安培力逐渐减小，因此摩擦力逐渐减小，D正确。
故选AD。
19．BD
【解析】
将铜盘看做无数条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则可知，盘边缘为电源正极，中心为负极，C点电势低于D点电势，故A错误；回路中产生的感应电动势，故B正确；此电源对外电路供电，电流方向由b经电流计再从a流向铜盘，故C错误；若铜盘不转动，使所加磁场强度均匀增大，在铜盘中产生感生电场，使铜盘中的自由电荷在电场力作用下定向移动，形成涡旋电流，故D正确．故选BD．
【点睛】把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，产生大小和方向不变的电流．根据转动切割磁感线产生的感应电动势公式可求出感应电势．由右手定则判断出感应电流的方向，明确圆盘视为电源，电流由负极流向正极．
20．AD
【详解】
A.
磁感应强度均匀增大，磁通量增大，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由b到a，故A正确；
B.
由于磁感应强度均匀增大，根据法拉第电磁感应定律E=△BS/△t得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误；
C.
根据安培力公式F=BIL知，电流不变，B均匀增大，则安培力增大，故C错误；
D.
导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，f=F，安培力增大，则静摩擦力增大，故D正确．
故选AD.
点睛：根据楞次定律得出感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流是否不变，根据安培力公式分析安培力是否保存不变，结合平衡分析静摩擦力的变化．