人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 253.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-11 11:03:07 | ||
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文档简介
人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律
一、单项选择题（共9小题；）
1. 穿过闭合回路的磁通量 随时间 变化的图象分别如图 所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是
A. 图 中，回路产生的感应电动势恒定不变
B. 图 中，回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图 中，回路在 时间内产生的感应电动势小于在 时间内产生的感应电动势
D. 图 中，回路产生的感应电动势先变小再变大
2. 在电磁感应中，下列说法正确的是
A. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也一定为零
B. 穿过线圈的磁通量不为零时，感应电动势也一定不为零
C. 穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化
D. 穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
3. 如图所示，一圆形线圈，它的一半处在匀强磁场中，要使线圈中产生顺时针方向感应电流，应使线圈
A. 沿 轴正方向平动 B. 沿 轴负方向平动
C. 沿 轴正方向平动 D. 沿 轴负方向平动
4. 如图所示，使一正方形线圈从磁场外自右向左匀速经过磁场，则从 边进人磁场起至 边拉出磁场止，线圈内感应电流方向的情况是
A. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
B. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
C. 先无电流，当线圈全部进人磁场后才有电流
D. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
5. 如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 沿导轨从 处匀速运动 的过程中，棒上感应电动势 随时间 变化的图示，可能正确的是
A. B.
C. D.
6. 匝线圈的总电阻为 ，当它的磁通量由 增大到 的过程中，通过线圈截面的总电量为
A. B. C. D.
7. 穿过某闭合回路的磁通量 随时间 变化的图象分别如图① ④所示，下列说法正确的是
A. 图①有感应电动势，且大小恒定不变
B. 图②产生的感应电动势一直在变大
C. 图③在 时间内产生的感应电动势大于 时间内产生的感应电动势
D. 图④ 产生的感应电动势先变大再变小
8. 某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示。在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ，大线圈Ⅰ与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流 的周期为 ，且按图乙所示的规律变化，电流 将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度 与线圈中电流 的关系为 （其中 为常数）。小线圈Ⅱ与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流 随时间 变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则下图中所示各图象中可能正确反映 图象变化的是（图中分别以实线和虚线表示调整前、后的 图象）
A. B.
C. D.
9. 如图所示，金属三角形导轨 上放一根金属棒 ，拉动 使它以速度 在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在 运动过程中闭合电路的
A. 感应电动势保持不变 B. 感应电流逐渐增大
C. 感应电流将保持不变 D. 感应电流逐渐减小
二、双项选择题（共1小题；）
10. 如图所示，单匝线圈 在外力作用下以速度 向右匀速进入匀强磁场，第二次以速度 匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次进入过程中
A. 线圈中感应电动势之比为 B. 线圈中电流之比为
C. 通过线圈的电量之比为 D. 线圈中产生的热量之比为
三、多项选择题（共1小题；）
11. 如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面 为正方形，边长为 ， 它按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 ，下面说法中正确的是 。
A. 通过 平面的磁通量大小为
B. 通过 平面的磁通量大小为
C. 通过 平面的磁通量大小为零
D. 通过整个三棱柱的磁通量为零
四、解答题（共1小题；）
12. 如图所示，足够长的 形导体框架的宽度 ，底端接有阻值 的电阻，导体框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成 角。有一磁感应强度 的匀强磁场，方向垂直于导体框架平面向上。一根质量 、电阻 的导体棒 垂直跨放在 形导体框架上，某时刻起将导体棒 由静止释放，已知导体棒 与导体框架间的动摩擦因数 。（，， 取 ）
（1）求导体棒刚开始下滑时的加速度大小。
（2）求导体棒运动过程中的最大速度大小。
（3）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中，通过导体棒横截面的电荷量 ，求导体棒 在此过程中生热。
答案
1. D
【解析】图 中 不变， 感应电动势等于 ，故A错误；在图 中， 恒定，产生的感应电动势也恒定，故B错误；在图 中， 内的 大于 内的 ，故C错误；在图 中，图线斜率先减小后增大，所以感应电动势也是先变小后变大，故选项D正确。
2. D
3. A
4. D
【解析】线圈进磁场过程， 边切割磁感线，根据右手定则，电流方向沿 ；线圈完全在磁场中运动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无电流；线圈出磁场过程， 边切割磁感线，由右手定则，电流方向沿 ，故选项D正确。
5. A
【解析】金属棒 在进磁场前和出磁场后，不产生感应电动势，而在磁场中，由于匀速运动所以产生的感应电动势不变，故正确选项为 A。
6. D
7. C
【解析】根据法拉第电磁感应定律有 ，可见，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，即与 图象斜率的绝对值成正比。图①的斜率为零，表示感应电动势为零，所以选项A错误。图②的斜率大小恒定，所以产生的感应电动势大小不变，选项B错误。图③在 时间内斜率的绝对值比 时间内的大，所以在 时间内产生的感应电动势大于 时间内产生的感应电动势，选项C正确。图④中的斜率的绝对值先变小后变大，所以产生的感应电动势先变小再变大，选项D错误。
8. D
【解析】根据法拉第电磁感应定律得，，因为大线圈中每个时间段内电流均匀变化，则每个时间段内产生的感应电动势不变，则小线圈中每个时间段内感应电流的大小不变。因为多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则产生的感应电动势适当增加，感应电流大小适当增加，变化的周期变小，故D正确，A、 B 、C错误。
9. C
【解析】拉动 使它以速度 在匀强磁场中向右匀速平动， 时刻，导体棒切割磁感线的有效长度 ，产生的感应电动势 ，感应电动势逐渐增大，选项A错误；
粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，单位长度电阻相同，设为 ，回路总电阻 ，产生的感应电流 是一恒量，选项C正确，B、D错误。
10. B， C
【解析】A．切割磁感线产生的动生电动势 可知，第二次的速度为 ，第一次的速度为 ，第二次与第一次线圈中感应电动势之比为 ，故A错误；
B．线圈中电流 可知，第二次与第一次线圈中感应电动势之比为 ，电阻相同，线圈中电流之比为 ，故B正确；
C．通过线圈的电量 ，，，解得 第二次与第一次进入磁场的过程中 相同，所以通过线圈的电量之比为 ，故C正确；
D．线圈中产生的热量 ，，，联立可得 所以线圈中产生的热量之比为 ，故D错误。
11. B， C， D
【解析】根据 ，因此通过 平面的磁通量 ，A 错误；
平面 ，而 ， ，所以平面 的面积 ，因而 ，B 正确；
平面 在 的垂直方向上的投影面积为零，所以通过的磁通量为零，C 正确；
虽然磁通量是标量，但有正、负，若规定磁感线从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么磁感线由三棱柱内表面穿出时的磁通量为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D 正确。
12. （1）
【解析】导体棒刚开始下滑时，其受力情况如图甲所示，则 解得 。
（2）
【解析】当导体棒匀速下滑时其受力情况如图乙所示，设匀速下滑的速度为 ，则有
摩擦力：
安培力：
联立解得 。
（3）
【解析】通过导体棒横截面的电荷量 ，
设导体棒下滑速度刚好为最大速度 时的位移为 ，则
由动能定理得，，其中 为克服安培力做的功。联立解得 。
克服安培力做的功等于回路在此过程中的生热，即 ，则导体棒 在此过程中生热 。
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一、单项选择题（共9小题；）
1. 穿过闭合回路的磁通量 随时间 变化的图象分别如图 所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是
A. 图 中，回路产生的感应电动势恒定不变
B. 图 中，回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图 中，回路在 时间内产生的感应电动势小于在 时间内产生的感应电动势
D. 图 中，回路产生的感应电动势先变小再变大
2. 在电磁感应中，下列说法正确的是
A. 穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势也一定为零
B. 穿过线圈的磁通量不为零时，感应电动势也一定不为零
C. 穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化
D. 穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
3. 如图所示，一圆形线圈，它的一半处在匀强磁场中，要使线圈中产生顺时针方向感应电流，应使线圈
A. 沿 轴正方向平动 B. 沿 轴负方向平动
C. 沿 轴正方向平动 D. 沿 轴负方向平动
4. 如图所示，使一正方形线圈从磁场外自右向左匀速经过磁场，则从 边进人磁场起至 边拉出磁场止，线圈内感应电流方向的情况是
A. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
B. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
C. 先无电流，当线圈全部进人磁场后才有电流
D. 先沿 的方向，然后无电流，以后又沿 方向
5. 如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 沿导轨从 处匀速运动 的过程中，棒上感应电动势 随时间 变化的图示，可能正确的是
A. B.
C. D.
6. 匝线圈的总电阻为 ，当它的磁通量由 增大到 的过程中，通过线圈截面的总电量为
A. B. C. D.
7. 穿过某闭合回路的磁通量 随时间 变化的图象分别如图① ④所示，下列说法正确的是
A. 图①有感应电动势，且大小恒定不变
B. 图②产生的感应电动势一直在变大
C. 图③在 时间内产生的感应电动势大于 时间内产生的感应电动势
D. 图④ 产生的感应电动势先变大再变小
8. 某学生设计了一个验证法拉第电磁感应定律的实验，实验装置如图甲所示。在大线圈Ⅰ中放置一个小线圈Ⅱ，大线圈Ⅰ与多功能电源连接。多功能电源输入到大线圈Ⅰ的电流 的周期为 ，且按图乙所示的规律变化，电流 将在大线圈Ⅰ的内部产生变化的磁场，该磁场磁感应强度 与线圈中电流 的关系为 （其中 为常数）。小线圈Ⅱ与电流传感器连接，并可通过计算机处理数据后绘制出小线圈Ⅱ中感应电流 随时间 变化的图象。若仅将多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则下图中所示各图象中可能正确反映 图象变化的是（图中分别以实线和虚线表示调整前、后的 图象）
A. B.
C. D.
9. 如图所示，金属三角形导轨 上放一根金属棒 ，拉动 使它以速度 在匀强磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在 运动过程中闭合电路的
A. 感应电动势保持不变 B. 感应电流逐渐增大
C. 感应电流将保持不变 D. 感应电流逐渐减小
二、双项选择题（共1小题；）
10. 如图所示，单匝线圈 在外力作用下以速度 向右匀速进入匀强磁场，第二次以速度 匀速进入同一匀强磁场。则第二次与第一次进入过程中
A. 线圈中感应电动势之比为 B. 线圈中电流之比为
C. 通过线圈的电量之比为 D. 线圈中产生的热量之比为
三、多项选择题（共1小题；）
11. 如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面 为正方形，边长为 ， 它按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为 ，下面说法中正确的是 。
A. 通过 平面的磁通量大小为
B. 通过 平面的磁通量大小为
C. 通过 平面的磁通量大小为零
D. 通过整个三棱柱的磁通量为零
四、解答题（共1小题；）
12. 如图所示，足够长的 形导体框架的宽度 ，底端接有阻值 的电阻，导体框架电阻忽略不计，其所在平面与水平面成 角。有一磁感应强度 的匀强磁场，方向垂直于导体框架平面向上。一根质量 、电阻 的导体棒 垂直跨放在 形导体框架上，某时刻起将导体棒 由静止释放，已知导体棒 与导体框架间的动摩擦因数 。（，， 取 ）
（1）求导体棒刚开始下滑时的加速度大小。
（2）求导体棒运动过程中的最大速度大小。
（3）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大的过程中，通过导体棒横截面的电荷量 ，求导体棒 在此过程中生热。
答案
1. D
【解析】图 中 不变， 感应电动势等于 ，故A错误；在图 中， 恒定，产生的感应电动势也恒定，故B错误；在图 中， 内的 大于 内的 ，故C错误；在图 中，图线斜率先减小后增大，所以感应电动势也是先变小后变大，故选项D正确。
2. D
3. A
4. D
【解析】线圈进磁场过程， 边切割磁感线，根据右手定则，电流方向沿 ；线圈完全在磁场中运动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无电流；线圈出磁场过程， 边切割磁感线，由右手定则，电流方向沿 ，故选项D正确。
5. A
【解析】金属棒 在进磁场前和出磁场后，不产生感应电动势，而在磁场中，由于匀速运动所以产生的感应电动势不变，故正确选项为 A。
6. D
7. C
【解析】根据法拉第电磁感应定律有 ，可见，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，即与 图象斜率的绝对值成正比。图①的斜率为零，表示感应电动势为零，所以选项A错误。图②的斜率大小恒定，所以产生的感应电动势大小不变，选项B错误。图③在 时间内斜率的绝对值比 时间内的大，所以在 时间内产生的感应电动势大于 时间内产生的感应电动势，选项C正确。图④中的斜率的绝对值先变小后变大，所以产生的感应电动势先变小再变大，选项D错误。
8. D
【解析】根据法拉第电磁感应定律得，，因为大线圈中每个时间段内电流均匀变化，则每个时间段内产生的感应电动势不变，则小线圈中每个时间段内感应电流的大小不变。因为多功能电源输出电流变化的频率适当增大，则产生的感应电动势适当增加，感应电流大小适当增加，变化的周期变小，故D正确，A、 B 、C错误。
9. C
【解析】拉动 使它以速度 在匀强磁场中向右匀速平动， 时刻，导体棒切割磁感线的有效长度 ，产生的感应电动势 ，感应电动势逐渐增大，选项A错误；
粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，单位长度电阻相同，设为 ，回路总电阻 ，产生的感应电流 是一恒量，选项C正确，B、D错误。
10. B， C
【解析】A．切割磁感线产生的动生电动势 可知，第二次的速度为 ，第一次的速度为 ，第二次与第一次线圈中感应电动势之比为 ，故A错误；
B．线圈中电流 可知，第二次与第一次线圈中感应电动势之比为 ，电阻相同，线圈中电流之比为 ，故B正确；
C．通过线圈的电量 ，，，解得 第二次与第一次进入磁场的过程中 相同，所以通过线圈的电量之比为 ，故C正确；
D．线圈中产生的热量 ，，，联立可得 所以线圈中产生的热量之比为 ，故D错误。
11. B， C， D
【解析】根据 ，因此通过 平面的磁通量 ，A 错误；
平面 ，而 ， ，所以平面 的面积 ，因而 ，B 正确；
平面 在 的垂直方向上的投影面积为零，所以通过的磁通量为零，C 正确；
虽然磁通量是标量，但有正、负，若规定磁感线从外表面穿入三棱柱的磁通量为正，那么磁感线由三棱柱内表面穿出时的磁通量为负，而穿入三棱柱的磁感线总与穿出的磁感线相等，因此穿过整个三棱柱的磁通量为零，D 正确。
12. （1）
【解析】导体棒刚开始下滑时，其受力情况如图甲所示，则 解得 。
（2）
【解析】当导体棒匀速下滑时其受力情况如图乙所示，设匀速下滑的速度为 ，则有
摩擦力：
安培力：
联立解得 。
（3）
【解析】通过导体棒横截面的电荷量 ，
设导体棒下滑速度刚好为最大速度 时的位移为 ，则
由动能定理得，，其中 为克服安培力做的功。联立解得 。
克服安培力做的功等于回路在此过程中的生热，即 ，则导体棒 在此过程中生热 。
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