2.2法拉第电磁感应定律——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测（含解析）
文档属性
| 名称 | 2.2法拉第电磁感应定律——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 330.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-20 16:44:40 | ||
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文档简介
2.2法拉第电磁感应定律——高二物理人教版（2019）选择性必修二课堂速测
【基础知识整合】
一、法拉第电磁感应定律
1.内容：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。
2.公式：
n是线圈的匝数，是磁通量的变化量，是对应于所用的时间，是磁通量的变化率。
二、感生电场
（1）基本性质：与静电场相同，能够对处于其中的电荷产生力的作用。
（2）场源：变化的磁场。
（3）电场线：与变化的磁场正交的闭合曲线。
（4）方向的判定：与判定感应电流方向的方法相同。如图是磁场向上增强时产生的感生电场示意图。
三、感生电动势
（1）概念：由感生电场产生的电动势叫感生电动势。
（2）非静电力：感生电场对自由电荷的作用力。
（3）存在位置：整个包围磁场区域的回路。
（4）公式：
四、动生电动势
1.概念:因导体与磁场间的相对运动而产生的感应电动势叫动生电动势。
2.非静电力
动生电动势的实质是导体内的自由电荷在磁场中随做切割磁感线运动的导体运动时，磁场对自由电荷的洛伦兹力使其沿导体运动的结果。
3.动生电动势公式：
4.的适用条件：
（1）匀强磁场；
（2）平动切割(导体上各点切割磁感线速度相同)；
（3）三者相互垂直（不垂直时取垂直分量)
【课堂考点速测】
1.如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，其中ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc区域内有方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，金属杆OP长为L，电阻为r，O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好；金属棒MN长为1.5L，电阻为R，固定在平行导轨上.其他电阻不计，若杆OP绕O点顺时针以角速度ω由b匀速转动到c，此过程中，下列说法正确的是( )
A.杆OP产生的感应电动势的大小为
B.棒MN所受安培力大小为
C.棒MN两端的电压为
D.杆OP上O点电势高于P点电势
3.如图所示，在虚线cd两侧分别存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，虚线ab在纸面内且与虚线cd相互垂直.一矩形导线框位于纸面内，开始时矩形导线框的两条对称轴分别与虚线重合，下列能使矩形导线框中产生感应电流的是( )
A.将矩形导线框沿虚线ab移动 B.将矩形导线框沿虚线cd移动
C.将矩形导线框绕虚线ab转动 D.将矩形导线框绕虚线cd转动
4.如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接.一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，在安培力的作用下，金属棒以速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为( )
A.30° B.37° C.45° D.60°
5.如图所示，为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为间通过导线相连。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨与导线电阻不计。已知金属杆倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则( )
A.电路中感应电动势的大小为 B.电路中感应电流的大小为
C.金属杆所受安培力的大小为 D.金属杆的热功率为
6.如图甲所示,在绝缘的水平桌面上放置一金属圆环.在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正.以下说法中正确的是( )
A.在第1 s末,圆环中的感应电流最大
B.在第2 s末,圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C.在1~2 s内和2~3 s内,圆环中的感应电流的方向相反
D.从上往下看,在0~1 s内,圆环中的感应电流沿顺时针方向
答案以及解析
1.答案：A
解析：由法拉第电磁感应定律可知，，A正确.
2.答案：B
解析：杆OP产生的感应电动势的大小为，故A错误；回路中产生的感应电流为，则棒MN所受安培力大小为，故B正确；棒MN两端的电压为，C错误；根据右手定则可知，杆OP上电流从O流向P，由于杆OP相当于电源，在电源内部电流从低电势流向高电势，则O点电势低于P点电势，故D错误.
3.答案：A
解析：将矩形导线框沿虚线ab移动，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，A正确；B、C、D中，穿入矩形导线框的磁通量与穿出的磁通量一直相等，相互抵消，合磁通量为零，不产生感应电流，B、C、D错误.
4.答案：A
解析：假设流过金属棒的电流最小时，安培力方向与竖直方向的夹角是θ，对金属棒受力分析，如图所示
根据平衡条件得
解得
而
即
故当时，可使流过金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为30°，故选A。
5.答案：B
解析：金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为（l为切割磁感线的有效长度），A错误；电路中感应电流的大小为，B正确；金属杆所受安培力的大小为，C错误；金属杆的热功率为，D错误。
6.答案：D
解析：在0~1 s内螺线管中电流增大得越来越慢,到1 s末电流最大,但是变化率为零,所以在第1 s末圆环中的感应电流最小,故A错误;在第2 s末金属圆环中感应电流最大,但螺线管中电流为零,没有磁场,与圆环间无相互作用,所以第2 s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B错误;1～2 s内正向电流减小,2~3 s内反向电流增大,根据楞次定律可知,圆环中感应电流的磁场方向不变,感应电流方向不变,故C错误;在0~1 s内螺线管中的电流增大,产生的磁场增大,金属圆环中磁通量增大,根据楞次定律可知,从上往下看,在0~1 s内,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故D正确.
【基础知识整合】
一、法拉第电磁感应定律
1.内容：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。
2.公式：
n是线圈的匝数，是磁通量的变化量，是对应于所用的时间，是磁通量的变化率。
二、感生电场
（1）基本性质：与静电场相同，能够对处于其中的电荷产生力的作用。
（2）场源：变化的磁场。
（3）电场线：与变化的磁场正交的闭合曲线。
（4）方向的判定：与判定感应电流方向的方法相同。如图是磁场向上增强时产生的感生电场示意图。
三、感生电动势
（1）概念：由感生电场产生的电动势叫感生电动势。
（2）非静电力：感生电场对自由电荷的作用力。
（3）存在位置：整个包围磁场区域的回路。
（4）公式：
四、动生电动势
1.概念:因导体与磁场间的相对运动而产生的感应电动势叫动生电动势。
2.非静电力
动生电动势的实质是导体内的自由电荷在磁场中随做切割磁感线运动的导体运动时，磁场对自由电荷的洛伦兹力使其沿导体运动的结果。
3.动生电动势公式：
4.的适用条件：
（1）匀强磁场；
（2）平动切割(导体上各点切割磁感线速度相同)；
（3）三者相互垂直（不垂直时取垂直分量)
【课堂考点速测】
1.如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，其中ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc区域内有方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，金属杆OP长为L，电阻为r，O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好；金属棒MN长为1.5L，电阻为R，固定在平行导轨上.其他电阻不计，若杆OP绕O点顺时针以角速度ω由b匀速转动到c，此过程中，下列说法正确的是( )
A.杆OP产生的感应电动势的大小为
B.棒MN所受安培力大小为
C.棒MN两端的电压为
D.杆OP上O点电势高于P点电势
3.如图所示，在虚线cd两侧分别存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，虚线ab在纸面内且与虚线cd相互垂直.一矩形导线框位于纸面内，开始时矩形导线框的两条对称轴分别与虚线重合，下列能使矩形导线框中产生感应电流的是( )
A.将矩形导线框沿虚线ab移动 B.将矩形导线框沿虚线cd移动
C.将矩形导线框绕虚线ab转动 D.将矩形导线框绕虚线cd转动
4.如图所示，两平行的粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L，一端与电源连接.一质量为m的金属棒ab垂直于平行导轨放置并与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，在安培力的作用下，金属棒以速度向右匀速运动，通过改变磁感应强度的方向，可使流过金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为( )
A.30° B.37° C.45° D.60°
5.如图所示，为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为间通过导线相连。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨与导线电阻不计。已知金属杆倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则( )
A.电路中感应电动势的大小为 B.电路中感应电流的大小为
C.金属杆所受安培力的大小为 D.金属杆的热功率为
6.如图甲所示,在绝缘的水平桌面上放置一金属圆环.在圆环的正上方放置一个螺线管,在螺线管中通入如图乙所示的电流,电流从螺线管a端流入为正.以下说法中正确的是( )
A.在第1 s末,圆环中的感应电流最大
B.在第2 s末,圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C.在1~2 s内和2~3 s内,圆环中的感应电流的方向相反
D.从上往下看,在0~1 s内,圆环中的感应电流沿顺时针方向
答案以及解析
1.答案：A
解析：由法拉第电磁感应定律可知，，A正确.
2.答案：B
解析：杆OP产生的感应电动势的大小为，故A错误；回路中产生的感应电流为，则棒MN所受安培力大小为，故B正确；棒MN两端的电压为，C错误；根据右手定则可知，杆OP上电流从O流向P，由于杆OP相当于电源，在电源内部电流从低电势流向高电势，则O点电势低于P点电势，故D错误.
3.答案：A
解析：将矩形导线框沿虚线ab移动，穿过线框的磁通量发生变化，产生感应电流，A正确；B、C、D中，穿入矩形导线框的磁通量与穿出的磁通量一直相等，相互抵消，合磁通量为零，不产生感应电流，B、C、D错误.
4.答案：A
解析：假设流过金属棒的电流最小时，安培力方向与竖直方向的夹角是θ，对金属棒受力分析，如图所示
根据平衡条件得
解得
而
即
故当时，可使流过金属棒的电流最小，此时磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为30°，故选A。
5.答案：B
解析：金属杆的运动方向与金属杆不垂直，电路中感应电动势的大小为（l为切割磁感线的有效长度），A错误；电路中感应电流的大小为，B正确；金属杆所受安培力的大小为，C错误；金属杆的热功率为，D错误。
6.答案：D
解析：在0~1 s内螺线管中电流增大得越来越慢,到1 s末电流最大,但是变化率为零,所以在第1 s末圆环中的感应电流最小,故A错误;在第2 s末金属圆环中感应电流最大,但螺线管中电流为零,没有磁场,与圆环间无相互作用,所以第2 s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力,故B错误;1～2 s内正向电流减小,2~3 s内反向电流增大,根据楞次定律可知,圆环中感应电流的磁场方向不变,感应电流方向不变,故C错误;在0~1 s内螺线管中的电流增大,产生的磁场增大,金属圆环中磁通量增大,根据楞次定律可知,从上往下看,在0~1 s内,圆环中的感应电流沿顺时针方向,故D正确.