人教版高中物理选择性必修第二册第二章2法拉第电磁感应定律课件(共75张PPT)+作业含答案

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名称 人教版高中物理选择性必修第二册第二章2法拉第电磁感应定律课件(共75张PPT)+作业含答案
格式 zip
文件大小 10.8MB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-03-19 23:25:29

文档简介

(共75张PPT)
2.法拉第电磁感应定律
第二章 电磁感应
整体感知·自我新知初探
[学习任务] 任务1.知道什么是感应电动势。
任务2.理解和掌握法拉第电磁感应定律的内容和表达式,会用法拉第电磁感应定律解答有关问题。
任务3.掌握导体切割磁感线产生的电动势E=Blvsin θ的推导及意义,会用此关系式解答有关问题。
任务4.知道动生电动势的产生以及与洛伦兹力的关系,会判断动生电动势的方向并计算其大小。
[问题初探] 问题1.感应电动势和感应电流的关系是什么?
问题2.法拉第电磁感应定律的内容和表达式是什么?
问题3.导体切割磁感线产生的电动势的表达式是什么?
[自我感知] 经过你认真的预习,结合你对本节课的理解和认识,请画出本节课的知识逻辑体系。
探究重构·关键能力达成
[链接教材] 穿过闭合导体回路的磁通量发生变化,闭合导体回路中就有感应电流。感应电流的大小跟哪些因素有关呢?
知识点一 电磁感应定律
提示:磁通量的变化快慢。
电磁感应
电源
断开
磁通量

变化率

韦伯
伏特
如图所示,将条形磁铁从同一高度插入线圈。
问题1.快速插入和缓慢插入,磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?
提示:磁通量的变化量相同,但磁通量变化的快慢不同,快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大。
问题2.分别用一根磁铁和两根磁铁以相同速度快速插入,磁通量的变化量ΔΦ相同吗?指针偏转角度相同吗?
提示:用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大,磁通量变化率也较大,指针偏转角度较大。
问题3.指针偏转角度取决于什么?
【典例1】 (法拉第电磁感应定律的理解)如图甲所示,一个圆形线圈匝数n=1 000匝、面积S=2×10-2 m2、电阻r=1 Ω。在线圈外接一阻值R=4 Ω的电阻。把线圈放入一个匀强磁场中,磁场方向垂直线圈平面向里,磁场的磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。
(1)求0~4 s内,回路中的感应电动势。
(2)t=5 s时,a、b两点哪点电势高?
(3)求t=5 s时,电阻R两端的电压U。
[答案] (1)1 V (2)a点的电势高 (3)3.2 V
【典例2】 (法拉第电磁感应定律求电量问题)如图所示,一个匝数为n=10、电阻R=2 Ω的矩形线圈放在桌面上,在线圈上方有一竖直的条形磁体,此时线圈内的磁通量为0.05 Wb。现将条形磁铁逐渐靠近线圈,经0.5 s线圈内的磁通量变为0.10 Wb,求:
(1)此过程线圈内磁通量的变化量以及线圈中产生
的感应电动势大小;
(2)0.5 s内通过线圈导线截面的电量。
[答案] (1)0.05 Wb 1 V (2)0.25 C
【教用·备选例题】 如图1所示,一金属圆环放在磁场中,磁场方向与金属圆环平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示,则在0~1 s的时间内与1~3 s的时间内(  )
A.金属圆环中感应电流的方向相同
B.金属圆环中感应电流大小之比为1∶2
C.通过金属圆环中某一截面电荷量之比
为2∶1
D.金属圆环中产生的焦耳热之比为2∶1

1.导线垂直于磁场运动,B、l、v两两垂直时,如图甲所示,E=___。
2.导线的运动方向与导线本身垂直,但与磁感线方向夹角为θ时,如图乙所示,E=_________。
知识点二 导线切割磁感线时的感应电动势
Blv
Blvsin θ
3.动生电动势
由于导体____而产生的电动势叫动生电动势。切割磁感线的导线相当于一个电源。
4.动生电动势中的非静电力
自由电荷因随导体棒运动而受到洛伦兹力,非静电力与________有关。
提醒:(1)在电源内部,电流从负极流向正极。
(2)闭合回路中,导体棒做切割磁感线运动时,克服安培力做功,其他形式的能转化为电能。
运动
洛伦兹力
问题1.计算图甲中导线切割磁感线时的感应电动势。
问题2.图乙中,一个半径为r的半圆导线,处在磁感应强度为B的匀强磁场中。
(1)当导线沿OP方向以速度v做匀速运动时,其MN两端的感应电动势的大小是多少?
提示:导线MN两端的有效长度l=2r,则感应电动势E=Blv=2Brv。
(2)当导线沿MN方向以速度v做匀速运动时,其MN两端的感应电动势的大小是多少?
提示:导线MN两端的有效长度l′=0,则感应电动势E=Bl′v=0。
1.对公式E=Blv的理解
(1)当B、l、v三个量方向相互垂直时,E=Blv;当有任意两个量的方向平行时,E=0。
(3)公式中的v应理解为导线和磁场的相对速度,当导线不动而磁场运动时,也有电磁感应现象产生。
2.导体棒转动切割磁感线时的感应电动势
如图所示,长为l的导体棒ab以a为圆心,以角速度ω在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,其感应电动势可从两个角度推导。
【典例3】 (平均电动势与瞬时电动势的理解与求解)如图所示,边长为0.1 m的正方形线圈ABCD在大小为0.5 T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动。初始时刻线圈平面与磁感线平行,经过1 s线圈转了90°,求:
(1)线圈在1 s时间内产生的感应电动势的平均值;
(2)线圈在1 s末时的感应电动势大小。
[答案] (1)0.005 V (2)0
E=Blvsin θ
区别 物理意义不同 求的是Δt时间内的平均感应电动势,E与某段时间或某个过程相对应 求的是瞬时感应电动势,E与某个时刻或某个位置相对应
E=Blvsin θ
区别 范围
不同 求的是整个电路的感应电动势。整个电路的感应电动势为零时,其电路中某段导体的感应电动势不一定为零 求的是电路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势
研究对
象不同 由于是整个电路的感应电动势,因此研究对象即电源部分不容易确定 由于是一部分导体切割磁感线产生的感应电动势,该部分就相当于电源
E=Blvsin θ
联系

规律总结 感应电动势的三个表达式对比
表达式 E=Blv
情境图
研究对象 回路(不一定闭合) 一段直导线(或等效成直导线) 绕一端转动的导体棒
表达式 E=Blv
意义 一般求平均感应电动势,当Δt→0时求的是瞬时感应电动势 一般求瞬时感应电动势,当v为平均速度时求的是平均感应电动势 用平均值法求瞬时感应电动势
适用条件 所有磁场 匀强磁场 匀强磁场
应用迁移·随堂评估自测
1.如果闭合电路中的感应电动势很大,那一定是因为(  )
A.穿过闭合电路的磁通量很大
B.穿过闭合电路的磁通量变化量很大
C.穿过闭合电路的磁通量的变化很快
D.闭合电路的电阻很小

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C [根据法拉第电磁感应定律,闭合电路中感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,即感应电动势的大小与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系,所以C正确,A、B、D错误。]
2.闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图像分别如图所示,下列关于回路中产生的感应电动势的论述,正确的是(  )
A.图甲回路中感应电动势恒定不变
B.图乙回路中感应电动势恒定不变
C.图丙回路中0~t1时间内感应电动
势小于t1~t2时间内感应电动势
D.图丁回路中感应电动势先变大后变小
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3.(2023·湖北卷)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通信,其天线类似一个压平的线圈,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边长分别为1.0 cm、1.2 cm
和1.4 cm,图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度变化率为103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接近(  )
A.0.30 V  B.0.44 V  C.0.59 V  D.4.3 V
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4.(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,
关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(  )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
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提示:具有普适性,一般情况下求的是Δt时间内的平均电动势。
提示:匀强磁场中,导体棒绕某一固定点转动。
(3)公式E=Blv中,当磁场与导体棒都运动时,此时v是指什么?
提示:v是指导体棒相对磁场的速度。
阅读材料·拓宽物理视野
法拉第圆盘发电机
法拉第发现了电磁感应现象之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机,如图甲所示。这台发电机的构造跟现代的发电机不同,在磁场中转动的不是线圈,而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄,圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴,用导线把电刷与电流表连接起来,紫铜圆盘放
置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄,使紫铜
圆盘旋转起来时,电流表的指针偏向一边,这说明电
路中产生了持续的电流。
法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢?我们可以把圆盘看作由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的,在转动圆盘时,每根辐条都做切割磁感线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路,电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转,总有某根辐条到达切割磁感线的位置,因此外电路中便有了持续不断的电流。
法拉第圆盘发电机虽然简单,有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具,产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世界上第一台发电机,是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。后来,人们在此基础上,将蹄形永久磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁,用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘,电刷也进行了改进,就制成了功率较大的可供实用的发电机。
如图乙所示,把该金属圆盘看成由无数条半径组成,圆盘滚动时,相当于每条半径(如OA、OB、OC)都绕圆心O转动而切割磁感线。根据右手定则可以判断,A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电势较高,而圆心O的电势较低。因此,圆心处将积累大量的负电荷,而在磁场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆盘一旦继续转动,部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外,而由于惯性,在该部分金属边线上仍旧带有正电荷,
此时,圆心O处还是低电势,所以这些负电
荷将沿半径方向流往边线而形成电流。
问题 转动圆盘时,电流是怎么产生的?如图乙若圆盘圆心处带负电,磁场外部分圆盘的电流方向怎样?
提示:每根辐条都做切割磁感线的运动;由边线沿半径方向流往圆心。
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课时分层作业(六) 法拉第电磁感应定律
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?题组一 对法拉第电磁感应定律的理解
1.穿过一个电阻为1 Ω的单匝线圈的磁通量发生变化:在Δt1时间内是每秒均匀地减小2 Wb,在Δt2时间内是每秒均匀地增大2 Wb。则(  )
A.线圈中产生的感应电动势在Δt2时间内比在Δt1时间内大2 V
B.线圈中产生的感应电动势在Δt1时间内和在Δt2时间内一定都大于2 V
C.线圈中产生的感应电动势一直是2 V
D.线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间内不相等
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2.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(  )
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
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3.(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示,则(  )
A.在t=0时,线圈中磁通量最大,感应电动势也最大
B.在t=1×10-2 s时,感应电动势最大
C.在t=2×10-2 s时,感应电动势为零
D.在0~2×10-2 s时间内,线圈中感应电动势的平均值为零

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5.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,导体环面积为S=0.1 m2,导体环的总电阻为R=10 Ω。规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场方向向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,B0=0.1 T。则(  )
A.t=1 s时,导体环中电流为零
B.第2 s内,导体环中电流与正方向相反
C.第3 s内,通过导体环中电流大小为10-3 A
D.第4 s内,通过导体环中电流大小为10-2 A
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?题组二 对公式E=Blv的理解及应用
6.如图所示为航天飞缆系统的简化模型示意图,航天飞缆是用柔性金属缆索将两个飞行器连接起来,在太空飞行的系统。两个飞行器P、Q在近地轨道绕地球做圆周运动,二者之间的柔性金属缆索长为l,运动过程中缆索总保持指向地心。已知飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方
向垂直于纸面水平向外,缆索各处的速度大小均近
似等于v。则关于缆索P、Q的电势高低及二者之间
的电势差,下列说法正确的是(  )
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B [根据右手定则,磁感线穿过手心,大拇指指向运动方向,四指指向电势较高的P,所以P比Q的电势高,根据法拉第电磁感应定律,二者之间的电势差近似等于Blv。故选B。]

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7.(多选)我们生活的北半球,地磁场有竖直向下的分量。如图所示,夏天,我们在教室里抬头就看到正在转动的金属材质的电风扇。已知叶片端点A到转轴O的长度为l,电风扇正在以转速n顺时针转动,则下列说法中正确的是(  )
A.A点的电势比O点的电势高
B.A点的电势比O点的电势低
C.AO上的电动势为nπBl2
D.扇叶长度越短,电势差UAO的数值越大

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8.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将(  )
A.越来越大  
B.越来越小
C.保持不变  
D.无法确定
C [E=Blvsin θ=Blv0,ab做平抛运动,水平速度保持不变,感应电动势大小保持不变,C正确。]
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11.在如图所示的三维坐标系中,有与x轴同方向的磁感应强度为B的匀强磁场。一矩形导线框,面积为S,电阻为R,其初始位置abcd与xOz平面的夹角为θ,以z轴为转动轴沿顺时针方向匀速转动2θ角到达a′b′cd位置,角速度为ω。求:

(1)这一过程中导线框中产生的感应电动势的平均值;
(2)θ为0°时感应电动势的瞬时值。
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12.轻质细线吊着一质量为m=0.42 kg、边长为l=1 m、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为r=1 Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。(g=10 m/s2)
(1)求线圈的电功率;
(2)求在t=4 s时轻质细线的拉力大小。
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[答案] (1)0.25 W (2)1.2 N
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13.如图甲所示,圆形线圈总电阻r=0.5 Ω,匝数n=20,线圈面积为S1=1 m2,其端点a、b与R=1.5 Ω的电阻相连,其余电阻不计,线圈内面积为S2=0.5 m2的正方形区域内有随时间变化的磁场,磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。
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(1)求0~0.2 s时间内线圈中产生的感应电动势E;
(2)求0~0.2 s时间内a、b两点电势差Uab;
(3)请在丙图中画出0~0.8 s时间内电路中电流I随时间变化的图像(定义电流由a向b流经R为正方向)。
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[答案] (1)4 V (2)3 V (3)见解析图课时分层作业(六) 法拉第电磁感应定律
?题组一 对法拉第电磁感应定律的理解
1.穿过一个电阻为1 Ω的单匝线圈的磁通量发生变化:在Δt1时间内是每秒均匀地减小2 Wb,在Δt2时间内是每秒均匀地增大2 Wb。则(  )
A.线圈中产生的感应电动势在Δt2时间内比在Δt1时间内大2 V
B.线圈中产生的感应电动势在Δt1时间内和在Δt2时间内一定都大于2 V
C.线圈中产生的感应电动势一直是2 V
D.线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间内不相等
2.如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是(  )
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
3.(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示,则(  )
A.在t=0时,线圈中磁通量最大,感应电动势也最大
B.在t=1×10-2 s时,感应电动势最大
C.在t=2×10-2 s时,感应电动势为零
D.在0~2×10-2 s时间内,线圈中感应电动势的平均值为零
4.无线充电技术中使用的受电线圈示意图如图所示,线圈匝数为n,面积为S。若在t1~t2这段时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差(  )
A.恒为
B.从0均匀变化到
C.恒为-
D.从0均匀变化到-
5.在竖直方向的匀强磁场中,水平放置一圆形导体环,导体环面积为S=0.1 m2,导体环的总电阻为R=10 Ω。规定导体环中电流的正方向如图甲所示,磁场方向向上为正。磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,B0=0.1 T。则(  )
A.t=1 s时,导体环中电流为零
B.第2 s内,导体环中电流与正方向相反
C.第3 s内,通过导体环中电流大小为10-3 A
D.第4 s内,通过导体环中电流大小为10-2 A
?题组二 对公式E=Blv的理解及应用
6.如图所示为航天飞缆系统的简化模型示意图,航天飞缆是用柔性金属缆索将两个飞行器连接起来,在太空飞行的系统。两个飞行器P、Q在近地轨道绕地球做圆周运动,二者之间的柔性金属缆索长为l,运动过程中缆索总保持指向地心。已知飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面水平向外,缆索各处的速度大小均近似等于v。则关于缆索P、Q的电势高低及二者之间的电势差,下列说法正确的是(  )
A.P和Q的电势相同
B.P比Q的电势高,二者之间的电势差近似等于Blv
C.P比Q的电势低,二者之间的电势差近似等于Blv
D.P比Q的电势高,二者之间的电势差近似等于Blv
7.(多选)我们生活的北半球,地磁场有竖直向下的分量。如图所示,夏天,我们在教室里抬头就看到正在转动的金属材质的电风扇。已知叶片端点A到转轴O的长度为l,电风扇正在以转速n顺时针转动,则下列说法中正确的是(  )
A.A点的电势比O点的电势高
B.A点的电势比O点的电势低
C.AO上的电动势为nπBl2
D.扇叶长度越短,电势差UAO的数值越大
8.如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,将一个水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出,设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力,则金属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将(  )
A.越来越大   B.越来越小
C.保持不变   D.无法确定
9.如图所示,固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应该怎样随时间t变化,下列关系式中正确的是(  )
A.B=   B.B=
C.B=   D.B=
10.如图所示,导线OA长为l,在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω沿图中所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转,导线OA与竖直方向的夹角为θ。OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低情况分别是(  )
A.Bl2ω,O点电势高
B.Bl2ω,A点电势高
C.Bl2ωsin2θ,O点电势高
D.Bl2ωsin2θ,A点电势高
11.在如图所示的三维坐标系中,有与x轴同方向的磁感应强度为B的匀强磁场。一矩形导线框,面积为S,电阻为R,其初始位置abcd与xOz平面的夹角为θ,以z轴为转动轴沿顺时针方向匀速转动2θ角到达a′b′cd位置,角速度为ω。求:
(1)这一过程中导线框中产生的感应电动势的平均值;
(2)θ为0°时感应电动势的瞬时值。
12.轻质细线吊着一质量为m=0.42 kg、边长为l=1 m、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为r=1 Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示。(g=10 m/s2)
(1)求线圈的电功率;
(2)求在t=4 s时轻质细线的拉力大小。
13.如图甲所示,圆形线圈总电阻r=0.5 Ω,匝数n=20,线圈面积为S1=1 m2,其端点a、b与R=1.5 Ω的电阻相连,其余电阻不计,线圈内面积为S2=0.5 m2的正方形区域内有随时间变化的磁场,磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。
(1)求0~0.2 s时间内线圈中产生的感应电动势E;
(2)求0~0.2 s时间内a、b两点电势差Uab;
(3)请在丙图中画出0~0.8 s时间内电路中电流I随时间变化的图像(定义电流由a向b流经R为正方向)。课时分层作业(六)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C B BC C C B BC C A D
1.C [根据E=n可知,单匝线圈在两段时间内的磁通量变化率相等,即感应电动势相等,磁通量均匀变化,感应电动势一直等于2 V,A、B错误,C正确;根据I=可知,线圈中产生的感应电流的大小前后两段时间内相等,D错误。故选C。]
2.B [由楞次定律知,题图中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反,故感应电流沿顺时针方向;由法拉第电磁感应定律知,E=,由于两圆环半径之比Ra∶Rb=2∶1,所以Ea∶Eb=4∶1。综上所述,选项B正确。]
3.BC [由法拉第电磁感应定律,知E∝,故t=0及t=2×10-2 s时,E=0,选项A错误,C正确;t=1×10-2 s时,E最大,选项B正确;0~2×10-2 s时间内,ΔΦ≠0,E≠0,选项D错误。]
4.C [穿过线圈的磁感应强度均匀,故产生恒定的感应电动势,根据法拉第电磁感应定律有E=n。由楞次定律可知,等效电源内部的电流(等效电源内部电流是从负极流向正极)是从a→b,即b是等效电源的正极,即φa<φb,故φa-φb=-nS,选项C正确。]
5.C [由题图乙可知,t=1 s时,磁感应强度为0,但磁感应强度的变化率不为0,导体环有感应电动势,导体环中有感应电流,故A错误;第2 s内,线圈中的磁通量向上,且逐渐增大,根据楞次定律,感应电流产生向下的磁场,导体环中电流方向为顺时针(从上向下看),即正方向,故B错误;第3 s内,导体环中感应电动势大小为E1==0.1× V=0.01 V,第3 s内,通过导体环中电流大小为I1= A=10-3 A,故C正确;第4 s内,导体环中感应电动势大小为E2==0.1× V=0.01 V,第4 s内,通过导体环中电流大小为I2= A=10-3 A,故D错误。故选C。]
6.B [根据右手定则,磁感线穿过手心,大拇指指向运动方向,四指指向电势较高的P,所以P比Q的电势高,根据法拉第电磁感应定律,二者之间的电势差近似等于Blv。故选B。]
7.BC [由于我们生活的北半球,地磁场有竖直向下的分量,电风扇沿顺时针方向转动,切割磁感线产生电动势,根据右手定则可知,感应电流方向从A到O,则A点的电势比O点的电势低,故B正确,A错误;转动切割的电动势为E=BLv=Bl2ω=nπBl2,可知转速一定时,扇叶长度越短,电势差UAO的数值越小,故C正确,D错误。故选BC。]
8.C [E=Blv sin θ=Blv0,ab做平抛运动,水平速度保持不变,感应电动势大小保持不变,C正确。]
9.A [当通过闭合回路的磁通量不变,则MN棒中不产生感应电流,有B0l2=Bl(l+vt),整理得B=,故选A。]
10.D [导线OA切割磁感线的有效长度等于圆的半径,即R=l·sin θ,产生的感应电动势E=,由右手定则可知A点电势高,所以D正确。]
11.解析:(1)导线框转动2θ角的过程所用的时间Δt=,穿过导线框的磁通量的变化量ΔΦ=2BS sinθ。由法拉第电磁感应定律知,此过程中产生的感应电动势的平均值

(2)θ为0°时,导线框中感应电动势的大小为ab边切割磁感线产生的感应电动势的大小
E=Blab·ωlbc=BSω。
答案:(1) (2)BSω
12.解析:(1)由法拉第电磁感应定律得
E=n l2=10×0.5×12× V=0.5 V
则P= W=0.25 W。
(2)由闭合电路欧姆定律得I=A=0.5 A
由题图乙知,t=4 s时,B=0.6 T,则
F安=nBIl=10×0.6×0.5×1 N=3 N,方向竖直向上
线圈受力平衡,则F安+F线=mg
解得F线=1.2 N。
答案:(1)0.25 W (2)1.2 N
13.解析:(1)0~0.2 s内,感应电动势为
E=n=4 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律得路端电压大小为
U=E=3 V
根据楞次定律,a点电势比b点高,故Uab=3 V。
(3)0~0.2 s内,根据闭合电路欧姆定律得
I==2 A
0.2 s~0.4 s内,磁感应强度B不变,没有感应电动势,电流为0
0.4 s~0.8 s内,感应电动势
E′=n=2 V
根据闭合电路欧姆定律得I′==1 A
根据楞次定律,电流方向反向,电流I随时间变化的图像如图所示。
答案:(1)4 V (2)3 V (3)见解析图