鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第二册 课时分层作业 5 法拉第电磁感应定律word含解析
文档属性
| 名称 | 鲁科版（2019）高中物理 选择性必修第二册 课时分层作业 5 法拉第电磁感应定律word含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 164.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-17 16:40:39 | ||
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文档简介
课时分层作业(五) 法拉第电磁感应定律
(建议用时：25分钟)
考点一 对感应电动势的理解
1．关于感应电动势，下列说法中正确的是( )
A．电源电动势就是感应电动势
B．产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C．在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D．电路中有电流就一定有感应电动势
B [电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以A错误；在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，即使没有感应电流，也可以有感应电动势，B正确，C错误；电路中的电流可能是由化学电池或其他电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势，D错误。]
2．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
C [由法拉第电磁感应定律E＝n知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，选项A错误；感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，选项B错误，C正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，选项D错误。]
考点二 法拉第电磁感应定律的应用
3．穿过单匝闭合线圈的磁通量在6s内均匀地增大12 Wb，则( )
A．线圈中的感应电动势将均匀增大
B．线圈中的感应电流将均匀增大
C．线圈中的感应电动势将保持2 V不变
D．线圈中的感应电流将保持2 A不变
C [由法拉第电磁感应定律E＝，得E＝2 V，故A、B错，C对；因线圈电阻不一定等于1 Ω，故D错。]
4．一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流增强一倍，下述方法可行的是( )
A．使线圈匝数增加一倍
B．使线圈面积增加一倍
C．使线圈匝数减少一半
D．使磁感应强度的变化率增大一倍
D [根据E＝n ＝n S求电动势，要考虑到当n、S发生变化时，导体的电阻也发生了变化，若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，A错误；同理C错误；若面积增加一倍，长度为原来的 倍，电阻为原来的 倍，电流为原来的 倍，B错误；磁感应强度的变化率增大一倍，则感应电动势增大一倍，电阻不变，感应电流增大一倍，D正确。]
5．闭合线圈的匝数为n，每匝线圈面积为S，总电阻为R，在Δt时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为ΔΦ，则通过导线某一截面的电荷量为( )
A. B. C. D.
C [由法拉第电磁感应定律：E＝n；再由欧姆定律：I＝，电荷量公式：Q＝It；三式联立可得Q＝，故选项C正确。]
6．如图所示，在半径为R的虚线圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场未画出)，磁感应强度B随时间t变化关系为B＝B0＋kt。在磁场外距圆心O为2R处有一半径恰为2R的半圆导线环(图中实线)，则导线环中的感应电动势大小为( )
A．0 B．kπR2
C. D．2kπR2
C [由E＝n＝＝πR2k，可知选项C正确。]
考点三 “切割类”感应电动势的计算
7．一根弯成直角的导线放在B＝0.4 T的匀强磁场中，如图所示，导线ab＝30 cm，bc＝40 cm当导线以5 m/s的速度做切割磁感线运动时可能产生的最大感应电动势的值为( )
A．1.4伏 B．1.0伏
C．0.8伏 D．0.6伏
B [由ab＝30 cm，bc＝40 cm则ac＝50 cm。当切割磁感线的有效长度L＝ac＝50 cm，产生的感应电动势最大Em＝BLv＝0.4×0.5×5 V＝1.0 V，B对。]
8．如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab＝L。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流为( )
A．I＝ B．I＝
C．I＝ D．I＝
B [导体棒切割磁感线的有效长度为：L·sin 60°＝L，故感应电动势E＝Bv，由闭合电路欧姆定律得I＝，故选项B正确。]
9．(多选)某地地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5 T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s。下列说法正确的是( )
A．电压表记录的电压为5 mV
B．电压表记录的电压为9 mV
C．河南岸的电势较高
D．河北岸的电势较高
BD [海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁感线。根据右手定则可判断出北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确；E＝Blv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10－3 V＝9 mV，所以B正确，A错误。]
(建议用时：15分钟)
10．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b到a
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
D [磁感应强度随时间均匀减小，根据楞次定律判断回路中产生顺时针的感应电流，ab中的感应电流方向由a到b，A错误；根据法拉第电磁感应定律，E＝n＝nS，电阻一定，I＝＝n，磁感应强度随时间均匀减小，磁通量变化率为定值，ab中的感应电流不变，B错误；F＝BIl，磁感应强度随时间均匀减小，则安培力随时间均匀减小，C错误；ab始终保持静止说明静摩擦力和安培力为一对平衡力，故摩擦力逐渐减小，D项正确。]
11．(多选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )
A．感应电流大小不变
B．CD段直导线始终不受安培力
C．感应电动势最大值Emax＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
CD [在半圆形闭合回路进入磁场的过程中磁通量不断增加，始终存在感应电流，由左手定则可知CD边始终受到安培力作用，选项B错；有效切割长度如图所示，所以进入过程中l先逐渐增大到a，然后再逐渐减小为0，由E＝Blv，可知最大值Emax＝Bav，最小值为0，故选项A错，C对；平均感应电动势为＝＝＝πBav，选项D对。]
12．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，导线框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：
(1)此过程中导线框产生的平均感应电动势的大小；
(2)导线框运动到竖直位置时感应电动势的大小。
[解析] (1)水平位置Φ1＝BS＝Bl2，转到竖直位置
Φ2＝0
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－Bl2
根据法拉第电磁感应定律，有E＝＝
平均感应电动势的大小为。
(2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，且速度为v，
故感应电动势E＝Blv。
[答案] (1) (2)Blv
13．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500，横截面积S＝20 cm2。螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
(1)求螺线管中产生的感应电动势；
(2)闭合开关S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；
(3)S断开后，求流经R2的电荷量。
[解析] (1)根据法拉第电磁感应定律
E＝＝n·S，＝ T/s＝0.4 T/s，
代入数值得E＝1 500×20×10－4×0.4 V＝1.2 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律I＝＝0.12 A，
P＝I2R1，代入数值得P＝5.76×10－2 W。
(3)S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合后C板上所带的电荷量Q。
S闭合后，电容器两端的电压U＝IR2＝0.6 V，
流经R2的电荷量Q＝CU＝1.8×10－5 C。
[答案] (1)1.2 V (2)5.76×10－2 W (3)1.8×10－5 C
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(建议用时：25分钟)
考点一 对感应电动势的理解
1．关于感应电动势，下列说法中正确的是( )
A．电源电动势就是感应电动势
B．产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C．在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D．电路中有电流就一定有感应电动势
B [电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以A错误；在电磁感应现象中，产生感应电动势的那部分导体相当于电源，即使没有感应电流，也可以有感应电动势，B正确，C错误；电路中的电流可能是由化学电池或其他电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势，D错误。]
2．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
C [由法拉第电磁感应定律E＝n知，感应电动势的大小与线圈匝数有关，选项A错误；感应电动势正比于，与磁通量的大小无直接关系，选项B错误，C正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，选项D错误。]
考点二 法拉第电磁感应定律的应用
3．穿过单匝闭合线圈的磁通量在6s内均匀地增大12 Wb，则( )
A．线圈中的感应电动势将均匀增大
B．线圈中的感应电流将均匀增大
C．线圈中的感应电动势将保持2 V不变
D．线圈中的感应电流将保持2 A不变
C [由法拉第电磁感应定律E＝，得E＝2 V，故A、B错，C对；因线圈电阻不一定等于1 Ω，故D错。]
4．一闭合线圈，放在随时间均匀变化的磁场中，线圈平面和磁场方向垂直，若想使线圈中感应电流增强一倍，下述方法可行的是( )
A．使线圈匝数增加一倍
B．使线圈面积增加一倍
C．使线圈匝数减少一半
D．使磁感应强度的变化率增大一倍
D [根据E＝n ＝n S求电动势，要考虑到当n、S发生变化时，导体的电阻也发生了变化，若匝数增加一倍，电阻也增加一倍，感应电流不变，A错误；同理C错误；若面积增加一倍，长度为原来的 倍，电阻为原来的 倍，电流为原来的 倍，B错误；磁感应强度的变化率增大一倍，则感应电动势增大一倍，电阻不变，感应电流增大一倍，D正确。]
5．闭合线圈的匝数为n，每匝线圈面积为S，总电阻为R，在Δt时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为ΔΦ，则通过导线某一截面的电荷量为( )
A. B. C. D.
C [由法拉第电磁感应定律：E＝n；再由欧姆定律：I＝，电荷量公式：Q＝It；三式联立可得Q＝，故选项C正确。]
6．如图所示，在半径为R的虚线圆内有垂直纸面向里的匀强磁场(磁场未画出)，磁感应强度B随时间t变化关系为B＝B0＋kt。在磁场外距圆心O为2R处有一半径恰为2R的半圆导线环(图中实线)，则导线环中的感应电动势大小为( )
A．0 B．kπR2
C. D．2kπR2
C [由E＝n＝＝πR2k，可知选项C正确。]
考点三 “切割类”感应电动势的计算
7．一根弯成直角的导线放在B＝0.4 T的匀强磁场中，如图所示，导线ab＝30 cm，bc＝40 cm当导线以5 m/s的速度做切割磁感线运动时可能产生的最大感应电动势的值为( )
A．1.4伏 B．1.0伏
C．0.8伏 D．0.6伏
B [由ab＝30 cm，bc＝40 cm则ac＝50 cm。当切割磁感线的有效长度L＝ac＝50 cm，产生的感应电动势最大Em＝BLv＝0.4×0.5×5 V＝1.0 V，B对。]
8．如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab＝L。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流为( )
A．I＝ B．I＝
C．I＝ D．I＝
B [导体棒切割磁感线的有效长度为：L·sin 60°＝L，故感应电动势E＝Bv，由闭合电路欧姆定律得I＝，故选项B正确。]
9．(多选)某地地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10－5 T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100 m，该河段涨潮和落潮时有海水(视为导体)流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2 m/s。下列说法正确的是( )
A．电压表记录的电压为5 mV
B．电压表记录的电压为9 mV
C．河南岸的电势较高
D．河北岸的电势较高
BD [海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为：自西向东运动的导体棒在切割竖直向下的磁感线。根据右手定则可判断出北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以C错误，D正确；E＝Blv＝4.5×10－5×100×2 V＝9×10－3 V＝9 mV，所以B正确，A错误。]
(建议用时：15分钟)
10．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b到a
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
D [磁感应强度随时间均匀减小，根据楞次定律判断回路中产生顺时针的感应电流，ab中的感应电流方向由a到b，A错误；根据法拉第电磁感应定律，E＝n＝nS，电阻一定，I＝＝n，磁感应强度随时间均匀减小，磁通量变化率为定值，ab中的感应电流不变，B错误；F＝BIl，磁感应强度随时间均匀减小，则安培力随时间均匀减小，C错误；ab始终保持静止说明静摩擦力和安培力为一对平衡力，故摩擦力逐渐减小，D项正确。]
11．(多选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是( )
A．感应电流大小不变
B．CD段直导线始终不受安培力
C．感应电动势最大值Emax＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
CD [在半圆形闭合回路进入磁场的过程中磁通量不断增加，始终存在感应电流，由左手定则可知CD边始终受到安培力作用，选项B错；有效切割长度如图所示，所以进入过程中l先逐渐增大到a，然后再逐渐减小为0，由E＝Blv，可知最大值Emax＝Bav，最小值为0，故选项A错，C对；平均感应电动势为＝＝＝πBav，选项D对。]
12．如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B，方向竖直向下，在磁场中有一边长为l的正方形导线框，ab边质量为m，其余边质量不计，cd边有固定的水平轴，导线框可以绕其转动；现将导线框拉至水平位置由静止释放，不计摩擦和空气阻力，导线框经过时间t运动到竖直位置，此时ab边的速度为v，求：
(1)此过程中导线框产生的平均感应电动势的大小；
(2)导线框运动到竖直位置时感应电动势的大小。
[解析] (1)水平位置Φ1＝BS＝Bl2，转到竖直位置
Φ2＝0
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝－Bl2
根据法拉第电磁感应定律，有E＝＝
平均感应电动势的大小为。
(2)转到竖直位置时，bc、ad两边不切割磁感线，ab边垂直切割磁感线，且速度为v，
故感应电动势E＝Blv。
[答案] (1) (2)Blv
13．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500，横截面积S＝20 cm2。螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
(1)求螺线管中产生的感应电动势；
(2)闭合开关S，电路中的电流稳定后，求电阻R1的电功率；
(3)S断开后，求流经R2的电荷量。
[解析] (1)根据法拉第电磁感应定律
E＝＝n·S，＝ T/s＝0.4 T/s，
代入数值得E＝1 500×20×10－4×0.4 V＝1.2 V。
(2)根据闭合电路欧姆定律I＝＝0.12 A，
P＝I2R1，代入数值得P＝5.76×10－2 W。
(3)S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合后C板上所带的电荷量Q。
S闭合后，电容器两端的电压U＝IR2＝0.6 V，
流经R2的电荷量Q＝CU＝1.8×10－5 C。
[答案] (1)1.2 V (2)5.76×10－2 W (3)1.8×10－5 C
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