高中物理新教材人教版（2019）选择性第二册课时作业 2.2　法拉第电磁感应定律 Word版含解析

法拉第电磁感应定律
一、单项选择题
1．穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2 Wb，则(　　)
A．线圈中感应电动势每秒增加2 V
B．线圈中感应电动势每秒减少2 V
C．线圈中感应电动势始终为2 V
D．线圈中感应电动势始终为一个确定值，但由于线圈有电阻，电动势小于2 V
2．鸽子体内的电阻大约为103 Ω，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁感线，在两翅之间产生动生电动势．若某处地磁场磁感应强度的竖直分量约为0.5×10－4 T，鸽子以20 m/s的速度水平滑翔，则可估算出两翅之间产生的动生电动势约为(　　)
A．30 mV B．3 mV
C．0.3 mV D．0.03 mV
3．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，磁感应强度B随时间t变化的关系为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
4．当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为“绳系卫星”．现有一颗卫星在地球赤道上空运行，卫星位于航天飞机正上方，卫星所在位置地磁场方向由南向北．下列说法正确的是(　　)
A．航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中B端电势高
B．航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中A端电势高
C．航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中B端电势高
D．航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中A端电势高
5．物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电荷量，如右图所示．探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度．已知线圈匝数为n，面积为S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为(　　)
A. B.
C. D.
6．如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　)
A．c→a,3:1 B．a→c,3:1
C．a→c,1:3 D．c→a,1:3
7．如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒与框架接触良好，匀强磁场垂直于ab棒斜向下．从某时刻开始磁感应强度均匀减小，同时施加一个水平方向上的外力F使金属棒ab保持静止，则F(　　)
A．方向向右，且为恒力
B．方向向右，且为变力
C．方向向左，且为变力
D．方向向左，且为恒力
8．如图所示，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中心，O为圆心．轨道的电阻忽略不计．OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好．空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)．在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则等于(　　)
A. B.
C. D．2
二、多项选择题
9.
如图所示，A、B两闭合线圈为同种导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2:1.均匀磁场只分布在B线圈内，当磁场随时间均匀减弱时(　　)
A．A中无感应电流
B．A、B中均有恒定的感应电流
C．A、B中感应电动势之比为2:1
D．A、B中感应电流之比为1:2
10．穿过闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像分别如图甲、乙、丙、丁所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述正确的是(　　)
A．图甲中回路产生了感应电动势，且恒定不变
B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C．图丙中回路在0～t0时间内产生的感应电动势大于t0～2t0时间内产生的感应电动势
D．图丁回路产生的感应电动势先变小后变大
11．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．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
三、非选择题
12.
如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直．已知线圈的面积S＝0.3 m2、电阻R＝0.6 Ω，磁场的磁感应强度B＝0.2 T．现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt＝0.5 s时间内合到一起．求线圈在上述过程中
(1)感应电动势的平均值E；
(2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；
(3)通过导线横截面的电荷量q.
13．如图甲所示，电阻不计、间距为l的平行金属导轨置于水平面内，阻值为R的导体棒ab垂直于导轨固定连接在导轨左端，另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置在导轨上，ef与导轨接触良好，并可在导轨上无摩擦移动．现有一根轻杆一端固定在ef中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，ef、ab两棒间距为d.若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度B随时间t按如图乙所示的规律变化．求：
(1)在0～t0时间内流过导体棒ef的电流的大小与方向；
(2)在t0～2t0时间内导体棒ef产生的热量；
(3)在1.5t0时刻杆对导体棒ef作用力的大小和方向．
课时作业(七)　法拉第电磁感应定律
1．解析：由E＝n知：恒定，n＝1，所以E＝2 V.
答案：C
2．解析：鸽子两翅展开可达30 cm，所以E＝BLv＝0.3 mV，选项C正确．
答案：C
3．解析：由E＝n＝＝.
答案：C
4．解析：向东方向运动时，由右手定则知电流流向A点，即A为电源正极，因此电势高，选项B正确；若向北运动，电缆没有切割磁感线，不会产生感应电动势，故选项C、D错误．
答案：B
5．解析：q＝Δt＝·Δt＝n＝n＝n，所以B＝.
答案：A
6．解析：由右手定则判断可知，MN中产生的感应电流方向为N→M，则通过电阻R的电流方向为a→c.MN产生的感应电动势公式为：E＝Blv，其他条件不变，E与B成正比，则得E1:E2 ＝1:3，故C正确，A、B、D错误．故选C.
答案：C
7．解析：由E＝n·S可知，因磁感应强度均匀减小，感应电动势E恒定，由F安＝BIl，I＝可知，ab棒受的安培力随B的减小均匀变小，由外力F＝F安可知，外力F也均匀减小，为变力．由左手定则可判断F安水平方向上的分量向右，所以外力F水平向左，C正确．
答案：C
8．解析：在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有
E1＝＝
根据闭合电路欧姆定律，有
I1＝
且q1＝I1Δt1
在过程Ⅱ中，有E2＝＝
I2＝
q2＝I2Δt2
又q1＝q2，即＝
所以＝.
答案：B
9．解析：只要穿过圆线圈内的磁通量发生变化，线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况相同，有效面积也相同，所以，每匝线圈产生的感应电动势相同，所以A、B中感应电动势之比为1:2，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不同，根据电阻定律，两线圈电阻之比为1:1，所以，感应电流之比为1:2.因此正确答案是B、D.
答案：BD
10．解析：根据E＝n可知：图甲中E＝0，A错误；图乙中E为恒量，B错误；图丙中0～t0时间内的E1大于t0～2t0时间内的E2，C正确；图丁中感应电动势先变小后变大，D正确．
答案：CD
11．解析：感应电动势公式E＝只能用来计算平均值，利用感应电动势公式E＝Blv计算时，l应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度．在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A项正确；根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，B项不正确；当半圆闭合回路进入磁场一半时，等效长度最大为a，这时感应电动势最大为E＝Bav，C项正确；感应电动势平均值＝＝＝πBav，D项正确．
答案：ACD
12．解析：(1)感应电动势的平均值E＝
磁通量的变化ΔΦ＝BΔS
解得E＝，代入数据得E＝0.12 V
(2)平均电流I＝
代入数据得I＝0.2 A(电流方向如图)
(3)电荷量q＝IΔt　代入数据得q＝0.1 C.
答案：(1)0.12 V　(2)0.2 A　电流方向见解析　(3)0.1 C
13．解析：(1)在0～t0时间内，磁感应强度的变化率大小为＝，
产生感应电动势的大小E1＝＝S＝ld＝，
流过导体棒ef的电流大小I1＝＝，
由楞次定律可判断，流过导体棒ef的电流方向为e→f.
(2)在t0～2t0时间内，磁感应强度的变化率＝，产生感应电动势的大小E2＝，流过导体棒ef的电流大小I2＝＝，在t0～2t0时间内导体棒ef产生的热量Q＝IRt0＝.
(3)在1.5t0时刻，磁感应强度B＝B0，导体棒ef所受安培力F＝B0I2l＝，方向水平向左，根据导体棒ef受力平衡可知，杆对导体棒ef的作用力F′＝，方向水平向右．
答案：(1)　e→f　(2)　(3)　方向水平向右