（2021新人教版）高中物理选择性必修第二册课时分层作业6 法拉第电磁感应定律检测.doc

1、1/8 课时分层作业课时分层作业( (六六) ) (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一对法拉第电磁感应定律的理解对法拉第电磁感应定律的理解 1关于感应电动势的大小关于感应电动势的大小，下列说法正确的是下列说法正确的是() A穿过闭合电路的磁通量最大时穿过闭合电路的磁通量最大时，其感应电动势一定最大其感应电动势一定最大 B穿过闭合电路的磁通量为零时穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零其感应电动势一定为零 C穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时，其感应电动势一定为零其感应电动势一定为零 D穿过闭合电路的磁通量由不为零变为零时穿过闭合电

2、路的磁通量由不为零变为零时， ，其感应电动势一定不为零其感应电动势一定不为零 D磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故磁通量的大小与感应电动势的大小不存在内在的联系，故 A、B 错误错误； 当磁通量由不为零变为零时当磁通量由不为零变为零时，闭合电路的磁通量一定改变闭合电路的磁通量一定改变，一定有感应电动势一定有感应电动势， 故故 C 错误，错误，D 正确。正确。 2闭合回路由电阻闭合回路由电阻 R 与单匝导线框组成与单匝导线框组成， ，其面积大小为其面积大小为 S，内部磁场大小内部磁场大小 按按 Bt 图变化图变化，方向如图方向如图，且且 Bt 图线的斜率为图线的斜率为 k，则回路

3、中则回路中() A感应电流的方向为逆时针方向感应电流的方向为逆时针方向 B感应电流的电流强度越来越大感应电流的电流强度越来越大 C磁通量的变化率越来越大磁通量的变化率越来越大 D产生的感应电动势大小为产生的感应电动势大小为 kS D由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故 A 项与题意不相符；由图像项与题意不相符；由图像 可知可知，磁感应强度随时间均匀增大磁感应强度随时间均匀增大，则由则由BS 可知可知，磁通量随时间均匀增加磁通量随时间均匀增加， 故其变化率恒定不变故其变化率恒定不变，由法拉第电磁感应定律可知由法拉第电磁感应定律可知，E t BS t kS，则感

4、应则感应 电动势保持不变电动势保持不变，电流强度不变电流强度不变，故故 B、C 项与题意不相符项与题意不相符，D 项与题意相符项与题意相符。 3(多选多选)单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， ，转轴垂直于磁场转轴垂直于磁场，线圈所线圈所 围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则线圈中则线圈中() 2/8 A0 时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大 B0.05 s 时感应电动势为零时感应电动势为零 C0.05 s 时感应电动势最大时感应电动势最大 D00.05 s 这段时间内平均感应电动势为这段时间内平均感应电动势为 0

5、.4 V ABD根据法拉第电磁感应定律可得根据法拉第电磁感应定律可得，En t ，所以可知所以可知t 图像的斜率图像的斜率 表示感应电动势表示感应电动势，因此因此 0、0.1 s 时刻感应电动势最大时刻感应电动势最大，0.05 s 时刻感应电动势时刻感应电动势为为 0， A、 B 正确正确， C 错误错误； 00.05 s 这段时间内平均感应电动势为这段时间内平均感应电动势为 E t 2 10 2 0.05 V0.4 V，D 正确。正确。 4(多选多选)如图甲所示如图甲所示，面积面积 S1 m2的导体圆环内有垂直于圆平面向里的的导体圆环内有垂直于圆平面向里的 磁场磁场，磁场的磁感应强度磁场的磁

6、感应强度 B 随时间随时间 t 变化的关系如图乙所示变化的关系如图乙所示(B 取垂直纸面向里取垂直纸面向里 方向为正方向为正)，以下说法正确的是以下说法正确的是() 甲甲乙乙 A环中产生顺时针方向的感应电流环中产生顺时针方向的感应电流 B环中产生逆时针方向的感应电流环中产生逆时针方向的感应电流 C环中产生感应电动势大小为环中产生感应电动势大小为 1 V D环中产生感应电动势大小为环中产生感应电动势大小为 2 V BC磁场垂直于纸面向里磁场垂直于纸面向里，由图乙所示可知由图乙所示可知，磁感应强度增加磁感应强度增加，穿过圆环穿过圆环 的磁通量增加的磁通量增加，由楞次定律可知由楞次定律可知，感应电流

7、沿逆时针方向感应电流沿逆时针方向，故故 A 错误错误，B 正确正确； 感应电动势为：感应电动势为：E t B t S2 1 1 1 V1 V，故，故 C 正确，正确，D 错误。错误。 5在如图甲所示的电路中在如图甲所示的电路中，螺线管匝数螺线管匝数 n1 500，横截面积横截面积 S20 cm2。 螺线管导线电阻螺线管导线电阻 r1 ，R13 ，R26 ，在一段时间内在一段时间内，穿过螺线管的磁穿过螺线管的磁 3/8 场的磁感应强度场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化按如图乙所示的规律变化。求：求： 图甲图甲图乙图乙 (1)流过流过 R1的电流方向；的电流方向； (2)螺线管中产生的感应

8、电动势大小；螺线管中产生的感应电动势大小； (3)电阻电阻 R1的电功率的电功率。 解析解析(1)由楞次定律可知流过由楞次定律可知流过 R1的电流方向为由的电流方向为由 b 流向流向 a。 (2)由图像分析可知，由图像分析可知，B t 1.0 0.2 2.0 T/s0.4 T/s 由法拉第电磁感应定律得由法拉第电磁感应定律得 En t nSB t 1 500210 3 0.4 V1.2 V (3)外电阻为：外电阻为：R R1R2 R1R2 2 根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律 I E Rr 1.2 21 A0.4A R1两端的电压为两端的电压为 UIR0.42 V0.8 V PU 2

9、R1 0.8 2 3 W0.21 W。 答案答案(1)R1中的电流方向为由中的电流方向为由 b 流向流向 a(2)E1.2 V (3)P0.21 W 考点二考点二对公式对公式 EBlv 的理解及应用的理解及应用 6如图所示如图所示，在竖直向下的匀强磁场中在竖直向下的匀强磁场中， ，将一个水平放置的金属棒将一个水平放置的金属棒 ab 以以 水平初速度水平初速度 v0抛出抛出，设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力设运动的整个过程中棒的取向不变且不计空气阻力，则金则金 属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将属棒在运动过程中产生的感应电动势大小将() A越来越大越来越大B越来越小越来越小 4/

10、8 C保持不变保持不变D无法确定无法确定 CEBLvsin BLvx，ab 做平抛运动做平抛运动，水平速度保持不变水平速度保持不变，感应电动势感应电动势 大小保持不变。大小保持不变。 7 如图所示如图所示， 用粗细相同的铜丝做成边长分别为用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和 和 2L 的两个闭合线框的两个闭合线框 a 和和 b， 以相同的速度从磁感应强度为以相同的速度从磁感应强度为 B 的匀强磁场区域中匀速拉到磁场外的匀强磁场区域中匀速拉到磁场外， 不考不考 虑线框的重力虑线框的重力，若闭合线框中的电流分别为若闭合线框中的电流分别为 Ia、Ib，则则 IaIb为为() A14B12C11 D

11、不能确定不能确定 C线框产生的电动势为线框产生的电动势为 EBlv，由闭合电路欧姆定律得，由闭合电路欧姆定律得 IBlv R ，又，又 lb 2la，由电阻定律知，由电阻定律知 Rb2Ra，故，故 IaIb11，C 正确。正确。 8中国空军八一飞行表演队应邀参加于中国空军八一飞行表演队应邀参加于 2019 年 年 3 月举行的巴基斯坦国庆月举行的巴基斯坦国庆 日飞行表演日飞行表演。中国歼中国歼10 战斗机在广场上方沿水平方向自西向东飞行战斗机在广场上方沿水平方向自西向东飞行。该飞机翼该飞机翼 展展 10 m，表演地点位于北半球表演地点位于北半球，该处磁场的竖直分量为该处磁场的竖直分量为 5.0

12、10 5T， ，该机飞行该机飞行 时速度约为时速度约为 300 m/s，下列说法正确的是下列说法正确的是() A该机两翼尖端电势差大小约为该机两翼尖端电势差大小约为 0.15 V B该机两翼尖端无电势差该机两翼尖端无电势差 C右端机翼电势较高右端机翼电势较高 D若飞机转向为自东向西飞行若飞机转向为自东向西飞行，机翼右端电势较高机翼右端电势较高 A该机两翼尖端电势差大小约为该机两翼尖端电势差大小约为 UBLv0.15 V，故故 A 正确正确；表演地点表演地点 的地磁场方向斜向下，在竖直方向的分量向下，根据右手定则可得，无论飞机的地磁场方向斜向下，在竖直方向的分量向下，根据右手定则可得，无论飞机

13、沿水平方向自西向东飞行或是自东向西飞行，相对于飞行员来说机翼的左端电沿水平方向自西向东飞行或是自东向西飞行，相对于飞行员来说机翼的左端电 势高，故势高，故 B、C、D 错误。错误。 9如图所示如图所示，一个总阻值一个总阻值 r10 ，匝数匝数 n1 000 的正方形金属线圈的正方形金属线圈，与与 5/8 阻值阻值 R20 的定值电阻连成闭合回路的定值电阻连成闭合回路。线圈的边长线圈的边长 L0.1 m，其内部空间其内部空间(包包 括边界处括边界处)充满了垂直线圈平面向外的匀强磁场充满了垂直线圈平面向外的匀强磁场。磁感应强度磁感应强度 B 随时间随时间 t 变化的变化的 关系图线如图所示关系图线

14、如图所示。导线电阻不计导线电阻不计。求：求： (1)t0 时刻时刻，穿过线圈的磁通量；穿过线圈的磁通量； (2)00.02 s 内内，线圈线圈 QMNP 中的感应电动势大小和感应电流的方向；中的感应电动势大小和感应电流的方向； (3)00.02 s 过程中整个回路的热功率过程中整个回路的热功率，t0.01 s 时时 UPQ的大小的大小。 解析解析(1)当当 t0 时，时， B0S 610 5 Wb。 (2)依据法拉第电磁感应定律有：依据法拉第电磁感应定律有：En t nBS t 3 V ，感应电流方向为，感应电流方向为 逆时针方向。逆时针方向。 (3)依据闭合电路欧姆定律有：依据闭合电路欧姆定

15、律有：I E R r 0.1A ， 再依据功率的表达式：再依据功率的表达式：PI2(R r) 0.3 W， UPQIR2 V 。 答案答案(1)610 5 Wb(2)3 V，逆时针方向逆时针方向(3)0.3 W2 V (建议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)如图甲所示如图甲所示，一个固定的矩形线圈一个固定的矩形线圈 abcd 的匝数 的匝数 n500，线圈面线圈面 积积 S100 cm2，线圈的总电阻线圈的总电阻 r1 ，线圈外接一个阻值线圈外接一个阻值 R4 的电阻的电阻，把线把线 圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随

16、时间变化的规律磁感应强度随时间变化的规律 如图乙所示如图乙所示。则下列说法正确的是则下列说法正确的是() 甲甲乙乙 A线圈中的感应电流方向为逆时针方向线圈中的感应电流方向为逆时针方向 6/8 B矩形线圈矩形线圈 ad 边受到的安培力保持不变边受到的安培力保持不变 C前前 2 s 内内，电阻电阻 R 产生的热量为产生的热量为 0.72 J D第第 1 s 末末，R 两端的电压为两端的电压为 1.5 V AC由图可知由图可知，穿过线圈的磁通量变大穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得由楞次定律可得：线圈产生的感线圈产生的感 应电流方向为逆时针，故应电流方向为逆时针，故 A 项与题意相符；根据法拉第电

17、磁感应定律可知，磁项与题意相符；根据法拉第电磁感应定律可知，磁 通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则流过线圈的感应电流恒定，但磁场逐通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则流过线圈的感应电流恒定，但磁场逐 渐增大渐增大，线圈线圈 ad 边受到的安培力逐渐增大边受到的安培力逐渐增大，故故 B 项与题意不相符项与题意不相符；由法拉第电由法拉第电 磁感应定律有：磁感应定律有：En t 1.5 V，R 两端的电压是路端电压，则小于两端的电压是路端电压，则小于 1.5 V，故故 D 项与题意不相符项与题意不相符；由闭合电路欧姆定律可知由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流为电路中的电流为：I E rR 0.3

18、 A，前，前 2 s 内，线圈电阻内，线圈电阻 R 产生的热量为：产生的热量为：QI2Rt0.3242W0.72W，故故 C 项与题意相符。项与题意相符。 11(多选多选)如图所示如图所示，一不计电阻的导体圆环一不计电阻的导体圆环，半径为半径为 r、圆心在圆心在 O 点点，过过 圆心放置一长度为圆心放置一长度为 2r、电阻为电阻为 R 的辐条的辐条，辐条与圆环接触良好辐条与圆环接触良好，现将此装置放现将此装置放 置于磁感应强度大小为置于磁感应强度大小为 B、 方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中， 磁场边界恰与磁场边界恰与 圆环直径在同一直线上圆环直径在同一直线上，

19、 现使辐条以角速度现使辐条以角速度绕绕 O 点逆时针转动点逆时针转动， 右侧电路通过右侧电路通过 电刷与辐条中心和环的边缘相接触电刷与辐条中心和环的边缘相接触，R1R 2， ，S 处于闭合状态处于闭合状态，不计其他电阻不计其他电阻， 则下列判断正确的是则下列判断正确的是() A通过通过 R1的电流方向为自下而上的电流方向为自下而上 B感应电动势大小为感应电动势大小为 2Br2 C理想电压表的示数为理想电压表的示数为 1 6Br 2 D理想电流表的示数为理想电流表的示数为4Br 2 3R AC由右手定则可知辐条中心为电源的正极由右手定则可知辐条中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极圆环边缘为电源

20、的负极，因因 此通过此通过 R1的电流方向为自下而上，选项的电流方向为自下而上，选项 A 正确；由题意可知，始终有长度为正确；由题意可知，始终有长度为 r 7/8 的辐条在转动切割磁场线的辐条在转动切割磁场线，因此感应电动势大小为因此感应电动势大小为 E1 2Br 2， ，选项选项 B 错误错误；由由 图可知，在磁场内部的半根辐条相当于电源，磁场外部的半根辐条与图可知，在磁场内部的半根辐条相当于电源，磁场外部的半根辐条与 R1并联，并联， 则外电路电阻为则外电路电阻为R 4， ，内阻为内阻为R 2， ，则因此理想电压表的示数为则因此理想电压表的示数为 E R 2 R 4 R 4 1 6Br 2

21、， ，选选 项项 C 正确；电路的总电流为正确；电路的总电流为 I E R 2 R 4 4E 3R 2Br 2 3R ，则理想电流表的示数为，则理想电流表的示数为 1 2 2Br 2 3R Br 2 3R ，选项，选项 D 错误。错误。 12如图所示如图所示，在水平线在水平线 MN 的上方有一磁感应强度大小为的上方有一磁感应强度大小为 B0的匀强磁场的匀强磁场 (上方无边界上方无边界)，方向垂直纸面向里方向垂直纸面向里，有一半径为有一半径为 r 的半圆形金属线框的半圆形金属线框，置于水平置于水平 线线 MN 上上，金属线框由一段半圆弧和一条直径连接组成金属线框由一段半圆弧和一条直径连接组成(均

22、为同种材料均为同种材料)，直径直径与与 MN 重合重合， 设金属线框单位长度的电阻为设金属线框单位长度的电阻为 R0。 现在让线框在竖直平面内绕圆心现在让线框在竖直平面内绕圆心 O 沿逆时针方向匀速转动半周沿逆时针方向匀速转动半周，角速度为角速度为。不计线框的重力不计线框的重力。 (1)求线框的发热功率及线框中的感应电流的方向求线框的发热功率及线框中的感应电流的方向。 (2)如果线框固定不动如果线框固定不动，让磁场的磁感应强度随时间均匀减小让磁场的磁感应强度随时间均匀减小，要使线框的要使线框的 发热功率不变发热功率不变，求磁感应强度的变化率以及此时线框中的电流方向求磁感应强度的变化率以及此时线

23、框中的电流方向。 解析解析(1)线圈中产生的感应电动势：线圈中产生的感应电动势：EB0rr 2 1 2B 0r2， 线圈的总电阻：线圈的总电阻：R(2rr)R0 则线圈的发热功率：则线圈的发热功率：PE 2 R 1 2B 0r2 2 2rr R0 B20r32 4 2 R0 由右手定则可知，感应电流的方向为顺时针方向。由右手定则可知，感应电流的方向为顺时针方向。 (2)要使线框的发热功率不变，则感应电动势不变，则要使线框的发热功率不变，则感应电动势不变，则 E1 2B 0r2B t 1 2r 2， ， 解得解得B t B0 8/8 由楞次定律可知，线框中的感应电流方向为顺时针。由楞次定律可知，线框中的感应电流方向为顺时针。 答案答案(1) B20r32 4 2 R0 顺时针顺时针(2)磁感应强度的变化率为磁感应强度的变化率为B0 顺时针顺时针