2.2 法拉第电磁感应定律（解析版）.docx

高二物理同步精编分层课时专练第2节 法拉第电磁感应定律一、基础专练.关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（）A.磁通量越大，感应电动势越大B.磁通量变化得越多，感应电动势越大C.磁通量变化时，感应电动势一定变化D.磁通量变化得越快，感应电动势越大【答案】D【详解】ABD.根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率越大，即磁通量变化得越快，感应电动势越大，感应电 动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量均无关，故AB错误，D正确：C.磁通量均匀变化时，感应电动势恒定，故C错误。故选Dt,.关于感应电动势、磁通量、磁通量的变化量，下列说法不正确的是（） A,穿过回路磁通量越大，磁通量变化量不一定越大，回路中感应电动势也不一定越大B.回路中感应电动势与线圈匝数有关C.穿过回路的磁通量的变化率为0,回路中的感应电动势一定为0D.某一时刻穿过回路的磁通量为0,回路中的感应电动势一定为0【答案】D【详解】A.由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E = 羿；二中2-穿过回路的磁通量中越大，磁通量的 变化依中不一定越大，磁通段的变化率竽不一定越大，回路中的感应电动势不一定越大，A正确：Ar阻不计。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为8。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触 点、为M、N,并与导轨成。角。金属杆以”的角速度绕N点由图示位置匀速转动到与导轨他垂直，转动过 程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为，则在金属杆转动过程中（）A.金属杆中感应电流的方向是由N流向时B.电路中感应电流的大小始终减小C. M点电势低于N点电势"、N两点的电势相等【答案】BD【详解】A.根据楞次定律和安培定则可得回路中的感应电流方向为顺时针，所以金属杆中感应电流的方向是由M流 向N,故选项A错误；B.设MN在回路中的长度为L,其接入电路的电阻为/? = "金属杆转动切割磁感线产生的感应电动势的大 小石二:用或y感应电流的大小/=q=用由于“、/都是定值，而L始终减小，所以/始终减小，故 选项B正确；CD.由于导轨和导线电阻不计，所以路端电压为零，即M、N两点间的电压为零，M、N两点电势相等， 故选项D正确，C错误。故选BDoB.由E =可知，回路中的感应电动势E与线圈的匝数有关，B正确；加C.穿过回路的磁通量的变化率丝为0,由石=乎可知，回路中的感应电动势上一定为0, c正确；D.某一时刻穿过回路的磁通量中为0,但是磁通量的变化率竽不一定为零，由七=乎可知，回路中的 感应电动势不一定为0, D错误。故选Do.如。图为某物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈"。其原理图如图力所示， 线圈匝数为，面积为S,若在，时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由均匀 增加到历，则该段时间内线圈两端的电势差的大小（）a 心 S（B2 -尸、?S（丛一片）A.恒为一恒为一口 ttC.从0均匀变化到旭包 D.从0均匀变化到,（层一片） tt【答案】B【详解】穿过线圈的磁感应强度均匀增加，产生恒定的电动势，由法拉第电磁感应定律七=二S"=S2二” Ar Ar t故选Bo.如图所示，有。、力两个闭合单匝正方形线圈，用材料和粗细均相同的导线制成，线圈边长/“4 = 2:1, 图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀变化，不考虑线圈之间的相互影响，则。、线圈中感应电流大小之比为（）A. 1： 2B. 1： 1C. 2： 1D. 4： 1【答案】C【详解】 依题意，设正方形线圈横截面积为S,根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生感应电动势大小为e=A四=生乂因为/=4；联立可得线圈中产生感应电流大小为，=曾所以可得两线圈中产生Z ZR S4 PzI /2感应电流大小之比为广=（=1故选C。3 .如图所示，长为L电阻值为火的直导体棒平放在纸面上，大小为8的匀强磁场垂直于纸面分布，现使直 棒以垂直于棒大小为v的速度匀速运动，下列说法中正确的是（）A.棒中感应电流由a到b,大小为牛B.棒中感应电动势小于BLv,。端电势低于人端C.棒中感应电动势等于BLu,。端电势高于端D.棒中感应电动势等于BZa，。端电势低于b端【答案】D【详解】A.导体棒没有与其它导体组成闭合回路，所以在切割磁感线的过程中，导体棒上有感应电动势，但没有感 应电流，故A错误；BCD.由法拉第电磁感应定律可知棒中电动势大小为E=8小，由右手定则知棒上如果有感应电流，则是由。流向电源内部电流方向是由电势低指向电势高，所以，。端电势低于力端，故BC错误，D正确。故选Do.如图所示，固定于绝缘水平面上的金属架8底厂处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿金属架以速度丫向右匀速运动。/=0时，磁感应强度为稣，此时，MN到达的位置恰好使例构成一个边长为心的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从f = 0开始，磁感应强度E随时间，变化的关系式正确的是（）A. Zi=ALB.L + vtL + vtc. B = &! L + vt° 8 =湍【答案】A【详解】为使MN棒中不产生感应电流，则要使得穿过闭合回路的磁通量不变，即为炉=+ M解得8 =具L + vt故选Ao二、提升专练.如图所示，半径为2r的线圈内有垂直纸面向内的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为，已知线圈的 电阻为R,线圈与磁场区域共圆心，则以卜.说法中正确的是（）A.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3,的过程中，不产生感应电流.保持磁场不变，线圈的半径由2,变到0.5r的过程中，有逆时针的电流C.保持线圈半径不变，使磁场随时间按3 =灯，线圈中的电流为叱RD.保持线圈半径不变，使磁场随时间按3 =内，线圈中的电流为与【答案】AC【详解】A.保持磁场不变，线圈的半径由2厂变到37的过程中，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故A正 确；B.保持磁场不变，线圈的半径由2厂变到的过程中，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，线圈的半 径由厂变到0.5厂的过程中，穿过线圈的磁通后减小，根据楞次定律可知此时有顺时针的电流，故B错误；CD.保持线圈半径不变，使磁场随时间按4 = 41,根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势为E = " = S竽 = E,根据闭合电路欧姆定律可知线圈中的电流为/=工 = 业1故C正确，D错误。故选ACo8.用一根横截面积为S,电阻率为夕的硬质导线做成一个半径为的圆环，昉为圆环的一条直径。如图所 示，在面的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率 后（）A.圆环中产生逆时针方向的感应电流B.圆环具有扩张的趋势krSC. B环中速应电流的大小为丁 2PD.图中，力两点间的电势差大小为。帅=；成/【答案】AD【详解】A.磁通量向里减小，由楞次定律"增反减同"可知，线圈中的感应电流方向为逆时针，A止确;B.由楞次定律的“增缩减扩可知，为了阻碍磁通量的增加，线圈有收缩的趋势，B错误;c由法拉第电磁感应定律可知小篝二喏竹.咽环的电阻为八年=零感应电流D.由闭合电路欧姆定律可知，疝两点间的电势差大小为七.二七二;九太二，D正确。故选ADo9.如图甲所示，面积为S带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两 块水平放置的平行金属板A、B连接，两板足够大，间距为乩有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里 为正，其磁感应强度4随时间/的变化规律如图乙所示。在平行金属板A、B正中间有一质量为?的带电液 滴，液滴在第0（7内处于静止状态。重力加速度为g，下列说法正确的是（）A.液滴带负电B.液滴的电荷量为胃言t Q31C.在大17'内，液滴的运动方向向下D.若极板间距离足够大，贝lj/ = r时液滴与初始位置相距7g-2 444【答案】CD【详解】A.根据楞次定律感应电流形成的磁场垂直纸面向外，由安培定则感应电流方向为逆时针，在电源内部电流 从低电势流向高电势，则在0!7内，金属板B带正电，液滴的电场力方向向上，则液滴带正电，A错误； 4叽 B°S = 4B°SB.根据法拉第电磁感应定律可得，在01丁内，两极板间电势差为兀一一47由于液滴在此时间内受力平衡，则= 次联立解得夕=警号，B错误； d413IT 3C.在。了内，金属板B带正电，液滴的电场力方向向上，则液滴带正电，在彳一丁内，根据楞次定律 42 4感应电流形成的磁场垂直纸面向里，由安培定则感应电流方向为顺时针，在电源内部电流从低电势流向高 电势，则金属板A带正电，小液滴受电场力向下，所以液滴向下运动，C正确；T 3D.在彳内，由C选项中分析，金属板A带正电，小液滴受电场力向下大小仍为用g,所以液滴向下运 动，加速度大小为，则，=7时液滴与初始位置相距=Jx2gx（Jr）2=；gr2, 口正确。故选CD。10.如图，半径为"、右端开小口的导体圆环（电阻不计）水平固定放置，圆环内部区域有垂直纸面向里的 匀强磁场，磁感应强度为反 长为2d的导体杆（总电阻为R）在圆环上以速度v平行于宜径。向右做匀速 直线运动，杆始终与圆环良好接触。当杆从圆环中心O开始运动后，其位置由。确定，则（）8=0时，杆产生的感应电动势为28小，A. 6 = 9时，杆产生的感应电动势为小6 = 9时，通过杆的电流为3型3RD.£时，通过杆的电流为粤3K【答案】AD【详解】A.当。=0时，杆产生的感应电动势为£=3/口 = 28小故A正确;BCD.当"三时，杆产生的感应电动势为£ = 8八，=&，-2"必三二8小，此时杆接入回路的电阻为二冬/? = !332d 2通过杆的电流为/=m=当故BC错误，D正确。 r R故选ADo11.如图所示，一导线弯成半径为。的半圆形闭合回路，虚线"N右侧有磁感应强度为4的匀强磁场，方 向垂直于回路所在的平面，回路以速度-向右匀速进入磁场，直径C。始终与MN垂直，从。点到达边界开 始到。点进入磁场为止，下列结论正确的是()A.半圆形段导线不受安培力B. CO段直导线始终不受安培力C.感应电动势最大值Em=BavD.感应电动势平均值E = 4【答案】CD【详解】AB.由楞次定律判断可知，感应电流始终沿逆时针方向，由左手定则判断，C。段直导线所受安培力始终向 下，半圆形段导线受安培力向上，AB错误；C.当线框有半进入磁场时，切割磁感线的有效长度最大，最大感应电动势为反产C正确；B.2LD.根据法拉第电磁感应定律可得，感应电动势平均评等则左等二母i以，D正确。故选CD.12 .预警机即空中指挥预警飞机(Air Early Warning, AEW),是指拥有整套远程警戒雷达系统,用于搜索、监视空中或海上目标，指挥并可引导己方飞机执行作战任务的飞机，我国预警机“空警-2000在东海上空飞 行时机翼保持水平，以120m/s的速度自东向西飞行，该机的翼展（两翼尖之间的距离）为50m,若该地区地磁场的竖直分量向下，大小约为4.5X10-5T,则下列说法正确的是（）A. K行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高B.飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低C.若预警机自西向东飞行时，则飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低D.两翼尖之间的电势差为0.27V【答案】AD【详解】ABC.由右手定则可知，电路中感应电动势方向自右向左，因飞机此时作为电源处理，故飞行员左方翼尖的 电势比右方翼尖的电势高，故A正确，BC错误；D.根据石=8”代入数据得两翼尖之间的电势差为石= 0.27V故D正确。故选ADo.如图甲所示，一长为L的导体棒，绕水平圆轨道的圆心。匀速顺时针转动，角速度为电阻为心在 圆轨道空间存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为尻半径小于!的区域内磁场竖直向上，半径大于4的 区域磁场竖直向下，俯视如图乙所示，导线一端。与圆心。相连，另一端尸与圆轨道连接给电阻及供电, 其余电阻不计，则（）A.电路中的电动势为还4B.电阻R中的电流方向向上C.电阻A中的电流大小为4（/? + r）D.导体棒的安培力做功的功率为0【答案】AC【详解】A.半径小于的区域内0rL 2 瓦?侬半径大于!的区域l 寸成 3瓦?3根据题意可知，/12 28/228两部分电动势相反，故总电动势£ =马-巴=”故A正确；B.根据右手定则可知圆心为负极，圆环为正极，电阻R中的电流方向向下，B错误；c.电阻我上的电压。=不一石=铛2电阻火中的电流大小为/= 六=空4故C正确； R+r 4(/?+r)R+r 4(R+r)D.回路有电流，则安培力不为零，故导体棒的安培力做功的功率不为零，故D错误；故选ACo14.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。已知叶片端点力到转轴。的长度为/，电风扇正在以转速顺时针转动，则下列说法 中正确的是()A. 4点的电势比。点的电势高B.彳点的电势比。点的电势低C.力。上的电动势为乃8广D.扇叶长度越短，电势差力。的数值越大【答案】BC【详解】AB.由于我们生活的北半球，地磁场有竖直向下的分量，电风扇瞬时针方向转动，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4到。，则。相当于电源的正极，力点相当于电源的负极，所以4点 的电势比。点的电势低，A错误，B正确；CD.转动切割的电动势为七=8)=38凡”=8%川2可知，转速一定时，扇叶长度越短，电势差的数值 越小，D错误，C正确。故选BCo15.如图所示，、为水平放置的平行光滑金属导轨，左端用导线连接，导筑间距为/,导轨和导线电