人教版(新教材)高中物理選擇性必修2課時(shí)作業(yè)18：2 2 法拉第電磁感應(yīng)定律

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE12.2法拉第電磁感應(yīng)定律1．閉合回路的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化圖像分別如圖甲、乙、丙、丁所示，下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的論述，正確的是()A．圖甲回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B．圖乙回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變C．圖丙回路中0～t1時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)小于t1～t2時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．圖丁回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先變大后變小2．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說(shuō)法正確的是()A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较?．如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一個(gè)水平放置的金屬棒ab以水平初速度v0拋出，設(shè)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中棒的方向不變且不計(jì)空氣阻力，則金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將()A．越來(lái)越大B．越來(lái)越小C．保持不變D．無(wú)法確定4．如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，則通過(guò)電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計(jì))()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R) B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R) D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)5．對(duì)于法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，下面理解正確的是()A．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大B．穿過(guò)線圈的磁通量為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為0C．穿過(guò)線圈的磁通量變化越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D．穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大6．如圖甲、乙、丙、丁所示的四種情況中，金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為Blv的是()A．乙和丁B．甲、乙、丁C．甲、乙、丙、丁D．只有乙7．如圖所示，半徑為R的n匝線圈套在邊長(zhǎng)為a的正方形ABCD之外，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)該正方形。當(dāng)磁場(chǎng)以eq\f(ΔB,Δt)的變化率變化時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為()A．πR2eq\f(ΔB,Δt)B．a(chǎn)2eq\f(ΔB,Δt)C．nπR2eq\f(ΔB,Δt)D．na2eq\f(ΔB,Δt)8．如圖所示，半徑為r的金屬圓環(huán)以角速度ω繞通過(guò)其直徑的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。從金屬圓環(huán)所在的平面與磁場(chǎng)方向重合時(shí)開始計(jì)時(shí)，在轉(zhuǎn)過(guò)30°角的過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為()A．2Bωr2B．2eq\r(3)Bωr2C．3Bωr2D．3eq\r(3)Bωr29．〖多選〗如圖所示,一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為a的正三角形閉合回路,虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在的平面向下,回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),邊長(zhǎng)CD始終與MN垂直,從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是()A．導(dǎo)線框受到的安培力方向始終向上 B．導(dǎo)線框受到的安培力方向始終向下C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為eq\f(\r(3),2)Bav D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值為eq\f(\r(3),4)Bav10．在如圖所示的三維坐標(biāo)系中，有與x軸同方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。一矩形導(dǎo)線框，面積為S，電阻為R，其初始位置abcd與xOz平面的夾角為θ，以z軸為轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)2θ角到達(dá)a′b′cd位置，角速度為ω。求：(1)這一過(guò)程中導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值；(2)θ為0°時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值。11．一種可測(cè)速的跑步機(jī)的測(cè)速原理如圖所示。該機(jī)底面固定有間距為L(zhǎng)、寬度為d的平行金屬電極。電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，左側(cè)接有電壓表和電阻R。絕緣橡膠帶上每隔距離d就嵌入一個(gè)電阻為r的平行細(xì)金屬條，跑步過(guò)程中，絕緣橡膠帶跟隨腳步一起運(yùn)動(dòng)，金屬條和電極之間接觸良好且任意時(shí)刻僅有一根金屬條處于磁場(chǎng)中?，F(xiàn)在測(cè)出t時(shí)間內(nèi)電壓表讀數(shù)恒為U，設(shè)人與踏步機(jī)間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。(1)判斷電阻R中的電流方向。(2)該人跑步過(guò)程中，是否勻速？給出判斷的理由。(3)求t時(shí)間內(nèi)人的平均跑步速度。

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁1．〖答案〗B〖解析〗因E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，則可根據(jù)圖像的斜率判斷，圖甲中eq\f(ΔΦ,Δt)＝0，即電動(dòng)勢(shì)E為0，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；圖乙中eq\f(ΔΦ,Δt)＝恒量，即電動(dòng)勢(shì)E為一恒定值，B選項(xiàng)正確；圖丙中0～t1時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大于t1～t2時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；圖丁中圖像斜率eq\f(ΔΦ,Δt)先減小后增大，即回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)先減小后增大。故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2．〖答案〗B〖解析〗由楞次定律知，題中圓環(huán)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，故感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?。由法拉第電磁感?yīng)定律知，E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝eq\f(ΔB·πR2,Δt)，由于兩圓環(huán)半徑之比Ra∶Rb＝2∶1，所以Ea∶Eb＝4∶1。綜上所述，選項(xiàng)B正確。3．〖答案〗C〖解析〗根據(jù)E＝Blvsinθ＝Blvx，金屬棒ab做平拋運(yùn)動(dòng)，水平速度保持不變，可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持不變，C正確。4．〖答案〗D〖解析〗金屬圓盤在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，可以等效為無(wú)數(shù)根長(zhǎng)為r的導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E＝eq\f(1,2)Br2ω，由右手定則可知感應(yīng)電流方向由圓盤邊沿指向圓心，故通過(guò)電阻R的電流大小I＝eq\f(Br2ω,2R)，方向由d到c，選項(xiàng)D正確。5．〖答案〗D〖解析〗根據(jù)E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，穿過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。6．〖答案〗B〖解析〗公式E＝Blv中的l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長(zhǎng)度，題圖甲、乙、丁中的有效長(zhǎng)度均為l，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，而題圖丙的有效長(zhǎng)度為lsinθ，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blvsinθ，故B正確。7．〖答案〗D〖解析〗由題意可知，線圈中磁場(chǎng)的面積為a2，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝na2eq\f(ΔB,Δt)，故選項(xiàng)D正確。8．〖答案〗C〖解析〗題圖位置時(shí)穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量Φ1＝0，轉(zhuǎn)過(guò)30°角時(shí)穿過(guò)金屬環(huán)的磁通量大小Φ2＝BSsin30°＝eq\f(1,2)BS，轉(zhuǎn)過(guò)30°角所用的時(shí)間Δt＝eq\f(Δθ,ω)＝eq\f(π,6ω)，由法拉第電磁感應(yīng)定律，得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值eq\o(E,\s\up6(－))＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(Φ2－Φ1,Δt)＝3Bωr2，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。9．〖答案〗CD〖解析〗根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)線框未全部進(jìn)入磁場(chǎng)前受到的安培力方向向左，全部進(jìn)入以后受到的安培力為零，所以A、B錯(cuò)誤。該閉合回路有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)為eq\f(\r(3),2)a，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為eq\f(\r(3),2)Bav，故C正確。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值為E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B·\f(1,2)a·\f(\r(3),2)a,\f(a,v))＝eq\f(\r(3),4)Bav，故D正確。10．〖答案〗(1)eq\f(BωSsinθ,θ)(2)BSω〖解析〗(1)導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)2θ角的過(guò)程所用的時(shí)間Δt＝eq\f(2θ,ω)，穿過(guò)線框的磁通量的變化量ΔΦ＝2BSsinθ。由法拉第電磁感應(yīng)定律知，此過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(2BSsinθ,\f(2θ,ω))＝eq\f(BωSsinθ,θ)。(2)θ為0°時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小即E＝B·Lab·Lbc·ω＝BSω。11．〖解析〗(1)由題意且根據(jù)右手定則可知，電阻R中的電流方向向下。(2)(3)金屬條做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的