高中物理第3章电磁感应2法拉第电磁感应定律学业分层测评新人教版选修

高中物理人教版（2019）选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律一、单选题1.关于线圈中产生的感应电动势，下列说法中正确的是（）A. 线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B. 线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C. 线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D. 线圈中磁通量减小得越快，线圈中产生的感应电动势一定越大2.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。

ac、bc 两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边以逆时针转动时，下列判断正确的是( )A. 电压表有读数，电流表没有读数B. 电压表有读数，电流表也有读数C. 电压表无读数，电流表有读数D. 电压表无读数，电流表也无读数3.如图所示，等腰直角三角形区域有垂直于纸面向里的匀强磁场，左边有一形状完全相同的等腰直角三角形导线框，线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域，规定线框中感应电流沿逆时针方向为正方向，线框刚进入磁场区域时感应电流为i0直角边长为L，其感应电流i随位移x变化的图像正确的是（）A. B. C. D.4.如图所示，空间内水平线以下存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，一正方形的闭合金属线框从边界的上方一定高度由静止释放，运动过程中线框平面一直在竖直平面内，且．关于线框开始下落后的速度随时间的变化图象，下列图象不可能出现的是（）A. B.C. D.5.如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，其余电路电阻都不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B。

现将质量为m的导体棒由静止释放，当棒下滑到稳定状态时，速度为v。

下列说法错误的是( )A. 导体棒达到稳定状态前做加速度减少的加速运动B. 当导体棒速度达到时加速度为C. 导体棒的a端电势比b端电势高D. 导体棒达到稳定状态后，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功6.如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。

2020-2021学年高二人教版选修3—2物理同步测试第一章第四节法拉第电磁感应定律1.闭合电路中产生的感应电动势的大小，取决于穿过该回路的（）A．磁通量 B．磁通量的变化量C．磁通量的变化率 D．磁场的强弱2.如图,间距为L的平行金属导轨上有一电阻为r的金属棒ab与导轨接触良好,导轨一端连接电阻R,其他电阻不计,磁感应强度为B,当金属棒ab速度v向右匀速运动时,下列说法正确的是( )A.电阻R两端的电压为BLvB.ab棒受到的安培力的方向向左C.ab棒中电流大小为/BLv RD.回路中电流为顺时针方向3.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )A.0~2sB.2~4sC.4~5sD.5~10s4.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化。

下列说法正确的是（ ）A.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B.当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D.当磁感应强度减小时，线框中的感应电流不可能不变5.如图所示,导体AB 的长为4R ,绕O 点以角速度ω匀速转动,OB 长为R ,且O B A 、、三点在一条直线上,有一匀强磁场磁感应强度为B ,充满转动平面且与转动平面垂直,那么A B 、两端的电势差为( )A.24B R ωB.220B R ωC.212B R ωD.210B R ω6.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P Q、分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流方向由b到aC.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则R消耗的热功率也变为原来的2倍7.未来航母上飞机弹射起飞将利用电磁驱动来实现.电磁驱动原理如图所示,当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈端点的金属环被弹射出去.现在在固定线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成.则闭合开关S的瞬间( ) 的形状、大小相同的两个闭合环,电阻率ρρ<铜铝A.电池正、负极调换后,金属环不能向左弹射B.从左侧看环中感应电流沿顺时针方向C.若将环放置在线圈右方,环将向左运动D.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力8.如图中半径为r 的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B 中,绕O 轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R 的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )A.由c 到d ,2/I Br R ω=B.由d 到c ,2/I Br R ω=C.由c 到d ,()2/2I Br R ω=D.由d 到c ,()2/2I Br R ω=9.穿过某闭合回路的磁通量ϕ随时间t 变化的图象分别如图①~④所示,下列说法正确的是( )A.图①有感应电动势,且大小恒定不变B.图②产生的感应电动势一直在变大C.图③在0~1t 时间内产生的感应电动势大于12t t ~时间内产生的感应电动势D.图④产生的感应电动势先变大再变小10.下列关于反电动势的说法正确的是( )A.只要线圈在磁场中运动就能产生反电动势B.只要穿过线圈的磁通量变化,就产生反电动势C.电动机在转动时线圈内产生反电动势D.反电动势就是发电机产生的电动势11.一直升机停在南半球的地磁极上空, 该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度大小为若直升机螺旋桨叶片的长度为l,近轴端为a,远轴端为b,转动的频率为f,顺着地磁场的方向看,螺旋桨按顺时针方向转动。

课时分层精练(五十五) 法拉第电磁感应定律 自感现象基础落实练1.[2023·重庆卷]某小组设计了一种呼吸监测方案：在人身上缠绕弹性金属线圈，观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压，了解人的呼吸状况．如图所示，线圈P 的匝数为N ，磁场的磁感应强度大小为B ，方向与线圈轴线的夹角为θ.若某次吸气时，在t 时间内每匝线圈面积增加了S ，则线圈P 在该时间内的平均感应电动势为( )A ．NBS cos θtB ．NBS sin θtC ．BS sin θtD ．BS cos θt2．(多选)以下哪些现象利用了电磁阻尼规律( )A ．图甲中线圈能使上下振动的条形磁铁快速停下来B ．图乙中无缺口的铝管比有缺口的铝管能更快使强磁铁匀速运动C ．图丙中U 形磁铁可以使高速转动的铝盘迅速停下来D ．图丁中转动把手时下面的闭合铜线框会随U 形磁铁同向转动3．[2024·四川成都高三校联考期中]水平放置的光滑平行导轨固定，导轨左侧接有定值电阻R ，导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，足够长的金属棒ab 置于导轨上且接触良好．如图甲，当金属棒ab 垂直于导轨以速度v 向右匀速运动时，金属棒ab 产生的感应电动势为E 1.如图乙，保持磁感应强度不变，当金属棒ab 倾斜放置，与导轨成θ＝30°，仍以速度v 向右匀速运动时，金属棒ab 产生的感应电动势为E 2.不计导轨和金属棒ab 的电阻，则通过金属棒ab 的电流方向及E 1和E 2之比分别为( )A ．a →b ，1∶1B ．a →b ，1∶2C ．b →a ，1∶1D ．b →a ，2∶1 4.[2024·宁夏银川六盘山高级中学校考模拟预测]如图所示的电路中，A 1和A 2是完全相同的灯泡，线圈L 的电阻可以忽略，下列说法中正确的是( )A ．闭合开关S 接通电路时，A 2始终比A 1亮B ．闭合开关S 接通电路时，A 1先亮，A 2后亮，最后一样亮C ．断开开关S 切断电路时，A 2先熄灭，A 1过一会儿才熄灭D ．断开开关S 切断电路时，A 1和A 2都要过一会儿才熄灭5．如图甲所示，一长为L 的导体棒，绕水平圆轨道的圆心O 匀速顺时针转动，角速度为ω，电阻为r ，在圆轨道空间存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为B .半径小于L2 的区域内磁场竖直向上，半径大于L2 的区域磁场竖直向下，俯视如图乙所示，导线一端Q 与圆心O 相连，另一端P 与圆轨道连接给电阻R 供电，其余电阻不计，则( )A ．电阻R 两端的电压为BL 2ω4B ．电阻R 中的电流方向向上C ．电阻R 中的电流大小为BL 2ω4（R ＋r ）D ．导体棒的安培力做功的功率为06．[2024·全国高三专题练习]水平桌面上放置着两个用同一根均匀金属丝制成的单匝线圈1和线圈2，半径分别为2R 和R (俯视图如图1所示).竖直方向有匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图2所示．线圈中的感应电动势、电流强度、电功率分别用E 、I 、P 表示，不考虑两个线圈间的影响，下列关系正确的是( )A ．E 1∶E 2＝4∶1，I 1∶I 2＝2∶1B ．E 1∶E 2＝4∶1，P 1∶P 2＝2∶1C ．E 1∶E 2＝2∶1，P 1∶P 2＝8∶1D ．P 1∶P 2＝4∶1，I 1∶I 2＝1∶17.如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l ＝0.40 m 的正方形金属框的一个顶点上．金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场．已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ＝5.0×10－3 Ω/m ；在t ＝0到t ＝3.0 s 时间内，磁感应强度大小随时间t 的变化关系为B (t )＝0.3－0.1t (SI).求：(1)t ＝2.0 s 时金属框所受安培力的大小(结果保留两位有效数字)； (2)在t ＝0到t ＝2.0 s 时间内金属框产生的焦耳热．素养提升练8．(多选)[2024·湖南统考模拟预测]如图所示，水平放置的金属导轨由bade 和bcM 两部分组成，bcM 是以O 点为圆心、L 为半径的圆弧导轨，扇形bOc 内存在磁感应强度大小为B 、方向垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆OP 的P 端与圆弧bcM 接触良好，O 点与e 点有导线相连，金属杆OP 绕O 点以角速度ω在b 、M 之间做往返运动，已知导轨左侧接有阻值为R 的定值电阻，其余部分电阻不计，∠bOc ＝∠MOc ＝90°，下列说法正确的是( )A ．金属杆OP 在磁场区域内沿顺时针方向转动时，P 点电势高于O 点电势B ．金属杆OP 在磁场区域内转动时，其产生的感应电动势为BL 2ωC ．金属杆OP 在磁场区域内转动时，回路中电流的瞬时值为BL 2ω2RD ．回路中电流的有效值为2BL 2ω4R9．(多选)[2024·河南校联考二模]如图所示，间距为L 的两条平行光滑竖直金属导轨PQ 、MN (足够长)，底部Q 、N 之间连接阻值为R 1的电阻，磁感应强度大小为B 1、范围足够大的匀强磁场与导轨平面垂直．质量为m 、阻值为R 2的金属棒ab 垂直放在导轨上，且棒的两端始终与导轨接触良好．导轨的上端点P 、M 分别与横截面积为S 的n 匝线圈的两端连接，线圈的轴线与磁感应强度大小均匀变化的匀强磁场B 2平行．开关K 闭合后，金属棒ab 恰能保持静止．已知重力加速度大小为g ，其余部分电阻均不计．则由此可知( )A ．匀强磁场B 2的磁感应强度均匀减小B ．流过电阻R 1的电流为mgR 1B 1LR 2C ．匀强磁场B 2的磁感应强度的变化率为mgR 2nB 1LSD ．断开K 之后，金属棒ab 下滑的最大速度为mg （R 1＋R 2）B 21 L 21．解析：根据法拉第电磁感应定律得E －＝N ΔΦΔt ＝NBS cos θt，A 正确．答案：A2．解析：题图甲中振动的条形磁铁使线圈中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故A 正确；题图乙中磁铁通过无缺口的铝管，在铝管中产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能更快使强磁铁匀速运动，这是利用了电磁阻尼规律，故B 正确；题图丙中U 形磁铁可以在高速转动的铝盘中产生涡电流，涡电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用了电磁阻尼规律，故C 正确；题图丁中转动把手时下面的闭合铜线框随U 形磁铁同向转动，这是利用了电磁驱动规律，故D 错误．答案：ABC 3．解析：设导轨间的距离为L ，如图甲所示，金属棒ab 产生的感应电动势为E 1＝BLv ，根据右手定则可知通过金属棒ab 的电流方向b →a ；如图乙所示，金属棒ab 产生的感应电动势为E 2＝BLv ，根据右手定则可知通过金属棒ab 的电流方向b →a ；E 1和E 2之比为E 1∶E 2＝1∶1，故选C.答案：C4．解析：闭合开关S 接通电路时，由于线圈的自感作用，A 1灯泡逐渐亮起来，A 2灯泡立即亮起来，稳定后，线圈电阻不计，相当于一根导线，两灯泡亮度相同，A 、B 错误；断开开关S 切断电路时，由于线圈的自感作用，线圈中的电流不能发生突变，其在新的回路中由原来的稳定值逐渐减小为零，即断开开关S 切断电路时，A 1和A 2都要过一会儿才同时熄灭，C 错误，D 正确．故选D.答案：D5．解析：半径小于L 2 的区域内E 1＝B L 2 ·ωL 22 ＝BL 2ω8 ，半径大于L2的区域E 2＝B L 2 ·ωL2＋ωL 2 ＝3BL 2ω8 ，根据题意可知，两部分电动势相反，故总电动势E ＝E 2－E 1＝BL 2ω4 ，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，电阻R 上的电压U ＝R R ＋r E ＝RBL 2ω4（R ＋r ） ，故A 、B 错误；电阻R 中的电流大小为I ＝E R ＋r ＝BL 2ω4（R ＋r ） ，故C 正确；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C.答案：C6．解析：由题意可得，两线圈的长度之比为L 1L 2 ＝2π2R 2πR ＝21两线圈围成的面积之比为S 1S 2 ＝π（2R ）2πR 2 ＝41由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBΔtS由图可知，线圈中的感应电动势之比为E 1E 2 ＝S 1S 2 ＝41由闭合电路的欧姆定律I ＝ER 总由电阻定律得R 总＝ρLS两线圈的电阻之比为R 1R 2 ＝L 1L 2 ＝21可得，线圈中的电流强度之比为I 1I 2 ＝E 1E 2 ·R 2R 1 ＝41 ×12 ＝21线圈中的电功率之比为P 1P 2 ＝E 1E 2 ·I 1I 2 ＝41 ×21 ＝81故选A. 答案：A 7．解析：（1）对正方形金属框分析 由法拉第电磁感应定律得E ＝⎪⎪⎪⎪ΔΦΔt ＝⎪⎪⎪⎪ΔB ·S Δt ＝⎪⎪⎪⎪ΔB Δt ×l 22由B （t ）＝0.3－0.1t （SI ），知⎪⎪⎪⎪ΔB Δt ＝0.1 T/s I ＝ER，其中R ＝4lλ 当t ＝2.0 s 时，B ＝0.3－0.1×2.0（T ）＝0.1 T金属框所受安培力大小F ＝BIl ′，其中l ′＝2 l 代入数据解得F ≈0.057 N.（2）根据焦耳定律有Q ＝I 2Rt R ＝4λl ＝8×10－3 Ω0～2.0 s 内金属框中的电流为I ＝ER＝1 A代入数据解得Q ＝0.016 J. 答案：（1）0.057 N （2）0.016 J8．解析：金属杆OP 在磁场区域内沿顺时针方向转动时，由右手定则可知，P 点电势高于O 点电势， 故A 正确；金属杆OP 位于磁场区域时，其产生的电动势为E ＝BL v －＝BL 0＋Lω2 ＝12 BL 2ω，故B 错误；金属杆OP 位于磁场区域时，回路中电流的瞬时值为I 1＝E R＝BL 2ω2R，故C 正确；金属杆OP 运动一个周期T 时，只有一半时间在切割磁感线产生感应电流，根据有效值的定义有I 21 R ·T 2 ＋0＝I 2效 RT ，解得回路中电流的有效值为I 效＝I 12＝2BL 2ω4R，故D 正确． 答案：ACD9．解析：根据题意可知，开关K 闭合后，金属棒ab 恰能保持静止，则金属棒ab 受竖直向上的安培力，大小等于金属棒的重力，保持不变，由左手定则可知，电流方向由a →b ，且大小不变，则线圈中电流方向为M →P ，由楞次定律可知，B 2的磁感应强度均匀增加，故A 错误；设流过金属棒的电流为I 1，由A 分析可知，B 1I 1L ＝mg ，解得I 1＝mgB 1L，由并联电路的特点可得，流过电阻R 1的电流为I 2＝I 1R 2R 1 ＝mgR 2B 1LR 1，由于线圈电阻不计，则金属棒ab两端电压等于线圈产生的感应电动势，则有n ΔΦΔt ＝n ΔB 2Δt S ＝I 1R 2＝mgR 2B 1L ，解得ΔB 2Δt＝mgR 2nB 1LS，故B 错误，C 正确；断开K 之后，当金属棒所受合力为零时，速度最大，设最大速度为v m ，则有E ＝B 1Lv m ，I m ＝ER 1＋R 2 ，F A ＝B 1LI m ＝mg ，解得v m ＝mg （R 1＋R 2）B 21 L 2，故D 正确．故选CD.答案：CD。

第06讲 法拉第电磁感应定律课程标准课标解读通过实验，理解法拉第电磁感应定律。

1.掌握法拉第电磁感应定律，能够运用法拉第电磁感应定律定量计算感应电动势的大小。

2.能够运用E ＝Blv 或E ＝Blvsin θ计算导体切割磁感线时产生的感应电动势。

3.了解动生电动势的概念，通过克服安培力做功把其他形式的能转化为电能。

知识点01 电磁感应定律 1．感应电动势在电磁感应现象中产生的电动势叫作感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源．2．法拉第电磁感应定律(1)内容：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．(2)公式：E ＝n ΔΦΔt，其中n 为线圈的匝数．(3)在国际单位制中，磁通量的单位是韦伯(Wb)，感应电动势的单位是伏(V)．知识精讲目标导航【知识拓展1】1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ及磁通量的变化率ΔΦΔt的比较：2.公式E ＝n ΔΦΔt的理解感应电动势的大小E 由磁通量变化的快慢，即磁通量变化率ΔΦΔt决定，与磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ无关．【即学即练1】电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是（ ）A ．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B ．取走磁体，电吉他将不能正常工作C ．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D ．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 【答案】A【解析】A ．铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A 错误，符合题意；B ．取走磁体，就没有磁场，弦振动时不能切割磁感线产生感应电流，电吉他将不能正常工作，B 正确，不符合题意；C ．根据ΔΔE ntΦ=可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C 正确，不符合题意；D ．弦振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，据楞次定律可知，线圈中的电流方向不断变化，D 正确，不符合题意。