廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第2章電磁感應(yīng)2法拉第電磁感應(yīng)定律課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊

2法拉第電磁感應(yīng)定律課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.下列說法正確的是()A.線圈中磁通量變更越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢肯定越大B.線圈中磁通量越大,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢肯定越大C.線圈處在磁場越強的位置,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢肯定越大D.線圈中磁通量變更得越快,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大答案D解析線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=nΔΦΔt,即E與ΔΦΔt成正比,與Φ或ΔΦ的大小無干脆關(guān)系。磁通量變更越快,即ΔΦ2.如圖所示,光滑銅環(huán)水平固定,半徑為l,長為l、電阻為r的銅棒OA的一端在銅環(huán)的圓心O處,另一端與銅環(huán)接觸良好,整個裝置處在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中?，F(xiàn)使銅棒OA以角速度ω逆時針(俯視)勻速轉(zhuǎn)動,A端始終在銅環(huán)上,定值電阻的阻值為3r,上方導(dǎo)線與O點連接,下方導(dǎo)線與銅環(huán)連接,其他電阻不計。下列說法正確的是()A.O點的電勢比A點的電勢高B.回路中通過的電流為ωBC.該定值電阻兩端的電壓為38ωBlD.該定值電阻上的熱功率為ω答案C解析由右手定則可知電流方向從O點指向A點,OA是電源,電流從低電勢流向高電勢,故O點的電勢比A點的電勢低,故選項A錯誤。由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=Bl0+lω2=12Bl2ω,由閉合電路歐姆定律可知回路中通過的電流為I=Er+3r=E4r,兩式聯(lián)立可得I=Bl2ω8r,故選項B錯誤。該定值電阻兩端的電壓為U=I·3r,將前面求得的電流代入可得U=33.在水平桌面上,一個圓形金屬框置于勻強磁場中,線框平面與磁場垂直,磁感應(yīng)強度B1隨時間t的變更關(guān)系如圖甲所示,0~1s內(nèi)磁場方向垂直線框平面對下,圓形金屬框與兩根水平的平行金屬導(dǎo)軌相連接,導(dǎo)軌上放置一根導(dǎo)體棒,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)體棒處于另一勻強磁場B2中,如圖乙所示,導(dǎo)體棒始終保持靜止,則其所受的摩擦力Ff隨時間變更的圖像是下圖中的(設(shè)向右的方向為摩擦力的正方向)()答案A解析依據(jù)題意可得,在0~1s內(nèi)磁場方向垂直線框平面對下,且大小變大,則由楞次定律可得線圈感應(yīng)電流的方向是逆時針,再由左手定則可得導(dǎo)體棒所受安培力方向水平向左,所以靜摩擦力的方向水平向右,即為正方向;由法拉第電磁感應(yīng)定律可得線圈感應(yīng)電流的大小是恒定的,即導(dǎo)體棒的電流大小是不變的,再由F=BIl可得安培力大小不變,所以靜摩擦力的大小也是不變的。故選項A正確,B、C、D錯誤。4.如圖所示,一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場,直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界起先到C點進入磁場為止,下列結(jié)論錯誤的是()A.感應(yīng)電流方向不變B.CD段直線始終不受安培力C.感應(yīng)電動勢最大值E=BavD.感應(yīng)電動勢平均值E=1答案B解析在閉合回路進入磁場的過程中,通過閉合回路的磁通量漸漸增大,依據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為逆時針,方向不變,選項A正確。依據(jù)左手定則可以推斷,CD段受安培力向下,選項B錯誤。當(dāng)半圓閉合回路進入磁場一半時,等效長度最大,為a,這時感應(yīng)電動勢最大,為E=Bav,選項C正確。感應(yīng)電動勢平均值E=ΔΦΔt=5.如圖甲所示,圓環(huán)a和b均由相同的勻稱導(dǎo)線制成,a環(huán)半徑是b環(huán)的兩倍,兩環(huán)用不計電阻且彼此靠得較近的導(dǎo)線連接。若僅將a環(huán)置于圖乙所示變更的磁場中,則導(dǎo)線上M、N兩點的電勢差UMN=0.4V。下列說法正確的是 ()A.圖乙中,變更磁場的方向垂直紙面對里B.圖乙中,變更磁場的方向垂直紙面對外C.若僅將b環(huán)置于圖乙所示變更的磁場中,則M、N兩端的電勢差UMN=-0.4VD.若僅將b環(huán)置于圖乙所示變更的磁場中,則M、N兩端的電勢差UMN=-0.2V答案AD解析a環(huán)置于磁場中,M點電勢高,感應(yīng)電流方向為逆時針,又因為原磁場磁感應(yīng)強度增大,由楞次定律得,原磁場的方向垂直紙面對里,故選項A正確,B錯誤。a環(huán)與b環(huán)的半徑之比為2∶1,故周長之比為2∶1,面積之比為4∶1,依據(jù)電阻定律R=ρlS,電阻之比為2∶1,M、N兩點間電勢差大小為路端電壓,U=Rr+RE,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律公式E=ΔBΔtS,兩次電動勢的大小之比為4∶1,故兩次的路端電壓之比為U1∶U2=2∶1,依據(jù)楞次定律可知,將b環(huán)置于磁場中,N點的電勢高,故電勢差UMN=-06.如圖所示,質(zhì)量均為m的金屬棒MN、PQ垂直于水平金屬導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒MN與金屬導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為2μ,金屬棒PQ與金屬導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場的方向豎直向下。則金屬棒MN在恒力F=3μmg作用下向右運動的過程中,有()A.安培力對MN棒做正功B.PQ棒不受安培力作用C.MN棒做加速度漸漸減小的加速運動,最終勻速運動D.PQ棒始終靜止,安培力對PQ不做功答案CD解析金屬棒MN所受最大靜摩擦力為Ff1=2μmg,在恒力F=3μmg作用下向右運動的過程中,產(chǎn)生NMPQN方向的電流,由左手定則可知,MN所受安培力方向向左,安培力對MN做負功,PQ受到向右的安培力,選項A、B錯誤。隨著導(dǎo)體棒MN速度的增加,感應(yīng)電流變大,安培力變大,MN的加速度減小,當(dāng)滿意F=2μmg+F安1,即F安1=μmg時,加速度為零,速度最大,以后將做勻速運動,選項C正確。此時PQ所受的安培力達到最大值,為F安2=μmg=Ff2,PQ始終保持靜止,安培力對PQ不做功,選項D正確。二、非選擇題7.如圖甲所示,三角形單匝金屬線框內(nèi)有垂直于線框平面對外的勻強磁場,線框中磁通量隨時間變更的規(guī)律如圖乙所示,金屬線框與阻值為2Ω的定值電阻R連接,電壓表為志向電壓表,讀數(shù)為2V,連接電路的導(dǎo)線電阻不計。(1)求電路中的感應(yīng)電動勢大小。(2)求金屬線框的電阻大小。答案(1)5V(2)3Ω解析(1)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,可得E=nΔΦΔt,解得(2)設(shè)金屬線框的電阻大小為r,依據(jù)閉合電路歐姆定律可得I=ER+r,又I=UR,聯(lián)立可得實力提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.一單匝矩形金屬線框置于勻強磁場中,線框平面與磁場方向垂直。先保持線框的面積不變,將磁感應(yīng)強度在1s時間內(nèi)勻稱地增大到原來的兩倍。接著保持增大后的磁感應(yīng)強度不變,在1s時間內(nèi),將線框的面積勻稱地減小到原來的一半。先后兩個過程中,線框中感應(yīng)電動勢的比值為()A.12 B.C.2 D.4答案B解析依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt,設(shè)初始時刻線框面積為S0,初始時刻磁感應(yīng)強度為B0,則第一種狀況下的感應(yīng)電動勢為E1=(2B0-B0)S0Δt2.如圖所示,半徑為R的n匝線圈套在邊長為l的正方形abcd之外,勻強磁場垂直穿過該正方形,當(dāng)磁場以ΔBΔt的變更率變更時,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為A.πR2ΔBΔt B.C.nπR2ΔBΔt D.答案D解析由題目條件可知,線圈中磁場的面積為l2,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E=nΔΦΔt=nl2ΔB3.兩根足夠長的光滑導(dǎo)軌豎直放置,間距為l,底端接阻值為R的電阻,將質(zhì)量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端,金屬棒和導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,如圖所示,除電阻R外其余電阻不計,現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放,則 ()A.金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為a→bB.金屬棒向下運動時彈簧彈力和安培力始終在增大C.金屬棒運動過程中所受安培力的方向始終與運動方向相反D.金屬棒削減的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能答案C解析依據(jù)右手定則可知,金屬棒向下運動時,流過電阻R的電流方向為b→a,選項A錯誤。導(dǎo)體棒向下運動過程中速度先增大后減小,故產(chǎn)生的安培力先增大后減小,選項B錯誤。金屬棒向下運動過程中,產(chǎn)生的安培力向上,向上運動過程中,產(chǎn)生的安培力向下,選項C正確。金屬棒削減的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為回路中增加的內(nèi)能和彈性勢能,選項D錯誤。4.如圖所示,Q是單匝金屬線圈,M是一個螺線管,它的繞線方向沒有畫出,Q的輸出端a、b和M的輸入端c、d之間用導(dǎo)線相連,P是在M的正下方水平放置的用細導(dǎo)線繞制的軟彈簧線圈。若在Q所處的空間加上與環(huán)面垂直的變更磁場,發(fā)覺在t1至t2時間段內(nèi)彈簧線圈處在收縮狀態(tài),則所加磁場的磁感應(yīng)強度的變更狀況可能是()答案D解析在t1至t2時間段內(nèi)彈簧線圈處在收縮狀態(tài),依據(jù)楞次定律的另一種表述“增縮減擴”,知螺線管M中產(chǎn)生的磁場在增加,即螺線管中的電流增大,依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nΔΦΔt=nΔBΔtS,知ΔBΔt增大,5.如圖所示,MN和PQ是兩根相互平行豎直放置的光滑金屬導(dǎo)軌,已知導(dǎo)軌足夠長,且電阻不計。ab是一根與導(dǎo)軌垂直而且始終與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿。起先時,將開關(guān)S斷開,讓桿ab由靜止起先自由下落,一段時間后,再將S閉合,若從S閉合起先計時,則金屬桿ab的速度v隨時間t變更的圖像可能是()答案ACD解析設(shè)ab棒的有效長度為l,S閉合時,若B2l2vR>mg,先減速再勻速,選項D有可能。若B2l2vR=mg,勻速,選項A有可能。若B2l2vR<mg,先加速再勻速,6.空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變更的勻強磁場,其邊界如圖甲中虛線MN所示。一硬質(zhì)細導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時磁感應(yīng)強度的方向如圖甲所示,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變更關(guān)系如圖乙所示。則在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)()A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為BD.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為B答案BC解析依據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向,選項B正確。從0到t1,電流方向未變,磁場方向變更,依據(jù)左手定則,安培力方向必定變更,選項A錯誤。依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,E=nΔΦΔt=B0πr22t0,選項二、非選擇題7.如圖所示,MN、PQ是兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為l=0.5m,導(dǎo)軌所在平面與水平面夾角θ=37°,M、P間接阻值為R=9Ω的電阻。勻強磁場的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直,磁感應(yīng)強度大小為B=2T。質(zhì)量為m=0.1kg、阻值為r=1Ω的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上,在平行于導(dǎo)軌的恒定拉力F=1N作用下,從靜止起先向上運動。已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌和磁場足夠大,重力加速度g取10m/s2。求:(1)當(dāng)金屬棒的速度為2m/s時的加速度;(2)金屬棒能獲得的最大速度;(3)若金屬棒從起先運動到獲得最大速度在導(dǎo)軌上滑行的距離是