【同步】高中物理教科版(2019)選擇性必修2：第2章2第1課時(shí)法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和基本應(yīng)用分層作業(yè)習(xí)題

第二章分層作業(yè)10法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和基本應(yīng)用A級(jí)必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.對(duì)于法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔtA.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2.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ΔBΔtA.πR2ΔBΔt B.C.nπR2ΔBΔt D.3.(2023北京八一中學(xué)高二期末)如圖甲所示,10匝的線圈兩端M、N與一個(gè)理想電壓表相連,線圈內(nèi)有方向垂直紙面向里的磁場(chǎng),線圈中的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化。下列說(shuō)法正確的是()A.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駼.電壓表的正接線柱接線圈的N端C.線圈中磁通量的變化率為0.5Wb/sD.電壓表的讀數(shù)為10V4.(多選)無(wú)線電力傳輸研究取得重大突破,它是一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無(wú)線傳輸電力。兩個(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置,原理示意圖如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.若甲線圈中輸入電流,乙線圈中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.只有甲線圈中輸入變化的電流,乙線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)C.甲線圈中電流越大,乙線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大D.甲線圈中電流變化越快,乙線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大5.(多選)(2023廣東廣州六中高二校考)如圖甲所示,螺線管P穿過(guò)一固定圓形線圈Q,P中通有變化的電流i,規(guī)定圖示電流方向?yàn)檎?電流隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,則()A.t1時(shí)刻,從上往下看,線圈Q中有順時(shí)針?lè)较虻碾娏鰾.t2時(shí)刻,線圈Q中沒(méi)有感應(yīng)電流C.t1~t2時(shí)間內(nèi),線圈Q中電流在增大D.t2~t3時(shí)間內(nèi),線圈Q中磁通量的變化率在增大6.如圖甲所示線圈的匝數(shù)n=100,橫截面積S=50cm2,線圈總電阻r=10Ω,沿軸線方向有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示,則在開(kāi)始的0.1s內(nèi)()A.磁通量的變化量的大小為0.25WbB.磁通量的變化率的大小為2.5×102Wb/sC.a、b間電壓為0D.在a、b間接一個(gè)理想電流表時(shí),電流表的示數(shù)為0.25A7.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(kāi)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.2Bωr2 B.23Bωr2C.3Bωr2 D.33Bωr28.空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其邊界如圖甲中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)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的單匝圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖甲所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,則在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小是多少?B級(jí)關(guān)鍵能力提升練9.(2023北京西城高二期末)如圖所示,a、b是兩個(gè)用同樣的導(dǎo)線制成的單匝圓形閉合線圈,線圈半徑ra=2rb。勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線圈平面,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小。下列判斷正確的是()A.線圈a、b中感應(yīng)電流均為逆時(shí)針?lè)较駼.線圈a、b的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比是2∶1C.線圈a、b的電阻之比是4∶1D.線圈a、b的感應(yīng)電流之比是2∶110.(2023吉林白城高二期末)一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,設(shè)第1s內(nèi)磁感線垂直于線圈平面向里,如圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,那么第2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小和方向分別是()甲乙A.大小恒定,順時(shí)針?lè)较駼.大小恒定,逆時(shí)針?lè)较駽.逐漸增加,逆時(shí)針?lè)较駾.逐漸增加,順時(shí)針?lè)较?1.(多選)(2023河北邢臺(tái)高二期末)某物理興趣小組的同學(xué)為研究無(wú)線充電技術(shù),動(dòng)手制作的一個(gè)“特斯拉線圈”如圖甲所示,其原理示意圖如圖乙所示,線圈的匝數(shù)為n、面積為S,若在t時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,下列說(shuō)法正確的是()A.a端電勢(shì)高于b端電勢(shì)B.b端電勢(shì)高于a端電勢(shì)C.該段時(shí)間內(nèi),線圈兩端的電勢(shì)差的大小恒為SD.該段時(shí)間內(nèi),線圈兩端的電勢(shì)差的大小恒為nS12.(2023陜西寶雞高二期末)有一個(gè)100匝的線圈,單匝線圈的面積為100cm2,線圈的總電阻為0.1Ω,線圈中磁場(chǎng)均勻變化,其變化規(guī)律如圖所示,磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里,求在1~2s時(shí)間內(nèi):(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向(順時(shí)針還是逆時(shí)針);(2)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小;(3)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小。參考答案分層作業(yè)10法拉第電磁感應(yīng)定律的理解和基本應(yīng)用1.D解析根據(jù)E=nΔΦ2.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=nΔΦΔt=na3.C解析根據(jù)圖乙可知,線圈中的磁通量隨時(shí)間均勻增加,根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?故A錯(cuò)誤;電源內(nèi)部電流方向由負(fù)極流向正極,可知M端電勢(shì)高于N端電勢(shì),則電壓表的正接線柱接線圈的M端,故B錯(cuò)誤;根據(jù)圖乙可知,線圈中磁通量的變化率為ΔΦΔt=0.154.BD解析根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的條件,只有處于變化的磁場(chǎng)中,乙線圈才能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于磁通量的變化率,所以C錯(cuò)誤,D正確。5.AC解析t1時(shí)刻,流過(guò)螺線管P的電流為正向減小,則由楞次定律可知線圈Q中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向下,從上往下看,線圈Q中有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,故A正確;t2時(shí)刻雖然P中電流為零,但此時(shí)電流的變化率不為零,線圈Q中依然有感應(yīng)電流存在,故B錯(cuò)誤;t1~t2時(shí)間內(nèi),因P中電流變化率在增大,即穿過(guò)線圈Q的磁通量的變化率增大,則線圈Q中電流在增大,故C正確;t2~t3時(shí)間內(nèi),P中電流的變化率在減小,則線圈Q中磁通量的變化率在減小,故D錯(cuò)誤。6.D解析通過(guò)線圈的磁通量與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān),則線圈中磁通量的變化量的大小為ΔΦ=|B2S-B1S|=(0.1+0.4)×50×10-4Wb=2.5×10-3Wb,A錯(cuò)誤;磁通量的變化率ΔΦΔt=2.5×10-30.1Wb/s=2.5×10-2Wb/s,B錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,當(dāng)a、b間斷開(kāi)時(shí),其間電壓等于線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E=nΔΦΔt7.C解析題圖位置時(shí)穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量Φ1=0,轉(zhuǎn)過(guò)30°角時(shí)穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量大小Φ2=BSsin30°=12πBr2,轉(zhuǎn)過(guò)30°角所用的時(shí)間Δt=Δθω=π6ω,由法拉第電磁感應(yīng)定律,得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值E=nΔ8.答案B解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=ΔΦΔt=129.D解析根據(jù)楞次定律,磁感應(yīng)強(qiáng)度減小,磁通量減小,線圈a、b都產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏?A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=ΔBΔtπr2,所以線圈a、b的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為Ea∶Eb=4∶1,B錯(cuò)誤;根據(jù)電阻定律得R=ρ2πrS,所以線圈a、b的電阻之比為Ra∶Rb=2∶1,C錯(cuò)誤;根據(jù)歐姆定律得I=ER=ΔB10.B解析由題意可知,第1s內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直于線圈平面向里,則在第2s內(nèi),磁場(chǎng)的方向垂直于線圈平面向外,且均勻減小,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=NΔBΔtS知,磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,根據(jù)11.AD解析根據(jù)楞次定律,可知感應(yīng)磁場(chǎng)方向向下,由安培定則知,感應(yīng)電流方向由b到a,線圈相當(dāng)于電源,所以a端電