【同步】高中物理教科版(2019)选择性必修2：第2章2第1课时法拉第电磁感应定律的理解和基本应用分层作业习题

第二章分层作业10法拉第电磁感应定律的理解和基本应用A级必备知识基础练1.对于法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔtA.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量为0,感应电动势一定为0C.穿过线圈的磁通量变化越大,感应电动势越大D.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大2.如图所示,半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形ABCD之外,匀强磁场垂直穿过该正方形。当磁场以ΔBΔtA.πR2ΔBΔt B.C.nπR2ΔBΔt D.3.(2023北京八一中学高二期末)如图甲所示,10匝的线圈两端M、N与一个理想电压表相连,线圈内有方向垂直纸面向里的磁场,线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。下列说法正确的是()A.线圈中产生的感应电流沿顺时针方向B.电压表的正接线柱接线圈的N端C.线圈中磁通量的变化率为0.5Wb/sD.电压表的读数为10V4.(多选)无线电力传输研究取得重大突破,它是一种非接触式电源供应系统基于电磁感应原理可无线传输电力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置,原理示意图如图所示。下列说法正确的是()A.若甲线圈中输入电流,乙线圈中就会产生感应电动势B.只有甲线圈中输入变化的电流,乙线圈中才会产生感应电动势C.甲线圈中电流越大,乙线圈中感应电动势越大D.甲线圈中电流变化越快,乙线圈中感应电动势越大5.(多选)(2023广东广州六中高二校考)如图甲所示,螺线管P穿过一固定圆形线圈Q,P中通有变化的电流i,规定图示电流方向为正,电流随时间变化的规律如图乙所示,则()A.t1时刻,从上往下看,线圈Q中有顺时针方向的电流B.t2时刻,线圈Q中没有感应电流C.t1~t2时间内,线圈Q中电流在增大D.t2~t3时间内,线圈Q中磁通量的变化率在增大6.如图甲所示线圈的匝数n=100,横截面积S=50cm2,线圈总电阻r=10Ω,沿轴线方向有匀强磁场,磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,则在开始的0.1s内()A.磁通量的变化量的大小为0.25WbB.磁通量的变化率的大小为2.5×102Wb/sC.a、b间电压为0D.在a、b间接一个理想电流表时,电流表的示数为0.25A7.如图所示,半径为r的金属圆环以角速度ω绕通过其直径的轴OO'匀速转动,匀强磁场的磁感应强度为B。从金属圆环所在的平面与磁场方向重合时开始计时,在转过30°角的过程中,环中产生的感应电动势的平均值为()A.2Bωr2 B.23Bωr2C.3Bωr2 D.33Bωr28.空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图甲中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的单匝圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图甲所示,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,则在t=0到t=t1的时间间隔内圆环中的感应电动势大小是多少?B级关键能力提升练9.(2023北京西城高二期末)如图所示,a、b是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈,线圈半径ra=2rb。匀强磁场垂直于线圈平面,且磁感应强度随时间均匀减小。下列判断正确的是()A.线圈a、b中感应电流均为逆时针方向B.线圈a、b的感应电动势之比是2∶1C.线圈a、b的电阻之比是4∶1D.线圈a、b的感应电流之比是2∶110.(2023吉林白城高二期末)一环形线圈放在匀强磁场中,设第1s内磁感线垂直于线圈平面向里,如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示,那么第2s内线圈中感应电流的大小和方向分别是()甲乙A.大小恒定,顺时针方向B.大小恒定,逆时针方向C.逐渐增加,逆时针方向D.逐渐增加,顺时针方向11.(多选)(2023河北邢台高二期末)某物理兴趣小组的同学为研究无线充电技术,动手制作的一个“特斯拉线圈”如图甲所示,其原理示意图如图乙所示,线圈的匝数为n、面积为S,若在t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B1均匀增加到B2,下列说法正确的是()A.a端电势高于b端电势B.b端电势高于a端电势C.该段时间内,线圈两端的电势差的大小恒为SD.该段时间内,线圈两端的电势差的大小恒为nS12.(2023陕西宝鸡高二期末)有一个100匝的线圈,单匝线圈的面积为100cm2,线圈的总电阻为0.1Ω,线圈中磁场均匀变化,其变化规律如图所示,磁场方向垂直于线圈平面向里,求在1~2s时间内:(1)线圈中产生的感应电流的方向(顺时针还是逆时针);(2)线圈中产生的感应电动势的大小;(3)线圈中产生的感应电流的大小。参考答案分层作业10法拉第电磁感应定律的理解和基本应用1.D解析根据E=nΔΦ2.D解析由题意可知,线圈中磁场的面积为a2,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中产生的感应电动势大小E=nΔΦΔt=na3.C解析根据图乙可知,线圈中的磁通量随时间均匀增加,根据楞次定律可知线圈中产生的感应电流沿逆时针方向,故A错误;电源内部电流方向由负极流向正极,可知M端电势高于N端电势,则电压表的正接线柱接线圈的M端,故B错误;根据图乙可知,线圈中磁通量的变化率为ΔΦΔt=0.154.BD解析根据产生感应电动势的条件,只有处于变化的磁场中,乙线圈才能产生感应电动势,A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小取决于磁通量的变化率,所以C错误,D正确。5.AC解析t1时刻,流过螺线管P的电流为正向减小,则由楞次定律可知线圈Q中的感应电流的磁场向下,从上往下看,线圈Q中有顺时针方向的感应电流,故A正确;t2时刻虽然P中电流为零,但此时电流的变化率不为零,线圈Q中依然有感应电流存在,故B错误;t1~t2时间内,因P中电流变化率在增大,即穿过线圈Q的磁通量的变化率增大,则线圈Q中电流在增大,故C正确;t2~t3时间内,P中电流的变化率在减小,则线圈Q中磁通量的变化率在减小,故D错误。6.D解析通过线圈的磁通量与线圈的匝数无关,则线圈中磁通量的变化量的大小为ΔΦ=|B2S-B1S|=(0.1+0.4)×50×10-4Wb=2.5×10-3Wb,A错误;磁通量的变化率ΔΦΔt=2.5×10-30.1Wb/s=2.5×10-2Wb/s,B错误;根据法拉第电磁感应定律可知,当a、b间断开时,其间电压等于线圈产生的感应电动势,感应电动势大小E=nΔΦΔt7.C解析题图位置时穿过金属圆环的磁通量Φ1=0,转过30°角时穿过金属圆环的磁通量大小Φ2=BSsin30°=12πBr2,转过30°角所用的时间Δt=Δθω=π6ω,由法拉第电磁感应定律,得感应电动势的平均值E=nΔ8.答案B解析根据法拉第电磁感应定律得E=ΔΦΔt=129.D解析根据楞次定律,磁感应强度减小,磁通量减小,线圈a、b都产生顺时针方向的电流,A错误;根据法拉第电磁感应定律得E=nΔΦΔt=ΔBΔtπr2,所以线圈a、b的感应电动势之比为Ea∶Eb=4∶1,B错误;根据电阻定律得R=ρ2πrS,所以线圈a、b的电阻之比为Ra∶Rb=2∶1,C错误;根据欧姆定律得I=ER=ΔB10.B解析由题意可知,第1s内磁场方向垂直于线圈平面向里,则在第2s内,磁场的方向垂直于线圈平面向外,且均匀减小,根据楞次定律,感应电流的方向为逆时针方向;根据法拉第电磁感应定律E=NΔBΔtS知,磁感应强度均匀变化,则感应电动势恒定,根据11.AD解析根据楞次定律,可知感应磁场方向向下,由安培定则知,感应电流方向由b到a,线圈相当于电源,所以a端电