沪科版 (2019)选择性必修 第二册第2章 电磁感应与现代生活2.4 电磁感应的案例分析课时作业

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【优选】第4节电磁感应的案例分析-2优选练习一．填空题1．如图所示，导线圈A水平放置，条形磁铁在其正上方，N极向下且向下移近导线圈的过程中，导线圈A中的感应电流方向是    ，导线圈A所受磁场力的方向是     ．若将条形磁铁S极向下，且向上远离导线框移动时，导线框内感应电流方向是      ，导线框所受磁场力的方向是       ． 2．插有铁心的原线圈A的一部分处在副线圈B中，电键闭合．要使副线圈B中产生如图所示方向的感应电流，可以采取的办法有：将滑动变阻器滑臂向　  　移动（填：a或b），将铁芯从线圈A中　     　（填：拔出或插入），将A线圈连同铁芯一起　   　（填：拔出或插入）副线圈B． 3．丹麦的物理学家　     　发现了电流的磁效应．用安培定则判定直线电流的磁感线方向，　     　握住直导线（选填“左手”．“右手”），使伸直的大拇指指向　     　方向（选填“电流”．“磁感线”．“运动”）． 4．一灵敏电流计（电流表），当电流从它的正接线柱流人时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，试就如图中各图指出：（1）图（a）中灵敏电流计指针的偏转方向为　      　．（填“偏向正极”或“偏向负极”）（2）图（b）中磁铁下方的极性是　    　．（填“N极”或“S极”）（3）图（c）中磁铁的运动方向是　    　．（填“向上”或“向下”）（4）图（d）中线圈从上向下看的电流方向是　    　．（填“顺时针”或“逆时针”）． 5．如图所示，电流表与蠓线管组成闭合电路，以下过程不能使电流偏转的是　         　，能使电流表指针偏转较大的是　         　A．将磁铁插入螺线管的过程中B．磁铁放在螺线管中不动时C．将磁铁从螺线管中向上拉出的过程中D．将磁铁从螺线管中向上快速拉出的过程中． 6．如图，A．B两个同轴线圈在同一平面，A线圈通有顺时针方向的电流，则穿过B线圈的磁通量方向为垂直纸面向________（选填“里”或“外”）；当A内电流增大时，B线圈会产生______（选填“顺”或“逆”）时针方向的感应电流。7．如图所示，在图（1）中，G为指针在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况．今使它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是　        　；图（3）中电流计的指针将向　   　偏转；图（4）中的条形磁铁上端为　  　极．  8．如图，条形磁铁自左向右穿过一个螺线管，磁铁进入螺线管过程，流过灵敏电流计的电流方向为____________，磁铁穿出螺线管过程，流过电流计的电流方向为____________。9．如图所示，桌面上放有一只10匝线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体．当磁体竖直向下运动时，穿过线圈的磁通量将　    　（选填“变大”或“变小”），在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化0.1Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为　    　V． 10．有一个可拆变压器，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器．电池组连成回路．铁芯的横截面积为0.01m2，且假设磁场全部集中在铁芯中．在左边的铁芯上套有一个环面积为0.02m2的金属环，金属环与铁芯截面垂直．调节滑动变阻器的滑动头向上滑动，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2T，则：（1）从上向下看金属环中感应电流方向是        （填“顺时针”或“逆时针”）；（2）左边金属环的电阻为0.01Ω，金属环内的电流大小为         A．11．右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四指　           　，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线从　       　进入，大拇指指向　        　方向，其余四指所指的方向就是　                 　的方向． 12．如图所示，条形磁铁A沿竖直方向插入线圈B的过程中，电流表G的读数　       　（填“为零”或“不为零”）；若条形磁铁A在线圈B中保持不动，电流表G的读数　   　（填“为零”或“不为零”）． 13．如图所示，在磁感应强度为B的足够宽的匀强磁场中，有一个边长为L的正方形线框，线框平面与磁场垂直，则此时穿过线框的磁通量为 ______ ．若线框向右平移，线框中有无感应电流？ ______ ．若将线框翻转180°，该过程磁通量的变化量为 ______ ．该过程有无感应电流？ ______ ．若将线框绕其中一边向外转90°，则此时的磁通量变化为 ______ ．该过程中有无感应电流？ ______ ．14．楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流产生的磁场，总是要　            　引起感应电流的磁通量　        　．怎样理解“阻碍”的含义（1）谁在阻碍：　                      　（2）阻碍什么：　               　（3）如何阻碍：　                                 　．15．如图甲所示，通电螺线管A与用绝缘绳悬挂的线圈B的中心轴在同一水平直线上，A中通有如图乙所示的变化电流，t=0时电流方向如图中箭头所示．在0～t1时间内线圈B内有　 　时针方向（从左往右看）的电流，线圈向　 　摆动；在t1～t2时间内线圈B内有　 　时针方向（从左往右看）的电流，线圈向　 　摆动．     
16．如图所示，在图（1）中，G为指针在中央的灵敏电流表连接在直流电路中时的偏转情况．今使它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是 ______ (填向上．向下)；图（3）中电流计的指针将向 ______ 偏转（填左．右）；图（4）中的条形磁铁上端为 ______ 极（填N．S）．17．在“畅想家乡美好未来”的主题班会上，同学们奇想妙设，纷纷出计献策．王林同学设计了城市未来磁悬浮轨道列车交通方案，图纸如图所示，请你分析该方案中应用到的物理知识有：（只要求写出两条）（1）　                                                 　；（2）　                          　． 18．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一半径为R的圆弧金属丝ab，ab的长度为周长的，弧平面与磁场垂直，若其以速度v向右运动，如图所示，则ab两点间感应电动势的大小为　 　     ，a点电势比b点　   　． 
参考答案与试题解析1．【答案】逆时针，向下，逆时针，向上．【解析】考点:楞次定律． 专题:电磁感应与电路结合．分析:先由楞次定律判断出矩形线圈中感应电流的方向，然后由左手定值判断出AB边与CD边受到的安培力方向，最后判断两边对桌面压力与N间的关系．解答:解：当磁铁N向下运动运动时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，线圈中的感应电流要阻碍原磁场的增大，根据楞次定律，产生的感应电流是逆时针方向（俯视），线圈远离磁铁或减小面积都能够阻碍磁通量的增大，所以线圈A有远离磁铁的趋势，则对水平桌面向下的压力增大．同理，条形磁铁S极向下，且向上远离导线框移动时，根据楞次定律，则导线框内感应电流方向是逆时针（俯视），线圈靠近或增大面积，都可阻碍磁通量的减小，因此线圈有靠近磁铁的趋势，导致对水平面向上的压力减小；故答案为：逆时针，向下，逆时针，向上．点评:由楞次定律判断出感应电流方向．由左手定则判断出安培力的方向即可正确解题；知道磁感应强度的水平分量水平向右是正确解题的关键． 2．【答案】a，拔出，拔出【解析】【考点】楞次定律【分析】根据楞次定律分析答题，感应电流磁场总是阻碍原磁通量的变化，当穿过闭合电路的磁通量增大时，感应电流磁场与原磁场方向相反，反之，则与原磁场方向相同，从而即可求解．【解答】解：将滑动变阻器滑头向a移动时，接入电路的电阻值增大，电路中的电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；将铁心从线圈A中拔出，穿过副线圈的磁通量发生减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；同理，当将A线圈连同铁芯一起拔出副线圈B，穿过副线圈的磁通量发生减小，产生的感应电流的方向与原线圈中的电流的方向相同，外侧从右向左；故答案为：a，拔出，拔出．【点评】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．注意楞次定律也是能量转化与守恒的表现，要正确理解和应用． 3．【答案】奥斯特，右手，磁感线． 【解析】【考点】通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．【分析】奥斯特发现了电流的磁效应，而安培提出安培定则，其内容：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．【解答】解：奥斯特发现了电流的磁效应，根据安培定则的内容判定线电流的磁感线的方法是：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向．故答案为：奥斯特，右手，磁感线．【点评】该题考查安培定则的简单应用，之间使用安培定则即可．属于基础题目．　 4．【答案】（1）偏向正极；（2）S极；（3）向上；（4）顺时针． 【解析】【考点】 楞次定律．【分析】根据磁铁的运动方向分析磁通量变化，由楞次定律确定感应电流方向，结合题给条件：当电流从它的正接线柱流人时，指针向正接线柱一侧偏转判断指针偏转方向分析判断．【解答】解：（1）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，根据楞次定律感应电流方向俯视为逆时针方向，从正接线柱流入电流计，指针偏向正极．    （2）由图可知，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，又磁通量增加，根据楞次定律可知，磁铁下方为S极．    （3）磁场方向向下，电流从负接线柱流入电流计，根据安培定则，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，磁通量减小，磁铁向上运动．    （4）磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向上，根据楞次定律感应电流方向俯视为顺时针方向．故本题答案是：（1）偏向正极；（2）S极；（3）向上；（4）顺时针．　 5．【答案】B，D． 【解析】【考点】楞次定律．【分析】根据法拉第电磁感应定律可知，只要线圈中的磁通量不发生变化，则回路中便无感应电流产生，指针便不会偏转．【解答】解：只要是线圈中的磁通量不发生变化，回路中无感应电流，指针便不会偏转，在磁铁插入．拉出过程中线圈中的磁通量均发生变化，因此ACD都有电流，但D中变化时间最短，则产生的感应电动势最大，那么感应电流也最大；磁铁放在螺线管中不动时，线圈中的磁通量不发生变化，无感应电流产生，故B中没有偏转．故答案为：B，D．【点评】本题比较简单，考查了感应电流产生的条件，对于这些基本规律要正确理解加强应用． 6．【答案】    (1). 里     (2). 逆【解析】根据安培右手定则A线圈通有顺时针方向的电流产生的磁场为垂直直面向里，所以穿过B线圈的磁通量方向为垂直纸面向里；当A内电流增大时，根据楞次定律可知B线圈会产生逆时针方向的电流。 7．【答案】向下插入，右，N． 【解析】【考点】楞次定律．【分析】当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏，根据楞次定律，结合感应电流的方向判断条形磁铁是向上拔出还是向下插入．【解答】解：图（1）可知，当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏．图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，根据楞次定律知，条形磁铁S向下插入．图（3）当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律，可知，感应电流方向逆时针，则指针向右偏；图（4）中可知指针向右偏，则有感应电流的方向逆时针，由楞次定律可知，条形磁铁S极向上拔出，由上端为N极．故答案为：向下插入，右，N． 8．【答案】    (1). b→a；    (2). a→b；【解析】磁铁进入螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向右，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：b→a；同理，磁铁穿出螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向左，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：a→b； 9．【答案】变大，2． 【解析】【考点】楞次定律；法拉第电磁感应定律【分析】由磁通量的定义可知线圈中磁通量的变化；由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势，从而即可求解．【解答】解：在磁体竖直向下落时，穿过线圈的磁感应强度增大，故磁通量变大；由法拉第电磁感应定律可得：E=N=10×V=2V．故答案为：变大，2．【点评】本题考查法拉第电磁感应定律的应用，题目较为简单，熟记法拉第电磁感应定律即可求解． 10．【答案】（1）逆时针方向；（2）0.2【解析】11．【答案】相互垂直，掌心；运动； 感应电流 【解析】【考点】右手定则．【专题】定性思想；推理法；磁场 磁场对电流的作用．【分析】根据右手定则来判断即可，让磁感线从掌心进入，让大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向即为电流方向．【解答】解：右手定则的基本内容为：伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使拇指指向导线运动的方向，这时四指所指的方向就是电流的方向．故答案为：相互垂直，掌心；运动； 感应电流 12．【答案】不为零；为零 【解析】【考点】 楞次定律； 感应电流的产生条件．【分析】明确感应电流产生的条件；当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流，从而电流表G读数不为零．【解答】解：由图示可知，穿过线圈的磁场方向竖直向上，当把磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，电流表G指针不为零；保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，电流表G指针为零．故答案为：不为零；为零 13．【答案】；无；；有；；有【解析】试题分析：线框平面与磁场垂直，则穿过线框的磁通量为，若线框向右平移，磁通量不变化，线框中无感应电流．若将线框翻转，该过程磁通量的变化量为，该过程有感应电流产生，若将线框绕其中一边向外转，则此时的磁通量变化为，该过程中有感应电流。考点：磁通量【名师点睛】当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流，磁通量大小为磁感强度与面积的乘积；解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流周围的磁场方向，掌握感应电流的产生条件，还可考查根据楞次定律判断感应电流的方向。 14．【答案】阻碍；变化；（1）感应电流的磁场；（2）原磁通量的变化；（3）当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反． 【解析】【考点】楞次定律．【专题】定性思想；推理法；电磁感应与电路结合．【分析】明确楞次定律的基本内容，知道并且理解阻碍的意义；原磁场穿过闭合回路的磁通量磁增加时，感应电流的磁场与原磁场反向；原磁场穿过闭合回路的磁通量磁减小时，感应电流的磁场与原磁场同向．【解答】解：由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化，可能跟原来磁场的方向相反，也可能相同；楞次定律中“阻碍”一词的含义是指感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，而阻碍体现当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．故答案为：阻碍；变化；（1）感应电流的磁场；（2）原磁通量的变化；（3）当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，而原磁通量减小时，感应电流的磁场与原磁场方向相反．  15．【答案】顺；左；顺；右【解析】考点： 楞次定律．专题： 电磁感应与电路结合．分析： 根据右手螺旋定则可知，螺线管内部磁场的方向，并由电流与时间的变化，从而确定穿过线圈B的磁通量的变化，最后根据楞次定律来确定感应电流的方向，并由左手定则来确定安培力的方向．解答： 解：根据题意可知，在螺线管内通有0～t1时间内电流时，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向左，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，线圈B的感应电流顺时针（从左向右看）；从产生感应电流阻碍的角度可知，线圈向左运动，才能阻碍磁通量的减小．在t1～t2时间内，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向左，当电流增大，则磁通量变大，根据楞次定律可得，所以感应电流顺时针（从左向右看）；从产生感应电流阻碍的角度可知，线圈向右运动，才能阻碍磁通量的增大．故答案为：顺；左；顺；右．点评： 考查右手螺旋定则．楞次定律．左手定则等应用，注意根据电势差来确定电流的方向，同时要会区别左手定则与右手定则．  16．【答案】    (1). 向下    (2). 右    (3). N【解析】图（1）可知，当电流从电流计的左接线柱流入时，指针向左偏．
图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，根据楞次定律知，条形磁铁S向下插入．图（3）当条形磁铁N极向下插入时，根据楞次定律，可知，感应电流方向逆时针，则指针向右偏；
图（4）中可知指针向右偏，则有感应电流的方向逆时针，由楞次定律可知，条形磁铁S极向上拔出，由上端为N极． 17．【答案】磁场中同名磁极相斥原理．电磁感应的原理．能量的转化与守恒定律（任意两条）．【解析】考点： 能量守恒定律．分析： 本题主要考查磁悬浮轨道列车的原理，利用了磁场中同名磁极相斥原理和电磁感应的原理，当然把站台做成斜坡的，列车在进站时将动能转化为重力势能储存能量，在出站时又可以将重力势能转化为动能，这又利用了能量的转化与守恒定律．解答： 解：磁悬浮轨道列车涉及到磁极间作用规律（同名磁极相互排斥）．电磁感应现象（电磁驱动和电磁阻尼）．能量的转化和守恒定律（电能与机械能的转化，上下坡道时动能与重力势能的转化）；故答案为：磁场中同名磁极相斥原理．电磁感应的原理．能量的转化与守恒定律（任意两条）．点评： 学习物理要善于联系实际考虑，本题充分体现了物理来源于生活，又服务与生活的特点． 18．【答案】 BRv；高【解析】【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；楞次定律．【专题】电磁感应与电路结合．【分析】导体棒与磁场垂直，导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv，其中L为导体棒的有效长度，根据题意求出导体棒的有效长度，即可求出感应电动势；由右手定值判断出感应电流的方向，然后判断电势高低．【解答】解：由图示可知，金属丝ab的有效长度为ab间的长度，直线ab所对应的弧长为1﹣=圆的周长，它所对应的圆心角为120°，则弦ab长度为R，金属丝向右切割磁感线产生的感应电动势E=BLv=BRv；由右手定则可知，（如果电路闭合）感应电流由b流向a，圆弧ab切割磁感线产生感应电动势，圆弧相当于电源，在电源内部，电流由低电势点（负极）流向高电势点（正极）因此a点电势高，b点电势低．故答案为： BRv；高．【点评】本题考查了求感应电动势．判断电势的高低，真正理解公式E=BLvsinθ．应用右手定则即可正确解题．