高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.4 电磁感应的案例分析课时训练

这是一份高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第二册2.4 电磁感应的案例分析课时训练，共10页。试卷主要包含了如图所示，在图极，如图，边长为a，如图所示，两条平行金属导轨ab，某兴趣小组的一同学将电池组等内容，欢迎下载使用。
【精品】第4节电磁感应的案例分析-2作业练习一．填空题1．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”或“向下”） ；图（3）中电流计的指针将向______ （填“向左”或“向右”）偏转；图（4）中的条形磁铁上端为______ （填“N”或“S”）极。 2．如图，边长为a．电阻为R的正方形线圈在水平外力的作用下以速度v匀速穿过宽为b的有界的匀强磁场区域，磁场的磁感应强度为B，从线圈开始进入磁场到线圈刚离开磁场的过程中，外力做功为W．若a＞b，则W=　　          ，若a＜b，则W=　    　． 3．如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势． 4．如图，两个圆形闭合线圈，当内线圈中电流强度I迅速减弱时线圈的感应电流方向为          。(填“顺时针”或“逆时针”)5．把一个用丝线悬挂的铅球放在电路中的线圈上方，如图所示，在下列三种情况下，悬挂铅球的丝线所受的拉力与铅球不在线圈上方时比较：①当滑动变阻器的滑动头向右移动时，拉力_______．②当滑动头向左移动时，拉力_________．③当滑动头不动时________．（填“变大”．“不变”或“变小”） 6．如图所示，两条平行金属导轨ab．cd置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，两导轨间的距离l=0.6m，导轨间连有电阻R。金属杆MN垂直置于导轨上，且与轨道接触良好，现使金属杆MN沿两条导轨向右匀速运动，产生的感应电动势为3V。由此可知，金属杆MN滑动的速度大小为               m/s；通过电阻R的电流方向为             （填“a R c”或“c R a”）。 7．某兴趣小组的一同学将电池组．滑动变阻器．带铁芯的原线圈A．副线圈B．电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象．（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向　       　（选填“相同”或“相反”）．（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将　  　（选填“左偏”．“右偏”或“不偏”）．（3）若要看到电流计的指针向右偏转，请你说出两种具体做法：①　                             　②　              　． 8．绕有线圈的铁心直立在水平桌面上，铁心上套着一个铝环，线圈与电源．电键相连，如图所示．闭合电键的瞬间，铝环跳起一定高度．保持电键闭合，铝环则应　    　（填“保持原有高度”或“回落”）；断开电键时铝环则应　   　（填“跳起一定高度”或“不再跳起”） 9．如图所示，在学校《电磁感应》一章时，老师用两个相同的铝制圆环来做实验．一个有切口，固定在一根可以在水平面内自由转动的直杆上．当条形磁体的一端靠近或远离有切口的圆环时，观察到圆环不动，这是因为　                           　；当条形磁铁的一端靠近完整的圆环时，观察到的现象是　         　；远离完整的圆环时，观察到的现象是　            　． 10．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源．电键相连，如图所示。闭合电键的瞬间，铝环跳起一定高度，保持电键闭合，铝环则应     （填“保持原有高度”或“回落”）：保持闭合一段时间后，断开电键时铝环则应         （填“跳起一定高度”或“不再跳起”）。  11．三个长度均为0.45m．内壁均光滑的空心管A．B．C竖直放置，A为塑料管，B．C均为铝管，但C管内壁有自上而下的缝隙，让小磁球分别从A．B．C的管口处由静止释放，不计空气阻力，则小磁球在A．B．C中运动的时间tA．tB．tC的大小关系为　        　，小磁球在A中运动的时间tA=　    　s（g取10m/s2） 12．如图所示，在螺线管的外部接一块灵敏电流表．有一块条形磁铁匀速穿过线圈内部．在磁铁穿入线圈的过程中，通过电流表的电流方向为　 　    ．      13．如图所示，线圈A绕在一铁芯上，A中导线接有一电阻在把磁铁N极迅速靠近A线圈的过程中，通过电阻R的感应电流的方向为______ 指向______ 填“P”．“Q”；若线圈A能自由移动，则它将______ 移动填“向左”．“向右”或“不”． 14．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。15．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：　                                 　．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）．17．一灵敏电流计（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”）． 18．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． 
参考答案与试题解析1．【答案】    (1). 向下插入    (2). 右    (3). N【解析】从图（1）中可知电流从电流计的正接线柱流入时，指针向左偏；图（2）电流计向左偏转，说明电流从正接线柱流入，线圈中的电流盘旋而下，根据楞次定律知，条形磁铁向下插入；图（3）当条形磁铁N极向下插入时，通过线圈向下的磁通量增大，线圈中的电流应盘旋而上，从负接线柱流入电流计，所以指针向右偏转；图（4）中可知指针向右偏，则线圈中的电流应盘旋而上，由安培定则可知，感应磁场方向向上条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，那么下端为S极，由上端为N极． 2．【答案】，【解析】考点:导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．专题:电磁感应——功能问题．分析:从线圈开始进入磁场到线圈刚离开磁场的过程中，外力与安培力平衡，外力的功率等于电功率．若a＞b，线圈中产生感应电流的总时间为t=．若a＜b，线圈中产生感应电流的总时间为t=．根据功能关系求解．解答:解：线圈切割磁感线时产生的感应电动势大小E=Bav．根据功能关系得若a＞b，外力做功为W=21==若a＜b，外力做功为W=2=2=故答案为：，点评:本题采用功能关系求解外力做功，也可以先求出安培力，由功的公式计算外力做功．3．【答案】左　收缩【解析】变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势． 4．【答案】顺时针【解析】如图内线圈的电流方向为顺时针方向，由安培定则分析得知，外线圈中磁场方向向里，当I1减小时，穿过外线圈的磁通量减小，根据楞次定律判断外线圈中的感应电流I2的方向为顺时针5．【答案】变小，变大，不变．【解析】考点:楞次定律． 专题:电磁感应与电路结合．分析:首先，根据右手螺旋定则和电流方向，判断出线圈上方是N极．当滑动变阻器的滑动头向右移动时，电阻变小，电流变大，所以线圈内向上的磁通量变大，为了保持平衡，铅球被感应出了向下的磁通量，根据北出入南，所以铅球下端是N极，所以有斥力．当然拉力就变小了．解答:解：（1）铅球相当于闭合的线圈，当滑动变阻器的滑动头向右移动时，电流增大磁场增强，由楞次定律可知线圈与铅球互相排斥，则拉力变小；（2）理由类似于上面，由于电流减小，由楞次定律可知线圈与铅球互相吸引，则拉力变大；（3）同理，滑动变阻器的滑动端不移动时，电流没有变化，则铅球没有感应电流出现，则拉力不变，故答案为：变小，变大，不变．点评:考查楞次定律与闭合电路欧姆定律的应用，注意磁体内外的磁场线方向不一样．外北出入南，内相反．可以参照电池内外的电场线方向． 6．【答案】10，cRa【解析】导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv=3v，解得v=10m/s，根据右手定则判断感应电流从M流向N，导体棒相当于电源，M为负极，N为正极，所以流过电阻R的电流方向为cRa． 7．【答案】（1）相反，（2）右偏，（3）①滑动变阻器滑片向右滑动，②闭合开关瞬间．【解析】【分析】（1）根据楞次定律分析答题；（2）由题意可知线圈B中产生使电流表指针向右偏转的条件，任何分析分析答题；（3）依据开关接通的瞬间电流计指针向右偏转，根据左手定则的内容，确定磁通量的变化情况，从而即可求解．【解答】解：（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向相反．（2）在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通时，通过副线圈的磁通量增大，接通开关的瞬间电流计指针向右偏转，这说明通过副线圈的磁通量增大时，线圈产生的感应电流使电流表指针向右偏转；当开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，线圈A中电流增大，产生的磁场增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将右偏．（3）要使电流计指针向右偏，穿过副线圈的磁通量应增大，由电路图可知，此时应该：滑动变阻器滑片向右滑动，或闭合开关瞬间．故答案为：（1）相反，（2）右偏，（3）①滑动变阻器滑片向右滑动，②闭合开关瞬间． 8．【答案】回落；不再跳起． 【解析】【考点】 研究电磁感应现象．【分析】当闭合电键瞬间，铝环所处的磁通量发生变化，故铝环中产生电流，对应的感应磁场去阻碍原磁通量的变化，所以向上跳．若磁通量不变，则铝环回落．【解答】解：如图所示．闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．若保持电键闭合，则铝环的磁通量不变，环中没有电流，故要落回原处．若整个装置稳定后再断开电键，铝环的磁通量发生变化，则铝环中有了感应电流．为阻碍磁通量减小，铝环要向下运动．由于支撑面，故铝环不动，铝环不会跳起．故答案为：回落；不再跳起． 9．【答案】圆环不闭合，因此圆环中没有电流；远离磁铁；靠近磁铁【解析】【考点】楞次定律．【分析】当条形磁铁N极垂直a环靠近a时，穿过a环的磁通量增加，a环闭合产生感应电流，根据楞次定律判断a环的运动情况．当条形磁铁N极垂直b环靠近b时，b环不闭合，不产生感应电流，根据有无安培力判断b环的运动情况．【解答】解：当条形磁铁的一端靠近或远离有切口的圆环时，由于圆环不闭合，因此圆环中没有电流，从而没有出现阻碍作用；当条形磁铁一端靠近完整的圆环时，穿过圆环的磁通量增加，环中产生感应电流，圆环和磁铁间产生安培力，阻碍两者相对运动，故靠近时圆环远离磁铁，而远离时，圆环将靠近磁铁．故答案为：圆环不闭合，因此圆环中没有电流；远离磁铁；靠近磁铁．　 10．【答案】回落；不再跳起【解析】试题分析：闭合电键的瞬间，由于穿过铝环的磁通量增加产生感应电流，在磁场中受力使铝环跳起一定高度；保持电键闭合，磁通量不变，则铝环不受安培力作用，则应回落；若整个装置稳定后再断开电键，铝环的磁通量发生变化，则铝环中有了感应电流．为阻碍磁通量减小，铝环要向下运动．由于支撑面，故铝环不动，铝环不会跳起。考点：楞次定律 11．【答案】tA=tC＜tB，0.3【解析】【考点】楞次定律【分析】磁铁穿过铝管时，会产生感应电流，进而产生安培力，根据安培力和重力的作用，判定磁体的运动情况；当小磁块在光滑的铜管P下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，对于塑料管没有任何阻碍，从而即可求解．．【解答】解：当小磁块在光滑的铝管B下落时，由于穿过铜管的磁通量变化，导致铜管产生感应电流，因磁场，从而产生安培阻力，而对于塑料管A内小磁块没有任何阻力，在做自由落体运动；另外，由于铝环C不闭合，所以也不能产生感应电流，所以小磁球也做自由落体运动．所以它们的时间关系是：tA=tC＜tB小磁球在A中做自由落体运动，所以运动的时间为：tA=s故答案为：tA=tC＜tB，0.3【点评】本题是电磁感应和能量相结合的题目，但磁体运动中现有知识无法具体计算安培力大小，故只能通过定性分析得出答案，其次要注意感应电流产生条件，理解涡流的概念． 12．【答案】从a到b【解析】考点：楞次定律．专题:电磁感应与电路结合．分析:首先根据磁铁穿入线圈时，线圈内的磁通量是怎样变化的，利用楞次定律得知感应电流的磁场的方向，再利用右手定则即可得知电流流经电流表的方向．解答:解：当条形磁铁的N极穿入线圈的过程中，线圈内的磁通量向右增加，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向左，由右手定则可知感应电流流经电流表的方向是从a到b．故答案为：从a到b点评:解答该题的关键是分析原磁场的变化和楞次定律的理解，对于楞次定律要注意是阻碍，不是阻止，同时还可以从来则阻，去则留的角度来解答，在解题过程中要灵活的使用．　13．【答案】Q；P；向左【解析】解：当把软铁迅速靠近A线圈的过程中，根据楞次定律，增反减同，则感应电流方向由Q到P，
由楞次定律的相对运动表述：近则斥．离则吸，可知：线圈A将向左移动．
故答案为：；向左．
  14．【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。 15．【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．  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】（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．　 18．【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．