2.2法拉第电磁感应定律提升检测-【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第二册（word版含答案）

2.2法拉第电磁感应定律提升检测
一、单选题
1.如图所示，在水平桌面上放着一个10匝的矩形线圈，线圈中心上方某处有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为
在
内将条形磁体放到线圈内的桌面上，此时线圈内的磁通量为
，则在这个过程中线圈的感应电动势为（??
）
A.??????????????????????????????????B.??????????????????????????????????C.??????????????????????????????????D.?
2.一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，线圈中产生的电动势为e＝Emsinωt。若将线圈的转速加倍，其它条件不变，则产生的电动势为(??
)
A.?Emsin
2ωt???????????????????????B.?2Emsinωt???????????????????????C.?2Emsint???????????????????????D.?2Emsin
2ωt
3.闭合线圈的匝数为n
，
所围面积为S
，
总电阻为R
，
在
时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为△Φ
，
则通过导线横截面的电荷量为（???
）
A.??????????????????????????????????????B.??????????????????????????????????????C.??????????????????????????????????????D.?
4.飞机在一定高度水平飞行时，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，两机翼的两端点之间会有一定的电势差。若飞机在北半球水平飞行，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，则从飞行员的角度看(??
)
A.?机翼左端的电势比右端的电势低?????????????????????????B.?机翼左端的电势比右端的电势高
C.?机翼左端的电势与右端的电势相等??????????????????????D.?以上情况都有可能
5.如图，在匀强磁场中，MN、PQ
是两条平行金属导轨，而
ab、cd
为串有电压表和电流表的
两根金属棒，当两棒以相同的速度向右运动时（???
）
A.?电压表有读数，电流表有读数?????????????????????????????B.?电压表无读数，电流表无读数
C.?电压表有读数，电流表无读数?????????????????????????????D.?电压表无读数，电流表有读数
6.如图所示，将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为(??
)
A.?????????????????????????????B.?????????????????????????????C.?????????????????????????????D.?
7.如图所示，导体棒ab沿水平面内的光滑导线框向右做匀速运动，速度v＝5.0
m/s.线框宽度l＝0.4
m，处于垂直纸面向下的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.1
T．则感应电动势E的大小为（???
）
A.?0.1V????????????????????????????????????B.?0.2
V????????????????????????????????????C.?0.3V????????????????????????????????????D.?0.4V
8.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为（?
）
A.???????????????B.???????????????C.???????????????D.?
9.如图所示，半径为r的金属圆环放在垂直纸面向外的匀强磁场中，环面与磁感应强度垂直，磁场的磁感应强度为B0
，
保持圆环不动，将磁场的磁感应强度随时间均匀增大经过时间t，磁场的磁感应强度增大到B1
，
此时圆环中产生的焦耳热为Q；保持磁场的磁感应强度B1不变，将圆环绕对称轴(图中虚线)匀速转动，经时间2t圆环转过90°，圆环中电流大小按正弦规律变化，圆环中产生的焦耳热也为Q，则磁感应强度B0和B1的比值为（?
）
A.??????????????????????????????B.??????????????????????????????C.??????????????????????????????D.?
10.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路．在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动．在匀速运动过程中外力F做功WF
，
磁场力对导体棒做功W1
，
磁铁克服磁场力做功W2
，
重力对磁铁做功WG
，
回路中产生的焦耳热为Q
，
导体棒获得的动能为EK
．
则错误的是（　　）
A.?W1=Q??????????????????????B.?W2﹣W1=Q??????????????????????C.?W1=EK?????
??????????????????????D.?WF+WG=Q+EK
11.闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按B﹣t图变化，方向如图，则回路中（　　）
A.?电流方向为逆时针方向???????????????????????????????????????B.?电流强度越来越大
C.?磁通量的变化率恒定不变????????????????????????????????????D.?产生的感应电动势越来越大
12.如图所示，甲图中的电容器C原来不带电，除电阻R外，其余部分电阻均不计，光滑且足够长的导轨水平放置，现给导体棒ab水平向右的初速度v
，
则甲、乙、丙三种情形下ab棒最终的运动状态是（　　）
A.?三种情形下导体棒ab最终均作匀速运动
B.?甲、丙中导体棒ab最终将以不同的速度作匀速运动，乙中导体棒ab最终静止
C.?甲、丙中导体棒ab最终将以相同的速度作匀速运动，乙中导体棒ab最终静止
D.?三种情形下导体棒ab最终均静止
13.如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心.环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直.导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触.在圆心和圆环间连有电阻R.杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t=0时恰好在图示位置.规定从a到b流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从t=0开始转动一周的过程中，电流随ωt变化的图象是（
）
B.
C.
D.
14.如图所示，矩形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，ABC为正三角形金属线框，D、E分别是AC边和BC边的中点，在外力作用下金属线框匀速向右运动通过磁场，运动过程中线框平面始终与磁场垂直，速度始终与AB边垂直，当线框运动到①、②位置时，感应电流（　　）
A.大小相同，方向相同
B.大小不同，方向不同
C.大小不同，方向相同
D.大小相同，方向不同
15.如图所示，一导体圆环位于纸面内，
为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域（半径
）中有方向相反且与纸面垂直的匀强磁场，磁感应强度
。长为
的导体杆
可绕
转动，电阻为
，
端通过滑动触点与圆环接触良好。在圆心和圆环间连有电阻
。杆
以角速度
逆时针匀速转动，
时恰好在图示位置，圆环的电阻忽略不计，则杆
从
开始转动一周的过程中，下列说法正确的是（　　）
A.?所产生电流为直流电
B.?
时通过
的电流方向为
到
C.?
时通过
的电流大小为
D.?电阻
的电功率为
16.如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面下半部分存在垂直斜面向上的匀强磁场，一单匝圆形线圈用细绳挂在斜面上，圆心恰好位于磁场边界。从t=0开始，磁感应强度B随时间t变化的规律为B=kt（k为常数，且k>0）。圆形线圈半径为r，磁场变化过程中线圈始终未离开斜面，则（　　）
A.?t1时刻，穿过线圈的磁通量为
??????????????????B.?线圈中感应电流方向为顺时针
C.?线圈感应电流逐渐增大???????????????????????????????????????D.?绳子的拉力逐渐增大
二、综合题
17.如图所示，一半径为r的圆形均匀磁场区域内有一个边长为
的n匝正方形线框，线框单位长度的电阻为
，线框平面与磁场方向垂直，磁场方向垂直纸面向里，其磁感应强度随时间t均匀增大，磁感应强度的变化率为k
，
求：
（1）线圈中的感应电动势的大小E和方向；
（2）线圈中感应电流的大小I。
18.如图所示，固定在倾角θ=37°的斜面上的两根足够长的平行长直光滑金属导轨的间距d=0.5m，其底端接有阻值R=4Ω的电阻，整个装置处在方向垂直斜面向上、磁感应强度大小B=5T的匀强磁场中。一质量m=2kg的导体杆ab（质量分布均匀）垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。现ab在沿斜面向上、垂直于ab的恒力F=15N作用下，从静止开始沿导轨向上运动，当导体棒的位移达到L=8m时，其速度恰好达到最大（运动过程中ab始终与导轨保持垂直）。设ab接入电路的电阻r=1Ω，导轨电阻不计，重力加速度大小g=10m/s2。求此过程中；
（1）ab的速度最大值；
（2）流过电阻R的电荷量。
19.水平面上固定一个足够长的光滑金属框架，间距L=0.5m，左右两端各连接两个完全相同的小灯泡D。中间分布着垂直纸面向外的匀强磁场，磁场区域的左右边界分别为MN、
。质量m=0.2kg、电阻r=5
的光滑匀质金属杆静置在金属框架上。现在金属杆中央施加水平恒力F=0.5N，拉动金属杆从边界MN沿着金属框架进入磁场区域。当金属杆速度5m/s时，两个小灯泡恰好正常发光。已知小灯泡上面标示有“3V，0.3W”。求：
（1）磁感应强度B；
（2）灯泡正常发光时金属杆的加速度a；
（3）若杆的速度为v时撤去F，则此时杆离磁场右边界
的距离x应为多少才能使金属杆最终静止？
答案解析
1.【答案】
C
【解析】由题意得，穿过线圈的磁通量增加量为
根据法拉第电磁感应定律得
ABD不符合题意，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小。
2.【答案】
D
【解析】感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt，其中Em=nBSω，将线圈的转速加倍，其它条件不变，则Em和ω都增加一倍，此时交变电流的瞬时值表达式变为e′=2Emsin2ωt。
故答案为：D。
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用法拉第电磁感应定律，结合导线框的转速和面积求解电压、电流的大小。
3.【答案】
A
【解析】由法拉第电磁感应定律：E=N
；再由欧姆定律：I=
；
而电量公式：q=It；三式联立可得：q=n
，
故答案为：A。
【分析】通过的电荷量利用法拉第电磁感应定律和电流的定义式求解即可。
4.【答案】
B
【解析】当飞机在北半球水平飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，则由右手定则可判定机翼左端的电势比右端的电势高．若构成闭合电路则电流方向由机翼的右端流向左端，而机翼切割磁感线相当于电源，所以电源内部电流由负极流向正极．
故答案为：B。
【分析】
根据地球磁场的方向，结合飞机运动的方向，利用右手定则判断出电动势的方向，进而判断电势的高低。
5.【答案】
B
【解析】两根金属棒产生的感应电动势大小相等，都为E=BLv，由右手定则可知，两个感应电动势方向相反，相互抵消，整个回路总的感应电动势为零，没有感应电流，所以电压表和电流表读数都是0，两电表均无示数．
故答案为：B．
【分析】利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，进而分析电流表、电压表示数。
6.【答案】
B
【解析】单匝正方形线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，将产生正弦式电流，则电动势的最大值Em＝Bl2ω＝2πnBl2
，
其有效值E＝
＝
，计算小灯泡的额定功率P要用其有效值，即P＝
.R＝
＝
，故只有B选项正确．
故答案为：B
【分析】利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小，再利用功率公式求解功率即可。
7.【答案】
B
【解析】ab棒切割磁感线产生的感应电动势为：
，根据闭合电路的欧姆定律得：
，
故答案为：B。
【分析】利用公式E=BLv，代入数据求解即可。
8.【答案】
B
【解析】设在
时间内产生的感应电流为正，则根据楞次定律得知：在
时间内，感应电流为负；在
时间内感应电流为正．螺线管内的磁通量大小随时间按正弦规律，由数学知识知道：其切线的斜率等于
，按余弦规律变化，根据法拉电磁感应定律分析可知，螺线管内产生的感应电动势将按余弦规律变化，则感应电流也按余弦规律变化．B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
【分析】闭合电路中的磁通量发生改变，回路中就会产生感应电流，利用楞次定律判断电流的流向，利用法拉第电磁感应定律求解电压的大小，再利用欧姆定律求解回路中电流的大小。
9.【答案】
A
【解析】若保持圆环不动，则产生的感应电动势恒定为
，则
①
；若线圈转动：则
产生的感应电动势最大值：
?,有效值
，产生的热量
②，联立①②可得：
，
故答案为：A.
【分析】利用感生电动势的表达式求出两个过程电动势的大小，再结合焦耳热和电动势的关系求出焦耳热的大小，利用两个过程焦耳热大小相同可以求出两个磁感应强度的比值。
10.【答案】
A
【解析】A、根据题意，由动能定理知：导体棒：W1=Ek①，故A错误，C正确
B、根据能量守恒知W2﹣W1=Q②，故B正确；
D、对磁铁有：WF+WG﹣W2=0③，由①②③得WF+WG=Ek+Q
，
故D正确；
故选：A
【分析】分别选磁铁和导体棒为研究对象，根据动能定理列方程，对系统根据能量守恒知W2﹣W1=Q
．
11.【答案】
C
【解析】解答：解：由图象可知，磁感应随时间均匀增大，则由?=BS可知，磁通量随时间均匀增加，故其变化率恒定不变，故C正确；
由楞次定律可知，电流方向为顺时针，故A不正确；
由法拉第电磁感应定律可知，E==S，故感应电动势保持不变，电流强度不变，故BD均错；
故选C．
分析：由B﹣t图象可知磁感应强度的变化情况，则由磁通量的定义可知磁通量的变化率；再由楞次定律可判断电流方向；由法拉第电磁感应定律可求得感应电动势．
12.【答案】
B
【解析】甲图中ab棒产生感应电动势对C充电，C两板间电势差与感应电电动势相同时，没有电流做向右的匀速直线运动；
乙图中导体棒在初速度作用下，切割磁感线，产生电动势，出现安培力，阻碍其向前运动，其动能正转化为热能，最终会静止；
图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动．由此得选项B正确，ACD错误
故选：B
【分析】明确三种图中的电容器，电阻，电源在电路中的作用，电容器被充电后两板间的电压达到感应电动势便不再充电；电阻发热耗能，电池提供电流．
13.【答案】
C
【解析】杆OM以匀角速度ω逆时针转动，t=0时恰好进入磁场，故前
内有电流流过，根据右手定则可以判定，感应电流的方向从M指向圆心O，流过电阻时的方向是从b流向a，与给规定的正方向相反，为负值，在
时间内杆OM处于磁场之外，没有感应电流产生，C符合题意。
故答案为：C。
【分析】杆在转动过程中，根据法拉第电磁感应定律和右手定则以及图中所给出的磁场方向分析求解。
14.【答案】
D
【解析】在①、②位置切割磁感线的有效长度相同，速度相同，根据
因此感应电动势大小相同，感应电流大小相同，根据楞次定律可知，①是顺时针，②逆时针，感应电流方向相反。
故答案为：D。
【分析】根据图中信息可知①②两个位置切割磁感线的有效长度相同，速度相同，故感应电流大小相同，再由右手定则判断电流方向。
15.【答案】
C
【解析】A．两处磁场方向相反，所以电流方向相反，产生交流电，A不符合题意；
B．
时导体棒转过的角度为
导体棒在垂直纸面向里的磁场中，所以根据右手定则知通过
的电流方向为
到
，B不符合题意；
C．感应电动势为
所以电流为
C符合题意；
D．根据有效值的定义得
解得
所以电阻
的电功率为
D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用右手定则可以判别感应电流的方向相反所以为交流电；利用右手电阻可以判别其电流的方向，结合动生电动势和欧姆定律可以求出感应电流的大小；利用焦耳定律可以求出电流有效值的大小，结合热功率的表达式可以求出电阻消耗的电功率大小。
16.【答案】
B
【解析】A.
t1时刻，穿过线圈的磁通量为
A不符合题意；
B.
根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为顺时针，B符合题意；
C.
因
，则
大小不变，则线圈感应电流不变，C不符合题意；
D.
线圈受安培力方向沿斜面向上，则由F=BIL
可知，安培力逐渐变大，则绳子的拉力逐渐减小，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用磁感应强度和面积的大小可以求出磁通量的大小；利用楞次定律可以判别感应电流的方向；利用法拉第电磁感应定律可以判别感应电流的大小；利用安培力的表达式结合线圈的平衡可以判别拉力的大小变化。
17.【答案】
（1）向里的磁场的磁感应强度均匀增大，根据楞次定律可知线圈总的感应电流方向为逆时针方向，根据法拉第电磁感应定律有
（2）线圈中的感应电流为
【解析】（1）由于磁感应强度均匀增大，利用楞次定律可以判别感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律可以求出电动势的大小；
（2）已知电动势的大小，结合欧姆定律可以求出感应电流的大小。
18.【答案】
（1）由导体棒切割磁感线产生感应电动势最大值Em=Bdvm
感应电流
导体棒所受安培力F安=BId
当ab达到最大速度时满足F=F安+mgsinθ
代人数据得vm=2.4m/s
（2）流过电阻R的电荷量
联立解得
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律和安培力的表达式以及平衡条件分析求解。
（2）根据闭合电路欧姆定律以及电荷量的表达式分析求解。
?19.【答案】
（1）金属棒切割磁感线产生感应电动势相当于电源，两灯泡并联，则根据闭合电路欧姆定律有
两个小灯泡恰好正常发光，则
又E=BLv
联立可得，磁感应强度为
（2）两个小灯泡恰好正常发光时受到的安培力为
则根据牛顿第二定律有
解得，灯泡正常发光时金属杆的加速度为
，方向水平向右
（3）根据动量定理有
其中
代入数据联立解得
【解析】（1）金属切割磁感线产生感应电动势，再根据闭合电路欧姆定律列方程分析求解。
（2）两小灯泡正常发光时根据安培力的计算公式和牛顿第二定律计算金属棒的加速度大小。
（3）根据动量定理结合闭合电路欧姆定律列方程求解。
?
?