5.2电磁感应现象及其应用 课时训练 （Word版含答案）

2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册第5章第2节电磁感应现象及其应用
课时训练
【基础巩固】
1.如图所示，匀强磁场中有一个闭合的弹簧线圈，线圈的平面垂直于磁感线，下列哪种过程中线圈会产生感应电流线圈始终在磁场内
A.
线圈扩张
B.
线圈自下向上运动
C.
线圈自上向下运动
D.
线圈自左向右运动
2.图中能产生感应电流的是
A.
B.
C.
D.
3.如图所示，在竖直向下的匀强磁场中磁场范围足够大，有一闭合导体环，环面与磁场方向垂直，当导体环在磁场中完成下述运动时，可能产生感应电流的是
A.
导体环保持水平方位在磁场中向上或向下运动
B.
导体环保持水平方位向左或向右加速平动
C.
导体环绕垂直环面、通过环心的轴转动
D.
导体环以一条直径为轴，在磁场中转动
4.（多选）目前无线电力传输已经比较成熟，如图所示为一种非接触式电源供应系统．这种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．利用这一原理，可以实现对手机进行无线充电．下列说法正确的是
A.
若A线圈中输入电流，B线圈中就会产生感应电动势
B.
只有A线圈中输入变化的电流，B线圈中才会产生感应电动势
C.
A中电流越大，B中感应电动势越大
D.
A中电流变化越快，B中感应电动势越大
5.（多选）用如图所示的实验装置研究电磁感应现象，下列说法正确的是
A.
当把磁铁N极向下插入线圈时，电流表指针发生偏转
B.
当把磁铁N极从线圈中拔出时，电流表指针不发生偏转
C.
保持磁铁在线圈中相对静止时，电流表指针不发生偏转
D.
若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针发生偏转
【能力提升】
6.如图所示，在范围足够大的空间存在一个磁场，磁感线呈辐状分布，其中磁感线O竖直向上，磁场中竖直固定一个轻质弹簧．在距离弹簧某一高度处，将一个金属圆盘由静止释放，圆盘下落的过程中盘面始终保持水平，且圆盘的中轴线始终与弹簧的轴线、磁感线O重合．从圆盘开始下落，到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确的是
A.
在圆盘内磁通量不变
B.
从上往下看，在圆盘内会产生顺时针方向的涡流
C.
在接触弹簧之前，圆盘做自由落体运动
D.
圆盘的重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量
7.为寻找“磁生电”现象，英国物理学家法拉第在1831年把两个线圈绕在同一个软铁环上如图所示，一个线圈A连接电池E和开关，另一个线圈B连接开关，并在其中一段直导线正下方放置一小磁针。闭合开关、前，小磁针静止且与直导线平行。则下列说法正确的是?
?
A.
先闭合开关，再闭合开关，小磁针偏转了一下，最终复原
B.
先闭合开关，再闭合开关，小磁针偏转了一下，并一直保持这种偏转状态
C.
先闭合开关，再闭合开关，小磁针偏转了一下，最终复原
D.
先闭合开关，再闭合开关，小磁针偏转了一下，并一直保持这种偏转状态
8.如图甲所示为无线正向充电原理图，充电底座接交流电源，对充电底座供电，充电底座内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。如图乙所示，若在某段时间内，磁场垂直于接收线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度大小逐渐增大。下列说法正确的是
A.
无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是“电流的磁效应”
B.
送电线圈内的电流大小在逐渐减小
C.
受电线圈中感应电流方向由
D.
受电线圈有扩张趋势
9.如图所示，面积为S的矩形导线圈abcd放置在水平向右的匀强磁场B中，现将abcd绕ad轴顺时针旋转角到竖直面所在的虚线位置，下列说法正确的是
A.
线圈位于实线位置时的磁通量为
B.
线圈位于虚线位置时的磁通量为
C.
此过程线圈中不产生感应电流
D.
从右侧看，此过程线圈中产生顺时针的感应电流
10.一个椭圆形闭合金属线圈固定放置在纸面内，其左侧同一平面内固定一根直导线，给直导线通以如图1所示的电流，取该方向为电流的正方向，电流随时间变化规律的图像如图2所示，可判断
A.
闭合线圈所在处的磁场方向垂直纸面向里
B.
闭合线圈内磁通量一直增加
C.
闭合线圈内的感应电流存在情况：有、无、有顺次出现
D.
闭合线圈内的感应电流存在情况：无、有、无顺次出现
11.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度B应随时间t变化，以下四个图象能正确反映B和t之间对应关系的是
A.
B.
C.
D.
12.如图所示，金属棒ab放置于倾角为的粗糙金属导体框架PQMN上，框架下端接有一电阻R，整个空间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，其方向可调节。从某一时刻开始，将磁场方向从水平向左顺时针缓慢调至竖直向上，金属棒ab棒始终保持静止。则在此过程中
A.
穿过回路的磁通量先增大后减小
B.
流过电阻R的感应电流方向始终由M到N
C.
金属棒ab所受的安培力方向始终不变
D.
金属棒ab所受的安培力大小始终不变
13.（多选）下图是一种简易风速仪的示意图．当水平方向有风吹来时，风速仪的外接电流计就有示数．下列说法正确的有
A.
该风速仪工作时应用了电磁感应原理
B.
该风速仪工作时应用了电流的磁效应
C.
风速越大，电流计的示数越大
D.
风速越大，电流计的示数越小
14.（多选）如图甲所示，水平地面上边长为L的正方形ABCD区域，埋有与地面平行的金属管线。为探测金属管线的位置、走向和埋覆深度，先让金属管线载有电流，然后用闭合的试探小线圈穿过小线圈的磁场可视为匀强磁场在地面探测，如图乙所示，将暴露于地面的金属管接头接到电源的一端，将接地棒接到电源的另一端．这样金属管线中就有沿管线方向的电流。使线圈P在直线BD上的不同位置保持静止时线圈平面与地面平行，线圈中没有感应电流。将线圈P静置于A处，当线圈平面与地面平行时，线圈中有感应电流，当线圈平面与射线AC成角且保持静止时，线圈中感应电流消失。下列说法正确的是已知，
A.
金属管线沿BD走向
B.
图乙中的电源为电压恒定并且较大的直流电源
C.
金属管线的埋覆深度为
D.
线圈P在A处，当它与地面的夹角为时，P中的感应电流可能最大
15.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右匀速运动。时，磁感应强度为，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化请推导出这种情况下B与t的关系式。
16.如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd，已知边长、，电阻。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B在内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下始终保持静止状态。求：
时线框的磁通量；
整个过程中产生的焦耳热；
线框受到的摩擦力随t的表达式。
参考答案及详解
1.【答案】A
【解析】
A.线圈扩张，导致穿过线圈的磁通量变化，从而产生感应电流，故A正确；
B.线圈自下向上运动，穿过线圈的磁通量没变，所以没有产生感应电流，故B错误；
C.线圈自上向下运动，穿过线圈的磁通量没变，所以没有产生感应电流，故C错误；
D.线圈自左向右运动，因为是匀强磁场，穿过线圈的磁通量没变，所以没有产生感应电流，故D错误；
故选A。??
2.【答案】B
【解析】
A.线圈是不闭合的，不能产生感应电流，故A错误；
B.线框的面积增大，穿过线框的磁通量增大，能够产生感应电流，故B正确；
C.由于直导线在线圈的直径的上方，所以穿过线圈的磁通量等于0，电流增大，线圈的磁通量仍然是0，故C错误；
D.线圈整体垂直于磁场运动，线圈的磁通量始终是最大，没有发生变化，没有感应电流，故D错误。
故选B。??
3.【答案】D
【解析】
根据公式，B不变，线框沿纸面向上、向右运动，只要不出磁场，有效面积S不变，所以磁通量不变，线框垂直纸面沿竖直向上或向下运动，或沿水平方位向左或向右平动，S也不变，所以磁通量也不变，不产生感应电流，故AB错误；
C.导体环以垂直环面，通过环心的轴转动，穿过线圈的磁通量仍不变，不产生感应电流，故C错误；
D.环以一条直径为轴，在磁场中转动时，有效面积S在变化，磁通量变化，将产生感应电流，故D正确。
故选D。??
4.【答案】BD
【解析】解：A、根据感应电流产生的条件，若A线圈中输入恒定的电流，则A产生恒定的磁场，B中的磁通量不发生变化，则B线圈中就会不产生感应电动势，但在图输入过程中，A线圈中的电流从无到有，因此B线圈中会产生感应电动势，然而不是总会有的，故A错误；
B、若A线圈中输入变化的电流，根据法拉第电磁感应定律：可得，则B线圈中就会产生感应电动势，故B正确；
CD、根据法拉第电磁感应定律：可得，A线圈中电流变化越快，A线圈中电流产生的磁场变化越快，B线圈中感应电动势越大。故C错误；D正确。
故选：BD。
根据法拉第电磁感应定律：，再结合感应电流产生的条件，从而即可解答。
该题的情景设置虽然新颖，与日常的生活联系也密切，但抓住问题的本质，使用电磁感应的规律即可正确解答。
5.【答案】AC
【解析】
A.当把磁铁N极向下插入线圈时，穿过线圈中的磁通量在变化，故线圈中会产生感应电流，电流表指针发生偏转，选项A正确；
B.当把磁铁N极从线圈中拔出时，线圈中也会产生感应电流，故选项B错误；保持磁铁在线圈中相对静止时，线圈中的磁通量没变化，故无感应电流产生，所以电流表指针不发生偏转，选项C正确；
D.若磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，线圈与磁铁没有相对运动，故穿过线圈的磁通量也不变，电路中无感应电流，电流表指针不发生偏转，选项D错误。
故选：AC。
??
6.【答案】B
【解析】
A.磁感线呈辐状分布，故圆盘下落过程中，磁感应强度越来越大，故磁通量越来越大；故A错误；
B.圆盘下落过程中磁通量越来越大，根据楞次定律可判断出圆盘内会产生顺时针方向的涡流，故B正确；
C.圆盘下落过程中磁通量越来越大，根据楞次定律可得圆盘受到向上的阻力，故在接触弹簧之前，圆盘不可能做自由落体运动，故C错误；
D.圆盘下落过程中圆盘内会产生顺时针方向的涡流，会产生电热，根据能量守恒可得，圆盘的重力势能减少量大于弹簧弹性势能的增加量。故D错误；
故选B。??
7.【答案】C
【解析】
先闭合，A线圈中电流恒定，软铁环内有稳定的磁场，再闭合时B线圈中没有磁通量的变化，不会有感应电流，小磁针不动，故AB错误；
如果先闭合使B线圈形成闭合回路，再闭合时软铁环内磁通量增大，B线圈有感应电流，小磁针偏转一下；稳定时A中电流恒定，软铁环内磁通量无变化，B线圈无感应电流，小磁针将恢复原位，故C正确，D错误。
故选C。??
8.【答案】C
【解析】A、无线充电时，手机上受电线圈的工作原理是电磁感应，故A错误；
BCD、送电线圈中增大的电流才能产生的磁感应强度逐渐增大，使受电线圈有感应电流，根据楞次定律可知受电线圈中感应电流方向由且有收缩趋势，故BD错误，C正确；
故选C。
9.【答案】D
【解析】
A.矩形线圈实线放置，匀强磁场方向水平向右，平面abcd与竖直方向成角，将此时通过线圈的磁通量为。A错误；
B.线圈位于虚线位置时的磁通量为BS，故B错误；
C.因为此过程有磁通量的变化，且线圈是闭合线圈，故会产生感应电流，故C错误；
D.根据楞次定律和右手螺旋定则可知，从右侧看，此过程线圈中产生顺时针的感应电流，故D正确。
故选D。??
10.【答案】C
【解析】
A.根据安培定则可知，金属线圈所在处的磁场方向垂直纸面向外，A项错误；
B.由于固定导线中的电流先增加，再不变，最后减小，所以金属线圈内磁通量先增加，再不变，最后减少，B项错误；
产生感应电流的条件是：电路闭合；磁通量发生变化。所以中间电流恒定不变的一段没有感应电流，而开始和最后部分，闭合线圈中的磁通量发生了变化，都会产生感应电流，C项正确，D项错误。
??
11.【答案】C
【解析】
当通过闭合回路的磁通量不变，则MN棒中不产生感应电流，则有：
所以
或
即与时间t为一次函数关系，且时，，可知对应的图象应为C，?故C正确，ABD错误。
故选C。??
12.【答案】A
【解析】
A、根据，为磁场方向与回路所在平面的夹角，磁场方向从水平向左顺时针缓慢调至竖直向上，穿过回路的磁通量先增大后减小，当，即磁场方向与回路平面垂直时，磁通量最大，故A正确；
B、穿过回路向上的磁通量先增大后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场先向下后向上，所以回路中的电流先顺时针后逆时针，故B错误；
C、根据左手定则，金属棒ab所受的安培力方向始终在改变，故C错误；
D、本题可以类比成线圈在磁场中匀速转动，产生正弦交流电，即电流I时刻在变化，根据，安培力大小始终在改变，故D错误。
故选A。??
13.【答案】AC
【解析】
当有风吹来时，线圈随着转轴转动而切割磁感线，线圈与外电路形成回路而产生感应电流，故应用了电磁感应原理，故A正确，B错误；
风速越大，线圈转动的角速度越大，由知感应电动势越大，由闭合电路欧姆定律知，感应电流越大，电流计示数越大，故C正确，D错误。
故选AC。??
14.【答案】ACD
【解析】
A.如图1所示，若金属管线沿BD走向，线圈在金属管线正上方，磁通量恒为0，线圈中无感应电流，故A正确；
B.若电源为恒定直流电，产生恒定的磁场，线圈P静止的话，磁通量不变，一定无感应电流，故B错误；
C.如图2所示，当金属管线F与A的连线与线圈P平面垂直的时候，线圈P中磁通量恒为0，无感应电流，则，故C正确；
D.如图3所示，当线圈P在A处，与EA平行时，有效面积最大，磁通量最大，但感应电流与磁通量变化率有关，故可能有最大感应电流，故D正确。
故选ACD。??
15.【答案】解：要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有：
，
解之得：；
答：磁感应强度随时间变化的规律为：．
16.【答案】解：由图乙知，时磁感应强度大小，
此刻，磁通量：；
根据法拉第电磁感应定律，有感应电动势：
焦耳热：
由图示图象可知，感应电动势：，
感应电流：，
安培力：，
线框静止，由平衡条件得摩擦力：；
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