2.2 法拉第电磁感应定律 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案）
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| 名称 | 2.2 法拉第电磁感应定律 同步练习—2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册（Word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 320.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-20 12:23:26 | ||
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文档简介
第二章 电磁感应
2.2 法拉第电磁感应定律
1．(多选)如图所示，矩形金属框架三个竖直边ab、cd、ef的长均为L，电阻均为R，其余电阻不计，框架以速度v匀速平动地进入磁感应强度为B的匀强磁场，设ab、cd、ef三条边先后进入磁场时，ab边两端电压分别为U1、U2、U3，则下列判断结果正确的是( )
A．U1＝BLv B．U2＝2U1
C．U3＝0 D．U1＝U2＝U3
2. 如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A． B．
C． D．
3. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为( )
A．c→a,2∶1
B．a→c,2∶1
C．a→c,1∶2
D．c→a,1∶2
4．在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图甲所示，0～1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力Ff随时间变化的图像是下图中的(设向右的方向为摩擦力的正方向) ( )
A B
C D
5．如图甲所示，单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积S＝0.3 m2，线框连接一个阻值R＝3 Ω的电阻，其余电阻不计，线框cd边位于磁场边界上．取垂直于线框平面向外为磁感应强度B的正方向，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．下列判断正确的是( )
A．0～0.4 s内线框中感应电流沿逆时针方向
B．0.4～0.8 s内线框有扩张的趋势
C．0～0.8 s内线框中的电流为0.1 A
D．0～0.4 s内ab边所受安培力保持不变
6.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论错误的是( )
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
7.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻，将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外其余电阻不计，现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则( )
A．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b
B．金属棒向下运动时弹簧弹力和安培力一直在增大
C．金属棒运动过程中所受安培力的方向始终与运动方向相反
D．金属棒减少的重力势能全部转化为回路中增加的内能
8．(多选)如图所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直．现有一平行于导轨的恒力F向右拉ab杆，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．
用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 ( )
A．F的功率
B．安培力的功率的绝对值
C．F与安培力的合力的功率
D．iE
9．闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图像分别如图所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，正确的是 ( )
A．图甲回路中感应电动势恒定不变
B．图乙回路中感应电动势恒定不变
C．图丙回路中0～t 时间内感应电动势小于t ～t 时间内感应电动势
D．图丁回路中感应电动势先变大后变小
10．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则( )
A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在t＝1×10 s时，感应电动势最小
C．在t＝2×10 s时，感应电动势为零
D．在0～2×10 s时间内，线圈中感应
电动势的平均值为零
11．(多选)如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L＝0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为30°，其电阻不计．把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使棒的两端都与导轨良好接触．已知两金属棒的质量均为m＝0.1 kg、电阻均为R＝0.2 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5 T．当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止(g＝10 m/s )，则( )
A．F的大小为0.5 N
B．金属棒ab产生的感应电动势为1.0 V
C．ab棒两端的电压为1.0 V
D．ab棒的速度为5.0 m/s
12．如图所示，相距为D的两水平直线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上、下边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(LA．线框一直都有感应电流
B．线框一定有减速运动的过程
C．线框不可能有匀速运动的过程
D．线框产生的总热量为mg
13．如图所示，光滑铜环水平固定，半径为l，长为l、电阻为r的铜棒OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环良好接触，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．现使铜棒OA以角速度ω逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为3r，上方导线与O点连接，下方导线与铜环连接，其他电阻不计．下列说法正确的是( )
A．O点的电势比A点的电势高
B．回路中通过的电流为
C．该定值电阻两端的电压为ωBl2
D．该定值电阻上的热功率为
14．(多选)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则关于导线中产生的感应电动势的说法正确的是( )
A．一定为0.1 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
15．(多选)如图甲圆环a和b均由相同的均匀导线制成，a环半径是b环的两倍，两环用不计电阻且彼此靠得较近的导线连接．若仅将a环置于图乙所示变化的磁场中，则导线上M、N两点的电势差UMN＝0.4 V．下列说法正确的是( )
A．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向里
B．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向外
C．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差UMN＝－0.4 V
D．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差UMN＝－0.2 V
16.如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab＝L.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流为( )
A．I＝ B．I＝
C．I＝ D．I＝
17. 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中．
(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
(3)指针偏转角度取决于什么？
18．如图所示，边长为0.1 m的正方形线圈ABCD在大小为0.5 T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动．初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1 s线圈转了90°，求：
(1)线圈在1 s时间内产生的感应电动势的平均值；
(2)线圈在1 s末的感应电动势大小．
19.如图所示，两平行金属导轨间距L＝0.5 m，导轨与水平面成θ＝37°.导轨上端连接有E＝6 V、r＝1 Ω的电源和滑动变阻器．长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，金属棒的质量m＝0.2 kg、电阻R0＝1 Ω，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒一直静止在导轨上．当滑动变阻器的阻值R＝1 Ω时金属棒刚好与导轨间无摩擦力．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)此时电路中的电流I；
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为4 Ω时金属棒受到的摩擦力大小．
参考答案
1 AB
2 B
3 C
4 A
5 C
6 B
7 C
8 BD
9 B
10 C
11 BD
12 B
13 C
14 BCD
15 AD
16 B
17 (1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大．(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大．(3)指针偏转角度大小取决于的大小．
18解：初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为零，而1 s末线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故磁通量有变化，有感应电动势产生．
(1)根据E＝可得在转过90°的过程中产生的平均感应电动势＝＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V.
(2)当线圈转了1 s时，恰好转了90°，此时线圈的速度方向与磁感线的方向平行，线圈的BC段不切割磁感线(或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应电动势，即E′＝0.
19解：(1)根据闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器的电阻为R1＝1 Ω时，电流
I1＝＝ A＝2 A.
(2)金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN如图．
根据平衡条件可得mgsin θ＝F1cos θ，
又F1＝BI1l，
解得B＝＝＝1.5 T，
当滑动变阻器的电阻为R2＝4 Ω时，电流
I2＝＝ A＝1 A，
又F2＝BI2l＝1.5×1×0.5 N＝0.75 N，
mgsin θ＝0.2×10×sin 37°＝1.2 N，
所以mgsin θ＞F2cos θ，
金属棒受到沿导轨平面向上的摩擦力Ff根据平衡条件可得
mgsin θ＝F2cos θ＋Ff，
联立解得Ff＝mgsin θ－F2cos θ＝0.2×10×sin 37°－0.75×cos 37°＝0.6 N.
2.2 法拉第电磁感应定律
1．(多选)如图所示，矩形金属框架三个竖直边ab、cd、ef的长均为L，电阻均为R，其余电阻不计，框架以速度v匀速平动地进入磁感应强度为B的匀强磁场，设ab、cd、ef三条边先后进入磁场时，ab边两端电压分别为U1、U2、U3，则下列判断结果正确的是( )
A．U1＝BLv B．U2＝2U1
C．U3＝0 D．U1＝U2＝U3
2. 如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中．在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为( )
A． B．
C． D．
3. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增大为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2.通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为( )
A．c→a,2∶1
B．a→c,2∶1
C．a→c,1∶2
D．c→a,1∶2
4．在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图甲所示，0～1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力Ff随时间变化的图像是下图中的(设向右的方向为摩擦力的正方向) ( )
A B
C D
5．如图甲所示，单匝矩形金属线框abcd处在垂直于线框平面的匀强磁场中，线框面积S＝0.3 m2，线框连接一个阻值R＝3 Ω的电阻，其余电阻不计，线框cd边位于磁场边界上．取垂直于线框平面向外为磁感应强度B的正方向，磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示．下列判断正确的是( )
A．0～0.4 s内线框中感应电流沿逆时针方向
B．0.4～0.8 s内线框有扩张的趋势
C．0～0.8 s内线框中的电流为0.1 A
D．0～0.4 s内ab边所受安培力保持不变
6.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直．从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论错误的是( )
A．感应电流方向不变
B．CD段直线始终不受安培力
C．感应电动势最大值E＝Bav
D．感应电动势平均值＝πBav
7.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻，将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外其余电阻不计，现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则( )
A．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b
B．金属棒向下运动时弹簧弹力和安培力一直在增大
C．金属棒运动过程中所受安培力的方向始终与运动方向相反
D．金属棒减少的重力势能全部转化为回路中增加的内能
8．(多选)如图所示，位于同一水平面内的两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab放在导轨上并与导轨垂直．现有一平行于导轨的恒力F向右拉ab杆，使它由静止开始向右运动．杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计．
用E表示回路中的感应电动势，i表示回路中的感应电流，在i随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于 ( )
A．F的功率
B．安培力的功率的绝对值
C．F与安培力的合力的功率
D．iE
9．闭合回路的磁通量Φ随时间t的变化图像分别如图所示，关于回路中产生的感应电动势的下列论述，正确的是 ( )
A．图甲回路中感应电动势恒定不变
B．图乙回路中感应电动势恒定不变
C．图丙回路中0～t 时间内感应电动势小于t ～t 时间内感应电动势
D．图丁回路中感应电动势先变大后变小
10．单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则( )
A．在t＝0时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B．在t＝1×10 s时，感应电动势最小
C．在t＝2×10 s时，感应电动势为零
D．在0～2×10 s时间内，线圈中感应
电动势的平均值为零
11．(多选)如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距L＝0.4 m，导轨所在平面与水平面的夹角为30°，其电阻不计．把完全相同的两金属棒(长度均为0.4 m)ab、cd分别垂直于导轨放置，并使棒的两端都与导轨良好接触．已知两金属棒的质量均为m＝0.1 kg、电阻均为R＝0.2 Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B＝0.5 T．当金属棒ab在平行于导轨向上的力F作用下沿导轨向上匀速运动时，金属棒cd恰好能保持静止(g＝10 m/s )，则( )
A．F的大小为0.5 N
B．金属棒ab产生的感应电动势为1.0 V
C．ab棒两端的电压为1.0 V
D．ab棒的速度为5.0 m/s
12．如图所示，相距为D的两水平直线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上、下边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L(L
B．线框一定有减速运动的过程
C．线框不可能有匀速运动的过程
D．线框产生的总热量为mg
13．如图所示，光滑铜环水平固定，半径为l，长为l、电阻为r的铜棒OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环良好接触，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中．现使铜棒OA以角速度ω逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环上，定值电阻的阻值为3r，上方导线与O点连接，下方导线与铜环连接，其他电阻不计．下列说法正确的是( )
A．O点的电势比A点的电势高
B．回路中通过的电流为
C．该定值电阻两端的电压为ωBl2
D．该定值电阻上的热功率为
14．(多选)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则关于导线中产生的感应电动势的说法正确的是( )
A．一定为0.1 V B．可能为零
C．可能为0.01 V D．最大值为0.1 V
15．(多选)如图甲圆环a和b均由相同的均匀导线制成，a环半径是b环的两倍，两环用不计电阻且彼此靠得较近的导线连接．若仅将a环置于图乙所示变化的磁场中，则导线上M、N两点的电势差UMN＝0.4 V．下列说法正确的是( )
A．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向里
B．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向外
C．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差UMN＝－0.4 V
D．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差UMN＝－0.2 V
16.如图所示，MN、PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，ab＝L.磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为60°，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒的电流为( )
A．I＝ B．I＝
C．I＝ D．I＝
17. 如图所示，将条形磁铁从同一高度插入线圈的实验中．
(1)快速插入和缓慢插入磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
(2)分别用一根磁铁和两根磁铁以同样速度快速插入，磁通量的变化量ΔΦ相同吗？指针偏转角度相同吗？
(3)指针偏转角度取决于什么？
18．如图所示，边长为0.1 m的正方形线圈ABCD在大小为0.5 T的匀强磁场中以AD边为轴匀速转动．初始时刻线圈平面与磁感线平行，经过1 s线圈转了90°，求：
(1)线圈在1 s时间内产生的感应电动势的平均值；
(2)线圈在1 s末的感应电动势大小．
19.如图所示，两平行金属导轨间距L＝0.5 m，导轨与水平面成θ＝37°.导轨上端连接有E＝6 V、r＝1 Ω的电源和滑动变阻器．长度也为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，金属棒的质量m＝0.2 kg、电阻R0＝1 Ω，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，金属棒一直静止在导轨上．当滑动变阻器的阻值R＝1 Ω时金属棒刚好与导轨间无摩擦力．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
(1)此时电路中的电流I；
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为4 Ω时金属棒受到的摩擦力大小．
参考答案
1 AB
2 B
3 C
4 A
5 C
6 B
7 C
8 BD
9 B
10 C
11 BD
12 B
13 C
14 BCD
15 AD
16 B
17 (1)磁通量变化相同，但磁通量变化的快慢不同，快速插入比缓慢插入时指针偏转角度大．(2)用两根磁铁快速插入时磁通量变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大．(3)指针偏转角度大小取决于的大小．
18解：初始时刻线圈平面与磁感线平行，所以穿过线圈的磁通量为零，而1 s末线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，故磁通量有变化，有感应电动势产生．
(1)根据E＝可得在转过90°的过程中产生的平均感应电动势＝＝0.5×0.1×0.1 V＝0.005 V.
(2)当线圈转了1 s时，恰好转了90°，此时线圈的速度方向与磁感线的方向平行，线圈的BC段不切割磁感线(或认为切割磁感线的有效速度为零)，所以线圈不产生感应电动势，即E′＝0.
19解：(1)根据闭合电路欧姆定律，当滑动变阻器的电阻为R1＝1 Ω时，电流
I1＝＝ A＝2 A.
(2)金属棒受重力mg、安培力F和支持力FN如图．
根据平衡条件可得mgsin θ＝F1cos θ，
又F1＝BI1l，
解得B＝＝＝1.5 T，
当滑动变阻器的电阻为R2＝4 Ω时，电流
I2＝＝ A＝1 A，
又F2＝BI2l＝1.5×1×0.5 N＝0.75 N，
mgsin θ＝0.2×10×sin 37°＝1.2 N，
所以mgsin θ＞F2cos θ，
金属棒受到沿导轨平面向上的摩擦力Ff根据平衡条件可得
mgsin θ＝F2cos θ＋Ff，
联立解得Ff＝mgsin θ－F2cos θ＝0.2×10×sin 37°－0.75×cos 37°＝0.6 N.