第二章电磁感应 考前复习试题（Word版含答案）

2019人教版高二物理选二电磁感应考前复习试题
一、单选题
1．如图甲所示，一个环形导线线圈的电阻为r、面积为S，其位于一垂直于环形面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。有一电阻R将其两端分别与图甲中的环形线圈a、b相连，其余电阻不计，在0～t0时间内，下列说法正确的是（　　）
A．a、b间的电压大小为，a点电势高于b点
B．a、b间的电压大小为，a点电势低于b点
C．流过R的电流大小为，方向从上到下
D．流过R的电流大小为，方向从下到上
2．如图所示，先后以速度和匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，，在先后两种情况下（　　）
A．线圈中的感应电动势之比为 B．线圈中的感应电流之比为
C．线圈中产生的焦耳热之比为 D．通过线圈某截面的电荷量之比为
3．如图所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈中有水平向左的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律为。下列说法正确的是（　　）
A．通过线圈的磁通量为nBS B．M、N两点的电势差均匀增大
C．M点电势低于N点电势 D．M、N两点电势差的绝对值为kS
4．如图，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（　　）
A．线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流 B．线圈a对水平桌面的压力F不变
C．穿过线圈a的磁通量减小 D．线圈a有收缩的趋势
5．如图所示的电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是带有铁芯的线圈，其自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合且电路稳定后两灯都正常发光，则（　　）
A．闭合S，两灯同时正常发光 B．闭合S，A比B先达到稳定发光状态
C．断开S，A灯先闪亮一下后逐渐熄灭 D．断开S，A灯和B灯逐渐熄灭
6．如图甲所示，圆形导线框与电阻R串联，框内有变化的磁场，取由a经R流向b为感应电流iR的正方向，测得iR随时间t变化的图象如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向，则描述磁感应强度B随时间t变化的图象正确的是（　　）
A． B． C． D．
二、多选题
7．空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒、。某时刻在棒上施加一恒力，使棒向左运动。导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　）
A．回路中有顺时针方向的电流
B．磁场对金属棒的作用力向右
C．金属棒一直做匀加速直线运动
D．金属棒先做加速度减小的加速运动，之后做匀加速直线运动
8．如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度始终为v，则下列说法正确的是（　　）
A．在位置II时外力为 B．在位置II时线框中的电功率为
C．此过程中产生的电能为 D．此过程中通过导线横截面的电荷量为
9．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒ab、cd，与导轨一起构成闭合回路。两根导体棒的质量均为m，长度均为L，电阻均为R，其余部分的电阻不计。在整个导轨所在的平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。开始时，两导体棒均在导轨上静止不动，某时刻给导体棒ab以水平向右的初速度v0，则（　　）
A．导体棒ab刚获得速度v0时受到的安培力大小为
B．两导体棒ab、cd速度会减为0
C．两导体棒运动的整个过程中产生的热量为
D．通过导体棒的电荷量为
10．半径为R的圆形磁场的磁感应强度为B，半径也为R的单匝圆形线圈电阻为r，两圆同平面。线框以速度v沿两圆心连线匀速穿过磁场区域，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．线圈中最大感应电流
B．线圈位移为R时线圈电功率为
C．线圈所受安培力的最大功率为
D．线圈穿过磁场过程中通过线圈的磁通量变化率的最大值为2BRv
三、实验题
11.有一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转．现把它与一个线圈串联，将磁体从线圈上方插入或拔出，如图所示．请完成下列填空：
(1)图甲中灵敏电流计指针的偏转方向为_______．(填“偏向正接线柱”或“偏向负接线柱”)
(2)图乙中磁体下方的极性是________．(填“N极”或“S极”)
(3)图丙中磁体的运动方向是________．(填“向上”或“向下”)
(4)图丁中线圈从上向下看的电流方向是________．(填“顺时针”或“逆时针”)
12.如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置．
(1)将图中所缺导线补充完整．
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)，A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针将________(填“向左偏”或“向右偏”)．
(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是________(填图中仪器的字母)．
四、解答题
13．如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距L=0.5，导轨所在平面与水平面的夹角θ=30°，M、P间接有R=3.2Ω的电阻。范围足够大的匀强磁场垂直导轨所在平面向上，磁感应强度大小B=1.6T。长度与导轨间距相等、质量m=0.2kg、阻值r=0.8Ω的金属棒放在两导轨上，在大小为1.8N、方向平行于导轨向上的恒定拉力F作用下，从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并保持良好接触，导轨足够长且电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s2。
（1）当金属棒的速度大小v1=1m/s时，求金属棒的加速度大小a；
（2）金属棒向上的位移大小s=5.5m前，金属棒已经进入匀速运动状态，求金属棒从开始运动到位移大小s=5.5m的过程中R上产生的焦耳热。
14.如图，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上．t＝0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动．t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.求：
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；
(2)电阻的阻值．
15.如图所示，空间存在B＝0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2 m，R＝0.3 Ω的电阻接在导轨一端，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1 kg、接入电路的电阻r＝0.1 Ω的导体棒，已知导体棒和导轨间的动摩擦因数为0.2.从零时刻开始，对ab棒施加一个大小为F＝0.45 N、方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，ab棒始终保持与导轨垂直且接触良好．(g＝10 m/s2)
(1)分析导体棒的运动性质；
(2)求导体棒所能达到的最大速度的大小；
(3)试定性画出导体棒运动的速度－时间图像．
参考答案
1．D【详解】根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，再根据右手螺旋定则可知环形导线中的感应电流为顺时针，即a点为电源的负极，所以a点电势低于b点，流经R的电流方向为从下到上。
感应电动势则流过R的电流大小为
a、b间的电压大小为路端电压
2．C【详解】
A．感应电动势为由于则感应电动势之比为故A错误；
B．感应电流为由于则感应电流之比为故B错误；
C．线框穿出磁场的时间为由于则有产生的焦耳热为
则焦耳热之比故C正确；
D．通过线圈某截面的电荷量为
由于B、S、R都相等，则通过某截面的电荷量之比为1：1，故D错误。故选C。
3．C【详解】A．由磁通量的定义可知通过线圈的磁通量为，故A错误；
BD．由法拉第电磁感应定律得M、N两点的电势差可知M、N两点的电势差不变，故BD错误；
C．若MN之间连接形成回路，由楞次定律知，电流方向为逆时针，则M点电势低于N点电势，故C正确。
4．D【详解】AC．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加，根据楞次定律可以判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故AC错误；
B．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a有远离b的趋势，故线圈a对水平桌面的压力将增大，B错误；
D．当滑动触头P向下移动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，则b产生的磁场增大，根据安培定则可知磁场的方向向下，从而判断出穿过线圈a的磁通量向下增加，据楞次定律的推广：“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加，故只有线圈面积减少或远离线圈b时才能阻碍磁通量的增加，故线圈a应有收缩的趋势，D正确。
5．D【详解】AB．闭合S后待电路稳定前，L产生自感电动势阻碍通过其的电流增大，所以B比A先达到稳定发光状态，故AB错误；
CD．断开S后开始的一段时间内，L产生自感电动势阻碍通过其的电流减小，由于此时A、B和L在同一回路中，所以A灯和B灯均逐渐熄灭，故C错误，D正确。
6．B【详解】A．0～1s内、1～2s内的磁感应强度不变，根据法拉第电磁感应定律知，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误．
B．在0～1s内，1～2s内，根据法拉第电磁感应定律知E=nS，磁感应强度变化率不变，则感应电动势不变，根据楞次定律知，0～1s内感应电流从a经R流向b，1～2s内感应电流从b经R流向a，故B正确．
C．在0～1s内，1～2s内，根据法拉第电磁感应定律知，E=nS，磁感应强度变化率不变，则感应电动势不变，据楞次定律知，0～1s内感应电流从b经R流向a，1～2s内感应电流从a经R流向b，故C错误．
D．在0～1s内，1～2s内，根据法拉第电磁感应定律知，磁感应强度的变化率不是定值，则感应电动势变化，感应电流变化，故D错误．
7．BD【详解】AB．棒向左运动切割磁感线，由右手定则可知，产生逆时针方向的感应电流，由左手定则可知，AB棒受到的安培力水平向右，A错误，B正确；
D．金属棒受到水平向左的安培力，做加速运动，切割磁感线，产生顺时针方向的感应电流，两金属棒产生的感应电流方向相反，设回路总电阻为R，可得
由于刚开始金属棒速度v1较大，故回路总电流沿逆时针方向，对AB由牛顿第二定律可得
随着两金属棒的加速，速度差逐渐增大到某一值后保持不变，故金属棒先做加速度减小的加速运动，之后做匀加速直线运动，D正确；
C．对金属棒CD由牛顿第二定律可得
可知金属棒CD的加速度先增大后再保持不变，故金属棒并不是始终做匀加速直线运动，C错误。
8．BC【详解】A．在位置Ⅱ时，根据右手定则知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向，所以总电流
线框左右边所受安培力的方向均向左，所以得故A错误；
B．此时线框中的电功率为故B正确；
C．金属线框从开始至位移为L的过程，产生的电能
从位移为L到为 的过程，产生的电能
所以整个过程产生的电能为，故C正确；
D．此过程穿过线框的磁通量的变化为0，通过线框横截面的电荷量为故D错误。
9．ACD【详解】A．导体棒ab刚获得速度v0时受到的安培力大小为故A正确；
BC．在开始的一段时间内两导体棒所受安培力大小相等、方向相反，系统所受合外力为零，动量守恒，最终两导体棒会达到共同速度v，即解得
根据能量守恒定律可得两导体棒运动的整个过程中产生的热量为故B错误，C正确；
D．设整个通过导体棒的平均电流为，对ab根据动量定理有
通过导体棒的电荷量为故D正确。
10．AD【详解】
ABC．当线圈位移为时，线圈中感应电流最大，此时有效切割长度为，最大感应电流为此时线圈的电功率最大为
由功能关系可知，此时安培力的功率也最大为故A正确，BC错误；
D．磁通量变化率最大时，对应的感应电动势最大，感应电流也最大，即故D正确。
三、实验题
11.答案　(1)偏向正接线柱　(2)S极　(3)向上　(4)逆时针
解析　(1)由题图甲可知，磁体向下运动，穿过线圈的磁通量增加，原磁场方向向下，则线圈中感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向，即电流从正接线柱流入电流计，指针偏向正接线柱．
(2)由题图乙可知，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，又知磁通量增加，根据楞次定律可知，磁体下方的极性为S极．
(3)由题图丙可知，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，磁体向上运动．
(4)由题图丁可知，磁体向上运动，穿过线圈的磁通量减小，原磁场方向向上，根据楞次定律可知感应电流方向(从上向下看)为逆时针方向．
12.答案　(1)见解析图　(2)向右偏　向左偏　(3)B
解析　(1)将线圈B和灵敏电流计串联组成一个回路，将开关、滑动变阻器、电源、线圈A串联组成另一个回路即可，连接图如图所示．
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过B线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中时，穿过B线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将向右偏；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，线圈A中电流减小，穿过B线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏．
(3)在灵敏电流计所在的电路中，为电路提供电流的是线圈B.
四、计算题
13．（1）a=3.2m/s2；（2）QR=1.52J
解：（1）当金属棒的速度大小v1=1m/s时，设回路中的感应电动势为E、感应电流为I，则
此时金属棒受到的安培力 根据牛顿第二定律有解得
（2）设金属棒进入匀速运动状态时的速度大小为vm，根据受力平衡有又
设在所研究的过程中金属棒克服安培力做的功为W安，根据动能定理有
又知道R上产生的焦耳热为联立解得
14.答案　(1)Blt0　(2)
解析　(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得F－μmg＝ma①
设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式有v＝at0②
当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律知产生的电动势为E＝Blv③
联立①②③式可得
E＝Blt0④
(2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆定律
I＝⑤
式中R为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为
F安＝BlI⑥
因金属杆做匀速运动，有F－μmg－F安＝0⑦
联立④⑤⑥⑦式得R＝.
15.答案　(1)做加速度减小的加速运动，最终做匀速运动　(2)10 m/s　(3)见解析图
解析　(1)导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势E＝BLv①
回路中的感应电流I＝②
导体棒受到的安培力F安＝BIL③
导体棒运动过程中受到拉力F、安培力F安和摩擦力Ff的作用，根据牛顿第二定律有：
F－μmg－F安＝ma④
由①②③④得：F－μmg－＝ma⑤
由⑤可知，随着速度的增大，安培力增大，加速度a减小，当加速度a减小到0时，速度达到最大，此后导体棒做匀速直线运动．
(2)当导体棒达到最大速度时，有F－μmg－＝0
可得：vm＝＝10 m/s
(3)由(1)(2)中的分析与数据可知，导体棒运动的速度－时间图像如图所示．
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