人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律 能力提升（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律 能力提升（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 339.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-08 09:12:36 | ||
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文档简介
人教版选择性必修2物理 2.2法拉第电磁感应定律 能力
一、单项选择题（共9小题；共36分）
1. 如图画出的是穿过一个单匝闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的
A. 第 末线圈中的感应电动势是
B. 第 末线圈中的瞬时电动势比第 末的小
C. 第 末线圈中的瞬时电动势为零
D. 第 末和 末的瞬时电动势的方向相同
2. 如图所示， 、 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 匝，边长 ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则
A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. 、 线圈中感应电动势之比为
C. 、 线圈中感应电流之比为
D. 、 线圈中电功率之比为
3. 如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为 ，总电阻为 （指拉直时两端的电阻），磁感应强度为 的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点 用铰链连接长度为 、电阻为 的导体棒 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时， 点的线速度为 ，则这时 两端的电压大小为
A. B. C. D.
4. 歼 战斗机为中国人民解放军研制的第四代战机。如图所示，机身长为 ，机翼两端点 、 间的距离为 ，现该战斗机在我国近海海域上空以速度 沿水平方向直线飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为 ， 、 两点间的电压大小为 。则
A. ， 点电势高于 点电势
B. ， 点电势高于 点电势
C. ， 点电势高于 点电势
D. ， 点电势高于 点电势
5. 如图所示，导线 长为 ，在磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场中以角速度 沿图示方向绕通过悬点 的竖直轴 旋转，导线 与竖直方向的夹角为 。则导线 产生的感应电动势大小和 、 两点电势高低情况分别是
A. ， 点电势高 B. ， 点电势高
C. ， 点电势高 D. ， 点电势高
6. 如图，一匝数为 、面积为 、总电阻为 的圆形线圈，放在磁感应强度为 的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈由原位置翻转 ，此过程中通过线圈导线横截面的电荷量为
A. B. C. D.
7. 如图 所示， 匝的线圈（图中只画了 匝）两端 、 与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图 所示规律变化。下列说法正确的是
A. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
B. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
C. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
D. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
8. 一个面积 、匝数 匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度 随时间 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是
A. 在开始的 内穿过线圈的磁通量变化率等于
B. 在开始的 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C. 在开始的 内线圈中产生的感应电动势等于
D. 在第 末线圈中的感应电动势等于零
9. 如图所示，由均匀导线制成的半径为 的圆环，以速度 匀速进入一磁感应强度大小为 的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（）时， 、 两点的电势差为
A. B. C. D.
二、双项选择题（共1小题；共4分）
10. 如图所示，电阻不计的导轨 固定，其中 是半径为 的半圆弧， 为半圆弧的中点， 为圆心， 是长为 、可绕 转动的金属杆，其电阻为 ， 端与导轨接触良好。空间存在与导轨平面垂直且向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小为 。现使 从 位置起以角速度 逆时针匀速转到 位置，则该过程中
A. 产生的感应电流大小恒定，方向为
B. 通过 的电荷量为可
C. 回路中的感应电动势大小为
D. 金属杆 的发热功率为
三、多项选择题（共1小题；共4分）
11. 如图所示，两个单匝闭合线圈 、 的半径分别为 和 ，用相同粗细、相同材料的金属导线制成。圆形匀强磁场区域的边缘恰好与 线圈重合，其磁感应强度 随时间均匀增大，则
A. 穿过 、 两线圈的磁通量之比为
B. 、 两线圈的感应电动势之比为
C. 、 两线圈的感应电流之比为
D. 、 两线圈的电功率之比为
四、解答题（共1小题；共13分）
12. 如图（）所示足够长的光滑平行金属导轨 、 倾斜放置，两导轨间距离为 ，导轨平面与水平面间的夹角为 ，磁感应强度为 的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的 、 两端连接阻值为 的电阻，金属棒 垂直于导轨放置，并用细线通过光滑定滑轮与重物相连，金属棒 的质量 、电阻 ，重物的质量 。如果将金属棒和重物由静止释放，金属棒沿导轨上滑距离与时间的关系图象如图（）所示，不计导轨电阻， 取 。求：
（1） 时刻金属棒的加速度；
（2）磁感应强度 的大小以及在 内通过电阻 的电荷量；
（3）在 内电阻 产生的热量。
答案
第一部分
1. A
【解析】由法拉第电磁感应定律知感应电动势 ， 内，，则第 末线圈中的感应电动势大小是 ，选项A正确； 图线的斜率表示磁通量的变化率，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，由图象知第 末线圈中的瞬时电动势比第 末的大，选项B错误；第 末穿过线圈的磁通量的变化率不为零，电动势不为零，选项C错误； 图象中，第 末和 末的图线斜率一正一负，瞬时电动势的方向相反，选项D错误。
2. C
【解析】根据楞次定律结合安培定则可知，两线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A错误。
根据 知，磁感应强度的变化率相等，两线圈匝数相等，边长之比为 ，则感应电动势之比为 ；根据电阻定律 可知，两线圈长度之比为 ，则电阻之比为 ，根据欧姆定律得，感应电流之比为 ，选项B错误，C正确。
根据 知，感应电动势之比为 ，感应电流之比为 ，则电功率之比为 ，选项D错误。
3. A
【解析】当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为：
；
金属环并联的电阻为：
两端的电压是路端电压， 两端的电压大小为：
4. D
【解析】飞机在北半球的上空以速度 沿水平方向直线飞行，地磁场磁感应强度的竖直分量为 ，切割磁感线的长度为 ，所以 ；根据右手定则可知 点的电势高于 点的电势，选项D正确，A、B、C错误。
5. D
【解析】导线 中的感应电动势大小 ，根据右手定则判断可知 点电势高，选项D正确，A、B、C错误。
6. B
【解析】由于开始线圈平面与磁场方向垂直，把线圈翻转 ，有 ，则通过线圈导线横截面的电荷量 ，选项B正确，A、C、D错误。
7. B
【解析】线圈相当于电源，由楞次定律可知 相当于电源的正极， 相当于电源的负极。故 应该与理想电压表的 号接线柱相连。由法拉第电磁感应定律得：，故B正确，ACD错误。
8. A
【解析】在开始的 内，磁通量变化率 ，因此A正确，B错误。感应电动势 ，因此C错误。第 末磁通量变化率不为零。
9. D
【解析】当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为 ；线框刚进入磁场时 边产生的感应电动势为：；
线框进入磁场的过程中 、 两点的电势差由欧姆定律得：，故D正确。
第二部分
10. A， B
【解析】金属杆绕其端点在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为 ，所以产生的感应电动势恒定，感应电流恒定；由于磁场方向垂直纸面向里，由右手定则可知感应电流的方向为 ，选项A正确，选项C错误。通过 的电荷量 ，选项B正确。由闭合电路欧姆定律得 ， 的发热功率为 ，选项D错误。
第三部分
11. A， C， D
【解析】任意时刻穿过 、 两线圈的磁感线条数相同，即磁通量相同，穿过两线圈的磁通量之比为 ，选项A正确；根据法拉第电磁感应定律得 ，， 是个定值，所以 、 两线圈的感应电动势之比为 ，选项B错误；线圈 、 的半径分别为 和 ，周长之比为 ，电阻之比为 ，则 、 两线圈的感应电流之比为 ，选项C正确；根据电功率 知， 相同，电流之比为 ，则 、 两线圈的电功率之比为 ，选项D正确。
第四部分
12. （1）
【解析】在 时刻，对金属棒和重物整体，由牛顿第二定律得
解得 。
（2） ；
【解析】由题图（）可以看出，最终金属棒 将匀速运动，匀速运动的速度
金属棒产生的感应电动势
感应电流
金属棒所受安培力
匀速运动时，金属棒受力平衡，可得
联立解得
在 内金属棒 上滑的距离
通过电阻 的电荷量 。
（3）
【解析】由能量守恒定律得
解得
又因为
解得 。
第1页（共1 页）
一、单项选择题（共9小题；共36分）
1. 如图画出的是穿过一个单匝闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的
A. 第 末线圈中的感应电动势是
B. 第 末线圈中的瞬时电动势比第 末的小
C. 第 末线圈中的瞬时电动势为零
D. 第 末和 末的瞬时电动势的方向相同
2. 如图所示， 、 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 匝，边长 ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则
A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. 、 线圈中感应电动势之比为
C. 、 线圈中感应电流之比为
D. 、 线圈中电功率之比为
3. 如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为 ，总电阻为 （指拉直时两端的电阻），磁感应强度为 的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点 用铰链连接长度为 、电阻为 的导体棒 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时， 点的线速度为 ，则这时 两端的电压大小为
A. B. C. D.
4. 歼 战斗机为中国人民解放军研制的第四代战机。如图所示，机身长为 ，机翼两端点 、 间的距离为 ，现该战斗机在我国近海海域上空以速度 沿水平方向直线飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为 ， 、 两点间的电压大小为 。则
A. ， 点电势高于 点电势
B. ， 点电势高于 点电势
C. ， 点电势高于 点电势
D. ， 点电势高于 点电势
5. 如图所示，导线 长为 ，在磁感应强度大小为 、方向竖直向上的匀强磁场中以角速度 沿图示方向绕通过悬点 的竖直轴 旋转，导线 与竖直方向的夹角为 。则导线 产生的感应电动势大小和 、 两点电势高低情况分别是
A. ， 点电势高 B. ， 点电势高
C. ， 点电势高 D. ， 点电势高
6. 如图，一匝数为 、面积为 、总电阻为 的圆形线圈，放在磁感应强度为 的匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面。当线圈由原位置翻转 ，此过程中通过线圈导线横截面的电荷量为
A. B. C. D.
7. 如图 所示， 匝的线圈（图中只画了 匝）两端 、 与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图 所示规律变化。下列说法正确的是
A. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
B. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
C. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
D. 电压表的示数为 ， 端接电压表正接线柱
8. 一个面积 、匝数 匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度 随时间 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是
A. 在开始的 内穿过线圈的磁通量变化率等于
B. 在开始的 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C. 在开始的 内线圈中产生的感应电动势等于
D. 在第 末线圈中的感应电动势等于零
9. 如图所示，由均匀导线制成的半径为 的圆环，以速度 匀速进入一磁感应强度大小为 的匀强磁场。当圆环运动到图示位置（）时， 、 两点的电势差为
A. B. C. D.
二、双项选择题（共1小题；共4分）
10. 如图所示，电阻不计的导轨 固定，其中 是半径为 的半圆弧， 为半圆弧的中点， 为圆心， 是长为 、可绕 转动的金属杆，其电阻为 ， 端与导轨接触良好。空间存在与导轨平面垂直且向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度的大小为 。现使 从 位置起以角速度 逆时针匀速转到 位置，则该过程中
A. 产生的感应电流大小恒定，方向为
B. 通过 的电荷量为可
C. 回路中的感应电动势大小为
D. 金属杆 的发热功率为
三、多项选择题（共1小题；共4分）
11. 如图所示，两个单匝闭合线圈 、 的半径分别为 和 ，用相同粗细、相同材料的金属导线制成。圆形匀强磁场区域的边缘恰好与 线圈重合，其磁感应强度 随时间均匀增大，则
A. 穿过 、 两线圈的磁通量之比为
B. 、 两线圈的感应电动势之比为
C. 、 两线圈的感应电流之比为
D. 、 两线圈的电功率之比为
四、解答题（共1小题；共13分）
12. 如图（）所示足够长的光滑平行金属导轨 、 倾斜放置，两导轨间距离为 ，导轨平面与水平面间的夹角为 ，磁感应强度为 的匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的 、 两端连接阻值为 的电阻，金属棒 垂直于导轨放置，并用细线通过光滑定滑轮与重物相连，金属棒 的质量 、电阻 ，重物的质量 。如果将金属棒和重物由静止释放，金属棒沿导轨上滑距离与时间的关系图象如图（）所示，不计导轨电阻， 取 。求：
（1） 时刻金属棒的加速度；
（2）磁感应强度 的大小以及在 内通过电阻 的电荷量；
（3）在 内电阻 产生的热量。
答案
第一部分
1. A
【解析】由法拉第电磁感应定律知感应电动势 ， 内，，则第 末线圈中的感应电动势大小是 ，选项A正确； 图线的斜率表示磁通量的变化率，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，由图象知第 末线圈中的瞬时电动势比第 末的大，选项B错误；第 末穿过线圈的磁通量的变化率不为零，电动势不为零，选项C错误； 图象中，第 末和 末的图线斜率一正一负，瞬时电动势的方向相反，选项D错误。
2. C
【解析】根据楞次定律结合安培定则可知，两线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A错误。
根据 知，磁感应强度的变化率相等，两线圈匝数相等，边长之比为 ，则感应电动势之比为 ；根据电阻定律 可知，两线圈长度之比为 ，则电阻之比为 ，根据欧姆定律得，感应电流之比为 ，选项B错误，C正确。
根据 知，感应电动势之比为 ，感应电流之比为 ，则电功率之比为 ，选项D错误。
3. A
【解析】当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为：
；
金属环并联的电阻为：
两端的电压是路端电压， 两端的电压大小为：
4. D
【解析】飞机在北半球的上空以速度 沿水平方向直线飞行，地磁场磁感应强度的竖直分量为 ，切割磁感线的长度为 ，所以 ；根据右手定则可知 点的电势高于 点的电势，选项D正确，A、B、C错误。
5. D
【解析】导线 中的感应电动势大小 ，根据右手定则判断可知 点电势高，选项D正确，A、B、C错误。
6. B
【解析】由于开始线圈平面与磁场方向垂直，把线圈翻转 ，有 ，则通过线圈导线横截面的电荷量 ，选项B正确，A、C、D错误。
7. B
【解析】线圈相当于电源，由楞次定律可知 相当于电源的正极， 相当于电源的负极。故 应该与理想电压表的 号接线柱相连。由法拉第电磁感应定律得：，故B正确，ACD错误。
8. A
【解析】在开始的 内，磁通量变化率 ，因此A正确，B错误。感应电动势 ，因此C错误。第 末磁通量变化率不为零。
9. D
【解析】当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为 ；线框刚进入磁场时 边产生的感应电动势为：；
线框进入磁场的过程中 、 两点的电势差由欧姆定律得：，故D正确。
第二部分
10. A， B
【解析】金属杆绕其端点在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势为 ，所以产生的感应电动势恒定，感应电流恒定；由于磁场方向垂直纸面向里，由右手定则可知感应电流的方向为 ，选项A正确，选项C错误。通过 的电荷量 ，选项B正确。由闭合电路欧姆定律得 ， 的发热功率为 ，选项D错误。
第三部分
11. A， C， D
【解析】任意时刻穿过 、 两线圈的磁感线条数相同，即磁通量相同，穿过两线圈的磁通量之比为 ，选项A正确；根据法拉第电磁感应定律得 ，， 是个定值，所以 、 两线圈的感应电动势之比为 ，选项B错误；线圈 、 的半径分别为 和 ，周长之比为 ，电阻之比为 ，则 、 两线圈的感应电流之比为 ，选项C正确；根据电功率 知， 相同，电流之比为 ，则 、 两线圈的电功率之比为 ，选项D正确。
第四部分
12. （1）
【解析】在 时刻，对金属棒和重物整体，由牛顿第二定律得
解得 。
（2） ；
【解析】由题图（）可以看出，最终金属棒 将匀速运动，匀速运动的速度
金属棒产生的感应电动势
感应电流
金属棒所受安培力
匀速运动时，金属棒受力平衡，可得
联立解得
在 内金属棒 上滑的距离
通过电阻 的电荷量 。
（3）
【解析】由能量守恒定律得
解得
又因为
解得 。
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