第二章 电磁感应 单元测试（word版含答案）

电磁感应 单元测试
一、单项选择题（本题共13小题，每小题3分，共39分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1．如图所示，虚线左侧有范围足够大的匀强磁场，矩形闭合导线框abcd的一部分位于磁场中，磁场方向与线框平面垂直。下列说法正确的是（　　）
A．线框向上平动时，会产生感应电流
B．线框向下平动时，会产生感应电流
C．线框向左平动时（未全部进入磁场），会产生感应电流
D．线框向右平动时（未全部离开磁场），不会产生感应电流
2．如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．感应电流的方向始终是由
B．感应电流的方向始终是由
C．PQ受磁场力的方向垂直杆向左
D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上
3．两个完全相同的磁电式灵敏电流表连接如图所示，当把电流表甲的指针向右拨动时，下列说法正确的是（　　）
A．电流表乙的指针摆动方向向右，两电流表中电流方向相同
B．电流表乙的指针摆动方向向右，两电流表中电流方向相反
C．电流表乙的指针摆动方向向左，两电流表中电流方向相同
D．电流表乙的指针摆动方向向左，两电流表中电流方向相反
4．如图所示，一段长铜管竖直放置，将一铁质圆柱体从铜管内部上端由静止释放，经过时间t1落到铜管下端，将相同质量的磁体从铜管内部上端由静止释放，经过时间t2落到铜管下端，则t1和t2的关系为（　　）
A．t1< t2 B．t1> t2
C．t1= t2 D．条件不足，无法判断
5．霍尔电流传感器可以测量从直流电流到几十千赫兹的交变电流。其工作原理图如图所示，导线L1从圆形磁环中心垂直穿过，匝数为n的线圈L2缠绕在圆形磁环上，L1中被测电流I1产生的磁场B1集中在圆形磁环内，圆形磁环隙中的霍尔元件可产生和B1成正比的霍尔电压UMN，控制器把从M、N输入的霍尔电压转变成电流I2，该电流流过线圈L2，产生磁场B2，B2与B1方向相反，当B2与B1达到平衡时，满足关系式：，下列说法正确的是（　　）
A．顺着电流I1的方向观察，磁场B1的方向沿逆时针方向
B．电流I2从b点流入线圈L2
C．若霍尔元件的载流子是电子，则其左侧电势低于右侧电势
D．若电流I2变为原来的倍，当B2与B1重新达到平衡时，则表明被测电流I1变为原来的2倍
6．电路如图所示，A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，直流电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关，A、B两灯均立即变亮
B．闭合开关，A灯逐渐变亮，B灯立即变亮，最后两灯亮度相同
C．闭合开关，电路稳定后再断开开关，A、B两灯均逐渐变暗直到熄灭
D．闭合开关，电路稳定后再断开开关，A灯立即熄灭，B灯先闪亮一下，然后逐渐变暗直到熄灭
7．一根上端固定的弹簧，其下端挂一条形磁铁，磁铁在上下振动，磁铁的振动幅度几乎保持不变。如图所示，若在磁铁振动过程中把一导电线圈靠近磁铁下方，则关于磁铁的振幅，下列说法中正确的是（ ）
A．S闭合时振幅迅速减小，S断开时振幅几乎不变
B．S闭合时振幅迅速增大，S断开时振幅几乎不变
C．S闭合或断开，振幅变化相同
D．S闭合或断开，振幅都几乎不发生变化
8．下列关于涡流的说法中正确的是（　　）
A．在硅钢片中不能产生涡流
B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流
C．涡流有热效应，但没有磁效应
D．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的
9．如图所示，定值电阻阻值为R，足够长的竖直框架的电阻可忽略。ef是一电阻不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触，又能沿框架无摩擦下滑。整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当ef从静止下滑经过一段时间后闭合S，则S闭合后（　　）
A．ef的加速度可能小于g
B．ef的加速度一定大于g
C．ef的最终速度随S闭合时刻的不同而不同
D．ef的机械能与回路内产生的电能之和一定增大
10．如图所示，U形框的两平行导轨与水平面成θ角，一个横截面为矩形的金属棒ab静止在导轨上、从某时刻起，添加一个方向垂直于导轨平面向下，且磁感应强度从零开始均匀增大的匀强磁场，直到金属棒刚要开始在导轨上滑动为止。在这一过程中，金属棒ab所受的摩擦力大小将（　　）
A．一直增大 B．一直减小 C．一直不变 D．先减小后增大
11．如图所示，空间存在一垂直于纸面向里的匀强磁场，在纸面内，直角三角形导体线框以垂直于磁场边界速度v匀速穿过磁场区域。以电流逆时针方向为正。关于线框中感应电流i随时间t变化的关系，下列四幅图可能正确的是（　　）
A． B． C． D．
12．如图所示，M、N为两个用同种材料同规格的导线制成的单匝闭合圆环线圈，其圆环半径之比为2：1，两线圈置于同一个垂直于环面向里的匀强磁场中。若不考虑线圈之间的相互影响，当匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大时，下列判断中正确的是（　　）
A．两线圈中感应电动势之比EM：EN=2：1
B．两线圈中感应电流之比IM：IN=1：1
C．两线圈中感应电流的功率之比PM：PN=8：1
D．两线圈中感应电流的方向均为顺时针方向
13．如图所示，在MN右侧区域有垂直于纸面向的匀强磁场，其磁感应强度随时间变化的关系为B=kt（k为大于零的常量）。一高为a、电阻为R的正三角形金属线框向右匀速运动。在t=0时刻，线框底边恰好到达MN处；在t=T时刻，线框恰好完全进入磁场。在线框匀速进入磁场的过程中（　　）
A．线框中的电流始终为顺时方向
B．线框中的电流先逆时针方向，后顺时针方向
C．t=时刻，流过线框的电流大小为
D．t=时刻，流过线框的电流大小为
二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，12分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）
14．2021年7月25日，台风“烟花”登陆上海后，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器开始出现摆动，给大楼进行减振。如图所示，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生电涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（　　）
A．阻尼器摆动时产生的电涡流源于电磁感应现象
B．阻尼器摆动时产生的电涡流源于外部电源供电
C．阻尼器最终将机械能转化成为内能
D．质量块通过导体板上方时，导体板的电涡流大小与质量块的速率无关
15．如图所示，L是自感足够大的线圈，其直流电阻不计，D1、D2是完全相同的灯泡，若S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开S，问S闭合时与断开时两灯泡会出现的现象是（　　）
A．S闭合时，D1、D2同时亮
B．S闭合时，D2先亮，D1后亮
C．S断开时，D2立即熄灭，D1要亮一下再缓慢熄灭
D．S断开时，D2立即熄灭，D1不会熄灭
16．如图所示，光滑的金属圆环型轨道MN、PQ竖直放置，两环之间ABDC内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，AB水平且与圆心等高，CD竖直且延长线过圆心。电阻为r、长为2l的轻质金属杆，有小孔的一端套在内环MN上，另一端连接带孔金属球，球的质量为m，球套在外环PQ上，且都与轨道接触良好，内圆半径，外圆半径，PM间接有阻值为R的电阻。让金属杆从AB处无初速释放，金属杆第一次即将离开磁场时，金属球的速度为v，其它电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为g。则（　　）
A．金属球向下运动过程中，通过电阻R的电流方向由M指向P
B．金属杆第一次即将离开磁场时，R两端的电压
C．金属杆从AB滑动到CD的过程中，通过R的电荷量
D．金属杆第一次即将离开磁场时，R上生成的焦耳热
三、实验题
17．（7分）“研究电磁感应现象”的实验装置如图所示。
在图甲中，不通电时电流计指针停在正中央，当闭合开关时，观察到电流计指针向左偏。现在按图乙连接方式将电流计与螺线管B连成一个闭合回路，将螺线管A与电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合回路。
（1）在图乙中，开关S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，螺线管B的___________端（选填“上”或“下”）电势高；
（2）在图乙中，螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，电流计的指针将___________（选填“向左”、“向右”或“不发生”）偏转；
（3）在图乙中，螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，电流计的指针将___________（选填“向左”、“向右”或“不发生”）偏转。
18．（7分）某实验小组设计了如图（a）的实验电路，通过调节电源可在原线圈中产生变化的电流，用磁传感器可记录原线圈中产生的磁场B的变化情况，用电压传感器可记录副线圈中感应电动势E的变化情况.二者的变化情况可同时显示在计算机显示屏上，某次实验中得到的B-t、E- t图像如图（b）所示。
（1）试观察比较这两组图像，可得出的定性结论是（请写出两个结论）∶①______；②______；
（2）该实验小组利用两组图像求出六组磁感应强度变化率（）和对应的感应电动势E的数据，并建立坐标系，描出的六个点如图（c）所示.请在图（c）中绘出E -的图线______；
（3）在该实验中，若使用的副线圈的匝数为100匝，则由图线可求得该副线圈的横截面积为______cm2。（要求小数点后面保留两位）
四、解答题
19．（10分）如图，间距为L的两平行金属导轨右端接有电阻R，固定在离地高为H的水平面上，空间存在着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，杆获得一个大小为v0的水平初速度后向左运动并离开导轨，其落地点距导轨左端的水平距离为s。已知重力加速度为g，忽略一切摩擦，杆和导轨电阻不计。求：
（1）杆即将离开轨道时的加速度大小a；
（2）杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力做的功W。
20．（12分）如图所示，间距为L=1.5m的光滑平行金属导轨固定在水平地面上，现垂直导轨放置一个有效电阻为r=1Ω的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻，阻值分别为R1=3Ω，R2=6Ω，其他电阻不计，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.1T，当直导体棒在导轨上以v=6m/s的速度向右匀速运动时，求：
（1）流过R1和R2的电流大小；
（2）导体棒克服安培力做功的瞬时功率。
21．（13分）两光滑金属导轨平行放置，右侧导轨水平，左侧导轨与水平面的夹角为37°，导轨间距m，匀强磁场均垂直导轨平面向上，磁感应强度大小均为T，导轨最右端连接电阻，一质量kg、电阻的导体棒垂直导轨放置，从某一位置处无初速释放。已知棒与导轨接触良好，其余电阻不计，导体棒到达HF前已匀速运动，棒由斜轨道进入水平轨道时的速度大小不变，水平导轨足够长，，重力加速度。求：
（1）导体棒沿斜导轨下滑的最大速度；
（2）导体棒在水平导轨上滑动的距离。
试卷第10页，共10页
试卷第9页，共10页
参考答案
1．C
【详解】
AB．线框上下平动时，线框中的磁通量没有发生变化，线框中没有感应电流，故AB错误；
C．线框向左平动时（未全部进入磁场），线框中的磁通量变大，会产生感应电流，故C正确；
D．线框向右平动时（未全部离开磁场），线框中的磁通量变小，会产生感应电流，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
AB．在PQ杆滑动的过程中，的面积先增大，后减小，穿过磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P到Q，后是由Q到P，故AB错误；
CD．由左手定则判断得到：PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故D正确，C错误。
故选D。
3．B
【详解】
由题意可知，当把电流表甲的指针向右拨动时，电流表甲中产生的感应电流方向阻碍表针向右摆动，即此时电流从电流表甲的正接线柱流出、负接线柱流入，所以电流表乙的指针摆动方向向右，两电流表中电流方向相反，故选B。
4．A
【详解】
由楞次定律可知，磁体的运动导致磁体周围的铜管磁通量变化，从而产生感应电流，阻碍磁体下落，故磁体下落的时间长，故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】
本题以磁体和金属体在铜管中下落为载体，通过两个物体下落时间的比较，考查学生对楞次定律的理解，考查了学生物理观念的建立。
5．C
【详解】
A．根据右手螺旋定则，顺着电流I1的方向观察，磁场B1的方向沿顺时针方向，A错误；
B．由于B2与B1方向相反，根据右手螺旋定则可知电流I2从a点流入线圈L2，B错误；
C．根据左手定则，若霍尔元件的载流子是电子，则其左侧电势低于右侧电势，C正确；
D，由于
匝数n保持不变，若电流I2变为原来的倍，被测电流I1变为原来的倍，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．闭合开关，A灯立即变亮，B灯所在电路上线圈L产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，所以B灯逐渐变亮，A错误；
B．闭合开关， A灯立即变亮，B灯逐渐变亮，最后两灯亮度相同，B错误；
CD．闭合开关，电路稳定后再断开开关，线圈产生自感电动势，相当电源，自感电动势方向与B灯原电流方向相同，由于A、B两灯串联，与A灯原电流方向相反，线圈直流电阻不计，A灯立即熄灭，B灯先闪亮一下，然后逐渐变暗直到熄灭，C错误，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
S闭合时，由于磁铁的上下振动，穿过线圈的磁通量不断变化在线圈中产生感应电流，即有电能产生，消耗机械能，所以振幅逐渐减小；S断开时，线圈中无电能产生，不消耗机械能，故振幅不变，BCD错误， A正确。
故选A。
8．D
【详解】
A．整块导体内部发生电磁感应而产生的感应电流的现象成为涡流现象，所以硅钢片中能产生涡流，故A错误；
BCD．涡流跟平常见到的电磁感应现象一样，都是因为穿过导体的磁通量变化产生的，都是感应电流，感应电流既有热效应又有磁效应，故BC错误，D正确。
故选D。
9．A
【详解】
AB．当ef从静止下滑一段时间后闭合S，ef将切割磁感线产生感应电流，受到竖直向上的安培力，若安培力大于2mg，由牛顿第二定律得
F安－mg＝ma
则ef的加速度大于g，若安培力大于mg小于2mg，则ef的加速度小于g，A正确，B错误；
C．导体棒最终一定做匀速直线运动，由平衡条件可得
解得
可见最终速度v与开关闭合的时刻无关，C错误；
D．在整个过程中，只有重力与安培力对ef做功，而ef克服安培力做的功等于回路中产生的电能，因此ef的机械能与回路中产生的电能之和保持不变，D错误。
故选A。
10．D
【详解】
磁感应强度从零开始均匀增大，设B＝kt，k是大于零的比例常数，金属棒与U形框组成闭合回路的面积为S，电路总电阻为R。由楞次定律可知，通过ab的感应电流从a流向b，由左手定则可知，ab受到的安培力平行于导轨向上；由法拉第电磁感应定律得
E＝＝S＝kS
感应电流
金属棒受到的安培力
F＝ILB＝
由于k、S、L、R都是定值，则安培力F随时间增大。开始时安培力较小，当Ff＋F＝mgsinθ
解得
f＝mgsinθ－F
由于F不断增大，则摩擦力f逐渐减小；当安培力F>mgsinθ时，摩擦力f平行于导轨向下，由平衡条件得
mgsinθ＋f＝F
解得
f＝F－mgsinθ
F逐渐增大，摩擦力f逐渐增大；综上所述可知，在整个过程中，摩擦力先减小后增大。
D正确。
11．D
【详解】
设线框靠近磁场的角为，则在线框底边进入磁场小于等于d时，线框切割磁感线的有效长度为
此时感应电流可表示为
为正比例函数，当线框底边进入磁场大于d小于2d时，线框切割磁感线的有效长度不变，为
此时感应电流可表示为
电流值恒定不变，当线框底边进入磁场大于2d时，电流反向为负，有效长度可表示为
则感应电流可表示为
为减函数，综合可得图像如下
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
12．C
【详解】
A．根据法拉第电磁感应定律有
由题知圆环半径之比
所以
选项A错误；
B．根据电阻定律有
所以电阻之比
则两线圈中感应电流之比
选项B错误；
C．两线圈中感应电流的功率之比
选项C正确；
D．当匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大时，根据楞次定律和右手螺旋定则可知两线圈中感应电流的方向均为逆时针方向，选项D错误。
故选C。
13．D
【详解】
AB．根据楞次定律可知，穿过线圈的磁通量增加，则线框中的电流始终为逆时针方向，AB错误；
CD．高为a，线圈的边长为；t=时刻，线圈切割磁感线的有效长度为，动生电动势
线圈中产生的感生电动势
则流过线框的电流大小为
C错误D正确。
故选D。
14．AC
【详解】
AB．阻尼器摆动时，永磁铁通过导体板上方使之磁通量发生变化，从而在导体板中产生电涡流，这属于电磁感应，故A项正确，B项错误；
C．通过阻碍质量块和永磁铁的运动，阻尼器将动能转化为电能，并通过电流做功将电能最终转化为焦耳热，故C项正确；
D．质量块通过导体板上方时的速度越快，磁通量变化越快，产生的感应电动势和感应电流也越大，故D项错误。
故选AC。
15．AC
【详解】
AB．当S闭合时，由于L的阻碍，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，并且流过的电流相等，故两灯的亮度相同；但电路稳定后泡，D1被短路而熄灭，故A正确，B错误；
CD．S断开时，D2中电流消失，故立即熄灭；而D1中由于自感中产生了一个同向电动势，故下端为正，电流由灯泡的下侧流入，故D1是逐渐变暗，且电流与原方向反向，故C正确，D错误。
故选AC。
16．ABC
【详解】
A．由右手定则可知，金属球向下运动过程中，流过金属杆的电流由B流向A，则通过R的电流由M流向P，A正确；
B．金属杆第一次离开磁场时，金属球的速度为
金属杆第一次离开磁场时感应电动势为
解得
电路电流为
R两端电压为
B正确；
C． 由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流为
通过R的电荷量为
解得
C正确；
D．由于金属杆第一次即将离开磁场时，重力做功小于3mgl，所以金属杆第一次即将离开磁场时，R上生成的焦耳热
D错误。
故选ABC。
17．上 向左 向右
【详解】
（1）开关S闭合后，根据安培定则可知螺线管A的下端为S极，将螺线管A插入螺线管B的过程中，穿过螺线管B的磁通量向上增大，根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入，所以上端电势高。
（2）螺线管A放在B中不动，开关S突然断开的瞬间，穿过螺线管B的磁通量向上减小，根据楞次定律可知此时螺线管B产生的感应电流将从上端流入、下端流出，即电流从电流计的正极流入、负极流出，与甲图中通过电流计的电流方向相同，所以此时电流计的指针将向左偏转。
（3）螺线管A放在B中不动，滑动变阻器的滑片向左滑动的过程中，通过螺线管A的电流增大，螺线管A产生的磁场增强，则螺线管B中的磁通量向上增大，根据楞次定律可知螺线管B产生的感应电流将从上端流出、下端流入，即电流从电流计的正极流出、负极流入，与甲图中通过电流计的电流方向相反，所以此时电流计的指针将向右偏转。
18．当B恒定时，得E为零，而B均匀变化，产生恒定的感应电动势 当B的变化率越大，产生的感应电动势越大 2.80
【详解】
(1)当B恒定时，得E为零，而B均匀变化，产生恒定的感应电动势；当B的变化率越大，产生的感应电动势越大；
(2)如图所示：
将这些点平滑连接起来，让点尽可能分布在图象两侧。
(3) 由图象可知：纵轴是电动势，而横轴是磁场的变化率，由法拉第电磁感应定律可得当线圈面积一定时，电动势与磁场的变化率成正比。因此图象的斜率的大小表示线圈的横截面与匝数乘积
2.80
19．（1）；（2）
【详解】
（1）金属棒离开磁场后做平抛运动，在竖直方向上自由落体
水平方向上匀速运动
金属棒切割磁感线产生感应电动势
由闭合电路的欧姆定律可得，杆刚要离开轨道时的电流
杆受到的安培力
杆刚要离开轨道时的加速度
解得
（2）金属杆穿过匀强磁场的过程中，根据动能定理有
即克服安培力所做的功
20．（1）0.2A，0.1A；（2）
【详解】
（1）由法拉第电磁感应定律
带入数据得
电路总电阻
则干路电流
流过R1的电流
流过R2的电流
（2）导体棒受到的安培力
带入数据得
克服安培力做功的功率
带入数据
21．（1）；（2）
【详解】
（1）设最大速度时导体棒受到的安培力为F，则
解得
（2）设导体棒在水平导轨上滑动x距离后速度减小到零，此过程安培力的平均值为，由动量定理
联立可得
带入数据可得
答案第12页，共12页
答案第13页，共1页