2.2 法拉第电磁感应定律 课后巩固（word版含答案）

2.2 法拉第电磁感应定律 课后巩固 2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、单选题
1．如图甲所示，光滑金属导轨、成角固定放置在水平面上，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一导体棒在水平拉力作用下，以某一初速度由处减速到处，此过程中棒始终与垂直，所受安培力F随位移x变化的图像如图乙所示。除阻值为R的电阻外，其余电阻不计，。在棒由处运动到处的过程中（　　）
A．棒做匀减速直线运动 B．通过电阻的电流恒定
C．通过电阻的电荷量为 D．电阻产生的焦耳热为
2．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　　）
A．磁通量越大，感应电动势越大 B．磁通量变化得越多，感应电动势越大
C．磁通量变化时，感应电动势一定变化 D．磁通量变化得越快，感应电动势越大
3．有一个半径为、共计100匝的圆形线圈处在磁感应强度为的匀强磁场中，初始时线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面旋转，则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小约为（　　）
A． B．
C． D．
4．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬质导线，做成边长为2R的正方形导线框，垂直导线框所在平面的磁场充满其内接圆形区域。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则在到的时间内（　　）
A．时刻磁通量大小为
B．导线框中产生的热量为
C．导线框中的感应电流大小为
D．导线框中的感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向
5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L，与水平面成θ角，上端接入阻值为R的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好。不计导轨及金属棒ab的电阻，则金属棒ab沿导轨下滑过程中（　　）
A．金属棒ab将一直做加速运动
B．通过电阻R的电流方向为从Q到N
C．金属棒ab的最大加速度为gsinθ
D．电阻R产生的焦耳热等于金属棒ab减少的重力势能
6．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平面内，整个导轨处于竖直向下的匀强磁场中，质量均为的导体棒MN、PQ垂直静止于平行导轨上，与导轨构成矩形闭合回路。某时刻给导体棒MN一个水平向右的瞬时冲量，则从此时至PQ达到最大速度的过程中，回路中产生的焦耳热为（　　）
A．0.1J B．0.2J C．0.3J D．0.4J
7．光滑金属导轨宽，电阻不计，均匀变化的磁场充满整个轨道平面，如图甲所示，磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示．金属棒的电阻为，垂直固定在导轨上静止不动，且与导轨左端距离，则（　　）
A．末回路中的电动势为
B．末回路中的电流为
C．内回路产生的电热为
D．末，所受安培力大小为
8．如图所示，阻值不计、足够长的平行光滑导轨竖直放置，上端连接一电阻，一金属棒（电阻不计）水平放置与导轨接触良好，导轨平面处于匀强磁场中且与磁场方向垂直，金属棒从某处由静止释放向下运动，设运动过程中棒的加速度为a、动量为p、通过的电荷量为q、重力势能为、位移为x、运动时间为t．下列图像不正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．如图甲所示，光滑的水平面内MN、QP间存在一匀强磁场，磁场方向竖直向下，一正方形金属线框放置在绝缘水平面上。时，该线框在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速直线运动，外力F随时间t变化的图像如图乙所示，已知线框的质量、电阻，则下列说法正确的是（　　）
A．线框边长为0.5m
B．磁场宽度为2.5m
C．匀强磁场的磁感应强度大小为2T
D．线框进入磁场过程中，通过线框任一横截面的电荷量为1C
10．如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于bc边竖直向上，从上向下看，当金属框绕bc边以角速度顺时针转动时，a、b、c三点的电势分别为、、。已知ab边的长度为l。下列说法正确的是（　　）
A．，金属框中无电流
B．，金属框中电流方向沿a→b→c→a
C．，金属框中无电流
D．，金属框中电流方向沿a→c→b→a
11．如图所示，半径分别为r和的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为，电阻为R的均匀金属棒置于圆导轨上，的延长线通过圆导轨中心O，在两环之间接阻值为的两定值电阻，装置的俯视图如图所示，整个装置位于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，金属棒在水平外力作用下以角速度绕圆心O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　）
A．金属棒中电流从N流向M
B．金属棒转动产生的电动势为
C．电阻中的电流为
D．整个电路消耗的电功率为
12．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和的两只正方形单匝闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则下列说法正确的是（　　）
A．产生的焦耳热之比为1∶4
B．产生的焦耳热之比为1∶1
C．通过铜丝某截面的电量之比为1∶2
D．通过铜丝某截面的电量之比为1∶4
三、实验题
13．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度△d，如图乙所示，△d=___________mm；
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间△t内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是∶在△t时间内__________；
（3）得到多组△t与E的数据之后，若以E为纵坐标、△t为横坐标画出E-△t图像，发现图像是一条曲线不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以__________为横坐标；
（4）根据改进后画出的图像得出的结论是∶在误差允许的范围内__________。
14．如图所示，将条形磁体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）分别用一根磁体和两根磁体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）感应电动势的大小取决于什么？
四、解答题
15．在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈abcd置于磁感应强度的匀强磁场的左侧，bc边恰在磁场左边缘，磁场的宽度等于线圈ab边的长度，已知，，线圈总电阻，如图所示。矩形线圈在水平向右的拉力F作用下以的速度匀速通过磁场区域。求：
（1）该过程中线圈中感应电流的大小和方向；
（2）该过程中拉力F的大小。
16．如图所示，匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P通过导线与阻值为R的电阻以及两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场．当线图P所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m、带电荷量大小为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，求：
（1）流过电阻R的电流；
（2）线圈P所在磁场磁感应强度的变化率的绝对值。
17．如图甲所示电路，定值电阻、小灯泡L与金属圆线圈连成闭合回路，在金属圆线圈区域内存在匀强磁场，时刻，磁感应强度方向垂直线圈所在平面向里，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示。已知线圈匝数匝、半径、总电阻，定值电阻，小灯泡电阻且阻值不随温度变化。取，求：
（1）线圈中产生的感应电动势和感应电流的大小；
（2）内流过小灯泡的电流方向和小灯泡消耗的电能。
18．如图平行金属导轨MN、PQ固定在水平面内，间距，导轨间存在一个宽度的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向如图，导轨在磁场内的部分是光滑的。金属棒a静止在距离磁场左边界，金属棒b静止在距离磁场右边界，两金属棒的质量均为，阻值均为，长度均为。现在给金属棒a一个初速度从开始沿导轨向左滑动。两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨在磁场外的部分与金属棒间的动摩擦因数为，导轨足够长且电阻不计，。求：
（1）金属棒a进入磁场时的速度大小；
（2）通过计算说明金属棒a最终停在距磁场右边界多远处。
（3）金属棒b产生的焦耳热。
试卷第1页，共3页
试卷第10页，共1页
参考答案
1．D
2．D
3．D
4．C
5．C
6．B
7．B
8．B
9．AC
10．AC
11．BD
12．AC
13．5.665（0.002） 穿过线圈的磁通量的变化量 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）
14．（1）磁通量的变化量相同，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）用两根磁体快速插入时磁通量的变化量较大，磁通量变化率也较大，指针偏转角度较大；（3）感应电动势的大小取决于的大小
15．（1）3A，当bc切割磁感线时，感应电流方向为（顺时针方向）；当ad切割磁感线时，感应电流方向为（逆时针方向）；（2）1.5N
16．（1）；（2）
17．（1）6V，1.5A；（2），3J
18．（1）2m/s；（2）0.2m；（3）0.2J