2.2 法拉第电磁感应定律 课后提升（word版含答案）

2.2 法拉第电磁感应定律 课后提升 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a图为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”。其原理图如图b所示，线圈匝数为n，面积为S，若在t时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端的电势差的大小（　　）
A．恒为 B．恒为
C．从0均匀变化到 D．从0均匀变化到
2．如图，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为R的正方形线圈边长为L（LA．线圈可能先加速后减速
B．线圈的最小速度一定是
C．线圈的最小速度一定是
D．线圈产生的焦耳热为2mgd
3．如图所示，某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的交变磁场的频率、强弱可以调节。现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起来，则（　　）
A．只减小磁场，铝箔悬浮高度将不变
B．只增大频率，铝箔中产生的感应电流增大
C．更换薄铝箔，铝箔中产生的感应电流变大
D．在产生图示方向磁场时，断开电源，铝箔中会产生图示方向的电流
4．如图所示，长为L电阻值为R的直导体棒平放在纸面上，大小为B的匀强磁场垂直于纸面分布，现使直棒以垂直于棒大小为v的速度匀速运动，下列说法中正确的是（　　）
A．棒中感应电流由a到b，大小为
B．棒中感应电动势小于，a端电势低于b端
C．棒中感应电动势等于，a端电势高于b端
D．棒中感应电动势等于，a端电势低于b端
5．将一半径为、电阻重力未知的金属闭合圆环用一带有力传感器的细线悬挂于天花板的O点，同时在圆环圆心等高点的上方加一按（k未知且为恒量，式中各量的单位均为国际单位）随时间逐渐增大的磁场如图甲所示，现发现拉力传感器的示数变化如图乙所示。不考虑金属圆环的形变和电阻的变化，整个研究过程细线未断且圆环始终处于静止状态。则以下说法正确的是（　　）
A．金属环的重力为
B．k值为
C．时间内金属环的功率为
D．时间内通过金属环某一截面的电荷量为
6．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（　　）
A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大
B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小
C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大
D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小
7．如图所示，间距为L的平行光滑足够长的金属导轨固定倾斜放置，倾角θ=30°，虚线ab、cd垂直于导轨，在ab、cd间有垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量均为m、阻值均为R的金属棒PQ、MN并靠在一起垂直导轨放在导轨上。释放金属棒PQ，当PQ到达ab瞬间，再释放金属棒MN；PQ进入磁场后做匀速运动，当PQ到达cd时，MN刚好到达ab。不计导轨电阻，重力加速度为g。则MN通过磁场过程中，PQ上产生的焦耳热为（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示abcd水平放置的平行“ ”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计， 已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（　　）
A．金属杆中电流从M端流向N端 B．电路中感应电流的大小为
C．金属杆所受安培力的大小为 D．电路中感应电动势的大小为
二、多选题
9．如图，水平虚线L1、L2之间存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场区域的高度为h。竖直平面内有一质量为m的直角梯形线框，其底边水平，上、下边长之比为1：5，高为2h。现将线框ABCD在磁场边界L2的下方h处用外力F=2mg作用，从静止开始运动（上升过程底边始终水平，线框平面始终与磁场方向垂直），当AB边刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零，在DC边刚进入磁场前的一段时间内，线框做匀速运动。重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．AB边刚进入磁场时线框的速度为
B．AB边刚进入磁场时线框的速度为
C．从线框开始运动到DC边刚进入磁场的过程中，线框产生的焦耳热为
D．DC边刚进入磁场时，线框加速度的大小为
10．如图甲所示，一质量为m、边长为L，电阻为R的单匝正方形导线框abcd放在绝缘的光滑水平面上。空间中存在一竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内。其ad边与磁场边界平行。t=0时刻起，磁场的磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所示。线框运动的v-t图像如图丙所示，图中斜向虚线为过O点速度图线的切线，则（　　）
A．线框中的感应电流沿顺时针方向
B．磁感应强度的变化率为
C．t3时刻，线框的热功率为
D．0-t2时间内，通过线框的电荷量为
11．如图所示，在磁感应强度B=2T的匀强磁场中，有一个半径r=0.5m的金属圆环，圆环所在的平面与磁感线垂直。是一个金属棒，它沿着顺时针方向以的角速度绕圆心匀速转动，且端始终与圆环相接触，棒的电阻，图中定值电阻，，电容器的电容，圆环和连接导线的电阻忽略不计，则（　　）
A．电容器上极板带正电
B．稳定后电容器所带电荷量为4.9×10-7C
C．电路中消耗的电功率为5W
D．稳定后的金属棒转动一周时在棒上产生的焦耳热为
12．如图所示，在磁感应强度B＝2.0 T的匀强磁场中，金属杆PQ在外力F作用下在粗糙U形导轨上以速度v＝2 m/s向右匀速滑动。两导轨间距离l＝1.0 m，电阻R＝2.0 Ω，金属杆的电阻r＝1.0 Ω，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　）
A．通过R的感应电流的方向为由a到d
B．金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为4.0 V
C．金属杆PQ受到的安培力大小为4.0 N
D．外力F做功的数值等于电路产生的焦耳热
三、实验题
13．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。
如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：
（1）原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向_______（填“左”或者“右”）偏转一下。
（2）如上图所示，把原线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是_______，（填＞，＝，或＜）
14．小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整且正确，则N连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或“c”），M连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或“c”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动时，灵敏电流计的指针向右偏转，由此可以判断___________。
A．滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转
B．线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑片P匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央
（3）实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，原因是线圈中第一次的___________（选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）比第二次的大。
四、解答题
15．如图1所示，间距L=1m的足够长倾斜导轨倾角，导轨顶端连一电阻，左侧存在一面积S=0.6m2的圆形磁场区域B，磁场方向垂直于斜面向下，大小随时间变化如图2所示，右侧存在着方向重直于斜面向下的恒定磁场B1=1T，一长为L=1m，电阻r=1Ω的金属棒ab与导轨垂直放置，t=0至t=1s，金属棒ab恰好能静止在右侧的导轨上，之后金属棒ab开始沿导轨下滑，经过足够长的距离进入EF，且在进入EF前速度已经稳定，最后停止在导轨上。已知EF左侧导轨均光滑，EF右侧导轨与金属棒间的动摩擦因数，取g=10m/s2，不计导轨电阻与其他阻力，sin37=0.6，cos37=0.8。求：
（1）t=0至t=1s内流过电阻的电流和金属棒ab的质量；
（2）金属棒ab进入EF时的速度大小；
（3）金属棒ab进入EF后通过电阻R的电荷量。
16．如图甲所示，AB、CD是间距的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面夹角为，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导轨电阻不计，长为1m的导体棒ab垂直AB，CD放置在导轨上，导体棒电阻R=2Ω；AB、CD右侧连接一电路，已知灯泡L的规格是“3V、”，定值电阻、，在t=0时，将导体棒ab从某一高度由静止释放，导体棒的速度 时间图象如图乙所示，其中OP段是直线，PM段是曲线，M点后是水平直线。若导体棒沿导轨下滑时，导体棒达到最大速度，并且此时灯泡L正常发光。假设灯泡的电阻恒定不变，重力加速度g取。 求：
（1）导轨倾角大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度B大小；
（3）导体棒由静止释放至速度达到最大的过程中，通过电阻R1的电荷量；
17．如图，在光滑的水平桌面上固定两根平行光滑金属导轨，导轨间距L=1m，导轨左侧足够长，右端虚线MN与两导轨所围区域内有垂直桌面向下、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场。在导轨间ab处放置质量加m1=0.3kg、阻值R1=2Ω的金属棒L1，cd处放置质量m2=0.1kg、阻值R2=3Ω的金属棒L2，两棒均与导轨垂直且良好接触，长度均为1m。在abNM区域还存在方向与金属棒平行的匀强电场。一半径R=0.8m加的竖直光滑圆轨道末端恰好在MN的中点处，轨道末端恰好与桌面相切。现将一质量m=0.1kg的带电小球从圆轨道的最高点释放，小球在abNM电场、磁场区域沿直线运动，以水平速度v0垂直碰撞金属棒L1中点处。设小球与金属棒L1发生弹性碰撞，整个过程小球的电荷量不变且碰后从MN间飞出。导轨电阻不计，已知在运动过程中L1、L2不会相碰，取g=10m/s2。
（1）求匀强电场的电场强度大小E。
（2）求小球与金属棒L1碰撞后瞬间，L1两端的电压U
（3）整个过程中，金属棒L1与金属棒L2之间的距离减少了多少？
18．如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨位于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上横放着两根导体棒ab和cd。设两根导体棒的质量皆为m，电阻皆为R，导轨光滑且电阻不计，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B。开始时ab和cd两导体棒有方向相反的水平初速，初速大小分别为v0和2v0，求：
（1）从开始到最终稳定回路中产生的焦耳热；
（2）当ab棒向右运动，速度大小变为时，回路中消耗的电功率的值。
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试卷第11页，共1页
参考答案：
1．B
2．D
3．B
4．D
5．C
6．B
7．D
8．B
9．BC
10．AC
11．ACD
12．AB
13． 左 ＞
14． a c B 磁通量的变化率
15．（1）；；（2）v=0.6m/s；（3）
16．（1）；（2）；（3）
17．（1）；（2）；（3）
18．（1）；（2）。