第二章 电磁感应 水平测评（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修第二册 第二章 水平测评
一、单选题
1．如图甲，固定的正方形闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙，下列说法正确的是( )
A．t=2s时，ab边受到匀强磁场的安培力最大
B．t=4s时，ab边受到匀强磁场的安培力为0
C．0 2 s内线圈中有逆时针方向的感应电流
D．2 s 4 s内线圈中的感应电流逐渐减小
2．在如图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等。在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是（　　）
A．接通时，S1先达到最亮，断开时，S1后暗
B．接通时，S2先达到最亮，断开时，S2后暗
C．接通时，S1先达到最亮，断开时，S1先暗
D．接通时，S2先达到最亮，断开时，S2先暗
3．如图所示，两个平行金属导轨（电阻不计，宽度为L），放置在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场中，有一导体棒电阻为r，垂直导轨放置，可沿导轨水平方向运动。将平行板电容器、电阻R、开关S与金属导轨连接，电容器极板水平放置，并联在R和开关S两端。开关S断开，极板间有一电量为、质量为m的油滴恰好静止，板间距离为d，当S闭合时，该带电粒子将以的加速度运动，则下列说法正确的（ ）
A．导体棒应沿导轨向右运动
B．R是r的4倍
C．导体棒水平运动速度
D．当S闭合时，带电油滴将向上加速
4．用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的直径，t=0时刻在ab的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如甲图，磁感应强度B与时间t的关系如乙图，则0—t1时间内下面说法正确的是（ ）
A．圆环一直具有扩展的趋势
B．圆环中产生逆时针方向的感应电流
C．圆环中感应电流的大小为
D．图中a、b两点之间的电势差
5．现有内接正方形的金属圆环，正方形内充满变化磁场，金属环电阻率为、横截面积为S，圆环半径为R，如图（a）所示。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则（　　）
A．时间内，圆环中的感应电流方向为顺时针方向
B．时间内，圆环所受安培力大小为零
C．时间内，圆环中的感应电流大小为
D．时间内，圆环中产生的热量为
6．如图所示，是高二某同学演示楞次定律实验的记录，不符合实验事实的是
A． B．
C． D．
7．一足够长的铜管竖直放置，将一截面与铜管的内截面相同、质量为m的永久磁铁块由管上端口放人管内，不考虑磁铁与铜管间的摩擦，磁铁的运动速度可能是（ ）
A．逐渐增大到定值后保持不变
B．逐渐增大到一定值时又开始减小．然后又越来越大
C．逐渐增大到一定值时又开始减小，到一定值后保持不变
D．逐渐增大到一定值时又开始减小到一定值之后在一定区间变动
8．如图所示，两足够长的平行导轨与水平桌面固定成夹角θ，不计电阻，它们间距为L。在导轨上横放着两根金属棒a、b，质量分别为m1和m2，电阻之比为1:2，两棒与导轨间的动摩擦因数均为μ=tanθ。整个装置处在垂直导轨向上的匀强磁场中（图中未画出磁场）。开始两棒均静止。现在给金属棒a一个沿导轨向下的瞬时初速度v0使其开始运动起来，在整个过程中金属棒a中产生的焦耳热为（　　）
A． B． C． D．条件不足
二、多选题
9．如图所示，两条相距为的光滑平行金属导轨位于水平面（纸面）内，其左端接一阻值为的电阻，导轨平面与磁感应强度大小为的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒垂直导轨放置并接触良好，接入电路的电阻为若给棒以平行导轨向右的初速度，当流过棒截面的电荷量为时，棒的速度减为零。则在这一过程中（　　）
A．金属棒做匀减速直线运动
B．棒发生的位移为
C．棒开始运动时电势差
D．定值电阻释放的热量为
10．如图甲所示，边长的正方形线框由粗细均匀的导线围成，其总电阻，方向垂直纸面向外的磁场充满整个线框平面.磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．回路中电流方向沿逆时针方向
B．线框边所受安培力逐渐减小
C．末回路中的电动势为
D．内回路中产生的电热为
11．如图所示，两根相同的平行金属导轨固定在水平桌面上，导轨单位长度的电阻相同，端点P、Q用电阻可以忽略的导线相连．垂直于桌面的磁场随时间变化，已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt，比例系数k恒定(k>0)．一电阻不计的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直．t=0时刻，导体棒紧靠在P、Q端，在平行于导轨的水平外力F作用下，导体棒以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动，下列关于整个回路的电动势P、电流i、导体棒所受外力F、整个回路消耗的电功率P随时间变化的图象正确的是
A． B．
C． D．
12．下列说法正确的是（　　）
A．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
C．变压器铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是磁性材料并且具有较大的电阻率
D．交流感应电动机的驱动原理是通电导体在永磁铁产生的磁场中受到的安培力
三、实验题
13．现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表、开关如图连接．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现他将滑动变阻器的滑动端P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转，由此可以判断:线圈A向上移动都能引起电流表指针_____偏转．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起电流表指针_____偏转(填向右\左)
14．一个圆形线圈的匝数n=1000匝，线圈面积S=200cm2，线圈外接一个电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图，前4S内的感应电动势______V，_____s.（填“0-4”或“4-6”）时间内感应电动势较大．
四、解答题
15．如何从能量守恒定律的角度去认识闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律？
16．两根固定于同一竖直平面内的光滑金属导轨AB和CD，两根导轨在E点接触良好，与竖直方向夹角相同，E为两导轨的中点，AE=AC=L，整个装置处于垂直导轨平面向里的足够大的云强磁场中，磁感应强度为B，金属棒ef质量为m，长为L，电阻为R,其他电阻不计，从AC处以初速度v0保持水平下滑，一直加速运动，金属棒ef始终与两导轨接触良好，运动到BD端时，速度为v，重力加速度为g，求；
（1）金属棒ef最小加速度；
（2）金属棒爱导轨上运动的过程中产生的焦耳热.
17．如图所示，两根金属杆AB和CD的长度均为L，电阻均为R，质量分别为3m和m（质量均匀分布），用两根等长的、质量和电阻均不计的、不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，悬跨在绝缘的、光滑的水平圆棒两侧，AB和CD处于水平．在金属杆AB的下方MN以下区域有水平匀强磁场，磁感强度的大小为B，方向与回路平面垂直，此时CD处于磁场中．现从静止开始释放金属杆AB，经过一段时间（AB、CD始终水平），在AB即将进入磁场的上边界时，其加速度为零，此时金属杆CD还处于磁场中，在此过程中金属杆AB上产生的焦耳热为Q，重力加速度为g，试求：
（1）金属杆AB即将进入磁场上边界时的速度v1．
（2）在此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q．
（3）金属杆AB在磁场中运动时可能达到的最小速度v2．
18．如图所示，在水平地面上有质量为m的A物块和质量为2m的B物块并排靠在一起，两物块与地面间的动摩擦因数均为μ，两物块间用长为l的柔软轻绳相连接（图中未画出）．现有大小为F=2μmg的水平恒定拉力从静止开始拉动物块A，绳子绷紧时，绳子不会断裂也不会伸长，且绷紧时间极短．试求：
（1）绳子绷紧前瞬间，A物块的速度大小；
（2）整个过程中B物块运动的时间。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流
t=2s时刻，磁感应强度的变化率为0，则感应电流I=0，ab边不受安培力作用故A错误；
B．t=4s时，磁感应强度的变化率不为0，则感应电流不为0，但是B=0，根据
F=BIL
可知ab边受到匀强磁场的安培力为0，B正确；
C．根据楞次定律可知，0～2s内，垂直线圈向外的磁通量变大，则感应电流为顺时针方向，C错误；
D．2s～4s内线圈中，磁感应强度的变化率逐渐增大，则感应电动势逐渐变大，感应电流逐渐增大，D错误。
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
该电路可以看做是左右两部分并联后由串联起来，S刚刚接通时，L上的自感会使提供它的电流慢慢增大；根据变化电路的特性，L支路上的电流增大时，和它并联的S1上的电流就减小，和它串联的S2上的电流就增大；所以S刚刚接通时S1灯先达到最亮；S断开时，L和S1构成自感回路，S2不在回路中，所以S断开时，S2立刻熄灭，S1后熄灭，故A正确，B、C、D错误；
故选A。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据题意，油滴受到向上的电场力，则电容器上极板为负，下极板为正，即导体棒切割磁感线产生的感应电动势方向向下，根据右手定则导体棒向左运动，A错误；
B．当断开开关时，有
解得
当闭合开关，有
解得
则
B错误；
C．当断开开关时，由A选项
解得
C正确；
D．当S闭合时，电容器两极板间的电势差减小，电场强度减小，电场力减小，油滴重力大于受到的电场力，合力方向向下，油滴向下运动，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
【详解】
试题分析：由乙图可知，0—t0时间内，磁通量向里减小，t0—t1时间内，磁通量向外增大．由楞次定律的“来拒去留”可知，为了阻碍磁通量的变化，线圈应先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故A错误；由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向始终为顺时针，故B错误；由法拉第电磁感应定律可知，，感应电流，故C正确；a、b两点之间的电势差 ，故选项D错误；故选C．
考点：法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律
5．B
【解析】
【详解】
A．时间内，圆环中磁场向外且减小，据楞次定律可知，圆环中的感应电流方向为逆时针方向，A错误；
B．时间内，圆环中磁场向内且增大，产生逆时针的感应电流，但圆环所在位置磁场应强度为零，故圆环所受安培力大小为零，B正确；
C．时间内，据法拉第电磁感应定律可知，圆环中的感应电动势
圆环的电阻
故时间内，圆环中的感应电流大小为
C错误；
D．时间内，圆环中产生的热量为
D错误。
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
试题分析：D选项中，由楞次定律知：当条形磁铁拔出时，感应电流形成的磁场与原磁场方向相同，因原磁场方向向上，故感应磁场方向也向上，再由安培定则知从上向下看感应电流方向为逆时针，D错．
考点：楞次定律、安培定则等．
【名师点睛】楞次定律中“阻碍”的含义
7．B
【解析】
【详解】
在一开始磁通量的变化率较小，安培力较小，速度逐渐增大，安培力增大，当安培力增大到等于重力时开始匀速下落，B对；
8．B
【解析】
【详解】
由题意可知a棒获得速度开始沿导轨向下滑动后，切割磁感线产生感应电动势，产生电流，b棒在安培力作用下沿导轨向下加速滑动。对a、b棒受力分析可知，在两棒运动过程中，重力沿导轨的分力和滑动摩擦力平衡，它们受到的合外力就是它们各自受到的安培力。a棒在安培力F作用下做减速运动，两棒达到速度相等后以共同速度v运动，之后不再产生电流，不再产生焦耳热。对两棒，沿导轨方向上动量守恒，有
m1v0=（m1+m2）v
解得
v=
在整个过程中根据功能关系可知回路中产生的焦耳热
Q=m1-（m1+m2）v2
根据串联电路特点可知金属棒a中产生的焦耳热
Qa=Q=
故选B。
9．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．金属棒受到的安培力减小，加速度减小，所以棒做变减速运动，选项A错误；
C．棒开始运动时产生的电动势
电流
电阻两端的电压
由右手定则知棒中电流方向为由到，则电势差
选项C错误；
B．棒的速度减为零，流过棒截面的电荷量为
得
选项B正确；
D．由动量定理知
得质量
电阻释放的热量为
选项D正确；
故选BD。
10．CD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由楞次定律可判断出感应电流的方向为顺时针方向，故A错误；
B．由图象可知，磁通量变化率是恒定的，根据法拉第电磁感应定律，则有感应电动势一定，依据闭合电路欧姆定律，则感应电流大小也是一定的，再依据安培力表达式F=BIL，安培力大小与磁感强度成正比，逐渐增大，故B错误；
C．根据法拉第电磁感应定律，则可得感应电动势
故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律，则有感应电流为
再根据焦耳定律，则在0～6s内线圈产生的焦耳热
=0.082×1×6 J =3.84×10-2J
故D正确。
故选CD。
11．BC
【解析】
【详解】
杆在t时刻的速度：v=at，动生电动势：E1=BLv=kaLt2，
由法拉第电磁感应定律得：感生电动势： ，则回路中的感应电动势：E=E1+E2=kaLt2；故选项D错误；设单位长的电阻为r0，则导轨电阻 ，电流，选项B正确；根据牛顿定律： ，故选项C正确；电功率： ，故选项A错误；故选BC.
12．BC
【解析】
【详解】
A．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故A错误；
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，故B正确；
C．变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，应硅钢是磁性材料并且具有较大的电阻率，从而可以减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C正确；
D．交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，即磁场相对于导体转动，导体所在空间某点的磁场是周期性变化的，会产生周期性变化电场，从而在导体中激发出周期性的感应电流，这就是交流感应电动机的工作原理，故D错误；
故选BC．
13． 右 右
【解析】
【详解】
由题意可知当P向左加速滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减弱，此时线圈B中产生的电流使指针向右偏转，由此可知，当B中的磁通量减小时，电流计指向右偏；线圈A向上移动的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，电流计指针向右偏转；仅断开开关，穿过线圈B的磁通量减少，电流计指针向右偏转；当将线圈A中铁芯向上拔出或者仅断开开关的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，电流计指针向右偏转；
点睛：本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象．
14． 1V 4-6s
【解析】
【详解】
前4s内的感应电动势，即为：．由此可知，由题意可知，平均感应电动势大小与磁场的变化率成正比，因此磁场变化率越大的，感应电动势也越大，所以，4～6秒时间内，感应电动势较大．
15．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
解：把闭合电路欧姆定律的表达式E=U+Ir乘以I可得
IE=IU+I2r
再乘以t可得
IEt=IUt+I2rt
上式中IEt是电源在时间t内提供的电能，IUt是外电路上转化为其它形式的能量，I2rt是电能转化为电源内部的内能，可见闭合电路欧姆定律就是能量守恒定律在电路中的反映；
在电磁感应现象中，以导线切割磁感线的情况为例，如图所示，设外力F使长为L的导线ab在时间t内匀速运动的距离
d=vt
回路中产生的电流I，同时导线受到安培力
F安=BLI
这一运动中外力做功，即消耗的机械能
E机=W=Fd=BLIvt
设回路中产生的电动势为E，在时间t内电源提供的电能
E电=EI
由能量转化和守恒定律可知
E机=E电
即
BLIvt=EIt
可得
E=BLv
法拉第电磁感应定律就是能量守恒定律在电磁感应现象中的反映。
16．（1）amax=g－ （2）
【解析】
【详解】
（1）金属棒ef运动到BD端时，加速度最小
E=BLv
I=E/R
F=BIL
由牛顿第二定律得
mg-F=mamax
amax=g－
(2) 设金属棒ef从AC端运动到BD端下降了h
h=2Lsin60°
由能量守恒得
mgh=mv2-mv02+Q
Q=mgL-mv2+mv02
17．（1），（2），，（3）
【解析】
【详解】
试题分析：（1）AB杆达到磁场边界时，加速度为零，系统所受合外力为零，设柔软导线此时的张力为T，此时回路中的电流为I，分析AB杆受力有3mg=2T，设此时CD杆所受安培力为F，则CD杆受力为2T="mg+F" ，由、、，可得，将F=2mg代入解得：；
（2）以AB、CD棒为系统分析在此过程中，在此过程中金属杆AB上产生的焦耳热为Q，因CD与AB电阻相同，流过的电流相同，此过程中经历的时间相同，所以产生的焦耳热亦相同均为Q，故根据能量守恒定律可得，解得金属杆CD移动的距离，通过导线截面的电量为．
（3）AB杆与CD杆都在磁场中运动时，AB将做减速运动直到达到匀速，此时对AB杆有3mg=2T+BIL，对CD杆有2T′=mg+BIL，因，解得．
考点：本题考查了安培力、感应电动势、能量守恒定律等概念
18．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设绳子绷紧前瞬间，A物块的速度为v1，拉动A物块的过程运用动能定理有
解得
（2）设绳子绷紧后瞬间，两物块的速度为v2，绳子绷直时，根据动量守恒定律有
解得
此后两个物体一起匀减速运动，直至静止，设整个过程中B物块运动的时间为t，根据动量定理有
解得
【点评】
本题关键是明确物体系统的受力情况和运动情况，然后结合动能定理、动量定理、动量守恒定律列式求解，不难。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页