第二章课时2法拉第电磁感应定律同步练习（word版含答案）

2019人教版选择性必修第二册 第二章 课时2 法拉第电磁感应定律 同步练习
一、单选题
1．图甲的铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触．闭合电键给S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说话正确的是（ ）
A．通过圆盘平面的磁通量增加
B．通过电阻R的电流方向向下
C．断开电键S，圆盘将减速转动
D．断开电键S，圆盘将匀速转动
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．如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的磁感应强度的大小为B的匀强磁场中绕圆心O点以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，圆盘的圆心和边缘间接有一个阻值为R的电阻，则通过电阻R的电流的大小和方向分别为（金属圆盘的电阻不计）（ ）
A．I＝，由d到c B．I＝，由c到d
C．I＝，由d到c D．I＝，由c到d
4．如图所示，MN、PQ为两平行金属导轨，M、P间连接一阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方向垂直纸面向里与导轨所在平面垂直，有一匀质金属圆环以速度v沿两导轨滑动，与导轨接触良好，金属圆环的直径为d与两导轨间的距离相等，设金属圆环与导轨的电阻均可忽略，当金属圆环向右做匀速运动时
A．有感应电流通过电阻R，大小为
B．没有感应电流通过电阻R
C．没有感应电流流过金属圆环
D．有感应电流流过金属圆环，且左、右两部分流过的电流相同
5．如图所示：竖直平面内有一矩形导体框从某一高度a处落入一区域足够大的匀强磁场中，则导体框由a处运动至b处的过程中，图象肯定不正确的是（　　）
A． B． C． D．
6．一匀强磁场的磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正．在磁场中有一细金属线圈，线圈平面位于纸面内，如图甲所示．现令磁感应强度B随时间t变化，先按图乙中所示的Oa图线变化，后来又按图线bc和cd变化，E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则( )
A．E1>E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向
B．E1C．E1>E2，I2沿顺时针方向，I3沿逆时针方向
D．E2>E3，I2沿顺时针方向，I3沿顺时针方向
7．如图所示，长方体发电导管的前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，两极间距为d，极板面积为S，这两个电极与可变电阻R相连。在垂直前后侧面的方向上，有一匀强磁场，磁感应强度大小为B，发电导管内有电阻率为的高温电离气体，气体以速度v向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气体，受到磁场的作用，将产生大小不变的电动势。若不计气体流动时的阻力，由以上条件可推导出可变电阻消耗的电功率。调节可变电阻的阻值，根据上面的公式或你所学过的物理知识，可求得可变电阻R消耗电功率的最大值为（　　）
A． B．
C． D．
8．如图所示，在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，固定着两根水平金属导轨ab和cd，导轨平面与磁场方向垂直，导轨间距离为L，在导轨左端a、c间连接一个阻值为R的电阻，导轨电阻可忽略不计．在导轨上垂直导轨放置一根金属棒MN，其电阻为r，用外力拉着金属棒向右匀速运动，速度大小为v．已知金属棒MN与导轨接触良好，且运动过程中始终与导轨垂直．则在金属棒MN运动的过程中
A．金属棒MN中的电流方向为由M到N
B．电阻R两端的电压为BLv
C．金属棒MN受到的安培力大小为
D．电阻R产生焦耳热的功率为
9．一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的( )
A．磁感应强度大 B．磁通量较大
C．磁通量变化量较大 D．磁通量的变化率较大
10．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R相连组成闭合回路．当直导线AB在匀强磁场中沿导轨匀速地向右做切割磁感线运动时，安培表A1的读数为12 mA，那么安培表A2的读数为
A．0 B．3 mA C．48 mA D．与R大小有关
11．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
12．图所示闭合电路中，定值电阻。虚线左侧区域存在垂直电路所在平面向里的磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图2所示，电路在磁场中的面积为，导线电阻不计，则（　　）
A．内，两端电压为 B．内，两端电压为
C．内，电路产生的焦耳热为 D．内，电路产生的焦耳热为为
13．如图所示,匀强磁场中放置有固定的abc金属框架,导体棒ef在框架上匀速向右平移,框架和棒所用材料、横截面积均相同,摩擦阻力忽略不计.那么在ef,棒脱离框架前,保持一定数值的物理量是( )
A．ef棒所受的拉力 B．电路中的磁通量
C．电路中的感应电流 D．电路中的感应电动势
二、多选题
14．如图所示，边长为L的单匝正方形金属框，质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间变化规律为B＝kt(k>0)，已知细线所能承受的最大拉力为3mg，下列说法正确的是
A．线框中产生的感应电流方向为逆时针
B．线框的感应电动势大小为kL2
C．从t＝0开始直到细线被拉断所经历的时间为
D．从t＝0开始直到细线被拉断的过程中，金属框产生的热量为mgL
15．如图所示，轻质弹簧一端固定在天花板上，另一端栓接条形磁铁，置于绝缘水平桌面上的圆形铝制闭合线圈放在条形磁铁的正下方，开始时整个装置处于静止状态。在外力作用下将磁铁竖直向下移动一定距离(未接触桌面)，然后由静止释放，在之后的运动过程中，线圈始终未离开桌面，忽略空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．磁铁所受弹簧拉力与其重力相等时，磁铁的加速度为零
B．磁铁上升过程中，从上向下看，线圈中产生逆时针方向的电流
C．线圈对桌面压力大小可能大于其重力
D．磁铁最终会静止，整个过程线圈中产生的热量等于磁铁机械能的减少量
16．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
17．如图甲所示，实线是一个电阻为R、半径为a的圆形金属线圈，线圈内部半径为b的圆形虚线范围内存在一方向垂直于线圈平面的匀强磁场，已知磁场的磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示，时刻磁场方向垂直于纸面向里，则下列说法正确的是　　
A．时刻，穿过线圈的磁通量为
B．在时间内，线圈磁通量的变化量为
C．在时间内，通过线圈导线横截面的电荷量为
D．在时间内，线圈中的感应电流方向始终为顺时针方向
18．如图所示，AB、CD为两个平行的水平光滑金属导轨，处在方向竖直向下。磁感应强度为B的匀强磁场中；AB、CD的间距为L，左右两端均接有阻值为R的电阻；质量为m长为L，且不计电阻的导体棒MN放在导轨上，甲、乙为两根相同的轻质弹簧，弹簧一端与MN棒中点连接，另一端均被固定，导体棒MN与导轨接触良好。开始时，弹簧处于自然长度，导体棒MN具有水平向左的初速度，经过一段时间，导体棒MN第一次运动到最右端，这一过程中AC间的电阻R上产生的焦耳热为Q，则（　　）
A．初始时刻导体棒所受安培力大小为
B．从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生的焦耳热为
C．当导体棒第一次到达最右端时，每根弹簧具有的弹性势能为
D．当导体棒第一次回到初始位置时，AC间电阻R的热功率为
19．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转动轴匀速转动，如图甲所示：产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）
A．t=0.01s时穿过线框的磁通量最小
B．该线圈转动的角速度大小为πrad/s
C．该交变电动势的瞬时值表达式为
D．线框平面与中性面的夹角为时，电动势瞬时值为22V
三、解答题
20．如图所示，矩形线圈abcd的ab边与有理想边界的匀强磁场区域的AB边重合，现将矩形线圈沿垂直于AB边的方向匀速拉出磁场，第一次速度为v1，第二次速度为2v1。
求(1)两次拉出拉力的功之比等于多大？
(2)两次拉出拉力的功率之比等于多大？
21．在磁感强度B=5T的竖直向下的匀强磁场中，放置两根间距L=0.1m的平行光滑直导轨，导轨在水平面内，一端接有电阻R=9Ω，以及电键S和电压表．垂直导轨搁置一根电阻r=1Ω的金属棒ab，棒与导轨良好接触．现使金属棒在水平拉力F作用下以速度v=10m/s匀速向右移动，求：
（1）闭合电键S后，通过杆中电流的方向和大小．
（2）电键S闭合，比较ab两点的电势的高低，求出水平拉力F的大小？
22．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A错误；
B．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此通过电阻R的电流方向向上，故B错误；
CD．圆盘看成无数金属棒组成，转动过程中切割磁感线形成电流，在磁场中的每一条金属棒受安培力阻碍棒的运动，所以断开电键S，圆盘将减速转动，故C正确，D错误．
2．D
【解析】
【详解】
ABD．根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率越大，即磁通量变化得越快，感应电动势越大，感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量均无关，故AB错误，D正确；
C．磁通量均匀变化时，感应电动势恒定，故C错误。
故选D。
3．C
【解析】
【详解】
试题分析：将金属圆盘看成无数条金属幅条组成的，这些幅条切割磁感线，产生感应电流，由右手定则判断可知：通过电阻R的电流强度的方向为从c到d．金属圆盘产生的感应电动势为：E=Br2ω，通过电阻R的电流强度的大小为：，故选C．
考点：右手定则；法拉第电磁感应定律
【名师点睛】本题是对右手定则及法拉第电磁感应定律的考查；关键要能将金属圆盘看成由无数幅条组成的，由转动切割磁感线感应电动势公式E=BL2ω和欧姆定律结合求解．
4．D
【解析】
【详解】
AB．当金属圆环运动时，相当于电源，即两个电动势相等的电源并联，画出等效电路如图所示；
由法拉第电磁感应定律可知，E0＝Bdv，电源组的电动势E＝Bdv，所以流过电阻R的电流
选项AB错误；
CD．由等效电路可知，有感应电流流过金属圆环，并且左、右两部分并联，所以左、右两部分流过的电流相同，选项C错误，D正确．
5．B
【解析】
【详解】
A．线圈从a运动到磁场上边缘时，做匀加速直线运动，线圈的下直边入磁场后，线圈中有感应电流，线圈受到向上安培力作用，若安培力与重力大小相等，则线圈做匀速直线运动，直到线圈完全进入磁场后，线圈中的磁通量不变化，没有感应电流，不受安培力作用，只受重力而做匀加速直线运动，即线圈从a运动到磁场b处，线圈先做匀加速直线运动后做匀速直线运动，再做匀加速直线运动，因此A图象可能正确，A正确，不符合题意；
BD．线圈在进入磁场运动中，若安培力小于重力，加速度减小，速度仍增大，安培力增大，线圈做加速度减小的加速运动，速度时间图象的斜率减小，安培力是变力，即线圈进入磁场运动中不可能做匀加速直线运动，直到线圈完全进入磁场后，只受重力而做匀加速直线运动，则B图象不可能正确，D图象可能正确，B错误，符合题意，D正确，不符合题意；
C．线圈在磁场中运动时，若安培力大于重力，线圈的加速度方向向上，线圈做减速运动，随速度的减小，安培力减小，加速度减小，速度时间图象斜率减小，线圈完全进入磁场后，只受重力而做匀加速直线运动，C图象可能正确，C正确，不符合题意。
故选B。
6．B
【解析】
【详解】
设金属线圈的面积为，点纵坐标为，时，感应电动势的大小：
磁通量是正向增大，由楞次定律知，感应电流是逆时针方向；和时，直线斜率是相同的，故感应电动势的大小：：
由楞次定律知，磁通量是正向减小的，感应电流的方向是顺时针方向，的磁通量是反向增大的，是顺时针方向；
A．与分析不符，故A错误；
B．与分析相符，故B正确；
C．与分析不符，故C错误；
D．与分析不符，故D错误；
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
电源内阻为
电源产生的感应电动势为
根据恒定电流结论，当外电阻等于内电阻时，电源输出功率最大，则
R=r
所以电阻R的功率为
故选C。
8．C
【解析】
【详解】
试题分析：金属棒水平向右运动过程切割磁感线，产生感应电动势,根据右手定则，感应电流方向从N到M选项A错．金属棒相当于电源，金属棒和定值电阻组成闭合回路，电流,电阻两端的电压，选项B错．金属棒受到安培力，选项C对．电阻R产生的焦耳热的功率，选项D错．
考点：电磁感应定律
9．D
【解析】
【详解】
试题分析：根据法拉第电磁感应定律可知，闭合电路中产生的感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比，即磁通量的变化快慢，而与磁通量、磁通量变化量、磁感应强度没有直接关系，D正确；
考点：考查了法拉第电磁感应定律
【名师点睛】根据法拉第电磁感应定律，分析感应电动势大小的决定因素．磁通量变化率反映磁通量变化的快慢，与磁通量没有直接的关系
10．A
【解析】
【详解】
由于直导线AB匀速运动，则AB切割磁场产生的电流时恒定的，线圈产生的磁通量也是恒定的，所以不会引起副线圈的磁通量的变化，所以副线圈不会有感应电流产生，即安培表的读数为0，故选项A正确，BCD错误．
故选A。
11．C
【解析】
【详解】
AB．设金属圆环半径为r，根据法拉第电磁感应定律可得金属圆环产生感应电动势
由闭合电路欧姆定律可知感应电流为
金属圆环产生安培力的有效长度为L=2r，由受力平衡可得
解得
由图乙可知，t=0时
直线的斜率
联立，可得
故AB错误；
C．时间内金属环的功率为
故C正确；
D．时间内通过金属环某一截面的电荷量为
故D错误。
故选C。
12．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．内，闭合电路中产生的感应电动势
两端电压应小于电动势，A错误；
B．内，闭合电路中产生的感应电动势
两端电压
B错误；
C．内，电路产生的焦耳热为
C错误，D正确。
故选D。
13．C
【解析】
【详解】
A．设∠abc=2θ，由ef杆所受的磁场力的大小：
F=BIL=BI 2vt tanθ
可知ef所受的拉力随着时间t的延长而增大；故A错误．
BD．根据拉第电磁感应定律得知，电路中磁通量的变化率等于回路中产生的感应电动势，而感应电动势
E=BLv
B、v不变，有效切割的长度L增加，则电路中磁通量的变化率和感应电动势都增加；故B、D错误．
C．设金属材料的电阻率为ρ，截面积为S，导体棒ef从b点开始运动的时间为t，∠abc=2θ．则 回路中产生的感应电动势为
E=2B vt tanθ
回路的电阻
电路中感应电流的大小
B、S、ρ、θ均不变，则I不变；C正确．
故选C．
【点睛】
根据拉第电磁感应定律得知，电路中磁通量的变化率等于回路中产生的感应电动势，随着有效切割长度的增加而增加；根据电阻定律和欧姆定律分析电流是否变化，由安培力公式F=BIL分析安培力的变化．
14．ACD
【解析】
【详解】
A．磁感应强度随时间均匀增大，故通过线圈的感应电流的磁场方向和原磁场方向相反，根据右手定则判断感应电流方向为逆时针，故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势为
故B错误；
C．当细线刚好被拉断时有
即
所用时间为
故C正确；
D．根据焦耳定律可知产生的热量为
故D正确。
故选ACD。
15．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．若磁铁向上运动，会受到向下的安培阻力，若向下运动，会受到向上的安培阻力，因此当磁铁所受弹力与重力等大反向时，磁铁的加速度不一定为零，故A错误；
B．当磁铁向上运动时，穿过铜盘的磁通量向上减小，根据楞次定律感应电流的磁场的方向向上，俯视铜盘，铜盘中产生逆时针方向的电流，故B正确；
C．根据楞次定律，磁铁向下运动时，则受到向上的安培阻力，所以磁体对线圈的作用力的方向向下，此时线圈对桌面压力大小大于其重力，故C正确；
D．磁铁最终静止于起始时的平衡位置；根据能量守恒定律，从静止释放至停止，弹簧的弹性势能的减少等于磁铁重力势能的增加与线圈中焦耳热之和，故D错误。
故选BC。
16．BD
【解析】
【详解】
A．根据右手定则可知金属棒中电流从M流向N，故A错误；
B．金属棒转动产生的电动势为
故B正确；
C．R1和R2的并联电阻为
回路中总电流为
因为R1和R2相等，所以通过的电流相等，则电阻中的电流为
D．整个电路消耗的电功率为
故D正确。
故选BD。
17．BCD
【解析】
【详解】
A．时刻，磁感应强度为穿过线圈的磁通量为，故A错误；
B．在时间内，线圈磁通量由垂直纸面向里变为垂直纸面向外，变化量为，故B正确；
C．在时间内，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为：，根据闭合电路欧姆定律，产生的感应电流为：，通过线圈导线横截面的电荷量，故C正确；
D．根据楞次定律和安培定则，感应电流的方向方向为顺时针，故D正确．
18．AC
【解析】
【分析】
【详解】
A．感应电动势
感应电流
导体棒受到的安培力
故A正确；
B．MN棒第一次运动至最右端的过程中AB间电阻R上产生的焦耳热Q，回路中产生的总焦耳热为2Q，由于安培力始终对MN做负功，产生焦耳热，棒第一次到达最左端的过程中，棒平均速度较大，平均安培力较大，整个回路中产生的焦耳热应大于，故B错误；
C．MN棒第一次运动至最右端的过程中AB间电阻R上产生的焦耳热Q，回路中产生的总焦耳热为2Q，由能量守恒定律得
此时弹簧的弹性势能
故C正确；
D．由于回路中产生焦耳热，棒和弹簧的机械能有损失，所以棒再次回到初始位置时，速度小于，棒产生的感应电动势
电功率公式
知，AC间电阻R的功率小于，故D错误。
故选AC。
19．CD
【解析】
【详解】
A．由图像知：t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线框的磁通量最大，故A错误；
B．该线圈转动的角速度大小为
故B错误；
C．当t=0时，电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，故该交变电动势的瞬时值表达式为
故C正确；
D．线框平面与中性面的夹角为时，电动势瞬时值为
故D正确。
故选CD。
20．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)设线圈ab边长为l，bc边长为l′，整个线圈的电阻为R，磁场的磁感应强度为B。
拉出线圈在cd边产生的感应电动势
E=Blv
线圈中的感应电流为
cd边受磁场力
因为线圈做匀速运动，所以拉力F与f大小相等，方向相反
F=f
拉出线圈时，拉力的功
两次拉出拉力的功之比为
(2)拉力的功率为
两次拉出拉力的功率之比为
21．（1）0.5A，方向由a到b； （2）a端电势高；0.25N.
【解析】
【详解】
（1）感应电动势：E=BLv=5×0.1×10=5V，
当S闭合后，电路电流：，方向由a到b；
（2）闭合电键S，根据右手定则可知，a端电势高；
金属棒受到的安培力：F安=BIL=5×0.5×0.1=0.25N，
金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得：F=F安=0.25N
22．（1）6V，1.5A；（2），3J
【解析】
【详解】
（1）根据电磁感应定律
定值电阻与灯泡并联，并联电阻
线圈中产生的感应电流的大小
（2）根据楞次定律，内线圈中感应磁场垂直纸面向里，感应电流为顺时针方向，小灯泡中的电流方向为，灯泡两端电压
内小灯泡消耗的电能
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