第二章 电磁感应 单元测试（Word版含答案）

人教版物理选择性必修二第二章电磁感应单元测试
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
如图所示为几个有理想边界的磁场区域，相邻区域的磁感应强度大小相等，方向相反，区域的宽度均为，现有一边长为的正方形导线框由如图示位置开始，沿垂直于区域边界的直线匀速穿过磁场区域，速度大小为，规定电流顺时针方向为正方向，下图中能正确反映线框中感应电流的是
A. B.
C. D.
水平导轨左端接电阻，导轨电阻不计，垂直导轨方向有匀强磁场，导轨宽为，垂直导轨放一不计电阻的导体棒，当导体棒以速度匀速向右运动时，回路会有一个电流，之后把导体棒固定在离电阻距离也是的地方，磁感应强度随时间均匀变化，在回路中也产生相同的电流，下列说法正确的是
A. 磁感应强度的变化率磁场一定增加，与磁场的方向无关
B. 磁感应强度的变化率磁场一定减少，与磁场的方向无关
C. 磁感应强度的变化率磁场一定增加，与磁场的方向无关
D. 磁感应强度的变化率磁场增加减少与磁场的方向有关
如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平型导体框左端连接一阻值为的电阻，质量为、电阻为的导体棒置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。在此过程中
A. 导体棒做匀减速直线运动
B. 导体棒中感应电流的方向为
C. 电阻消耗的总电能为
D. 导体棒克服安培力做的总功小于
在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈相接，如图所示．导轨上放一根导线，磁感线垂直于导轨所在平面．当导线向右加速运动时，所包围的小闭合线圈产生的感应电流方向，及所具有的形变趋势是
A. 有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B. 有顺时针方向的电流，且有扩张的趋势
C. 有逆时针方向的电流，且有收缩的趋势
D. 有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
如图所示，为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为，电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为、，并与导轨成角。金属杆以的角速度绕点由图示位置匀速转动到与导轨垂直，转动过程金属杆与导轨始终良好接触，金属杆单位长度的电阻为。则在金属杆转动过程中
A. 、 两点电势相等
B. 金属杆中感应电流的方向是由流向
C. 电路中感应电流的大小始终为
D. 电路中通过的电量为
如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨平面垂直．阻值为的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触．时，将开关由掷到、、和分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度．下列图像正确的是
A. B.
C. D.
如图所示为一“凸形”线框，其中，线框在外力作用下以恒定速度垂直磁场通过一宽为的有界匀强磁场．取逆时针方向的电流为正，图示时刻，则线框中产生的电流随时间变化的图象中，正确的是
A.
B.
C.
D.
如图所示，正三角形区域内存在磁感应强度大小为，方向垂直其面向里的匀强磁场，三角形导线框从点沿方向以速度匀速穿过磁场区域。已知，，，，线框三边阻值均为，边与边始终在一直线上。则在线框穿过磁场的整个过程中，下列说法正确的是
A. 感应电流始终沿逆时针方向
B. 感应电流一直增大
C. 通过线框某截面的电荷量为
D. 、两点的最大电势差为
如图所示，水平放置的形光滑框架上接一个阻值为的电阻，放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场中，一个半径为、质量为的半圆形硬导体在水平向右的恒定拉力的作用下，由静止开始运动距离后速度为，半圆形硬导体的电阻为，其余电阻不计下列说法不正确的是
A. 此时两端电压为
B. 此过程中回路产生的热量
C. 此过程中通过电阻的电荷量为
D. 此过程所用时间
如图所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方固定一个线圈，线圈与平行金属导轨相连并与导体棒组成闭合回路，金属导轨处于垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中，由于导体棒的运动，使得圆环中产生逆时针方向从上向下看的感应电流，并且对桌面的压力小于圆环的重力，下列说法正确的是
A. 导体棒向右加速运动 B. 导体棒向左加速运动
C. 导体棒向右减速运动 D. 导体棒向左减速运动
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
如图甲所示为某实验小组探究感应电流方向的规律的实验装置，关于实验过程中应该注意的事项和实验现象，以下说法正确的是________多选；
实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向；开关闭合后，将滑动变阻器的滑片匀速滑动使接入电路的阻值逐渐减小，会观察到电流计指针不发生偏转；开关闭合后．线圈从线圈中拔出和插入过程中会观察到电流计指针偏转方向相反；开关闭合与断开瞬间，电流计指针都会偏转，但偏转方向相同
当电流从灵敏电流计正接线柱流入时指针向正接线柱一侧偏转。现将其与线圈相连之后，将上端为极的磁铁插入线圈中，如图乙所示电流计指针偏转的方向应为偏向________接线柱填“正”或“负”。根据图丙中电流计指针偏转方向可以判断出插入线圈磁铁下端的磁极为________极填“”或“”。
应用可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈所接的电源应是________。副线圈所接的电表可以是________。
多用电表欧姆挡 直流电压表 交流电压表 直流电流表
某同学利用如图装置研究磁铁下落过程中的重力势能与电能之间的相互转化。内阻的螺线管固定在铁架台上，线圈与电流传感器、电压传感器和滑动变阻器连接。滑动变阻器最大阻值，初始时滑片位于正中间的位置。打开传感器，将质量的磁铁置于螺线管正上方静止释放，磁铁上表面为极。穿过螺线管后掉落到海绵垫上并静止磁铁下落中受到的阻力远小于磁铁重力，不发生转动，释放点到海绵垫高度差。计算机屏幕上显示出如图的曲线。
磁铁穿过螺线管过程中，螺线管产生的感应电动势最大值约为__________。
图像中出现前后两个峰值，对比实验过程发现，这两个峰值是在磁铁刚进入螺线管内部和刚从内部出来时产生的，对这一现象相关说法正确的是。
线圈中的磁通量经历先增大后减小的过程
如果仅略减小，两个峰值都会减小
如果仅略减小，两个峰值可能会相等
如果仅移动滑片，增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大
在磁铁下降的过程中，可估算重力势能转化为电能的效率是__________。
三、计算题（本大题共4小题，共42.0分）
如图甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成已知受电线圈的匝数为匝，电阻，在它的、两端接一阻值的电阻设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示的规律变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为的正弦交流电，设磁场竖直向上为正方向，求：
在时，受电线圈中产生电流的大小，、两端哪端电势高？
在一个周期内，电阻上产生的热量；
从到时间内，通过电阻的电荷量．
如图甲所示，在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框，边长为，线框质量、电阻，空间存在一有界匀强磁场，磁场的左边界如虚线所示，虚线右侧足够大区域存在磁场，磁场方向竖直向下。线框在水平向右的外力作用下，以初速度匀加速进入磁场，外力的大小随时间变化的图线如图乙所示。以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：
匀强磁场的磁感应强度；
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量；
若线框进入磁场过程中做功为，求在此过程中线框产生的焦耳热。
如图所示，间距为、足够长的平行光滑导轨倾斜放置，倾角为，导轨上端连接有阻值为的定值电阻，自身电阻不计，导轨处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中。将质量为的金属棒放在导轨上，并由静止释放。已知金属棒沿导轨运动中始终与导轨垂直并与导轨接触良好，金属棒接入电路的电阻也为，向下运动的最大速度为，重力加速度为。求：
匀强磁场的磁感应强度大小；
若给金属棒沿斜面向上大小为的初速度，从开始到金属棒运动的速度大小再次为的过程中，通过金属棒截面的电荷量为，则此过程中金属棒产生的焦耳热为多少；
若在问中金属棒沿导轨向上运动的最大距离为，则从开始到金属棒的速度大小再次为的过程中，金属棒运动的时间为多少。
如图所示，两根固定的光滑的金属导轨水平部分与倾斜部分平滑连接，两导轨间距为，导轨的倾斜部分与水平面成角。导轨的倾斜部分有一个匀强磁场区域，磁场方向垂直于斜面向上，导轨的水平部分在距离斜面底端足够远处有两个匀强磁场区域，磁场方向竖直且相反，所有磁场的磁感应强度大小均为，每个磁场区沿导轨的长度均为，磁场左、右两侧边界均与导轨垂直。现有一质量为，电阻为，边长也为的正方形金属线框，从倾斜导轨上由静止释放，金属线框在边刚滑进磁场时恰好做匀速直线运动，此后，金属线框从导轨的倾斜部分滑上水平部分。取重力加速度，，。求：
金属线框刚释放时边与的距离；
可调节边界到水平导轨的高度，使得线框刚进入水平磁场区时速度大小为，求线框在穿越水平磁场区域过程中的加速度的最大值；
若导轨的水平部分有多个连续的长度均为磁场，且相邻磁场方向相反，求在的条件下，线框在水平导轨上从进入磁场到停止的位移和在两导轨上运动过程中线框内产生的焦耳热。
答案和解析
1.A 2.C 3.C 4.C 5.A 6.D 7.B 8.D 9.D 10.C
11.【答案】；正， ；；。
【解析】
A.实验前应该先仔细观察，清楚线圈的绕向，故A正确；
只要是通过闭合回路的磁通量发生了变化，电路中就会产生感应电流，开关闭合与断开的瞬间、滑动变阻器的滑片匀速滑动、线圈从线圈中拔出和插入过程等都会引起磁通量的变化，故电流计的指针都会偏转；但线圈从线圈中拔出和插入过程和开关闭合与断开瞬间电流方向相反，故指针偏转方向相反，故C正确，BD错误。
故选AC。
上端为极的磁铁插入线圈中时，穿过线圈的磁通量向下变大，由楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场向上，由安培定则可知，电流由正接线柱流入，故指针向正接线柱偏转；而图丙中电流计指针向负接线柱偏转，是因为感应电流从负接线柱流入，由安培定则可知，感应电流的磁场向下，又因磁铁向下运动，故磁铁的下端是极。
变压器的工作原理是互感现象，故只有交流电源才能使用变压器变压，出于安全分析选择低压交流电源，所以应选B；在变压器的原副线圈中电表必须是交流电表，故副线圈所接的电表只能是交流电表，所以应选C。
故答案为：；正， ；；。
12.【答案】
关键。
【解答】
由 曲线可知线圈的最大输出功率为：
线圈输出功率表达式为：
根据闭合电路欧姆定律得：
联立将 ，代入得 。
A.磁铁进入线框时，磁通量增大，当磁铁从线框出来时，磁通量减小，故A正确；
当减小时，磁铁进入线框的速度减小，导致线框中磁通量的变化率减小，因此两个峰值都会减小；再者，磁铁进、出螺线管时的速度不同，磁通量的变化率不同，两个峰值不可能相等，故B正确，C错误；
D.根据闭合电路欧姆定律可知，当外电阻等于内电阻时，电源的输出功率最大，本题中滑动变阻器的最大阻值与内阻相等，因此增大滑动变阻器阻值，两个峰值都会增大，故D正确。
故选ABD。
下落过程减小的重力势能为： ，根据图象物理意义可知：图象与横轴围成面积大小等于下落过程中电源的输出电能：
所以总能量为：
重力势能转化为电能的效率为：
联立得重力势能转化为电能的效率为： 。
故答案为：；；。
13.【答案】由图乙知时受电线圈中产生的电动势为最大值
此时线圈中产生感应电流的大小为
由楞次定律可以得到此时端电势高；
通过电阻电流的有效值为
电阻在一个周期内产生的热量
线圈中感应电动势的平均值
通过电阻电流的平均值为
通过电阻的电荷量
由题图乙知，在到的时间内，
解得
14.【答案】解：由图象可知，当线框全部进入磁场后，
时，线框的加速度：，
时刻线框所受的安培力：，
由图示图象可知：，
由牛顿第二定律得：，
代入数据解得：；
线框进入磁场过程通过截面电量：，
由法拉第电磁感应定律得，
由闭合电路欧姆定律得：，
解得，电荷量：，
由匀变速直线运动得：，
代入数据解得：，；
线框进入磁场过程，由能量守恒定律：
，代入数据解得：。
答：匀强磁场的磁感应强度为；
线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量为；
在此过程中线框产生的焦耳热为。
15.【答案】解：当金属棒以最大速度向下运动时，电路中电动势
根据闭合电路欧姆定律
根据力的平衡
解得
从开始到金属棒运动的速度大小再次为的过程中，设金属棒的初位置和末位置沿斜面方向的距离为，
则
根据闭合电路欧姆定律

解得
设金属棒中产生的焦耳热为，根据能量守恒定律得
解得
设金属棒向上运动的时间为，根据动量定理有
根据闭合电路欧姆定律

解得
金属棒向下运动，当速度为再次为时，向下运动的距离为
根据动量定理有
根据闭合电路欧姆定律

解得
因此运动的总时间
16.【答案】解：设金属线框刚进入磁场区域的速度为，则线框中产生的感应电动势：
根据欧姆定律：
安培力：
依题意，有：
线框下滑距离的过程中，根据机械能守恒定律，有：
联立以上各式解得：；
设金属线框边刚进入水平导轨上第一个磁场区时速度为，边即将进入第二个磁场区时速度为，线框从刚进入第一个磁场区到刚要进入第二个磁场区的过程中，根据动量定理，有：，
即
又：
得： ，可知当恰好进入水平第二个磁场时候加速度最大
此时：，，，
得加速度最大值：；
边刚进入第二个磁场区时速度为，此后在安培力作用下减速到，且安培力表达式为：，
设该过程位移为，由动量定理有：
即：
得：
故位移为：
根据能量守恒定律，金属线框内产生的焦耳热为：
代入数据可得：
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