2.2法拉第电磁感应定律 同步练习（Word版含答案）

人教2019物理 选修二 2.2法拉第电磁感应定律 同步练习
一．选择题（共15小题）
1．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是（　　）
A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势
B．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用
C．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势
D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用
2．当一段导线在磁场中做切割磁感线运动时，则（　　）
A．导线中一定有感应电流
B．导线中一定有感应电动势
C．导线上一定会产生焦耳热
D．导线一定受到磁场的作用力，这个力阻碍导线运动
3．转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识叙述正确是（　　）
A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大
B．笔杆上的各点做圆周运动的力是由向心力提供的
C．笔尖上的小钢珠在快速的转动随笔一起做离心运动
D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，金属笔杆两端可能会形成电势差
4．下列对甲乙丙三个图中的判断，其中说法正确的是（　　）
A．甲图中，闭合线圈在足够大匀强磁场中匀速运动时没有感应电流，也没有感应电动势
B．甲图中，闭合线圈在足够大的匀强磁场中加速运动时没有感应电流，有感应电动势C．乙图中，条形磁铁向闭合线圈运动，速度越大，感应电流越小
D．丙图中，线圈绕平行匀强磁场的轴匀速转动，有感应电流，会产生正弦交流电
5．如图，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ab边向上。ac、bc两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边以逆时针转动时，下列判断正确的是（　　）
A．电压表有读数，电流表没有读数
B．电压表有读数，电流表也有读数
C．电压表无读数，电流表有读数
D．电压表无读数，电流表也无读数
6．如图所示，4匝矩形线圈abcd，ab＝1m，bc＝0.5m，其总电阻R＝2Ω，线圈绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动，磁感应强度B＝1T，角速度ω＝20rad/s，当线圈由图示位置开始转过30°时，线圈中的电流强度为（　　）
A．20A B．0A C．10A D．17.3A
7．如图所示，在ab边的中点用弹簧悬挂矩形硬质金属线框abcd，线框的下半部分处于垂直线框平面的磁场中，各处的磁感应强度B随时间t的变化情况相同，线框静止，dc边水平，弹簧的长度不变。下列描述B的大小随时间t变化的图象中，可能正确的是（　　）
8．如图所示，正方形线圈MOO'N处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向与水平面的夹角为30°，线圈的边长为L，电阻为R，匝数为n。当线圈从竖直面绕OO'顺时针转至水平面的过程中，通过导线截面的电荷量为（　　）
9．如图所示，面积为S1的圆形磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度随时间变化的关系为B＝Bmcosπt。在纸面内有一金属导线围成面积为S2的圆形线圈，圆心与磁场圆心重合，导线上串有理想二极管、阻值为r的标准电阻和理想交流电流表，导线电阻不计，下列说法正确的（　　）
A．电流表的示数为
B．电流表的示数为
C．在2s内流过电阻的电量为
D．在2s内流过电阻的电量为
10．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：4，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　）
A．Ea：Eb＝1：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝2：1，感应电流均沿逆时针方向
C．Ea：Eb＝2：1，Φa：Φb＝2：1，感应电流均沿顺时针方向
D．Ea：Eb＝1：1，Φa：Φb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向
11．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直。规定磁场的正方向垂直于纸面向里，电流的正方向为顺时针，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示。则下列i﹣t图象中正确的是（　　）
12．如图甲所示，两匀强磁场B1和B2的方向均垂直纸面向里，其边界与固定的金属线圈的直径MN重合，磁感应强度B1和B2随时间t的变化规律分别如图乙中的直线a和b所示。下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻金属线圈中无感应电流
B．0～t2时间内金属线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．0～t1时间内金属线圈受到向左的安培力
D．0～t2时间内金属线圈始终受到向右的安培力
13．滑雪是我们北方地区常见的健身、娱乐项目。如图所示，一个滑雪人从静止开始沿山坡滑下，山坡的倾角为θ，每只滑雪板上都装有宽度为d，长度为L的长方形钢板，滑道所处地磁场的磁感应强度为B，方向与滑道平面垂直，人与滑雪板之间绝缘，当滑雪人以速度v匀速下滑时，下列说法正确的是（　　）
A．钢板的电动势为BLv
B．钢板的电动势为Bdv
C．穿过钢板的磁通量逐渐减小
D．穿过每只钢板的磁通量为BdLsinθ
14．如图所示，平放在绝缘水平面的铁芯上分别绕有线圈L1、L2，每个线圈各接有两条光滑的平行金属导轨，金属棒MN、PQ均垂直于导轨放置，MN所在轨道之间有磁感应强度方向竖直向上、大小为B1的匀强磁场，PQ所在轨道之间有磁感应强度方向竖直向下、大小为B2的匀强磁场。关于金属棒MN、PQ的运动，下列说法正确的是（　　）
A．当MN在外界作用下向左加速运动时，PQ也向左加速运动
B．当MN在外界作用下向右匀速运动时，PQ也向右匀速运动
C．当MN在外界作用下向右减速运动时，PQ向右加速运动
D．当MN在外界作用下向右加速运动时，PQ也向右加速运动
15．如图所示，MN和PQ是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面。有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，将开关S断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将S闭合。金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用F、v表示；通过金属杆的电流、电量分别用i、q表示。若从S闭合开始计时，则F、v、i、q分别随时间t变化的图像不可能正确的是（　　）
二．多选题（共6小题）
（多选）16．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑由于空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（　　）
A．若其他条件相同，磁铁接近A环越快，A环中产生的感应电动势就越大
B．若其他条件相同，而将磁铁的N极接近B环，则横梁一定不转动
C．无论磁铁靠近A环或B环，相应环中都有焦耳热产生
D．若磁铁N极靠近A环，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流
（多选）17．如图所示，线框abcd在无限大的匀强磁场中匀速平动时，关于线框有关情况的说法中正确的是（　　）
A．无感应电流，ad端无电动势，电压表无示数
B．无感应电流，ad端有电动势，电压表无示数
C．有感应电流，ad端无电动势，电压表无示数
D．如果线框放在光滑水平面上，则水平方向不需外力作用
（多选）18．为了让学生直观感受到磁流体发电机，周老师设计了如图甲所示实验装置，NaCl溶液在抽水机的作用下，从左向右流动，通过钕铁硼强磁铁产生竖直向下的磁场，前后两块铜片与灵敏电流计连接，简化为乙图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电流由前铜片流出，经过电流计流向后铜片
B．电流由后铜片流出，经过电流计流向前铜片
C．提高两块铜片间液体的流速，电流计示数变大
D．增大NaCl溶液的浓度，发电机产生的电动势变大
（多选）19．图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按图乙规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止。则（　　）
A．t0时刻回路没有感应电流
B．在t0：2t0时间，流过金属棒的感应电流方向是从Q到P
C．在0：t0时间，金属棒PQ所受安培力方向水平向右
D．2t0时刻金属棒PQ所受摩擦力方向水平向右
（多选）20．如图所示，在水平面上有两根互相平行间距为1m的金属导轨MN、PQ，导轨足够长且不计电阻。导轨ACBD区域光滑，其它区域粗糙。在AB的左侧和CD的右侧存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为B＝1T。在导轨上垂直导轨放置两根质量分别为ma＝1kg、mb＝2kg，电阻均为0.5Ω的金属棒a、b，两棒与导轨粗糙区域的动摩擦因数均为0.1。用一锁定装置将轻质弹簧压缩在金属棒a、b之间（弹簧与a、b不拴接），此时弹簧具有的弹性势能E＝48J。现解除锁定，当弹簧恢复原长时，a、b棒刚好同时进入磁场，且b棒进入磁场后向右运动1s停止运动，在此1s内，a棒在磁场中向左运动的距离为4.8m，重力加速度为g＝10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
A．a棒的运动时间一定比b棒的运动时间长
B．从解除锁定到两棒都停止运动，a、b棒上感应电流产生的焦耳热可能不相同
C．a、b棒刚进入磁场时的速度大小分别为8m/s和4m/s
D．b棒在磁场中向右运动的距离为1.2m
（多选）21．如图所示，两根电阻不计、间距为L＝1.0m的光滑平行金属导轨固定放置，其所在平面与水平面夹角为θ＝37°，上端连接一定值电阻R＝0.3Ω。匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小B＝0.2T。质量为m＝0.1kg的金属棒CD由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，金属棒与导轨接触的两点间的电阻r＝0.2Ω。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度取g＝10m/s2。则（　　）
A．金属棒CD在磁场中下滑时，棒中感应电流的方向是从D到C
B．金属棒CD开始下滑时的加速度大小为8m/s2
C．金属棒CD下滑过程中的最大速度大小为7.5m/s
D．金属棒CD以最大速度下滑时，电阻R的电功率为2.7W
三．实验题（共2小题）
22．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，导轨间距L＝0.5m，导轨电阻不计，上端与一阻值为R＝0.2Ω电阻连接。在虚线以下有一足够大匀强磁场，磁感应强度B＝0.1T，磁场方向垂直于导轨平面。一质量m＝0.025kg，电阻r＝0.1Ω导体棒水平置于导轨上，离磁场上边界的距离h＝0.45m。静止释放导体棒，求：（重力加速度g取10m/s2，导体棒与导轨始终良好接触。）
（1）导体棒进入磁场后电阻R上的电流方向 　 　；（选填“向左”、“向右”）
（2）导体棒刚进入磁场时的速度v1大小和加速度a1大小与方向；
（3）简要描述金属棒进入磁场后，速度如何变化和加速度变化情况。
①速度变化情况：　 　；
②加速度如何变化：　 　。
（4）下滑过程中电阻R上的最大功率Pm。
23．某学校开展“摇绳发电”的比赛活动。如图所示，在操场上，将一根长为20m的铜芯导线两端与灵敏电流计的两个接线柱连接，构成闭合回路；两同学面对面站立摇动这条导线。（忽略地球磁偏角的影响）
（1）在“摇绳发电”的过程中，导线中将产生　 　（选填“直流电”、“交流电”）。
（2）受灵敏电流计结构的影响，若只增大摇绳的频率，则灵敏电流计的最大示数　 　增大（选填“一定”、“不一定”）。
（3）若该学校地处赤道上，两同学南北站立摇绳时，导线中　 　电流（选填“有”、“无”）。
（4）若该学校地处中国重庆，两同学东西方向站立，保持摇绳的间距、频率、最大速度不变。在竖直平面内上下来回摇绳时，灵敏电流计的最大示数为I1；在水平面内左右来回摇绳时，灵敏电流计的最大示数为I2；假设重庆地区的地磁场方向与水平方向的夹角为θ，则tanθ＝　 　。
四．计算题（共3小题）
24．如图甲所示，用表面绝缘的金属丝绕成的正方形闭合线框abcd放置于粗糙的水平桌面上，线框边长L＝40cm、匝数N＝50匝、质量m＝0.20kg、电阻R＝8.0Ω，虚线MN是线框中线，MN左侧空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t变化的关系如图乙所示。已知线框与桌面之间的动摩擦因数 ＝0.50。设线框与桌面之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）t1＝1.2s时刻这50匝线框所受安培力的大小和方向；
（2）何时这50匝线框开始滑动，并求这50匝线框在滑动前所产生的焦耳热。
25．如图，MN、PQ（为足够长平行光滑水平金属导轨，处于竖直向下的匀强磁场中，GH、JK为足够长倾斜粗糙平行金属导轨，处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，底端接C＝100μF的电容器。NQ端与GJ端高度差h＝0.45m，水平距离x＝1.2m。现将导体棒cd静置在水平分导轨固定小钉的右侧，导体棒ab以速度v0＝9m/s从MP端滑入，一段时间后cd棒从NQ端抛出，恰能无碰撞从GJ端进入斜导轨。已知导轨间距均为1m，两磁场的磁感应强度均为2T，两棒质量均为0.01kg、接入电阻均为1Ω，导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，棒与斜导轨的动擦因数μ＝0.75，g取10m/s2。求：
（1）cd棒从NQ端抛出时的速度大小v1；
（2）cd棒抛出前瞬间ab棒所受安培力的功率P；
（3）最终电容器存储的电荷量Q。
26．如图所示，倾角为α的绝缘斜面体固定在水平面上，顶端放有一“U”形导体框HEFG，导体框质量为2m，电阻忽略不计且足够长。导体框EF边长度为L，与斜面底边平行。导体框与斜面间的动摩擦因数为μ＝tanα。质量为m、电阻为R的光滑金属棒CD的两端置于导体框上，构成矩形回路。整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中。t＝0时刻金属棒CD与EF边间距为x0，且金属棒与导体框均以初速度v0沿斜面向下运动；t＝t0时刻以后金属棒的运动可视为匀速运动，导体框仍沿斜面向下运动。金属棒与导体框始终接触良好且平行EF边，重力加速度为g。求：
（1）在0＜t＜t0时间内任意时刻金属棒与导体框的加速度大小之比；
（2）t0时刻金属棒和导体框的速度分别为多大；
（3）t0时刻金属棒CD与EF边的距离d。
人教2019物理 选修二 2.2法拉第电磁感应定律 同步练习
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题）
1．D。
2．B。
3．D。
4．A。
5．D。
6．B。
7．D。
8．A。
9．B。
10．D。
11．D。
12．B。
13．B。
14．A。
15．C。
二．多选题（共6小题）
16．ABD。
17．BD。
18．BC。
19．CD。
20．ACD。
21．ACD。
三．实验题（共2小题）
22．（1）导体棒进入磁场后电阻R上的电流方向向左。
（2）导体棒刚进入磁场时的速度v1大小是3m/s，加速度a1大小是9m/s2，方向竖直向下；
（3）①速度逐渐增大，增加越来越慢，最好保持不变，做匀速直线运动；
②加速度逐渐减小，最后变为零。
（4）下滑过程中电阻R上的最大功率Pm是5W。
23．（1）交流电；（2）不一定；（3）无；（4）。
四．计算题（共3小题）
24．答：（1）t1＝1.2s时刻线框中感应电流的大小是0.1A，方向沿逆时针方向；
（2）t＝2.5s时这50匝线框开始滑动，这50匝线框在滑动前所产生的焦耳热为0.12J。
25．（1）cd棒从NQ端抛出时的速度大小为4m/s；
（2）cd棒抛出前瞬间ab棒所受安培力的功率10W；
（3）最终电容器存储的电荷量为7.1×10﹣3C。
26．答：（1）在0＜t＜t0时间内任意时刻金属棒与导体框的加速度大小之比为2：1；
（2）t0时刻金属棒和导体框的速度分别为v0+gt0sinα、v0﹣gt0sinα；
（3）t0时刻金属棒CD与EF边的距离d为x0+gt02sinα。第12页（共14页）