第二章 电磁感应 基础测试卷（Word版含解析）

电磁感应
一、单选题
1．在物理电磁学的发展史上，许多科学家付出了努力。下列说法符合史实的是（　　）
A．英国物理学家法拉第通过对理论和实验严格分析后，得出了法拉第电磁感应定律
B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，并测出了自然界的最小带电单位
C．安培首先发现了通电导线周围存在着磁场，并且总结出“安培定则”来判断电流与磁场的方向关系
D．奥斯特发现了电流的磁效应，而法拉第发明了第一台发电机
2．根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位可表示为（　　）
A． B． C．T·m/s D．
3．如图所示，a、b是用同种规格的铜丝做成的两个同心圆环，两环半径之比为3∶4，其中仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，a、b两环内的感应电动势大小之比为（　　）
A．3∶4 B．1∶1 C．9∶16 D．4∶3
4．如图所示为高频电磁炉的工作示意图。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法正确的是（ ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底部产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
5．自感系数L的单位，如果用国际单位制的基本单位的符号来表示，正确的是（　　）
A．s·V/A B．kg·m2/（A2·s2）
C．N·m/A D．kg·V（A·s2）
6．下列物理情景不属于电磁阻尼应用的是（　　）
A．选用铝框做磁电式电表骨架
B． 在运输灵敏电流表时用导线把两接线柱连在一起
C． 魔术师将小圆柱形磁体从竖直放置的空心铝管上端管口放入表演失重魔术
D． 延时继电器控制高压电路开闭时
7．如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心，为半径的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（　　）
A．回路中产生的感应电流恒定
B．杆OP受到的安培力不变
C．杆MN做匀加速直线运动
D．杆MN中的电流逐渐减小
8．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的水平边界重合，某时刻保持两磁场方向不变，增大的同时减小，则圆环中（ ）
A．有可能不产生感应电流 B．产生顺时针方向的感应电流
C．产生逆时针方向的感应电流 D．条件不足无法判断
9．某科学兴趣小组发明的一种新式弹簧阻尼减震装置原理图如图所示。弹簧上端固定，下端悬挂一个条形磁铁。距条形磁铁下端某位置处放一个固定的闭合金属线圈，现让磁铁从某一高度下落，磁铁上下振动时穿过闭合金属线圈。则磁铁上下振动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．穿过线圈的磁通量不变 B．线圈中会产生感应电流
C．磁铁和弹簧组成的系统机械能守恒 D．其他条件不变，如果线圈不闭合，磁铁从开始运动到停下来的时间变短
10．如图所示，有一边长为L的正方形导线框，其质量为m，从匀强磁场上方由静止下落，此时底边与磁场上边界的距离为。导线框底边进入匀强磁场区域后，线框开始匀速运动，匀强磁场的上、下边界均水平且宽度也为L，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则线框在穿越匀强磁场的过程中产生的焦耳热Q为（ ）
A． B． C． D．
11．如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小从B0开始在Δt时间内均匀减小到零。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，Δt应为（　　）
A． B． C． D．
12．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　　）
A．线圈所在处磁感应强度越大，产生的感应电动势一定越大
B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大
C．线圈中磁通量变化越大，产生的感应电动势一定越大
D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势一定越大
13．如图所示，足够长的水平光滑金属导轨所在空间中，分布着垂直于导轨平面且方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。两导体棒、均垂直于导轨静止放置。已知导体棒质量为，导体棒质量为，长度均为，电阻均为，其余部分电阻不计。现使导体棒获得瞬时平行于导轨水平向右的初速度。除磁场作用外，两棒沿导轨方向无其他外力作用，在两导体棒运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．任何一段时间内，导体棒的动量变化和导体棒的动量变化都相同
B．全过程中，两棒共产生的焦耳热为
C．为了保证两导体棒不相撞，两导体棒初始间距至少为
D．上述说法都不正确
二、多选题
14．如图所示，灯A、B完全相同，带铁芯的线圈L的电阻可忽略，则（　　）
A．S闭合的瞬间，A、B同时发光，接着A变暗，B更亮，最后A熄灭
B．S闭合瞬间，A不亮，B立即亮
C．S闭合瞬间，A、B都不立即亮
D．稳定后再断开S的瞬间，B熄灭，A闪亮一下再熄灭
15．如图所示，竖直面内固定一足够长的竖直光滑平行金属导轨，导轨上端接有一个定值电阻R，整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，一质量为m、电阻不计的金属棒可紧贴导轨自由滑动。现让金属棒由静止下滑，不计导轨电阻和空气阻力，则金属棒在运动过程中，加速度大小a与速度大小v、流过的电荷量q与位移x的关系图像中正确的有（　　）
A． B．
C． D．
16．如图所示，矩形abcd区域内有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直光滑水平桌面向里，桌面上有一面积为S、匝数为N、电阻为R的正方形闭合线圈，静止在ab边左侧，某时刻，给线圈一垂直于ab边的初速度使线圈进入矩形abcd内部，当线圈的左边框刚离开cd边时速度恰好为零，下面说法正确的是（　　）
A．线圈通过ab边过程中，线圈做匀减速运动
B．线圈通过cd边过程中，克服安培力做功等于产生的焦耳热
C．线圈通过ab边过程中，流过线圈截面的电荷量为
D．线圈完全进入矩形abcd区域后，速度大小为初速度的一半
三、填空题
17．如图所示是世界上早期制作的发电机及电动机的实验装置，有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁铁当中．实验时用导线A连接铜盘的中心，用导线B连接铜盘的边缘．若用外力摇手柄使得铜盘逆时针转动起来时，电路闭合会产生感应电流，则电流从____端流出；若将A、B导线端连接外电源，则铜盘会逆时针转动起来，则此时____端连接电源的正极（均选填A或B）．
18．如图，条形磁铁自左向右穿过一个螺线管，磁铁进入螺线管过程，流过灵敏电流计的电流方向为____________，磁铁穿出螺线管过程，流过电流计的电流方向为____________．
19．面积S=0.1m2的100匝矩形线框 abcd，处在磁感应强度 B=0.1T的匀强磁场中，t=0时刻线框位于水平面，磁场方向与水平面夹角θ=角(如图所示)，当线框以 ab为轴以角速度ω=π(rad/s)顺时针转过过程中，线框产生的平均电动势为_____V
四、解答题
20．如图所示，水平U形光滑框架，宽度为1m，电阻忽略不计，导体棒ab的质量m = 0.2kg、电阻R = 0.5Ω，匀强磁场的磁感应强度B = 0.2T，方向垂直框架向上。现用F = 1N的外力由静止开始向右拉ab棒，当ab棒的速度达到2m/s时，求：
(1)ab棒产生的感应电动势的大小；
(2)ab棒所受的安培力的大小和方向；
(3)ab棒加速度的大小和方向。
21．如图所示，当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一颗绳系卫星在地球赤道上空由西往东方向运行。卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离约20.0km，卫星所在位置的地磁场沿水平方向由南往北约5.0×10-5T。如果航天飞机和卫星的运行速度是7.0km/s，则∶
（1）缆绳中上下端哪端感应电动势高；
（2）感应电动势的大小为多少。
22．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1 000匝，线圈面积S＝200 cm2，线圈的电阻r＝1 Ω，线圈外接一个阻值R＝4 Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，求：
(1)前4 s内的感应电动势的大小及电阻R上消耗的功率；
(2)前5 s内的平均感应电动势。
23．在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距L＝1m，导轨左端接有如图所示的电路。其中水平放置的平行板电容器两极板M、N间距离d＝10mm，定值电阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金属棒ab电阻r＝2Ω，其它电阻不计。磁感应强度B＝1T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m＝1×10﹣14kg，带电量q＝﹣1×10﹣14C的微粒恰好静止不动。取g＝10m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好。且运动速度保持恒定。试求：
（1）匀强磁场的方向；
（2）ab两端的路端电压；
（3）金属棒ab运动的速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．德国物理学家纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后得出了电磁感应定律，因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称之为法拉第电磁感应定律，故A错误；
B．库仑通过研究得出了电荷间的相互作用规律，密立根测出了自然界的最小带电单位，故B错误；
C．奥斯特首先发现了通电导线周围存在着磁场，安培总结出“安培定则”来判断电流与磁场的方向关系，故C错误；
D．奥斯特发现了电流的磁效应，而法拉第发明了第一台发电机，故D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
法拉第电磁感应定律数学表达式是
可知，1V=1wb/s，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．B
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律可知
根据图示关系可知，a、b两个环中的有效面积是一样的，因此两个环中的磁通量相同，磁通量的变化率相同，感应电动势也相同，a、b两环内的感应电动势大小之比为，B正确。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物。
故选B。
5．B
【详解】
物理公式不仅确定了物理量的数量关系，还确定了单位关系，由自感电动势公式可知
自感系数L单位是
故选B。
6．D
【详解】
A．常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动,属于电磁阻尼现象。故A选项不符合题意。
B．运输过程中的震动颠簸,可能会损坏指针、线圈、游丝,短路后,产生感应电流,据楞次定律,产生电磁阻尼,减轻指针、线圈、游丝的摆动，属于电磁阻尼现象，故B选项不符合题意。
C．磁铁在下落时，导致铝管内的磁通量在变化，从而产生感应电流，会产生安培力进而阻碍磁铁的下落，属于电磁阻尼现象,故C选项不符合题意。
D．电磁铁原理是用低压控制电路控制高压工作电路，属于电流磁效应现象,则D选项符合题意。
故选D。
7．D
【解析】
【详解】
A．杆OP匀速转动切割磁感线产生的感应电动势为
因为OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，杆OP转动过程中产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，MN棒会向左运动，MN棒运动会切割磁感线，产生电动势，感应电流方向与原来电流方向相反，使回路电流减小，故A错误；
B．回路电流减小，杆OP受到的安培力减小，故B错误；
CD．MN棒所受合力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故C错误D正确。
故选D。
8．C
【解析】
【详解】
增大的同时减小，根据楞次定律和安培定则可知，圆环中产生顺时针方向的感应电流，故ABD错误，C正确。
故选C。
9．B
【解析】
【详解】
ABD．由于线圈固定，当磁铁上下振动时，线圈中的磁通量会发生变化，从而在线圈中产生感应电流，电流给磁铁力的作用，根据楞次定律“来拒去留”，磁铁很快停下来。如果线圈不闭合，线圈中磁通量仍然会变化，但不会产生感应电流，磁铁不会受到电流的作用力，磁铁停下来的时间变长，故B正确，AD错误；
C．磁铁上下振动过程中，磁铁和弹簧组成的系统受到线圈中的电流的作用力，此作用力对系统做功，机械能不守恒，C错误。
故选B。
10．C
【解析】
【详解】
线框边刚进入磁场时线框开始匀速运动，则线框受到的安培力大小为mg，根据功能关系可知，线框在穿越匀强磁场的过程中产生的焦耳热Q为2mgL。
故选C。
11．C
【解析】
【详解】
设半圆弧的半径为，线框从静止开始绕圆心O以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的感应电动势大小为
线框保持图中所示位置，磁感应强度大小从B0开始在Δt时间内均匀减小到零，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势大小为
为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，则有
联立解得
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小取决于线圈的匝数n和磁通量的变化率，而与磁感应强度B、磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ没有直接的关系，ABC错误，D正确。
故选D。
【点睛】
电路中产生的感应电动势的大小与电路中磁通量变化的快慢有关，磁通量变化得越快，感应电动势越大。感应电动势的大小由和线圈的匝数共同决定，而与Φ、ΔΦ的大小没有必然联系。
13．C
【解析】
【详解】
A．根据题意可知，两棒组成回路，电流相同，故所受安培力合力为零，动量守恒，故任何一段时间内，导体棒b的动量改变量跟导体棒a的动量改变量总是大小相等、方向相反； A错误；
BCD．a、b两棒的速度最终相等，设为v，根据动量守恒定律可得
根据能量守恒定律，两棒共产生的焦耳热为
对b棒，由动量定理有
解得
而
解得
即为了保证两导体棒不相撞，两导体棒初始间距至少为，选项C正确，BD错误。
故选C。
14．AD
【解析】
【详解】
ABC．S接通的瞬间，L所在支路中电流从无到有发生变化，因此，L中产生的自感电动势阻碍电流增加。由于有铁芯，自感系数较大，对电流的阻碍作用也就很强，所以S接通的瞬间L中的电流非常小，即干路中的电流几乎全部流过A，所以A、B会同时亮。又由于L中电流逐渐稳定，感应电动势逐渐消失，线圈的电阻可忽略，对A起到“短路”作用，因此A最后熄灭。这个过程电路的总电阻比刚接通时小，由恒定电流知识可知，B会比以前更亮，故A正确，BC错误；
D．稳定后S断开瞬间，由于线圈的电流较大，L与A组成回路，A要闪亮一下再熄灭，B立即熄灭，故D正确。
故选AD。
15．AD
【详解】
AB．金属棒中感应电流为
对金属棒，由牛顿第二定律可得
联立可得
对比题中图像可知，A正确，B错误；
CD．金属棒产生的平均感应电动势为
平均感应电流为
流过的电荷量为
联立可得
对比题中图像可知，C错误，D正确。
故选AD。
16．BD
【解析】
【详解】
A．由楞次定律和左手定则可知，线圈通过ab边过程中安培力与运动方向相反，线圈做减速运动，由
F＝BIL
E＝BLv
可得
故安培力逐渐减小，线圈的加速度也逐渐减小，线圈通过ab边过程中，线圈做加速度减小的减速运动，A错误；
B．根据动能定理可知，线圈通过cd边过程中，克服安培力做的功等于线圈动能的减少量，等于产生的焦耳热，B正确；
C．通过线圈横截面的电荷量
C错误；
D．由于线圈进入和穿出磁场过程，线圈磁通量的变化量相等，则进入和穿出磁场的两个过程通过线圈横截面的电荷量q相等，设线圈边长为L，由动量定理得，线圈进入磁场过程有
线圈离开磁场过程有
由于
则
解得线圈完全进入磁场的速度为
D正确．
故选BD。
17． A A
【解析】
【详解】
若铜盘从上向下看逆时针转动，由右手定则可知，产生的感应电流从A端流出；
若将A、B导线端连接外电源，则铜盘会逆时针转动起来，则由左手定则可知，此时A端连接电源的正极.
18． b→a； a→b；
【解析】
【详解】
磁铁进入螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向右，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：b→a；同理，磁铁穿出螺线管过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管中产生的感应电流的磁场向左，根据右手定则可知，流过灵敏电流计的电流方向为：a→b；
19．2.8V
【解析】
【详解】
矩形线圈abcd如图所示放置，此时通过线圈的磁通量为
Φ1=BSsinθ ①
当规定此时穿过线圈为正面，则当线圈绕ab轴转90°角时，穿过线圈反面，
则其的磁通量
Φ2=-BScosθ ②
线框产生的平均电动势
③
由①②③式解得，线框产生的平均电动势为
20．(1)0.4V；(2)0.16N，水平向左；(3)4.2m/s2，水平向右
【解析】
【详解】
(1)ab棒产生的感应电动势的大小为
代入数据，得
(2)根据欧姆定律，有
根据左手定则，判断安培力方向水平向左，大小为
(3)根据牛顿第二定律，有
代入数据，得
ab棒加速度的方向与F一致为水平向右。
21．(1)下端；(2)
【详解】
(1)绳系卫星在地球赤道上空由西往东方向运行，赤道上空的地磁场方向向北，根据右手定则，感应电动势的方向由A指向B，故B点(下端)的电势较高。
(2)金属缆绳在切割地磁场，产生感应电动势，为
22．(1)1 V，0.16 W；(2)0
【详解】
(1)前4 s内磁通量的变化量
由法拉第电磁感应定律得
根据闭合电路的欧姆定律得
则R消耗的功率为
(2)由题图乙知，第5 s末的磁感应强度B2′＝0.2 T，前5 s内磁通量的变化量ΔΦ′＝0
由法拉第电磁感应定律得
23．（1）方向竖直向下；（2）0.4V；（3）0.5m/s
【解析】
【详解】
（1）带负电的微粒受到重力和电场力处于静止状态，因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故M板带正电。ab棒向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。
（2）由平衡条件，得
mg＝Eq
E＝
所以MN间的电压
UMN＝＝V＝0.1V
R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R3的电流
ab棒两端的电压为
Uab＝UMN+＝0.1+0.05×6＝0.4V
（3）由闭合电路欧姆定律得ab棒产生的感应电动势为
E感＝Uab+Ir＝0.4+0.05×2V＝0.5V
由法拉第电磁感应定律得感应电动势
E感＝BLv
联立上两式得
v＝0.5m/s
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