第二章电磁感应 综合训练（word版含答案）

第二章电磁感应
一、选择题（共14题）
1．以下物理量其名称与国际单位制中单位符号不一致的是（ ）
A．电流、 B．自感系数、 C．磁通量、 D．磁感应强度、
2．无线充电技术能实现能量的无线传输，如图是无线充电设备给手机充电，下列关于无线充电的说法正确的是（　　）
A．充电的原理主要利用了自感
B．充电设备与手机不接触也能充电
C．充电设备与手机的充电电流一定相等
D．充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机无线充电
3．雅礼中学99级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器Anker，其中有一款产品支持无线充电技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（　　）
A．电流热效应 B．电磁感应
C．静电感应 D．霍尔效应
4．如图所示，先后以恒定的速度v1和v2把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且v1=2v2，则在先后两种情况（　　）
A．线框中的感应电动势之比E1：E2=1：2
B．线框中的感应电流之比I1：I2=1：2
C．线框中产生的热量之比Q1：Q2=1：4
D．通过线框某截面的电荷量之比q1：q2=1：1
5．如图所示，一个正方形闭合金属线框从某高度自由下落，中间穿过一匀强磁场，磁场方向与线框平面相垂直。从开始进入磁场到完全离开磁场，线框中感应电流随时间变化的情况可能是（　　）
A．大小及方向都保持不变
B．大小改变，而方向保持不变
C．开始进入磁场时电流减小，离开磁场时电流增大
D．开始进入磁场时电流增大，离开磁场时电流减小
6．如图所示，电路中电阻R和自感线圈L的阻值都较小，接通开关S，电路温度，灯泡L正常发光，则断开S的瞬间，
A．通过电阻R的电流为0
B．通过电源的电流为0
C．灯L立刻熄灭
D．灯L突然亮一下，然后逐渐变暗
7．下列叙述正确的是（ ）
A．感应电动势属于用比值法定义物理量
B．法拉第提出了场的概念，还第一次采用了画电场线的方法描述电场，并且总结出了法拉第电磁感应定律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．由T（特斯拉）、m（米）、Ω（欧姆）、s（秒）组合成的单位与电流的单位A（安培）等效
8．下列有关科学家的贡献说法正确的是（ ）
A．.法拉第发现了电流周围存在着磁场
B．奥斯特揭开了磁生电的序幕
C．.麦克斯韦提出了电磁场理论
D．楞次在实验室里检验了电磁波的存在
9．某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针剧烈晃动且不易停止。该同学依据所学物理知识，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很快停止。下列说法正确的是（　　）
A．电流表未接导线与接导线，均不会产生感应电动势
B．电流表未接导线时不产生感应电动势，接导线时产生感应电动势
C．电流表未接导线与接导线均不会产生感应电流
D．电流表未接导线时不产生感应电流，接导线时产生感应电流
10．闭合导体线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场．若第一次用拉出，线圈产生的热量为，通过导线横截面的电荷量为；第二次用拉出，线圈产生的热量为，通过导线横截面的电荷量为，则( )
A．， B．，
C．， D．，
11．如图所示，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb(在纸面内)，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置．
保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计．现经历以下四个过程：①以速率v移动d，使它与Ob的距离增大一倍；②再以速率v移动c，使它与Oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c，使它回到原处；④最后以速率2v移动d，使它也回到原处．设上述四个过程中通过电阻R的电量大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4，则( )
A．Q1=Q2=Q3=Q4
C、Q1=Q2=2Q3=2Q4
B．2Q1=2Q2=Q3=Q4
C．Q1≠Q2=Q3≠Q4
12．韦伯和纽曼总结、提出了电磁感应定律，如图是关于该定律的实验，P是由闭合线圈组成的螺线管，把磁铁从P正上方，距P上端h处由静止释放，磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上并停下。若仅增大h，重复原来的操作，磁铁穿过P的过程与原来相比，下列说法不正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量将增大
B．线圈中产生的感应电动势将增大
C．通过线圈导线截面的电量将增大
D．线圈对磁铁的阻碍作用将变小
13．如图所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡，将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键K断开，则下列说法中正确的是（　　）
A．K闭合瞬间，D1先亮，D2后亮，最后两灯亮度一样
B．K闭合瞬间，两灯同时亮，以后D1逐渐熄灭，D2逐渐变到最亮
C．K断开时，D2立即熄灭，D1亮一下再逐渐熄灭
D．K断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭
14．如图所示，正方形导线框处于足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直框平面，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为k。导体框质量为m、边长为L，总电阻为R，在恒定外力F作用下由静止开始运动。下列说法正确的是（ ）
A．线框中有顺时针方向的感应电流
B．线框中的感应电流逐渐增大到某个最大值后不变
C．线框将做匀加速运动，加速度大小为
D．线框中感应电流做功的功率为
二、填空题
15．如图，桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方有一竖立的条形磁铁，此时穿过线圈的碰通量为0.04Wb，现使磁铁竖直下落，经0.2s后磁铁的S极落到线圈内的桌面上，这时穿过线圈的磁通最为0.12Wb。此过程中穿过线圈的磁通量增加了______Wb，线圈中的感应电动势大小为______V。
16．矩形线圈abcd，ab和bc边长分别为0.2m和0.1m，线圈共200匝，线圈回路总电阻R=5Ω。整个线圈平面内均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，则：
(1)当t=0s时，穿过线圈的磁感应强度为______T；
(2)穿过线圈磁通量的变化率为______Wb/s；
(3)线圈回路中产生的感应电流为______A；
(4)当t=0.3s时，线圈的ab边所受的安培力为______N；
(5)在1min内线圈回路产生的焦耳热为______J。
17．一金属圆环用一绝缘细线悬挂于O点，下部有垂直于纸面向里的匀强磁场，如图所示。现将环向右拉出磁场至A点，这时细线与竖直方向的夹角为，使环由静止开始下摆，下摆时金属圆环所在平面始终垂直于磁场，则
（1）环由A点摆至右侧最高点B的位置_______（填“高于”、“低于”或“等于”）A点的位置；
（2）若想求出环由A摆至右侧最高点B的过程中，环中产生的焦耳热，需要测量的物理量有___________（在以下几个选项中选出正确的，填序号），①磁感强度B②环的面积S③O点到环心的长度L④由A到B所用的时间t⑤AB两点的高度差h⑥当地的重力加速度g⑦环的电阻R⑧环的质量m，写出产生的焦耳热的表达式_______。
18．如图所示为一圆环发电装置，用电阻R＝4Ω的导体棒弯成半径L＝0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻R1＝1Ω整个圆环中均有B＝0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。电阻r＝1Ω的导体棒OA贴着圆环做匀速圆周运动，角速度ω＝300rad/s，则导体棒OA产生电动势_______；当棒OA转到OC处时，R1的电功率为_______；全电路的最大功率为_______。
三、综合题
19．如图所示，平行长直金属导轨固定在水平面(俯视图)内，导轨间距为l=0.2m,左端接有定值电阻．一质量为m=0.1kg、长度也为l的导体杆静止在轨道上，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5，t=0时刻起，导体杆在大小为F=1N、方向水平向右的水平恒定拉力作用下由静止开始运动，经过时间t=10s，导体杆进入方向垂直于纸而向里、磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．杆及两轨道的电阻均可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为g=10 m/s2．求：
(1)导体杆在磁场中运动时产生的感生电动势大小：
(2)导轨左端所接定值电阻的阻值．
20．如图所示，足够长的光滑金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，轨道间距为，底部接入一阻值为的定值电阻，上端开口，处于垂直于导轨平面向内的磁感应强度为的匀强磁场中，一质量为m（m未知）、长度也为L的金属棒ab与导轨接触良好，金属棒ab连入导轨间的电阻为，电路中其余电阻不计；不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与金属棒ab相连，在电键S断开时，用大小为20N的恒力F向下拉绳子的自由端，此时金属棒ab处于静止状态。现闭合电键S，闭合后细绳突然断裂，当金属棒ab下落高度为时，金属棒ab刚好做匀速直线运动，已知运动中金属棒ab始终垂直于导轨，并接触良好，不计空气阻力，重力加速度。求：
（1）当金属棒ab做匀速直线运动时，金属棒ab上的电流方向及其速度的大小；
（2）金属棒ab加速下落过程中定值电阻R产生的焦耳热。
21．如图所示，两光滑金属导轨，间距d＝2m，在桌面上的部分是水平的，仅在桌面上有磁感应强度B＝1T、方向竖直向下的有界磁场，电阻R＝3Ω，桌面高H＝0.8m，金属杆ab质量m＝0.2kg，其电阻r＝1Ω，从导轨上距桌面h＝0.2m的高度处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4m，取g＝10m/s2，求：
（1）金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小；
（2）整个过程中电阻R放出的热量；
（3）磁场区域的宽度．
22．如图所示，光滑导轨和固定在竖直平面内，导轨间距为L，两端分别接有阻值分别为、两定值电阻，两导轨间有一边长为的正方形区域，该区域内有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m的金属杆与导轨相互垂直且接触良好，从处由静止释放，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，其余电阻均不计。求：
(1)金属杆离开磁场前的瞬间流过的电流大小和方向；
(2)金属杆离开磁场时速度的大小；
(3)金属杆穿过整个磁场过程中电阻上产生的电热。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
A．电流的国际单位是安培，符号为A，A正确，不符合题意；
B．自感系数的国际单位是亨利，符号为H，B错误，符合题意；
C．磁通量的国际单位是韦伯，符号为Wb，C正确，不符合题意；
D．磁感应强度的国际单位是特斯拉，符号为T，D正确，不符合题意。
故选B。
2．B
【详解】
A．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以A错误；
B．充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理，所以充电设备与手机不接触也能充电，则B正确；
C．充电设备与手机的充电电流不一定相等，就像变压器工作原理一样，原副线圈匝数不一样，所以C错误；
D．充电设备中的线圈通恒定电流，其产生的磁场是恒定的，不能使手机产生感应电路，所以D错误；
故选B。
3．B
【详解】
无线充电是指利用电磁感应原理进行充电的设备，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接交流电源产生变化磁场，接收端线圈因为磁通量变化从而产生电流给电池充电。
故选B。
4．D
【详解】
AB． v1=2v2，根据E=BLv知，感应电动势之比2：1，感应电流，则感应电流之比为2：1．故AB错误；
C．v1=2v2，知时间比为1：2，根据Q=I2Rt，知热量之比为2：1．故C错误；
D．根据，两种情况磁通量的变化量相同，所以通过某截面的电荷量之比为1：1．故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
AB．线圈进入磁场时，向里的磁通量增加；出离磁场时，向里的磁通量减小，则感应电流的方向一定相反，选项AB错误；
CD．若线圈进入磁场时满足
即当时线圈匀速进入磁场；
若线圈进入磁场时的速度，则线圈将减速进入磁场，此过程中电流减小；当线圈出离磁场时速度可能等于v0也可能大于v0，则线圈出离磁场时可能匀速，也可能减速，即感应电流可能不变或者减小，选项C错误；
若线圈进入磁场时的速度，则线圈将加速进入磁场，此过程中电流增加；当线圈出离磁场时速度可能等于v0也可能大于v0，则线圈出离磁场时可能匀速，也可能减速，即感应电流可能不变或者减小，选项D正确。
故选D。
6．B
【详解】
在电路中，断开S，通过电源的电流立刻减为零；选项B正确；由于线圈阻碍电流变小，导致通过L的电流在R中形成新的回路，使得L和R中的电流逐渐减小，灯L将逐渐变暗；
在电路中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比电阻的电流小，当断开S，L将不会变得更亮，但会渐渐变暗．故ACD错误；故选B.
7．D
【详解】
根据法拉第电磁定律得知，感应电动势E与磁通量的变化成正比，即有感应电动势不属于用比值法定义物理量，选项A错误；法拉第提出了场的概念，还第一次采用了画电场线的方法描述电场，纽曼和韦伯先后提出了电磁感应定律，选项B错误；奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，选项C错误；电流 ，所以电流的单位为 ，选项D正确；故选D.
8．C
【详解】
奥斯特发现了电流周围存在磁场，A错误；法拉第发现了电磁感应现象，解开了磁生电的序幕，B错误；麦克斯韦提出了电磁场理论，C正确；赫兹验证了电磁波的存在，D错误．
9．D
【详解】
电流表未接导线与接导线时，表针晃动的过程中均会带动内部线圈切割磁感线，从而产生感应电动势，而未接导线时不是闭合回路，不会产生感应电流，接导线时构成闭合回路，会产生感应电流，从而阻碍表针的晃动。综上所述可知ABC错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
设线框的长为，宽为，速度为v，线框所受的安培力大小为：，又，安培力，拉出线框的过程中，克服安培力做功：，克服安培力做功与所用时间成反比，所以，克服安培力做功等于线圈产生的热量Q=W，则线圈产生的热量；感应电荷量在,两种情况下，B、S、R都相等，因此通过导线截面的电量相等，即有。
故选B．
11．A
【详解】
设d与ob之间距离为L1，c与oa之间距离为L2．
则
，则Q1=Q2=Q3=Q4，故选A.
12．ACD
【详解】
A．若仅增大h，对穿过线圈的磁通量没有影响，A错误，符合题意；
B．若仅增大h，磁铁经过线圈的时间减小，磁通量的变化率增大，故线圈中产生的感应电动势将增大，B正确，不符合题意；
C．若仅增大h，对穿过线圈的磁通量没有影响，所以穿过线圈的磁通量的变化相同，由
可知，通过线圈导线截面的电量不变，C错误，符合题意；
D．线圈中产生的感应电动势将增大，所以感应电流增大，则线圈对磁铁的阻碍作用将变大，D错误，符合题意。
故选ACD。
13．BC
【详解】
L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡
A．K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮。故A错误；
B．K闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以两灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以以后D1熄灭，D2变亮。故B正确；
C．K闭合断开，D2立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以D1亮一下再慢慢熄灭，故C正确；
D．K闭合断开，D2立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以D1亮一下再慢慢熄灭，故D错误；
故选：BC。
14．CD
【详解】
A．线框完全在磁场中运动切割磁感线不能引起磁通量的变化，不能产生动生电流，而磁场均匀增加能产生感生电流，由楞次定律可知感应电流为逆时针方向，故A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知
则感应电流的大小始终恒定，故B错误；
C．因导线框的两对对边通电受安培力等大相反而抵消，则线框在磁场中受到的合外力等于F，由牛顿第二定律得导体框在磁场中的加速度大小为
故C正确；
D．由电功率可得，导体框中感应电流做功的功率为
故D正确。
故选CD。
15． 0.08
【详解】
穿过线圈的磁通量增加量为
根据法拉第电磁感应定律得
16． 5×10-2 0.01 0.4 3.2 48
【详解】
(1)由图可知当t=0s时，穿过线圈的磁感应强度为5×10-2T；
(2)穿过线圈磁通量的变化率为：
；
(3)由法拉第电磁感应定律有：
则回路中感应电流的大小为：
；
(4)由图可知当t=0.3s时，磁感应强度 T，则安培力为：
；
(5)1min内线圈回路产生的焦耳热为：
。
17． 低于 ⑤⑥⑧##⑤⑧⑥##⑥⑤⑧##⑥⑧⑤##⑧⑥⑤##⑧⑤⑥
【详解】
（1）圆环进入磁场和离开磁场时，磁通量变化，有感应电流产生，机械能减少转变为焦耳热，环由A点摆至右侧最高点B的位置低于A点的位置。
（2）根据能量守恒定律可知
则想求出环由A摆至右侧最高点B的过程中，环中产生的焦耳热，需要测量的物理量有环的质量、当地的重力加速度及AB两点的高度差。
产生的焦耳热的表达式
18． 3V 1W 4.5W
【详解】
感应电动势为：
当OA到达OC处时，圆环被分成两段并联在电路中，并联电阻阻值为：
电路电流为：
R1的电功率为
P1=I2R1=12×1W =1W
导体棒相当于电源，当OA到达OD处时，全电路电阻最小，故总功率最大，电流为
故总功率为：
Pm=EIm=3×1.5W=4.5W
19． (1)5 V (2)1Ω
【详解】
（1）设导体杆进入磁场前的加速度大小为a，
由牛顿第二定律得①,，
设导体杆到达磁场左边界时的速度为，由运动学公式有②，
当导体杆以速度在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律得：
导体杆产生的电动势为③，
联立①②③式可得④，
代入数据解得：E=5V；
（2）设导体杆在磁场区域中匀速运动时，流过导体杆的电流为I，
根据欧姆定律⑤，
式中R为电阻的阻值，导体杆所受的安培力为⑥，
因导体杆做匀速运动，由牛顿运动定律得⑦，
联④⑤⑥⑦式得⑧，代入数据解得：R = 1Ω
20．（1）ab，；（2）3.2J
【详解】
（1）因金属棒ab所受安培力向上，由右手定则可知，ab棒上的电流方向为ab，对于ab棒在力F作用下保持静止，其受力图如图所示
根据牛顿第二定律有
，
由于金属棒ab做匀速直线运动，此时的安培力等于重力
，
由电磁感应定律与欧姆定律可得
，，
（2）由金属棒ab与电阻R所构成的回路系统能量守恒
由电阻关系可得
21．（1）1A（2）0.225J (3) 0.2m
【详解】
（1）设棒刚进入磁场时速度为v0，由机械能守恒定律有：mgh=mv02
解得：v0=2m/s
又由法拉第电磁感应定律有：E=Bdv0=4 V
由闭合欧姆定律有： ；
（2）设金属杆离开磁场时速度为v1，金属杆离开磁场做平抛运动，由平抛运动规律，在竖直方向，H=gt2，
在水平方向，s= v1t，
联立解得：v1=1m/s．
根据能量守恒定律，整个过程中回路产生的焦耳热Q=mv02-mv2，
电阻R放出的热量QR=Q 联立解得：QR=0.225J．
（3）设磁场区域的宽度为L，金属杆通过磁场过程中某一时刻的速度为v，在接下来的一段很短时间内△t内速度变化为△v，则由牛顿第二定律，
-F=ma=m，
F=BdI，I=, E=Bd v ,
或根据动量定理：- BdI△t=△p
整理得：-v△t=m△v．
对于整个金属杆通过磁场的过程，-∑v△t=m∑△v．
而：∑v△t=L，∑△v= v1- v0
联立解得：L=0. 2m
22．(1)，方向从P到M；(2)；(3)
【详解】
(1)设流过金属杆中的电流为I由平衡条件得
解得
所以R1中的电流大小为
方向从P到M；
(2)设杆匀速运动时的速度为v，由
又有
解得
(3)设金属杆穿过整个磁场过程中电路产生的热量为Q，根据动能定理得
解得
又根据
可知R1上产生的电热为
答案第1页，共2页