第二章 电磁感应及其应用 单元测试（Word版含答案）

第二章、电磁感应及其应用
一、选择题（共16题）
1．一面积为的单匝矩形闭合线圈abcd，在磁感应强度大小为1T的匀强磁场中绕着ab边匀速转动，如图所示。从线圈平面与磁感线垂直时开始计时，若线圈转过历时0.02s，则线圈在此过程中产生的平均感应电动势为（　　）
A．0 B．5V C．10V D．20V
2．如图所示，在条形磁铁穿过固定圆环的过程中，以下说法正确的是（　　）
A．圆环中的感应电流产生的磁场总是与条形磁铁产生的磁场方向相反
B．圆环中的感应电流产生的磁场总是与条形磁铁产生的磁场方向相同
C．条形磁铁与圆环先相互吸引，后相互排斥
D．条形磁铁与圆环先相互排斥，后相互吸引
3．以下说法正确的是（ ）
A．安培发现了磁生电现象，并总结出了右手定则
B．家用电磁炉工作原理与涡流有关，运用了电磁感应规律
C．由楞次定律可知，感应电流产生的磁场一定与原磁场方向相反
D．通过线圈的电流变化越快，该线圈自感系数就越大，产生的感应电动势越强
4．如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈B中通以如图乙所示的交变电流，设t＝0时电流沿顺时针方向（图中箭头所示）．对于线圈A， 在t1～t2时间内，下列说法中正确的是（ ）
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
5．矩形线圈abcd，长ab=20cm，宽bc=10cm，匝数n=200，线圈回路总电阻R=50Ω，整个线圈平面均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，磁感应强度B随时间的变化规律如图所示，则：线圈回路的感应电动势E。和在t=0.3s时线圈ab边所受的安培力F是（　　）
A．2V、4N B．5V、3N C．2V、0.32N D．5V、4N
6．如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度h大于线框的宽度l.那么下列说法中正确的是(　　)
A．线框进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针
B．线框穿出磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针
C．线框在进入和穿出磁场的过程中，都是磁场能转变成电能
D．线框在磁场中运动的过程中，电能转变成机械能
7．如图所示，铜线圈水平固定在铁架台（未画出）上，铜线圈的两端经开关K与电阻R相连．条形磁铁从距铜线圈上端一定高度处由静止释放，竖直穿过铜线圈且在下落过程中始终保持直立姿态，若不计空气阻力，则下列说法正确的是
A．开关K闭合时，条形磁铁穿过铜线圈的过程中通过电阻R的感应电流方向始终为从a到b
B．开关K闭合时，条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受安培力的方向先向上后向下
C．开关K闭合时，若条形磁铁能加速穿过铜线圈，则条形磁铁重力势能的减少量大于回路中产生的焦耳热
D．开关K闭合和断开的两种情况下，将条形磁铁分别从同一高度处由静止释放，条形磁铁通过铜线圈的时间相等
8．铁路上常使用如图所示的电磁装置向控制中心传输信号，以报告火车的位置．火车首节车厢下面安装一磁铁，磁铁产生垂直于地面的匀强磁场．当磁铁经过安放在两铁轨间的线圈时，会使线圈产生电脉冲信号并被控制中心接收．若火车以恒定加速度通过线圈，则表示线圈两端的电压u与时间t的关系图线可能正确的
A． B．
C． D．
9．一机械式车速表可用来测量车辆瞬时速率，其结构简图如图所示，主要由紧固在主动轴上的永久磁铁，带有指针的铝制速度盘等组成。不工作时，指针指在刻度盘最左侧的零点位置。当车开始向前启动时，主动轴带动永久磁铁转动，速度盘随之转动，指针指示相应车速。下列说法正确的是（　　）
A．向前启动时，主动轴的转速可能小于指针转速
B．倒车时指针指在零刻度
C．铝制速度盘中的电流是由于盘的转动形成
D．向前行驶时，速度盘中的安培力阻碍指针的偏转
10．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO’旋转，当两环以相同的初始角速度开始转动后，由于阻力，经过相同的时间后便停止.若将环置于磁感应强度B大小相同的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向平行，乙环的转轴与磁场方向垂直，如图所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，则下列判断正确的是（）
A．甲环先停
B．乙环先停
C．两环同时停下
D．无法判断两环停止的先后顺序
11．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只单匝闭合线框a和b，以相同的水平速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则在此过程中
A．线框a、b中电流大小之比
B．线框a、b中电流大小之比
C．线框a、b中焦耳热之比
D．线框a、b中焦耳热之比
12．如图所示是冶炼金属的感应炉的示意图，高频感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生
A．高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流
B．高频感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流
C．高频感应炉是利用线圈中电流产生的焦耳热使金属熔化的
D．高频感应炉是利用线圈中电流产生的磁场使金属熔化的
13．如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下列表述正确的是（　　）
A．线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量变大
C．线圈a有收缩的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力F将变小
14．如图甲所示为一个水平放置的电容器和一个竖直放置的环形导体构成的电路，电容器的电容为C，两板间距为d，环形导体所围的面积为S。在环形导体中有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示，质量为m的带电粒子在平行板电容器间恰好保持静止状态，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）
A．电容器上极板带正电，所带电荷量为
B．电容器上极板带负电，所带电荷量为
C．带电粒子带正电，所带电荷量为
D．带电粒子带负电，所带电荷量为
15．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和的两只正方形单匝闭合线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则下列说法正确的是（　　）
A．产生的焦耳热之比为1∶4
B．产生的焦耳热之比为1∶1
C．通过铜丝某截面的电量之比为1∶2
D．通过铜丝某截面的电量之比为1∶4
16．如图所示，一质量为m1=0.1kg的小灯泡通过双股柔软轻质导线与一质量为m2=0.3kg的正方形线框连接成闭合回路（图中用单股导线表示），已知线框匝数为N=10匝，总电阻为r=1Ω，线框正下方h=0.4m处有一水平方向的有界匀强磁场，磁感应强度为B=1T，磁场宽度与线框边长均为L=0.2m，忽略所有摩擦阻力及导线电阻，现由静止释放线框，当线框下边进入磁场的瞬间，加速度恰好为零，且小灯泡正常发光，g取10m/s2．则（　　）
A．小灯泡的电阻R=3Ω
B．线框下边进入磁场的瞬间，小灯泡的速度v=3m/s
C．在线框进入磁场区域的过程中，通过小灯泡的电荷量q=0.2C
D．在线框穿过磁场区域的过程中，小灯泡消耗的电能ER=0.8J
二、填空题
17．如图所示，(a)图中当电键S闭合瞬间，流过表 的感应电流方向是____；(b)图中当S闭合瞬间，流过表的感应电流方向是____．
18．如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场均匀增加时，有一带电微粒静止于平行板（两板水平放置）电容器中间，若线圈的匝数为n，平行板电容器的板间距离为d，粒子质量为m，带电量为q，则磁感应强度的变化率为________（设线圈的面积为s）
19．如图所示，自感线圈电阻可忽略，闭合开关S电路稳定后，同样规格的两个小灯泡A1、A2都正常发光，然后断开开关．
（1）再次闭合开关时，描述两个灯泡的现象_________ ____________
试卷第1页，共3页
（2）闭合开关使两个灯泡正常发光后，再断开开关，A2灯泡_____（填“马上”或“延迟”熄灭）流过A2灯泡的电流方向为 _________（填“向左”或“向右”）
20．如图所示，在光滑绝缘的水平面上，一个半径为10cm、电阻为、质量为1kg的金属圆环以8m/s的速度向一有界磁场滑去，磁场的磁感应强度为2T。经过一段时间圆环恰有一半进入磁场，共产生了30J的热量，则此时圆环的瞬时速度为_____m/s，瞬时加速度为____m/s2。
综合题
21．如图所示的电路中，电流表的内阻不计，电阻R1＝2.5 Ω，R2＝7.5 Ω，线圈的直流电阻可以忽略。闭合开关S的瞬间，电流表读数I1＝0.2 A，当线圈中的电流稳定后，电流表的读数I2＝0.4 A，试求电池的电动势和内阻。
22．一个圆形线圈，半径R=0.5m，共有n=100匝，其总电阻r=4.0Ω，线圈与阻值为R0=16Ω的外电阻连成闭合回路，如图所示。线圈内部存在着一个边长l=0.20m的正方形区域，其中分布有磁感强度随时间变化规律为B=10－2t（T）的匀强磁场。求t=2s时：
（1）判断a、b两点电势的高低；
（2）a、b两点电势差的大小；
（3）R0消耗的功率。
23．如图甲所示，两水平放置的平行金属板C、D相距很近，上面分别开有小孔O和，且O、在同一竖直线上．水平放置的平行金属导轨P、Q与金属板C、D接触良好，且导轨垂直放在磁感应强度的匀强磁场中，导轨间距，金属棒紧贴着导轨沿平行导轨方向在外力的作用下做往复运动．若规定向右运动的速度为正，其速度时间图象如图乙所示，从时刻开始，由C板小孔O处连续不断地以垂直于C板方向飘入质量、电荷量的带正电的粒子（设飘入速度很小，可视为零）．在D板外侧有以为边界的磁感应强度的大小的匀强磁场，与D相距，和方向如图所示（粒子重力及其相互作用不计），则在0～4秒内
（1）两板间电压的最大值；
（2）哪些时刻从O处飘入的粒子能穿过电场并飞出磁场边界；
（3）粒子从边界射出来的位置点构成一条连续“带”，求“带”的最大长度。
24．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中，
（1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；
（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．
参考答案：
1．B
【详解】
由法拉第电磁感应定律得
解得
故选B。
2．D
【详解】
AB．圆环中的感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，与条形磁铁产生的磁场无必然联系，AB错误；
CD．条形磁铁靠近圆环的过程中，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍原来穿过圆环的磁通量的增加，如图甲所示，磁铁与圆环之间是斥力；条形磁铁远离圆环的过程中，穿过圆环的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流的磁场阻碍原来穿过圆环的磁通量的减少，如图乙所示，磁铁与圆环之间是引力。则在条形磁铁穿过圆环的过程中，二者先相互排斥，后相互吸引，C错误，D正确；
故选D。
3．B
【详解】
解：A、安培总结了磁场对电流的作用力规律，没有发现电磁感应的规律，故A错误；
B、家用电磁炉工作原理与涡流有关，运用了电磁感应规律，故B正确；
C、楞次定律告诉我们感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，说明感应电流的方向与原磁场方向有关，不一定相反，故C错误；
D、自感系数与电流无关，是线圈本身属性，故D错误．
故选B．
4．A
【详解】
线圈B中的电流产生磁场，在t1～t2时间内，B中的电流反向增加时，根据安培定则线圈中的磁场的方向向外，随电流的增加而增加，所以根据楞次定律，A中感应电流的磁场向里，感应电流的方向沿着顺时针方向．根据左手定则此电流在B形成的向外的磁场中受到指向圆心的安培力作用，所以线圈A有收缩趋势．故四个答案中，只有A正确，BCD错误．故选A.
5．C
【详解】
由法拉第电磁感应定律可得感应电动势
由闭合电路欧姆定律可得感应电流
当t=0.3s时，磁感应强度B=0.2T；那么线圈ab边所受的安培力
故选C。
6．B
【详解】
A、B、线框在进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量发生变化,有感应电流产生，进磁场时磁通量向外增大，由楞次定律知感应电流为顺时针；出磁场时磁通量向外减小，感应电流为逆时针；而整个线框都在磁场中运动时，线框的磁通量不变，没有感应电流产生；故A错误，B正确.
C、线框在进入和穿出磁场的过程中，产生感应电流，线框的机械能减小转化为电能；故C错误.
D、整个线框都在磁场中运动时，没有感应电流产生，线框的重力势能转化为动能，机械能守恒；故D错误.
故选B.
7．C
【详解】
A.N极靠近铜线圈的过程中，穿过铜线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知通过电阻R的感应电流方向为从a到b，S极远离铜线圈的过程中，穿过铜线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知通过电阻R的感应电流方向为从b到a，故选项A错误；
B.感应电流的效果总是阻碍条形磁铁的相对运动，进入和穿出的过程中所受的安培力方向总是向上的，故选项B错误；
C.条形磁铁加速穿过铜线圈的过程中，条形磁铁减少的重力势能的一部分转化为自身动能的增加，另一部分转化为焦耳热，条形磁铁重力势能的减少量大于回路中产生的焦耳热，故选项C正确；
D.开关K断开，铜线圈中没有感应电流，条形磁铁仅受重力，与开关K闭合情况比较，开关K断开时条形磁铁运动的加速度更大，速度更快， 运动时间更短，故选项D错误．
8．D
【详解】
火车做匀加速运动，速度，以火车为参照系，线圈是运动的，线圈左（或右）边切割磁感线产生的感应电动势，感应电流，由此可知，感应电流电流随时间均匀增大，由于火车做加速运动，通过线圈左边的时间长，通过线圈右边的时间短，由图象可知，D正确；
故选D。
9．B
【详解】
AC．由于电磁感应，永久磁铁将在铝制速度盘中产生涡流，涡流在永久磁铁磁场的驱动下，使指针产生偏转，因此主动轴的转速一定比指针转速大，且电流是涡流，故AC错；
D．安培力作用使指针偏转，故D错误；
B．因倒车时安培力反向作用，指针仍指在左侧零刻度，故B正确。
故选B。
10．B
【详解】
甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后，甲环磁通量不变，所以不会产生感应电流，乙在转动过程中磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，则乙环先停下来
故选B
11．A
【详解】
AB．闭合线框a产生的感应电动势为
线框a的电阻为
线框a产生的电流为
闭合线框b产生的感应电动势
电阻为
则产生的电流为
电流之比为
A正确，B错误；
CD．线框a产生的热量为
其中
解得
线框b产生的热量为
其中
解得
热量之比为
CD错误；
故选A。
12．A
【详解】
AB．根据电磁感应的条件可知，高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流，A正确B错误；
CD．线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，变化的磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多，CD错误．
故选A。
13．D
【详解】
试题分析：解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用．在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化．如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等．
当滑动变阻器的滑片P向上滑动，通过线圈a的电流减小，闭合导体环b内的磁通量减小，根据楞次定律可知：线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流因此线圈，做出的反应是面积有扩展的趋势，同时将靠近磁铁，故减小了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力减小，选项A BC错误，D正确，
故选D．
14．AD
【详解】
AB．磁场垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可知，电容器上极板带正电，下极板带负电；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
电容器两极板间的电势差等于感应电动势，电容器所带的带电量
故A正确B错误；
CD．上极板带正电，下极板带负电，极板间电场强度方向竖直向下，带电微粒静止处于平衡状态，带电粒子所受电场力竖直向上，粒子所受电场力方向与场强方向相反，粒子带负电；设粒子所带电荷量为q，粒子处于平衡状态，由平衡条件得：
解得
故C错误D正确。
故选AD。
15．AC
【详解】
AB．闭合线框产生的感应电动势
E=BLv
产生的焦耳热
L=vt
解得
两线圈的边长之比为1:2，则产生的焦耳热之比为1:4，选项A正确，B错误；
CD．电荷量
两线圈的边长之比为1:2，则通过铜丝某截面的电量之比为1∶2，故C正确，D错误；
故选AC。
16．AC
【详解】
试题分析：线框进入磁场前，整个系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：m2gh-m1gh=（m1+m2）v2，代入数据解得：v=2m/s；选项B错误；线框匀速下落的过程中，产生的感应电动势为：E=NBLv，线框受到的安培力：，对线框，由平衡条件得：，解得灯泡电阻为：R=3Ω；选项A正确；线框匀速下落的高度为2L，由能量守恒定律得系统消耗的电能为：E电=2（m2-m1）gL，
消耗在小灯泡上的电能为：，解得：ER=0．6J，选项D错误；通过小灯泡的电荷量为：，代入数据解得：q=0．2C；选项C正确；故选AC．
17． b→a， a→b
【详解】
由图（a）所示可知，闭合电键S后，穿过左边线圈的磁场向下，且穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，流过G的电流方向为：b→a；
由图（b）所示可知，闭合电键S瞬间，穿过右边线圈的磁场方向向右，且磁通量增加，由楞次定律可知，流过G的电流方向为a→b。
18．mgd/nsq
【详解】
磁场均匀增加时，由楞次定律可判断上极板带正电．所以平行板电容器的板间的电场方向向下，带电粒子受重力和电场力平衡，所以粒子带负电．带电粒子受重力和电场力平衡得：mg=F；，U=nS；磁感应强度的变化率
19． （1）A2立刻亮起来， A1缓慢亮起来 （2）延迟； 向左；
【详解】
（1）由于是两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，A2灯泡立刻发光，而A1灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮；
（2）当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，导致两灯泡都同时缓慢熄灭，流过A2灯泡的电流方向向左．
20． 2 0.32
【详解】
根据能量守恒定律有
代入解得
由牛顿第二定律得加速度
21．3 V，5 Ω
【详解】
闭合开关S的瞬间，R1和R2串联接入电路，由闭合电路欧姆定律得
电路稳定后，R2被短路，由闭合电路欧姆定律得
联立解得E＝3 V，r＝5 Ω
22．（1）φa<φb；（2）6.4V；（3）2.56W
【详解】
（1）根据楞次定律可知通过R0的电流方向为b→a，所以φa<φb。
（2）根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势大小为
根据串联电路分压规律可得a、b两点电势差的大小为
（3）R0消耗的功率为
23．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据图乙可知，金属棒运动的最大速度为 ，故两板间电压的最大值
（2）金属棒运动时产生的电动势
粒子在磁场中加速的速度
粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
欲使粒子恰好穿过，则有
解得
故要使粒子能穿过磁场边界MN则要求 ，所以根据乙图可以推断在，有当CD板间的电场力方向向上，即AB棒向右运动时，粒子才可能从O运动O′，即
内，粒子能穿过CD间的电场，并飞出磁场边界
（3）当AB棒速度为v=5m/s时，粒子在磁场B2中到达边界MN打在P点上，其轨道半径
此时
如图所示
此时粒子向左的位移最大，出射点P与 的水平距离为
当AB棒速度最大，即时产生感应电动势为
此时带电粒子经加速后速度为，由动能定理有
代入数据，解得
根据
出射点Q与的水平距离为
粒子从边界射出来的位置点构成一条连续“带”，“带”的最大长度
24．见解析
【解析】
（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间
x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为
x在2L-3L段：线框穿出磁场，有
x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为
ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差
V
x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差
U=E
x在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势
=0.04V
感应电流方向为正，大小为
此时ab两端电压为
V
则电流随时间的变化图象如下
则ab两端的电压图象如下图
答案第1页，共2页