第二章第2节法拉第电磁感应定律堂堂练（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章第2节法拉第电磁感应定律堂堂练（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 987.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-28 23:13:29 | ||
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文档简介
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律
堂堂练
一、单选题
1． 如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根足够长的金属棒与导轨成60°角放置。金属棒电阻为R，导轨的电阻不计，当金属棒以v沿垂直于棒的方向滑行时，则下列说法正确的是（ ）
A．电阻R两端电压大小
B．金属杆中感应电流大小
C．金属杆受到的安培力大小
D．电阻R的电功率
2． 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒、，与导轨一起构成闭合回路。两根导体棒的质量均为m，长度均为L，电阻均为R，其余部分的电阻不计。在整个导轨所在的平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。开始时，两导体棒均在导轨上静止不动，某时刻给导体棒以水平向右的初速度，则（ ）
A．导体棒刚获得速度时受到的安培力大小为
B．导体棒、速度会减为0
C．两导体棒运动的整个过程中产生的热量为
D．当导体棒的速度变为时，导体棒的加速度大小为
3． 如图所示，有一等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4． 有一个半径为、共计100匝的圆形线圈处在磁感应强度为的匀强磁场中，初始时线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面旋转，则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小约为（ ）
A． B．
C． D．
5． 空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒AB、CD，某时刻在AB棒上施加一恒力F，使AB棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（ ）
A．回路中有顺时针方向的电流
B．磁场对金属棒AB的作用力向左
C．金属棒CD一直做加速直线运动
D．金属棒AB先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动
6． 如图，一线圈匝数为n，横截面积为S，总电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k（k>0且为常量），磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r。下列说法正确的是（ ）
A．电容器下极板带正电
B．此线圈的热功率为
C．电容器所带电荷量为
D．电容器所带电荷量为
7． 如图所示，匀强磁场的左边界为一竖直面，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，范围足够大。由导体制成的半径为R、粗细均匀的圆环，以水平速度v垂直磁场方向匀速进入匀强磁场。当圆环运动到图示位置时，a、b两点为匀强磁场的左边界与圆环的交点，O点为圆环的圆心，已知，则a、b两点的电势差为（ ）
A． B． C． D．
8． 如图，光滑的水平面上，有垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为的正方形闭合线圈以初速度垂直磁场边界滑入最终又穿出磁场；线圈进入磁场后的速度为，则（ ）
A．完全离开磁场时的速度大于
B．完全离开磁场时的速度等于
C．完全离开磁场时的速度小于
D．以上情况均有可能
9． 如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ）
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为nBS
B．磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大
C．磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
D．磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大
10．如图所示，光滑固定平行金属导轨、所在平面与水平面成角，两端点M、P间接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒垂直导轨放置，其他部分电阻不计，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F作用，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示，选项图中给出了外力F大小随时间t变化的图像，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
11．如图所示，MN为匀强磁场中位于同一水平面内的光滑平行金属导轨（足够长），一端串接电阻R，匀强磁场沿竖直方向。金属杆ab可沿导轨滑动，杆和导轨的电阻均不计，现垂直于杆方向对杆施一水平恒力F，使杆从静止开始向右运动，关于导体棒运动的v-t、a-t图像正确的是（ ）
A． B． C． D．
12．如图所示，用恒力将闭合线圈自静止开始（不计摩擦）从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中（ ）
A．线圈中产生方向的感应电流
B．线圈向左运动做匀变速直线运动
C．线圈向左运动且加速度逐渐增大
D．线圈中感应电流逐渐增大
13．如图所示，足够长、电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置，匀强磁场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a静止放置在水平导轨上，质量为、电阻为、长度为L的金属棒b锁定在水平导轨上，a、b均与导轨垂直。现给金属棒a一水平向右的初速度经过时间t，前进距离x，速度变为v。甲、乙、丙、丁四位同学根据以上条件，分别求解在这段时间t内在金属棒a中产生的焦耳热，具体过程思路如下：
甲同学 在时间t内，金属棒a切割磁感线的感应电动势由闭合电路欧姆定律可知由焦耳定律由以上关系式联立可以求得，
乙同学 在时间t内，金属棒a损失的动能最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
丙同学 在时间t内，对金属棒a运用动量定理，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
丁同学 在时间t内，对金属棒a，金属棒a所受安培力的平均值为，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
在本题问题情境中，上面四位同学中，求解焦耳热的思路正确的有（ ）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
14．如图所示，左端接有阻值为R的定值电阻且足够长的平行光滑导轨CE、DF的间距为L，导轨固定在水平面上，且处在磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中，一质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直导轨放置在导轨上静止，导轨的电阻不计。某时刻给导体棒ab一个水平向右的瞬时冲量I，导体棒将向右运动，最后停下来，则此过程中（ ）
A．导体棒做匀减速直线运动直至停止运动
B．电阻R上产生的焦耳热为
C．通过导体棒ab横截面的电荷量为
D．导体棒ab运动的位移为
15．如图所示，在匀强磁场中有两条相互平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两个可沿导轨向同一方向自由移动的金属棒、，运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。已知两金属棒运动的速度大小分别是、，若回路中有感应电流产生，则两金属棒速度的大小关系可能是（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
16．如图甲所示，一边长为L = 2.5m、质量为m = 0.5kg，电阻为4Ω的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B = 0.8T的有界匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：
（1）求通过线框导线截面的电量；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式；
（3）已知在这5s内力F做功为1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？
17．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为=k（k为一定值）。求电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做功W及电子所受非静电力F的大小。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C D C D B B C B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC AD BD CD ABD
三、解答题
16．（1）1.25C；（2）；（3）1.67J
17．keπr2，
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堂堂练
一、单选题
1． 如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在的平面。一根足够长的金属棒与导轨成60°角放置。金属棒电阻为R，导轨的电阻不计，当金属棒以v沿垂直于棒的方向滑行时，则下列说法正确的是（ ）
A．电阻R两端电压大小
B．金属杆中感应电流大小
C．金属杆受到的安培力大小
D．电阻R的电功率
2． 如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在同一水平面内，两导轨间的距离为L。导轨上面横放着两根导体棒、，与导轨一起构成闭合回路。两根导体棒的质量均为m，长度均为L，电阻均为R，其余部分的电阻不计。在整个导轨所在的平面内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。开始时，两导体棒均在导轨上静止不动，某时刻给导体棒以水平向右的初速度，则（ ）
A．导体棒刚获得速度时受到的安培力大小为
B．导体棒、速度会减为0
C．两导体棒运动的整个过程中产生的热量为
D．当导体棒的速度变为时，导体棒的加速度大小为
3． 如图所示，有一等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则图中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的描述正确的是（ ）
A． B．
C． D．
4． 有一个半径为、共计100匝的圆形线圈处在磁感应强度为的匀强磁场中，初始时线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面旋转，则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小约为（ ）
A． B．
C． D．
5． 空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒AB、CD，某时刻在AB棒上施加一恒力F，使AB棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（ ）
A．回路中有顺时针方向的电流
B．磁场对金属棒AB的作用力向左
C．金属棒CD一直做加速直线运动
D．金属棒AB先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动
6． 如图，一线圈匝数为n，横截面积为S，总电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k（k>0且为常量），磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r。下列说法正确的是（ ）
A．电容器下极板带正电
B．此线圈的热功率为
C．电容器所带电荷量为
D．电容器所带电荷量为
7． 如图所示，匀强磁场的左边界为一竖直面，磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，范围足够大。由导体制成的半径为R、粗细均匀的圆环，以水平速度v垂直磁场方向匀速进入匀强磁场。当圆环运动到图示位置时，a、b两点为匀强磁场的左边界与圆环的交点，O点为圆环的圆心，已知，则a、b两点的电势差为（ ）
A． B． C． D．
8． 如图，光滑的水平面上，有垂直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为的正方形闭合线圈以初速度垂直磁场边界滑入最终又穿出磁场；线圈进入磁场后的速度为，则（ ）
A．完全离开磁场时的速度大于
B．完全离开磁场时的速度等于
C．完全离开磁场时的速度小于
D．以上情况均有可能
9． 如图所示，在均匀分布的磁场中，放置一个闭合的匝数为n的线圈，线圈面积为S，线圈平面与磁场方向垂直。下列说法正确的是（ ）
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为nBS
B．磁感应强度越大线圈中产生的感应电动势越大
C．磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
D．磁感应强度变化越大，线圈中产生的感应电动势越大
10．如图所示，光滑固定平行金属导轨、所在平面与水平面成角，两端点M、P间接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒垂直导轨放置，其他部分电阻不计，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F作用，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示，选项图中给出了外力F大小随时间t变化的图像，其中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、多选题
11．如图所示，MN为匀强磁场中位于同一水平面内的光滑平行金属导轨（足够长），一端串接电阻R，匀强磁场沿竖直方向。金属杆ab可沿导轨滑动，杆和导轨的电阻均不计，现垂直于杆方向对杆施一水平恒力F，使杆从静止开始向右运动，关于导体棒运动的v-t、a-t图像正确的是（ ）
A． B． C． D．
12．如图所示，用恒力将闭合线圈自静止开始（不计摩擦）从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中（ ）
A．线圈中产生方向的感应电流
B．线圈向左运动做匀变速直线运动
C．线圈向左运动且加速度逐渐增大
D．线圈中感应电流逐渐增大
13．如图所示，足够长、电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置，匀强磁场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a静止放置在水平导轨上，质量为、电阻为、长度为L的金属棒b锁定在水平导轨上，a、b均与导轨垂直。现给金属棒a一水平向右的初速度经过时间t，前进距离x，速度变为v。甲、乙、丙、丁四位同学根据以上条件，分别求解在这段时间t内在金属棒a中产生的焦耳热，具体过程思路如下：
甲同学 在时间t内，金属棒a切割磁感线的感应电动势由闭合电路欧姆定律可知由焦耳定律由以上关系式联立可以求得，
乙同学 在时间t内，金属棒a损失的动能最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
丙同学 在时间t内，对金属棒a运用动量定理，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
丁同学 在时间t内，对金属棒a，金属棒a所受安培力的平均值为，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。
在本题问题情境中，上面四位同学中，求解焦耳热的思路正确的有（ ）A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
14．如图所示，左端接有阻值为R的定值电阻且足够长的平行光滑导轨CE、DF的间距为L，导轨固定在水平面上，且处在磁感应强度为B、竖直向下的匀强磁场中，一质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直导轨放置在导轨上静止，导轨的电阻不计。某时刻给导体棒ab一个水平向右的瞬时冲量I，导体棒将向右运动，最后停下来，则此过程中（ ）
A．导体棒做匀减速直线运动直至停止运动
B．电阻R上产生的焦耳热为
C．通过导体棒ab横截面的电荷量为
D．导体棒ab运动的位移为
15．如图所示，在匀强磁场中有两条相互平行的金属导轨，磁场方向与导轨平面垂直，导轨上有两个可沿导轨向同一方向自由移动的金属棒、，运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好。已知两金属棒运动的速度大小分别是、，若回路中有感应电流产生，则两金属棒速度的大小关系可能是（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
16．如图甲所示，一边长为L = 2.5m、质量为m = 0.5kg，电阻为4Ω的正方形金属线框，放在光滑绝缘的水平面上，整个装置放在方向竖直向上、磁感应强度为B = 0.8T的有界匀强磁场中，它的一边与磁场的边界MN重合。在水平向左的力F作用下由静止开始向左运动，经过5s线框被拉出磁场。测得金属线框中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在金属线框被拉出的过程中：
（1）求通过线框导线截面的电量；
（2）写出水平力F随时间变化的表达式；
（3）已知在这5s内力F做功为1.92J，那么在此过程中，线框产生的焦耳热是多少？
17．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为=k（k为一定值）。求电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做功W及电子所受非静电力F的大小。
2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第二册第二章第2节法拉第电磁感应定律（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D D C D C D B B C B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC AD BD CD ABD
三、解答题
16．（1）1.25C；（2）；（3）1.67J
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