2.2法拉第电磁感应定律 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 2.2 法拉第电磁感应定律
一、单选题
1．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量越大，线圈内产生的感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量变化量越大，线圈内产生的感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量为零，线圈内产生的感应电动势一定为零
D．穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大
2．如图，一水平放置的单匝矩形线框面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向斜向上，与水平面成角，现若使矩形线框以左边的一条边为轴转到竖直的虚线位置，则此过程中穿过矩形线框的磁通量的变化量大小是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为3：1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是（　　）
A．Ea：Eb=9：1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea：Eb=9：1，感应电流均沿顺时针方向
C．Ea：Eb=3：1，感应电流均沿逆时针方向
D．Ea：Eb=3：1，感应电流均沿顺时针方向
4．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
5．如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（　　）
A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关
C．电磁铁工作时，上端为S极 D．当有人闯入保密室时，b灯亮
6．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
7．如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄。转动摇柄，使圆盘按图示方向匀速转动。已知圆盘的半径为，匀强磁场的磁感应强度为，圆盘转动的角速度为，则边缘和圆心的电势差为（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则（　　）
A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B．回路中感应电流大小不变，为
C．回路中感应电流方向不变，为
D．回路中有周期性变化的感应电流
9．下列说法正确的是（　　）
A．磁通量大，磁通量变化量一定大
B．磁通量变化大，磁通量变化率一定大
C．磁通量为零，磁通量变化率一定为零
D．磁通量变化大，感应电动势可能很小
10．如图所示，CDEF是金属框，框内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。当导体AB向右移动时，金属框中CD、EF边的感应电流的方向为（　　）
A．C→D，E→F B．D→C，E→F
C．C→D，F→E D．D→C，F→E
11．如图甲所示是法拉第制作的世上最早的发电机的实验装置：一个可绕水平固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中。如图乙所示，设蹄形磁体的磁场沿水平方向且磁感应强度为B，实验时用导线连接铜盘的中心C，用导线通过滑片D与铜盘的边缘连接且接触良好。若用外力转动使圆盘如图乙方向转动起来，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A．R中的电流沿b到a的方向
B．因为通过圆盘面的磁通量不变，所以R中无电流
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
12．如图甲所示，粗糙水平面上固定一长直导线，其左侧放置一个正方形的金属线框（俯视图），现导线中通以如图乙所示的电流，线框始终保持静止状态，规定导线中电流方向向下为正，在时间内，则（　　）
A．线框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向
B．线框先有扩张趋势后有收缩趋势
C．线框中感应电流先减小后增大
D．线框受到的静摩擦力方向始终向左
13．如图，水平放置的的平行板电容器，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接。线圈置于磁感应强度均匀增大的磁场中，磁感应强度变化率为。若已知电容器的电容为C，线圈面积为S，那么电容器上极板电性以及电容器电量分别是（　　）
A．正电， B．正电， C．负电， D．负电，
14．如图所示为一圆环发电装置，用电阻R1=4Ω的导体弯成半径为L=0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有电阻R2=1Ω，整个圆环中有B=0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。电阻r=1Ω的导体棒OA贴着圆环以O为转轴匀速转动，角速度ω=300rad/s则全电路的最大功率Pm为（　　）
A．2.5W B．3.0W C．4.5W D．6.0W
15．如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒（　　）
A．从位置①到②的过程中，E增大、I不变
B．经过位置②时，E最大、I最大
C．从位置②到③的过程中，E减小、I减小
D．从位置①到③的过程中，E和I都保持不变
二、填空题
16．一架飞机以900km/h的速度在北半球某处沿水平方向飞行，该处地磁场的竖直向下分量为0.5×10－4T，飞机的机翼长为48m，机翼两端间的感应电动势为________V，在飞机上的飞行员看来_________侧机翼末端的电势高．
17．如图所示，矩形线圈绕轴在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中匀速转动.已知线圈面积为0.1 m2，线圈共有100匝.如果从图示位置开始计时，经0.5s线圈转动90°，则穿过线圈磁通量的变化量_____Wb，线圈中产生的平均感应电动势____V.
18．穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：线圈中的感应电动势是___________，线圈中的电流是___________。
三、解答题
19．矩形线框abcd的两边长分别为l1、l2，可绕它的一条对称轴OO′转动，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与OO′垂直，如图所示，初位置时线框平面与B平行。求：
（1）初位置时穿过线框的磁通量Φ0为多少？
（2）当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，穿过线框的磁通量Φ为多少？这一过程中穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少？
20．有一个100匝的线圈，其横截面是边长为L＝0.20m的正方形，放在磁感应强度B＝0.50T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，若将这个线圈横截面的形状在5s内由正方形改变成圆形（横截面的周长不变），在这一过程中穿过线圈的磁通量改变了多少？磁通量的变化率是多少？线圈的感应电动势是多少？
21．如图所示，水平桌面上放着一个单匝闭合金属线圈，在线圈中心上方一定高度上有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量=0.15Wb；现使该磁体竖直向下运动，当经过0.01s磁体下端到达桌面时线圈内有磁通量=0.25Wb。磁体从开始运动到磁体下端到达桌面的过程中，求
(1)穿过线圈的磁通量的变化量；
(2)线圈中产生的感应电动势。
22．图1为健身用的单车，在人骑行时，车内的传感器可以把轮盘的速度值以及人体骑行消耗的能量转化为电信号显示在车头的显示屏上。它的工作原理可以简化成图2，其中a、b分别是从轮盘边缘和中心引出的导线的端点。已知匀强磁场磁感应强度，方向与轮盘垂直，轮盘半径，轮盘和导线电阻可忽略不计。某人在骑行时，保持轮盘边缘的线速度大小为。
(1)请判断a、b哪一点电势高；
(2)求a、b两点间的电压；
(3)若在a、b间接一个阻值的电阻，假定人体消耗的能量转化为电能的效率为50%，请问此人骑行该单车1小时，消耗了身体多少能量？
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大，而感应电动势与穿过线圈的磁通量、穿过线圈的磁通量变化量大小均无直接的关系，穿过线圈的磁通量为零，线圈内产生的感应电动势不一定为零，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．D
【解析】
【详解】
假设原来磁感线是从正面穿向背面，以此方向为正，则原来的磁通量为
旋转后磁感线从背面穿向正面，此时的磁通量为
此过程中穿过矩形线框的磁通量的变化量大小是
故选D。
3．A
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律
题中相同，a圆环中产生的感应电动势分别为
b圆环中产生的感应电动势分别为
由于
所以
由于磁场向里，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿逆时针方向。
故选A。
4．B
【解析】
【详解】
AB．钢板切割磁感线的长度为d，则产生的电动势为Bdv，选项A错误，B正确；
CD．磁场方向与滑道平面垂直，则穿过每只钢板的磁通量为BdL不变，则选项CD错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A错误；
B．电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关，选项B错误；
C．根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；
D．当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D正确。
故选D。
6．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。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据右手定则可知，圆心b的电势较边缘高；圆盘转动时产生的感应电动势
则边缘和圆心的电势差
故选B。
8．B
【解析】
【详解】
A．将圆盘看成由无数条幅向分布的导体棒组成的，圆盘在外力作用下这些导体棒转动切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故A错误；
C．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D向R再到C，即为C→D→R→C，故C错误；
BD．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为
产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变，由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流大小为
故B正确，D错误。
故选B。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．磁通量大，磁通量变化量不一定大，选项A错误；
B．磁通量变化大，磁通量变化率不一定大，还要看时间，选项B错误；
C．磁通量为零，磁通量变化率不一定为零，选项C错误；
D．磁通量变化大，磁通量变化率可能很小，感应电动势可能很小，选项D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
根据右手定则可以判断，AB中感应电流的方向为A→B，则在ABCD回路中，CD的感应电流方向为C→D，在ABFE回路中，EF的感应电流方向为F→E，C正确。
故选C．
11．A
【解析】
【详解】
AB．若用外力转动使圆盘如图乙方向转动起来，根据右手定则可得感应电流方向为C到D（电源内部），D端是感应电动势的正极，所以通过R的电流沿b到a的方向，A正确、B错误；
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流大小发生变化，但是电流方向不发生变化，C错误；
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则根据
则电流在R上的热功率
即在R，上的热功率变为原来的4倍，D错误。
故选A。
12．B
【解析】
【详解】
ABD．根据安培定则可知，线框中磁通量先垂直纸面向里减小、后垂直纸面向外增大，根据楞次定律可知线框中感应电流方向始终沿顺时针方向，且线框先有扩张趋势、后有收缩趋势，先有靠近导线的趋势、后有远离导线的趋势，即线框受到的静摩擦力方向先向左、后向右，故AD错误，B正确；
C．由于导线中电流随时间均匀变化，所以产生的磁场也随时间均匀变化，则线框中的磁通量随时间均匀变化，产生的感应电动势恒定，感应电流恒定，故C错误。
故选B。
13．A
【解析】
【详解】
线圈产生的感应电动势为
由楞次定律可判定上极板带正电荷；电容器的电容
其中，所以
故选A。
14．C
【解析】
【分析】
【详解】
当圆环接入电路的电阻为0，此时电路中总电阻最小，而电动势不变，所以电路的电功率最大，则有
导体棒转动时产生的感应电动势为
由上两式解得
所以C正确；ABD错误；
故选C。
15．A
【解析】
【详解】
A．设导体棒在线框上两接触点间的长度为L，导体棒单位长度的电阻为r，则感应电动势为
E=BLv
感应电流
从位置①到②的过程中，B、v、r不变，L变大，E增大，I不变，A正确；
B．经过位置②时，L最大，E最大，整个过程I不变，且不是零，B错误；
C．从位置②到③的过程中，L减小，E减小、I不变，C错误；
D．从位置①到③的过程中，L先增大后减小，E先增大后减小，I保持不变，D错误。
故选A。
16． 0.6 左
【解析】
【详解】
飞机的速度为v=900km/h=250m/s
根据法拉第电磁感应定律，机翼两端间的感应电动势为：E=BLv=0.5×10 4×48×250V=0.6V，
根据右手定则判断可知，感应电动势的方向从机翼右侧指向左侧，左侧相当于电源的正极，电势高．
17． 0.02 4
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图示可知，图示时刻，磁场与平面垂直，穿过面的磁通量为BS，转过后，平面和磁场平行，穿过平面的磁通量为0，在此过程中穿过线圈磁通量的变化量
[2]由法拉第电磁感应定律可得，平均感应电动势
18． 2V 2A
【解析】
【分析】
【详解】
[1]感应电动势为
[2]由闭合电路的欧姆定律有
19．（1）0；（2）Bl1l2，Bl1l2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)线框在初始位置时，线框平面与磁场平行，有效面积为零，则Φ0＝0。
(2)当线框绕轴OO′沿图示方向转过60°时，线框与B的夹角为60°，则
Φ＝B·Ssin60°＝BS＝Bl1l2
这一过程中穿过线框的磁通量的变化量为
ΔΦ＝Φ－Φ0＝Bl1l2
20．5.5×10－3Wb；1.1×10－3Wb/s；0.11V
【解析】
【详解】
线圈横截面是正方形时的面积
S1＝L2＝（0.20）2m2＝4.0×10－2m2
穿过线圈的磁通量
Φ1＝BS1＝0.50×4.0×10－2Wb＝2.0×10－2Wb
截面形状为圆形时，其半径
r＝＝
截面积大小
S2＝π（）2＝m2
穿过线圈的磁通量
Φ2＝BS2＝0.50×Wb≈2.55×10－2Wb
所以，磁通量的变化量
ΔΦ＝Φ2－Φ1＝（2.55－2.0）×10－2Wb＝5.5×10－3Wb
磁通量的变化率
＝Wb/s＝1.1×10－3Wb/s
感应电动势为
E＝n＝100×1.1×10－3V＝0.11V
21．(1)0.1Wb；(2)10V
【解析】
【详解】
(1)穿过线圈的磁通量的变化量
(2)线圈中产生的感应电动势
22．(1)点高； (2)；(3) J
【解析】
【详解】
(1)转动的轮盘相当于切割磁感线的导体，根据右手定则，可知在外电路中，电流由a点流向b点，所以a点电势高；
(2)由法拉第电磁感应定律得
(3)由焦耳定律得电阻R一小时消耗的电能为
所以人骑行一小时消耗的能量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页