第二章 电磁感应 单元卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第二章 电磁感应 单元卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 375.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-03 16:06:55 | ||
图片预览
文档简介
2021-2022学年（下）高二年物理《选择性必修二》物理
电磁感应综合练习
一、单选题
1．如图，是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体向右移动时，下列说法正确的是
A．电路中感应电流为顺时针方向
B．导体中M相当于电源负极
C．电路中感应电流为顺时针方向
D．导体中感应电流方向为指向
2．如图，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则线圈对条形磁铁的作用力方向是
A．先向左，再向右
B．先向右，再向左
C．始终向右
D．始终向左
3．1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机---圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则
A．圆盘转动过程中电流沿a到b的方向流过电阻R
B．圆盘转动过程中Q点电势比P点电势低
C．圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径成正比
D．若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的3倍
4．如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则
A．在t1时刻，FN>G，P有扩张的趋势
B．在t2时刻，FN>G，P有缩小趋势
C．在t3时刻，FN=G，P中有感应电流
D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
二、多选题
5．如图所示，线圈A与电源、开关相连。线圈B与电阻R连接成闭合电路。电键闭合、断开的瞬间，则
A．电键闭合瞬间，电流方向a到b
B．电键闭合瞬间，电流方向b到a
C．电键断开瞬间，电流方向a到b
D．电键断开瞬间，铁芯中磁感线沿顺时针方向
6．一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向，如图甲所示。已知线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示，则磁感应强度随时间而变化的图象可能是
A B C D
7．如图所示是某实验小组在“研究感应电流方向与磁通量变化的关系”实验中的部分操作示意图，图甲是闭合开关，电流通过灵敏电流计G时指针的偏转情况
(1) 图甲电路中，串联定值电阻R的主要目的是________
A．减小路端电压，保护电源
B．增大电源的内电压，保护电源
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．增大电路中的电流，便于观察灵敏电流计示数
(2) 如图乙所示，当磁铁向上抽出线圈时，电流计G指针将______选填“左”“右”或“不”偏 如图丙所示，根据电流计G指针偏转方向，可知此时条形磁铁的运动是________选填“插入”或“抽出”线圈
(3) 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的原、副线圈两端的电压分别为和，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是_________________________________________
8．一个圆形金属线圈，共有匝，其总电阻，线圈半径为。将线圈与阻值的外电阻连成闭合回路，如图（a）所示。线圈内部存在着一个边长的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，磁场垂直纸面向外为正。求：
（1）通过电流的方向；
（2）回路中感应电动势E的大小；
（3）内产生的热量Q。
9．如图所示，斜面顶部线圈的横截面积S=0.03m2，匝数N=100匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度变化=k（未知）。线圈与间距为L=0.5m的光滑平行金属导轨相连，导轨固定在倾角=37°的绝缘斜面上。图示虚线cd下方存在磁感应强度B2=0.5T的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量m=0.05kg的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻R=2，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑x=3m后刚好进入磁场B2中并继续匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）导体棒中产生的动生电动势E2；
（2）螺线管中磁感应强度的变化率k；
（3）导体棒进入磁场B2前，导体棒内产生的焦耳热。
10．如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为d。质量为m、电阻为R的单匝正方形线圈边长为L（ L（1）线圈下边沿刚进入磁场时，线圈的加速度大小；
（2）线圈的最小速度；
（3）产生的焦耳热。
11．如图是一种电梯突然失控下落时的保护装置。在电梯后方墙壁上交替分布着方向相反的匀强磁场，每块磁场区域宽1.6m，高0.5m，大小均为0.5T。电梯后方固定一个100匝矩形线圈，线圈总电阻为8Ω，高度为1.5m，宽度略大于磁场。已知某次电梯运行试验中电梯总质量为2400kg，g取10m/s2，忽略摩擦阻力。当电梯失去其他保护，由静止从高处突然失控下落时，求∶
（1）电梯下落速度达到2.5m/s时，线圈内产生的感应电流大小；
（2）电梯可达到的最大速度；
（3）若电梯下落4.5m，达到最大速度的，此过程所用时间。
1．【答案】A
2．【答案】D
条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左；条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左，故D正确，ABC错误。
3．【答案】A
【解析】
【详解】
AB．圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，若从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，即Q相当于电源的正极，Q点电势比P点电势高，电流沿a到b的方向流过电阻R，选项A正确，B错误；
C．根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势
则感应电动势大小与圆盘半径的平方成正比，选项C错误；
D．电流在R上的热功率
可见电流在R上的热功率有角速度的平方成正比，若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的9倍，选项D错误。
故选A。
4．【答案】C
【解析】
【详解】
A．在t1时刻，Q的电流增大，P的磁通量增大，根据楞次定律和左手定则，两个线圈相互排斥，P有收缩的趋势，A错误；
BD．在t2和t4时刻，电流不变，P中不产生感应电流，两个线圈之间没有相互作用力，P没有变化，BD错误；
C．在t3时刻，Q的电流等于零，两个线圈没有相互作用力FN=G。该时刻，电流的变化率不等于零，P中磁通量变化有感应电流，C正确；
故选C。
5．【答案】AD
【解析】
【详解】
A．B．闭合K的瞬间，A线圈内部产生向上的磁场增加，则B线圈内部磁场向下增加，则感应电流的磁场向上，由安培定则可得感应电流由a到b，故A正确，B错误；
C．断开K的瞬间，A线圈内部向上的磁场减小，则B线圈内部磁场向下减小，则感应电流的磁场向下，由安培定则可得感应电流由b到a，故C错误；
D．电源为直流电源，电流方向不变，磁场方向不变，由安培定则可得铁芯中磁感线沿顺时针方向，故D正确。
故选AD。
6．【答案】CD
【解析】
【详解】
内，电流为负向恒定不变，即逆时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向里，为正向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向外，为负向均匀减小。内，电流为正向恒定不变，即顺时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向外，为负向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向里，为正向减小，故CD正确，AB错误。
故选CD。
7．【答案】 C 右 抽出 漏磁、铁芯发热、导线发热
【解析】
【详解】
(1)[1]电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计，故C正确，ABD错误.
故选C。
(2)[2]在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计指针向右偏。
[3]在丙图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈；
(3)[4]变压器是在交流电的条件下工作的，所以需要接交流电，变压器工作时会漏磁，所以电压比与匝数比不等，同时铁芯和导线发热也会影响变压器的能量损耗。
8．【答案】（1）由a指向b；（2）8V；（3）8.9J
【解析】
【详解】
（1）通过线圈的磁场垂直纸面向外均匀增加，由楞次定律和安培定则，闭合回路中产生顺时针的感应电流，所以通过电流的方向为由a指向b。
（2）由法拉第电磁感应定律
由图（b）知
代入数据可得
E=8V
（3）由焦耳定律，内产生的热量
带入数据得
Q=8.9J
9．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）导体棒进入虚线下方磁场前匀加速下滑，加速度
导体棒刚到达虚线cd时的速度
导体棒中产生的动生电动势
（2）导体棒进入虚线下方磁场后，匀速下滑，由平衡条件得
解得
设线圈中的感生电动势为，感生电动势和动生电动势在回路中方向相同，则
解得
导体棒进入虚线下方磁场前
解得
（3）导体棒进入磁场前，金属棒沿斜面下滑的时间
导体棒在此过程中产生的焦耳热
10．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据匀变速直线运动位移与速度的关系可知
进入磁场的过程中
以上各式联立解得
（2）由于进入磁场和离开磁场时速度相同，但完全进入磁场后又经历一段加速过程，故线框进入磁场时必须做减速运动，在线框完全进入磁场前，可能已经匀速运动也可能仍然减速运动，无论如何，当线框完全进入磁场时，速度一定是最小的，从此时到线框下边缘刚要离开磁场为研究过程，由匀变速运动规律可得
解得
（3）因线框下边缘刚进入磁场和刚离开磁场时，运动情况完全相同，线框完全进入磁场和离开磁场的过程中产生的焦耳热相同，因此从线框下边缘刚进入磁场到刚离开磁场的过程中，由功能关系得
解得
11．【答案】（1）50A；（2）7.5m/s；（3）1.2s
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电梯下落时，线圈上下两边均切割磁感线产生感应电动势
由欧姆定律，可得此时线圈内产生的感应电流大小为
代入数据得
I1=50A
（2）当电梯达到最大速度时，电梯所受重力与安培力平衡，有
又有
联立得
代入数据得
（3）在电梯下落过程中，电梯所受安培力不断变化，取Δt为时间微元，则此时安培力可视为恒力，由动量定理，得
而
代入上式，有
即
将电梯下落的各段时间累加，可得
解得
而
代入数据得
t=1.2s
电磁感应综合练习
一、单选题
1．如图，是金属框，框内存在着如图所示的匀强磁场。当导体向右移动时，下列说法正确的是
A．电路中感应电流为顺时针方向
B．导体中M相当于电源负极
C．电路中感应电流为顺时针方向
D．导体中感应电流方向为指向
2．如图，一根条形磁铁自左向右穿过一个闭合线圈，则线圈对条形磁铁的作用力方向是
A．先向左，再向右
B．先向右，再向左
C．始终向右
D．始终向左
3．1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机---圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则
A．圆盘转动过程中电流沿a到b的方向流过电阻R
B．圆盘转动过程中Q点电势比P点电势低
C．圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径成正比
D．若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的3倍
4．如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则
A．在t1时刻，FN>G，P有扩张的趋势
B．在t2时刻，FN>G，P有缩小趋势
C．在t3时刻，FN=G，P中有感应电流
D．在t4时刻，FN＞G，P有收缩的趋势
二、多选题
5．如图所示，线圈A与电源、开关相连。线圈B与电阻R连接成闭合电路。电键闭合、断开的瞬间，则
A．电键闭合瞬间，电流方向a到b
B．电键闭合瞬间，电流方向b到a
C．电键断开瞬间，电流方向a到b
D．电键断开瞬间，铁芯中磁感线沿顺时针方向
6．一闭合线圈固定在垂直于纸面的匀强磁场中，设垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向，如图甲所示。已知线圈中感应电流i随时间变化的图象如图乙所示，则磁感应强度随时间而变化的图象可能是
A B C D
7．如图所示是某实验小组在“研究感应电流方向与磁通量变化的关系”实验中的部分操作示意图，图甲是闭合开关，电流通过灵敏电流计G时指针的偏转情况
(1) 图甲电路中，串联定值电阻R的主要目的是________
A．减小路端电压，保护电源
B．增大电源的内电压，保护电源
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．增大电路中的电流，便于观察灵敏电流计示数
(2) 如图乙所示，当磁铁向上抽出线圈时，电流计G指针将______选填“左”“右”或“不”偏 如图丙所示，根据电流计G指针偏转方向，可知此时条形磁铁的运动是________选填“插入”或“抽出”线圈
(3) 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的原、副线圈两端的电压分别为和，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是_________________________________________
8．一个圆形金属线圈，共有匝，其总电阻，线圈半径为。将线圈与阻值的外电阻连成闭合回路，如图（a）所示。线圈内部存在着一个边长的正方形区域，其中有分布均匀但强弱随时间变化的磁场，磁场垂直纸面向外为正。求：
（1）通过电流的方向；
（2）回路中感应电动势E的大小；
（3）内产生的热量Q。
9．如图所示，斜面顶部线圈的横截面积S=0.03m2，匝数N=100匝，内有水平向左均匀增加的磁场B1，磁感应强度变化=k（未知）。线圈与间距为L=0.5m的光滑平行金属导轨相连，导轨固定在倾角=37°的绝缘斜面上。图示虚线cd下方存在磁感应强度B2=0.5T的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上。质量m=0.05kg的导体棒垂直导轨放置，其有效电阻R=2，从无磁场区域由静止释放，导体棒沿斜面下滑x=3m后刚好进入磁场B2中并继续匀速下滑。在运动中导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨足够长，线圈和导轨电阻均不计。重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求：
（1）导体棒中产生的动生电动势E2；
（2）螺线管中磁感应强度的变化率k；
（3）导体棒进入磁场B2前，导体棒内产生的焦耳热。
10．如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，宽度为d。质量为m、电阻为R的单匝正方形线圈边长为L（ L
（2）线圈的最小速度；
（3）产生的焦耳热。
11．如图是一种电梯突然失控下落时的保护装置。在电梯后方墙壁上交替分布着方向相反的匀强磁场，每块磁场区域宽1.6m，高0.5m，大小均为0.5T。电梯后方固定一个100匝矩形线圈，线圈总电阻为8Ω，高度为1.5m，宽度略大于磁场。已知某次电梯运行试验中电梯总质量为2400kg，g取10m/s2，忽略摩擦阻力。当电梯失去其他保护，由静止从高处突然失控下落时，求∶
（1）电梯下落速度达到2.5m/s时，线圈内产生的感应电流大小；
（2）电梯可达到的最大速度；
（3）若电梯下落4.5m，达到最大速度的，此过程所用时间。
1．【答案】A
2．【答案】D
条形磁铁从左向右进入螺线管的过程中，磁通量在增加，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左；条形磁铁从左向右离开螺线管的过程中，磁通量在减少，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，可知线圈对条形磁铁的作用力方向是向左，故D正确，ABC错误。
3．【答案】A
【解析】
【详解】
AB．圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，若从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，即Q相当于电源的正极，Q点电势比P点电势高，电流沿a到b的方向流过电阻R，选项A正确，B错误；
C．根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势
则感应电动势大小与圆盘半径的平方成正比，选项C错误；
D．电流在R上的热功率
可见电流在R上的热功率有角速度的平方成正比，若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，则电流在R上的热功率也变为原来的9倍，选项D错误。
故选A。
4．【答案】C
【解析】
【详解】
A．在t1时刻，Q的电流增大，P的磁通量增大，根据楞次定律和左手定则，两个线圈相互排斥，P有收缩的趋势，A错误；
BD．在t2和t4时刻，电流不变，P中不产生感应电流，两个线圈之间没有相互作用力，P没有变化，BD错误；
C．在t3时刻，Q的电流等于零，两个线圈没有相互作用力FN=G。该时刻，电流的变化率不等于零，P中磁通量变化有感应电流，C正确；
故选C。
5．【答案】AD
【解析】
【详解】
A．B．闭合K的瞬间，A线圈内部产生向上的磁场增加，则B线圈内部磁场向下增加，则感应电流的磁场向上，由安培定则可得感应电流由a到b，故A正确，B错误；
C．断开K的瞬间，A线圈内部向上的磁场减小，则B线圈内部磁场向下减小，则感应电流的磁场向下，由安培定则可得感应电流由b到a，故C错误；
D．电源为直流电源，电流方向不变，磁场方向不变，由安培定则可得铁芯中磁感线沿顺时针方向，故D正确。
故选AD。
6．【答案】CD
【解析】
【详解】
内，电流为负向恒定不变，即逆时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向里，为正向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向外，为负向均匀减小。内，电流为正向恒定不变，即顺时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向外，为负向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向里，为正向减小，故CD正确，AB错误。
故选CD。
7．【答案】 C 右 抽出 漏磁、铁芯发热、导线发热
【解析】
【详解】
(1)[1]电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计，故C正确，ABD错误.
故选C。
(2)[2]在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计指针向右偏。
[3]在丙图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈；
(3)[4]变压器是在交流电的条件下工作的，所以需要接交流电，变压器工作时会漏磁，所以电压比与匝数比不等，同时铁芯和导线发热也会影响变压器的能量损耗。
8．【答案】（1）由a指向b；（2）8V；（3）8.9J
【解析】
【详解】
（1）通过线圈的磁场垂直纸面向外均匀增加，由楞次定律和安培定则，闭合回路中产生顺时针的感应电流，所以通过电流的方向为由a指向b。
（2）由法拉第电磁感应定律
由图（b）知
代入数据可得
E=8V
（3）由焦耳定律，内产生的热量
带入数据得
Q=8.9J
9．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）导体棒进入虚线下方磁场前匀加速下滑，加速度
导体棒刚到达虚线cd时的速度
导体棒中产生的动生电动势
（2）导体棒进入虚线下方磁场后，匀速下滑，由平衡条件得
解得
设线圈中的感生电动势为，感生电动势和动生电动势在回路中方向相同，则
解得
导体棒进入虚线下方磁场前
解得
（3）导体棒进入磁场前，金属棒沿斜面下滑的时间
导体棒在此过程中产生的焦耳热
10．【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）根据匀变速直线运动位移与速度的关系可知
进入磁场的过程中
以上各式联立解得
（2）由于进入磁场和离开磁场时速度相同，但完全进入磁场后又经历一段加速过程，故线框进入磁场时必须做减速运动，在线框完全进入磁场前，可能已经匀速运动也可能仍然减速运动，无论如何，当线框完全进入磁场时，速度一定是最小的，从此时到线框下边缘刚要离开磁场为研究过程，由匀变速运动规律可得
解得
（3）因线框下边缘刚进入磁场和刚离开磁场时，运动情况完全相同，线框完全进入磁场和离开磁场的过程中产生的焦耳热相同，因此从线框下边缘刚进入磁场到刚离开磁场的过程中，由功能关系得
解得
11．【答案】（1）50A；（2）7.5m/s；（3）1.2s
【解析】
【分析】
【详解】
（1）电梯下落时，线圈上下两边均切割磁感线产生感应电动势
由欧姆定律，可得此时线圈内产生的感应电流大小为
代入数据得
I1=50A
（2）当电梯达到最大速度时，电梯所受重力与安培力平衡，有
又有
联立得
代入数据得
（3）在电梯下落过程中，电梯所受安培力不断变化，取Δt为时间微元，则此时安培力可视为恒力，由动量定理，得
而
代入上式，有
即
将电梯下落的各段时间累加，可得
解得
而
代入数据得
t=1.2s