2.2法拉第电磁感应定律 练习（word版含答案）

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．关于电场和磁场的有关问题，下列说法中正确的是（　　）
A．电场是电荷周围空间实际存在的物质
B．由可知，电场中某点的场强E与q成反比，与F成正比
C．导体切割磁感线产生的电动势为E=BLv
D．根据公式可知，通电导线受磁场力为零的地方磁感应强度一定为零
2．浮桶式灯塔模型如图甲，其由带空腔的磁体和一个连着灯泡的线圈组成，磁体在空腔产生的磁场如图乙所示，磁体通过支柱固磁体定在暗礁上，线圈随波浪相对磁体沿竖直方向运动，且始终处于磁场中，则浮桶线圈（　　）
A．当海面平静时，灯泡稳定发光
B．当海水水平匀速流动时，灯泡稳定发光
C．海水上下震荡幅度越大，灯泡发光越亮
D．海水上下震荡速度越快，灯泡发光越亮
3．如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（　　）
A．丙和丁 B．甲、乙、丁
C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙
4．将一面积为S，匝数为n的线圈放在匀强磁场中，已知磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间变化规律如图所示，线圈总电阻为r，则（　　）
A．t0时刻，线圈的感应电动势为零 B．t0时刻，线圈内的感应电流方向改变
C．0～t0内线圈的感应电动势为 D．t0～t1内线圈内的感应电流大小为
5．如图所示，某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔，电磁炉产生的交变磁场的频率、强弱及铝箔厚度可以调节。现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起来，若只改变其中一个变量，则（　　）
A．增强磁场，铝箔悬浮高度将不变
B．铝箔越薄，铝箔中产生的感应电流越大
C．增大频率，铝箔中产生的感应电流增大
D．在产生图示方向磁场的瞬间断开电源，铝箔中会产生图示方向的电流
6．下列说法正确的是（　　）
A．为了纪念韦伯在电磁领域做出的贡献，磁通密度的单位定义为韦伯
B．奥斯特发现了电流的磁效应
C．伽利略制造出了人类历史上的第一台发电机
D．安培发现了法拉第电磁感应定律
7．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
8．如图所示的N匝金属线框，面积为S，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向与线框平面成角，线框从图示实线位置，以线框ab为轴顺时针转过90°到虚线位置，所用时间为T，则该过程（　　）
A．在初始位置时，穿过线圈的磁通量
B．线框中磁通量的变化量
C．线框中感应电流方向先沿adcba方向再沿abcda方向
D．线框中产生的平均感应电动势为
9．如图所示，ab为固定在水平面上的半径为l、圆心为O的金属半圆弧导轨，Oa间用导线连接一电阻M。金属棒一端固定在O点，另一端P绕过O点的轴，在水平面内以角速度为逆时针匀速转动，该过程棒与圆弧良好接触。半圆弧内磁场垂直纸面向外，半圆弧外磁场垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B，已知金属棒由同种材料制成且粗细均匀，棒长为2l、总电阻为2r，M阻值为r，其余电阻忽略不计。当棒转到图中所示的位置时，棒与圆弧的接触处记为Q点，则（　　）
A．通过M的电流方向为 B．通过M的电流大小为
C．QO两点间电压为 D．PQ两点间电压为
10．光滑的足够长平行金属导轨宽度L=1m，导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°，导轨下端电阻R=1.8Ω，导轨放在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。电阻为r=0.2Ω，质量为m=0.1kg的金属棒ab从上端由静止开始下滑，下滑距离为d=9m时速度达到最大（sin37°=0.6，g=10m/s2），从释放到运动到最大速度的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．金属棒的最大速度为4.8m/s B．通过电阻R的电荷量为2.25C
C．系统产生的热量为4.248J D．所用的时间为2.45s
11．飞机在北半球的上空以速度v从东向西水平飞行，飞机机身长为a，机翼两端点的距离为b。该空间地磁场的磁感应强度的竖直分量为，水平分量为。设驾驶员左侧机翼的端点为C，右侧机翼的端点为D，两点间的电压为U，则（　　）
A．，且C点电势高于D点电势
B．，且C点电势低于D点电势
C．，且C点电势高于D点电势
D．，且C点电势低于D点电势
12．如图所示，间距为d的甲、乙两块水平金属板与一个匝数未知的线圈用导线连接，两板间有一台压力测量仪，在其水平表面静置一个质量为m、带电量为q的小球。线圈中无磁场，甲、乙板间无电场时，测量仪有示数；当线圈中存在方向竖直向下、磁通量变化率为k（k为常数）的磁场B时，测量仪示数变为原来的2倍。小球电荷量保持不变、重力加速度为g，线圈的电阻不计，则（　　）
A．小球一定带正电
B．线圈的匝数为
C．在线圈中磁场B增大过程，甲极板电势低于乙极板电势
D．在线圈中磁场B减小过程，甲、乙极板电势相等
13．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
14．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中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示。P所受的重力为G，桌面对P的支持力为 ，P始终保持静止状态，则（　　）
A．零时刻 ，此时P无感应电流
B． 时刻，P有收缩的趋势
C． 时刻 ，此时P中感应电流最大
D． 时刻 ，此时穿过P的磁通量最大
15．如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，下列说法中正确的是（　　）
A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势
B．MN这段导体做切割磁感线运动，MN间有电势差
C．MN间有电势差，所以电压表有示数
D．因为有电流通过电压表，所以电压表有示数
二、填空题
16．如图所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行轨道所在平面，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为_____________．
17．如图，桌面上放一闭合金属线圈，把一竖立的条形磁铁从位置A快速移到桌面上的位置B，则此过程线圈中_____（填“有”或“无”）感应电流．若此实验做了两次，磁铁从位置A移到位置B的时间第一次比第二次长，则线圈中产生的感应电动势第一次比第二次_______（填“大”或“小”）．
18．如图所示，条形磁铁正下方有一固定的单线圈，当磁铁竖直向下靠近线圈时，穿过线圈的磁通量将________（填“变大”或“变小”），在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.2Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为________V．
三、解答题
19．如图所示，A、B两个闭合线圈是用同样的导线制成的，其匝数均为10匝，半径，图示区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场。
（1）线圈A、B中产生的感应电动势之比是多少？
（2）线圈A、B中产生的感应电流之比是多少？
20．如图所示，足够长的平行金属导轨AB、CD水平放置，两金属导轨的间距为L，在导轨左侧接有定值电阻R，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面。时刻，磁感应强度大小为，金属杆MN与导轨左侧所围面积为，当金属杆MN以速度v向右匀速滑动，整个过程杆与导轨垂直并接触良好，要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，试推导磁感应强度B与时间t的关系式。
21．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l=0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、接入电路的电阻为1 Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计。若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a=2 m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则：
（1）在5 s内，回路产生的平均感应电动势是多大？
（2）第5 s末，回路中的电流是多大？
（3）第5 s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？
22．如图所示， 形光滑导轨水平放置，左侧接有阻值为R=2Ω的电阻，其余部分电阻不计。在虚线右侧空间中存在竖直向下的磁场，磁感应强度B=0.5T。左侧导轨宽L=1.6m，右侧导轨与虚线夹角53 ，一质量为0.2kg，电阻不计的金属棒与导轨始终接触良好，t=0时刻金属棒以v0=1m/s初速度从I位置进入磁场，向右移动0.8m到达位置II。由于金属棒受到水平外力的作用，使得通过R的电流保持恒定。已知，。求：
（1）金属棒到达位置II时的速度大小；
（2）水平外力对金属棒做的功。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
A．电场是一种客观存在的特殊物质，故A正确；
B．电场强度是由电场自身性质决定的，与q和F无关，故B错误；
C．导体垂直切割磁感线时，产生的电动势为E=BLv，故C错误；
D．磁感应强度是由磁场自身性质决定的，当通电导线平行磁场放置时，磁场力为零，但磁感应强度不为零，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．当海面平静时，线圈静止不动，不切割磁感线，不产生电动势，灯泡不亮，故A错误；
B．当海水水平匀速流动时，线圈不切割磁感线，不产生电动势，灯泡不亮，故B错误；
CD．线圈随海水上下震荡，切割磁感线产生的电动势
可知：电动势的大小与海水上下震荡速度有关，与震荡幅度无关，v越大，E越大，则灯泡发光越亮，故C错误，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
根据动生电动势公式
E＝Blv
其中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割长度均为l，则电动势E＝Blv；而丙的有效切割长度为0，则电动势为0。
故选B。
4．D
【详解】
AC．由图知
则在0-t1时间内，线圈内的感应电动势
且在0-t1时间内，磁通量的变化率恒定，线框中产生的感应电动势不变，始终为，故AC错误；
B．在t0前后磁场方向相反，磁通量变化情况相反，根据楞次定律可知，在这两段时间内线圈内感应电流方向相同，故B错误。
D．在t0～t1内线圈内的感应电流为
故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．发现铝箔悬浮了起来，是由于磁场的变化，产生感应电流，导致安培力出现，当磁场增大时，而感应电流不变，则安培力增大，那么高度会升高，使其周围的磁场会变弱，导致安培力变小，仍与重力平衡，故A错误；
B．根据电阻定律，铝箔越薄，S越小，则电阻越大，再由，可知，感应电流越小，故B错误；
C．当增大频率，导致磁场的变化率变大，则感应电动势增大，那么感应电流增大，故C正确；
D．在产生图示方向磁场的瞬间断开电源，根据楞次定律：减则同，可知，铝箔中会产生图示方向相反的电流，故D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．为了纪念韦伯在电磁领域做出的贡献，磁通量的单位定义为韦伯，A错误；
B．奥斯特发现了电流的磁效应，B正确；
C．法拉第制造出了人类历史上的第一台发电机，C错误；
D．法拉第发现了电磁感应现象，但是没有提出了法拉第电磁感应定律，纽曼和韦伯先后提出了电磁感应定律，D错误。
故选B。
7．D
【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。
8．D
【详解】
A．在初始位置时，穿过线圈的磁通量
选项A错误；
B．转过90°角后的磁通量为
线框中磁通量的变化量
选项B错误；
C．穿过线圈的磁通量先向上减小后反向增加，则根据楞次定律可知，线框中感应电流方向始终沿adcba方向，选项C错误；
D．线框中产生的平均感应电动势为
选项D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．根据右手定则可知金属棒O端为负极，Q端为正极，则M的电流方向从a→O，A错误；
B．金属棒转动产生的电动势为
根据欧姆定律有
B错误；
C．由于其余电阻忽略不计，则OQ两点间电压，即电阻M的电压，根据欧姆定律有
C正确；
D．金属棒PQ转动产生的电动势为
由于PQ没有连接闭合回路，则PQ两点间电压，即金属棒PQ转动产生的合电动势，D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．当金属棒最大速度时受力平衡，根据平衡条件有
BILcos =mgsinθ
解得
代入数据解得
vm=7.5m/s
故A错误；
B．根据电荷量的计算公式可得
其中
所以
代入数据解得
q=1.8C
故B错误；
C．从开始下滑到达到最大速度过程中，对金属棒根据动能定理可得
mgdsinθ W安=mvm2 0
代入数据解得克服安培力做的功
W安=2.5875J
根据功能关系可得
Q=W安=2.5875J
故C错误；
D．取沿导轨向下为正方向，根据动量定理可得
mg t sinθ BtLcosθ=mvm﹣0
其中
t=q=1.8C
代入数据解得
t=2.45s
故D正确。
故选D。
11．A
【详解】
飞机水平飞行机翼切割磁场竖直分量，由导体棒切割磁感线公式E=BLv可知，飞机产生的感应电动势
E=B1bv
CD两点间的电压为
U=B1bv
由右手定则可知，在北半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即C点电势高于D点电势，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
12．B
【详解】
ACD．由题意可知小球所受电场力竖直向下，在线圈中磁场B增大过程，根据楞次定律可知甲极板带正电、乙极板带负电，即此时甲极板电势高于乙极板电势，小球带正电；在线圈中磁场B减小过程，同理可知甲极板带负电、乙极板带正电，即此时甲极板电势低于乙极板电势，小球带负电，故ACD错误；
B．设线圈的匝数为N，根据法拉第电磁感应定律可知两极板间电压大小为
两极板间电场强度大小为
由题意可得
联立解得
故B正确。
故选B。
13．A
【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。
14．D
【详解】
A．零时刻线圈Q中电流变化率为零，根据楞次定律可知线圈P中感应电流为零，不受安培力作用，因此FN=G，选项A错误；
B．t1时刻线圈Q中电流减小，根据楞次定律可知为阻碍磁通量变化，线圈P的面积有增大的趋势，同时受到向上的安培力，因此FNC．t2时刻线圈Q中电流变化率最大，线圈P中磁通量变化率最大，此时P中感应电流最大，因线圈Q中电流为零，二者之间没有安培力，说明FN=G，选项C错误；
D．t3时刻线圈Q中电流最大，线圈P中磁通量最大，但因磁通量变化率为零，线圈P无感应电流，二者之间没有安培力，因此FN=G，选项D正确。
故选D。
15．B
【详解】
ACD．线框在匀强磁场水平向右匀速移动时，穿过线框回路的磁通量没有改变，则知没有感应电流产生，但ab与cd两边在切割磁感线，则两边产生感应电动势，相当于两节电池并联，a与b、c与d间有电势差，但电压表没有示数，因为只有有电流时，电压表才有示数。故ACD错误；
B．由题意可知，MN这段导体参与切割磁感线运动，因此MN间有电势差，故B正确。
故选B。
16．
【详解】
金属棒中产生的感应电动势为：E=BLv=Bv；通过R的电流为：
17． 有 小
【详解】
条形磁铁从位置A移到桌面上的位置B，穿过线圈的磁通量增大了，又因为线圈是闭合的，所以此过程线圈中有感应电流．
两次磁铁从位置A移到位置B，穿过线圈的磁通量的变化量相同，又因为第一次移动的时间比第二次长，所以第一次的磁通量的变化率比第二次的小，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势第一次比第二次小．
18． 变大 0.4
【详解】
在磁体竖直向下落时，穿过线圈的磁感应强度增大，故磁通量变大，由法拉第电磁感应定律可得：．
19．（1）4∶1；（2）2∶1
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律可得闭合线圈中产生的感应电动势为
则线圈A、B中产生的感应电动势之比为
（2）根据电阻定律可知A、B线圈的电阻之比为
根据闭合电路欧姆定律可知线圈A、B中产生的感应电流之比为
20．
【详解】
时刻，穿过闭合回路的磁通量为
设在t时刻磁感应强度大小为B，回路面积为S
则穿过闭合回路的磁通量为
其中
要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，则穿过闭合回路的磁通量不变，即
联立以上各式解得
21．（1）0.4 V；（2）0.8 A；（3）0.164 N
【详解】
（1）金属杆5 s内的位移
金属杆5 s内的平均速度
故平均感应电动势
（2）金属杆第5 s末的速度
此时回路中的感应电动势
则回路中的电流
（3）金属杆做匀加速直线运动，则
又
故
22．（1） 4m/s；（2） 1.66J
【详解】
（1）初始时刻感应电动势
当金属棒向右运动x时，设金属棒的速度为v。由几何关系可知此时的有效切割长度为
电动势
依题意
联立并代入数据，解得
（2）金属棒向右运动过程中，通过R的电量为
其中
对金属棒由动能定理
根据能量关系
联立并代入数据，解得
答案第1页，共2页
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