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．根据法拉第电磁感应定律，如果某一闭合的10匝线圈，通过它的磁通量在0.1s内从增加到，则线圈产生的感应电动势大小为（　　）
A． B． C． D．
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，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
4．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
5．如图甲所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻。下列说法正确的是（ ）
A．线圈中产生的感应电动势均匀增大
B．、两点间电压为
C．点电势比点电势低
D．内通过电阻的电荷量为
6．下列有关物理学史的说法符合事实的是（　　）
A．奥斯特首先发现了电流的磁效应
B．法拉第定量得出了法拉第电磁感应定律
C．安培总结出来了判定安培力方向的左手定则
D．楞次首先引入电场线和磁感线，提出了判定感应电流方向的方法即楞次定律
7．两个闭合正方形线圈用相同的导线制成，分别为10匝和30匝，边长，图示区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律为，不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法正确的是（　　）
A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B．线圈中感应电动势大小之比为
C．线圈中感应电流大小之比为
D．线圈中的电功率之比为
8．如图所示，闭合电路中的螺线管可自由伸缩，螺线管有一定的长度，灯泡具有一定的亮度。若将一软铁棒从螺线管左边迅速插入螺线管内，则将看到（　　）
A．灯泡变暗 B．灯泡变亮
C．螺线管缩短 D．螺线管长度不变
9．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
10．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
11．用如图所示的电路来研究反电动势，水平金属导轨通过开关和电池相连，匀强磁场的磁感应强度B竖直向下，当开关闭合后，光滑导体棒由静止开始运动，与导轨始终接触良好，导体棒最终以垂直导棒的速度v匀速运动，电池的电动势为E，回路的总电阻始终为R，导轨的间距为L，导棒与金属导轨的夹角始终为53°，，下列说法正确的是（　　）
A．导体棒两端的感应电动势的方向为a→b
B．电源的电动势与导棒速度的关系为
C．当导体棒的速度为u时，反电动势为，回路中的电流为
D．当反电动势为，回路的电流为I时，能量转化关系为
12．麦克斯韦系统地总结了人类直至19世纪中叶对电磁规律的研究成果，在此基础上最终建立了经典的电磁场理论。以下关于前人奠基之功的论述符合事实的是（　　）
A．汤姆孙利用扭秤发现了库仑定律，并测定了电子的电荷量
B．安培提出了分子电流假说，揭示了磁现象的电本质
C．麦克斯韦发现了电流的磁效应，并给出了右手螺旋定则
D．法拉第发现了电磁感应现象，并总结得到了法拉第电磁感应定律
13．如图所示，两个半径均为r的半圆形线圈，分别以、为轴，以角速度匀速转动。左侧有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，右侧线圈始终处在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。已知开关S接1时，灯泡正常发光，消耗的电功率为P，灯泡不会被烧坏且阻值恒定。则（　　）
A．开关S接2时，灯泡中的电流方向不变
B．开关S接1或2时，灯泡两端电压的最大值相同
C．开关S接2时，灯泡消耗的电功率为2P
D．仅左侧线圈转速加倍，开关S接1和2时灯泡的平均功率相同
14．如图所示，面积为S、匝数为n的线圈内有匀强磁场，已知磁感应强度随时间的变化规律为 （k＞0且为常数，但未知），当t＝0时磁场方向垂直纸面向里。在磁场方向改变之前，有一带电荷量为q、质量为m的粒子静止于水平放置的、间距为d的平行板电容器中间。（重力加速度为g）由此可以判断（　　）
A．此粒子带正电
B．磁感应强度的变化率为
C．当磁场方向改变后，该粒子将向下做加速运动
D．电容器所带电荷量与时间成正比
15．如图所示，地面上方存在一个沿水平方向的磁场，以O点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度在相同高度处大小相等，竖直方向按分布。将一个矩形线框从图示位置水平向右抛出，运动过程中线框始终处于竖直平面内，且边保持水平，磁场区域足够大，不计空气阻力。关于线框下列说法正确的是（　　）
A．电流方向是
B．水平方向做匀减速运动
C．竖直方向做匀加速运动
D．最终斜向右下方做匀速运动
二、填空题
16．一个200匝，面积0.2m2的均匀圆线圈，放在匀强磁场中，磁场方向与线圈垂直。若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T，则在此过程中，穿过线圈的磁通量的变化量=___________Wb，磁通量的变化率是=___________Wb/s，线圈中的感应电动势为E=___________V。
17．一个200匝、面积为 的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T均匀增加到0.5 T．在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是___________ Wb；线圈产生的感应电动势的大小是________ V．
18．如图所示，磁感应强度的匀强磁场，方向垂直纸面向里，导电导轨、间距，光滑且电阻不计.左端接一电阻，导线电阻不计，以速度向右匀速滑动时，回路中感应电动势大小是______V，感应电流大小是______A，方向______.这时使匀速运动所需的外力大小是______N.
三、解答题
19．如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻的电流方向和线圈产生的感应电动势；
（2）求电阻的热功率P。
20．如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′相距L倾斜放置，与水平面的夹角为θ，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离为d，板间固定有一带电微粒，质量为m，接入电阻与定值电阻相等（阻值均为R）的金属棒ab水平跨放在导轨上，金属棒ab的质量为M，下滑过程中与导轨接触良好，现将金属棒ab由静止释放，当金属棒的速度达到稳定时释放板间带电微粒，带电微粒恰好保持静止，不计金属导轨的电阻，重力加速度为g。
（1）求带电微粒带何种电荷及比荷值；
（2）求金属棒ab下滑的稳定速度大小。
21．有一个1000匝的导电线圈，在内通过它的磁通量从增大到，求线圈中的感应电动势大小。如果导电线圈的电阻是，把一个电阻为的电热器接在线圈两端，那么通过电热器的电流是多大？在这段时间内，电热器产生的热量是多少？导电线圈内部产生的热量是多少？
22．导体棒在磁场中切割磁感线可以产生感应电动势。
（1）如图1所示，一长为l的导体棒ab在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端b以角速度ω在垂直于磁场的平面内匀速转动，求导体棒产生的感应电动势。
（2）如图2所示，匀强磁场的磁感应强度为B，磁感线方向竖直向下，将一长为l、水平放置的金属棒以水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，不计空气阻力。求金属棒在运动过程中产生的感应电动势。
（3）如图3所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动。从图示位置开始计时，求感应电动势随时间变化的规律。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
线圈产生的感应电动势大小为
故选A。
2．D
【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．C
【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．
4．D
【详解】
A．根据楞次定律可以判断通过电阻r的电流方向为从左往右，所以电容器上极板带正电，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势为
根据焦耳定律可得此线圈的热功率为
故B错误；
CD．电容器两端电压等于r两端电压，电容器所带电荷量为
故C错误，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．由图乙可知B随t均匀变化，所以线圈中的磁通量变化率恒定，产生的感应电动势恒定，故A错误；
B．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
根据闭合电路欧姆定律可得、两点间电压为
故B错误；
C．根据楞次定律可知电流从a点流出、b点流入，所以a点电势比b点电势高1.2V，故C错误；
D．通过电阻的电流为
内通过电阻的电荷量为
故D正确。
故选D。
6．A
【详解】
A．奥斯特首先发现了电流的磁效应，A正确；
B．纽曼和韦伯总结出的法拉第电磁感应定律，为纪念法拉第而以他的名字命名，B错误；
C．左手定则是英国电气工程师弗莱明提出的，C错误；
D．1851年，法拉第首次提出了场线的概念，D错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．由题意可知，两线圈中的磁通量随时间不断减小，根据楞次定律可知两线圈内产生逆时针方向的感应电流，故A错误；
B．穿过两线圈的磁通量随时间的变化率相等，根据法拉第电磁感应定律可得M、N线圈中感应电动势大小之比为
故B错误；
C．根据电阻定律可得M、N线圈的电阻之比为
根据闭合电路欧姆定律可得M、N线圈中感应电流大小之比为
故C正确；
D．M、N线圈中的电功率之比为
故D错误。
故选C。
8．A
【详解】
软铁棒迅速插入的过程中，穿过螺线管的磁通量增加，螺线管产生电磁感应现象，根据楞次定律可知，感应电流的磁场将阻碍磁通量的增加，产生的感应电动势与原电动势方向相反，所以，电路中的总电动势减小，造成电流减小，所以灯泡变暗；通电螺线管相当于多匝同向电流，存在相互吸引力，原来是压缩的，现在电流减小吸引力减小，螺线管长度变长，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
9．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。
10．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。
11．B
【详解】
A．当回路中有感应电流，根据右手定则，从上向下看，流过导体棒的感应电流沿逆时针方向，即导体棒两端的感应电动势沿逆时针方向，故A错误；
B．当导体棒以速度v匀速运动时，导体棒不受安培力，回路中没有感应电流，感应电动势与电源的电动势等大反向，即
可得
故B正确；
C．当导体棒的速度为u时，反电动势
回路中的电流为
故C错误；
D．当反电动势为，回路电流为I时，由
改写为
进一步可得
故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．库仑利用扭秤发现了库仑定律，密立根测定了电子的电荷量，A错误；
B．安培提出了分子电流假说，揭示了磁现象的电本质，B正确；
C．奥斯特发现了电流的磁效应，C错误；
D．法拉第发现了电磁感应现象，纽曼、韦伯等人研究成果上总结得到了法拉第电磁感应定律，D错误。
故选B。
13．B
【详解】
A．假设左侧线圈从图示位置绕轴向外转动，前四分之一圈线圈磁通量先减小到零，之后半圈磁通量为零，后四分之一圈磁通量由零增大，由楞次定律可知回路中电流方向发生改变，A错误；
B．结合法拉第电磁感应定律可知，两线圈角速度相同时，产生的感应电动势的最大值相等，B正确；
C．结合磁场分布可知，左侧线圈中只有半个周期内有电流通过，又产生感应电动势的最大值相等，则一个周期内开关S接2时灯泡消耗的功率为开关S接1时灯泡消耗功率的一半，C错误；
D．线圈转速加倍，产生的感应电动势的最大值加倍，设灯泡电阻为R，接1时两端电压最大值为，灯泡一个周期内的平均功率为
左侧线圈转速加倍后，线圈产生感应电动势的最大值为，灯泡一个周期内的平均功率为
可知开关S接1和2时的灯泡平均功率不同，D错误。
故选B。
14．B
【详解】
A．由楞次定律可知，平行板电容器上极板带正电，下极板带负电，极板间场强竖直向下，粒子在极板间静止，粒子所受静电力竖直向上，静电力方向与场强方向相反，粒子带负电，A错误；
B．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势
粒子静止时处于平衡状态，由平衡条件得
解得
B正确；
C．由楞次定律可知，当磁场方向改变后，感应电动势不变，粒子受力情况不变，粒子仍静止不动，C错误；
D．电容器两极板间电势差
电容器所带电荷量
Q与时间无关，D错误。
故选B。
15．D
【详解】
A．抛出后，在x方向上，ab边与cd边所处的磁场强度相同，所以电动势相互抵消。又因为bc边所处的磁场强度大于ad边所处的磁场强度，所以bc边产生的感应电动势Ebc>Ead，再根据右手定则可以判断出电流方向为adcba，A错误；
B．因为相同高度处磁感应强度大小相等，而流过ab边和cd边的电流大小相同，利用左手定则判断出两边受到的安培力大小相等，方向相反，故水平方向上受力平衡，所以水平方向上做匀速运动，B错误；
C．利用左手定则判断出bc边所受安培力向上，ad边所受安培力向下。
令bc边的磁感应强度为B2，ad边磁感应强度为B1，ab边和cd边的长度为L1，bc与ad边的长度为L2，从而求出线框所受合外力
设线框向下运动的距离为x，则
所以加速度
所以当速度增大时，I增大，a减小，所以竖直方向上不是匀加速，C错误；
D．由C选项可知，加速度
所以当I增大到一定值时，a=0，此时竖直方向上将做匀速运动，而水平方向上也是匀速运动，所以速度的矢量和斜向右下方，所以线框最终斜向右下方做匀速运动，D正确。
故选D。
16． 0.08 1.6 320
【详解】
[1]穿过线圈的磁通量的变化量
=(B2-B1)S=0.08Wb
[2]磁通量的变化率是
=1.6 Wb/s
[3]线圈中的感应电动势为
17． 4×10-4， 1.6
【详解】
[1]．穿过线圈的磁通量的变化是
[2]．根据法拉第电磁感应定律得，线圈产生的感应电动势的大小是
18． 1 5 沿逆时针 1.25
【详解】
[1]．感应电动势：
E=BLv=0.5×0.5×4=1V
[2]．感应电流：
[3]．由右手定则可知，感应电流沿逆时针；
[4]．安培力：
F安=BIL=0.5×5×0.5=1.25N
CD棒匀速运动处于平衡状态，由平衡条件得：
F=F安=1.25N；
19．（1），；（2）1.92W
【详解】
（1）根据楞次定律可知通过电阻的电流方向为。根据法拉第电磁感应定律可知线圈产生的感应电动势为
（2）根据闭合电路欧姆定律可知通过R的电流大小为
电阻的热功率为
20．（1）负电，；（2）
【详解】
（1）根据右手定则可知金属棒下滑时产生的感应电流方向为b→a，所以M板带正电，而带电微粒所受电场力竖直向上，所以微粒带负电；
当金属棒的速度达到稳定时，设通过金属棒的电流为I，对金属棒根据平衡条件有
①
此时M、N之间的电压为
②
电场强度大小为
③
对微粒根据平衡条件有
④
联立①②③④解得
⑤
（2）设金属棒下滑的稳定速度大小为v，则速度稳定时金属棒产生的感应电动势为
⑥
联立①⑥解得
⑦
21．E=200V，I=0.2A，Q=15.84J，Q内=0.16J
【详解】
解：由法拉第电磁感应定律，可得线圈中的感应电动势大小为

由闭合电路欧姆定律，则得通过电热器的电流是
由焦耳定律，则得电热器产生的热量是
Q=I2Rt=0.22×990×0.4J=15.84J
导电线圈内部产生的热量是
Q内=I2rt=0.22×10×0.4J=0.16J
22．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律
时间内磁通量变化量
解得
（2）导体棒切割磁感线的速度为水平速度，电动势为
（3）从图示位置开始计时，感应电动势随时间变化的规律为
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答案第1页，共2页