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．下列说法正确的是（　　）
A．楞次通过实验研究，总结出了电磁感应定律
B．法拉第通过实验研究，发现了电流周围存在磁场
C．亚里士多德最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因
3．如图所示，边长为L的正方形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴，则在该位置（　　）
A．ab边受到的安培力大小是cd边安培力大小的
B．ab边的动生电动势是cd边动生电动势的
C．线圈在该位置磁通量为0，感应电动势为0
D．ad边和bc边在该位置受到的安培力不为0
4．将匝数为N的闭合线圈放在随时间变化的匀强磁场B中，线圈平面与磁场重直．依据法拉第探究的结果，下列关于线圈中产生的感应电动势E的表述正确的是（　　）
A．感应电动势E的大小与线圈的匝数N无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势E越大
C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势E越大
D．匝数一定时，感应电动势E的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率
5．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
6．图甲为手机及无线充电板，图乙为充电原理示意图。充电板接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，磁场视为匀强磁场。若在t1到t2时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1增加到B2，则这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流方向（俯视）为（　　）
A． 顺时针 B． 逆时针
C． 逆时针 D． 顺时针
7．如图甲所示，20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，不计线圈电阻。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的正接线柱接线圈的M端
B．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向
C．线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/s
D．电压表的读数为8V
8．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
9．如图所示为一个无线充电器，右侧是一个可以辐射电磁场的线圈，逆时针绕向，左侧是配套的模块化接口电路，它能把直流电变成高频交流电。手机背部安装有受电线圈，当正对送电线圈放上去时就实现了给手机充电的功能，其工作原理与变压器类似。图中最内侧线圈中间黑色Ⅰ区域为线圈中心区域，Ⅱ区域为环状绕线区域，若某时刻电流恒定，则下列说法正确的是（　　）
A．当送电线圈通顺时针方向的电流时，其中心区域的磁场方向垂直纸面向里
B．在中心区域的白点处垂直线圈放一根较短的通电导线，它会受到安培力的作用
C．送电线圈Ⅰ区域的磁场比Ⅱ区域的磁场弱
D．当图中送电线圈的电流增加时，受电电流一定增加
10．如图所示，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，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。整个空间分布着竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B，已知金属棒由同种材料制成且粗细均匀，棒长为、总电阻为，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．两点间电压为 D．两点间电压为
11．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
12．小明同学在抖音上发现了一个有趣的“简易电动机”，将一节5号干电池的正极向上，几块圆柱形强磁铁吸附在电池的负极上，把一段裸铜导线弯折成一个线框，线框上端的中点折出一个突出部分与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁铁表面保持良好接触，如图甲所示，放手后线框就会转动起来。小明运用学过的磁场知识对其进行深入研究，画出的“原理图”如图乙所示，图中虚线表示磁感线，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是（　　）
A．若磁铁N极朝上，从上往下看，该线框逆时针旋转
B．“简易电动机”由静止到转动起来的过程中，电源的功率不断增大
C．若将磁铁上下对调，“电动机”转动方向可能不变
D．若在磁铁下面再增加一块同样的磁铁，转动稳定后转速更大
13．如图所示，一导体圆环位于纸面内，O为圆心。环内两个圆心角为90°的扇形区域内分别有匀强磁场，两磁场磁感应强度的大小相等，方向相反且均与纸面垂直。导体杆OM可绕O转动，M端通过滑动触点与圆环良好接触。在圆心和圆环间连有电阻R。杆OM以匀角速度逆时针转动，时恰好在图示位置。规定从b到a流经电阻R的电流方向为正，圆环和导体杆的电阻忽略不计，则杆从开始转动一周的过程中，电流随变化的图象是（　　）
A． B．
C． D．
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，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R（指拉直时两端的电阻），磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为___________
17．图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：
（1）有水平风吹来时磁体如何转动？（自上往下看）_____________________________
（2）为什么能用它测定风速大小？__________________________________
18．如图所示，桌面上放一单匝线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体。当磁体竖直向下运动时，穿过线圈的磁通量将_____（选填“变大”或“变小”）。在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.1Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为____V。磁体静止在线圈中时有没有感应电流产生？____________（选填“有”或“没有”）
三、解答题
19．设图中的磁感应强度B=1T，平行导轨宽l=1m，金属棒PQ以1m/s速度贴着导轨向右运动，R=1Ω，其他电阻不计。
（1）运动的金属棒会产生感应电动势，相当于电源。用电池等符号画出这个装置的等效电路图；
（2）通过R的电流方向如何？大小等于多少？
20．一磁感应强度为B0的有界匀强磁场区域如图甲所示，质量为m，电阻为R的矩形线圈abcd边长分别为L和2L，线圈一半在磁场内，一半在磁场外．从t＝0时刻磁场的磁感应强度开始均匀减小，线圈中产生感应电流，在磁场力作用下运动，其运动的v﹣t图象如图乙所示，图中斜向虚线为过0点速度曲线的切线，数据由图中给出．不考虑重力影响：求：
（1）线圈中感应电流的方向；
（2）磁场中磁感应强度的变化率；
（3）t3时刻回路的电功率P。
21．如图甲所示区域（图中直角坐标系Oxy的1、3象限）内存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小为B。半径为l，圆心角为60°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕固定转轴O在纸面内沿逆时针方向匀速转动，导线框回路电阻为R。
（1）求线框中感应电流的最大值I0
（2）如果外力垂直作用在OP的中点，则外力的最大值为多少？
（3）在电流变化一个周期内，外力做的功是多少？
22．某兴趣小组设计了一种发电装置，如图所示。在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为，磁场均沿半径方向。匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab=cd=l，bc=ad=2l。线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc和ad同时进入磁场。在磁场中，两条边所经处的磁感应强度大小均为B，磁场方向始终与两边的运动方向垂直。线圈的总电阻为r，外接小灯泡的电阻为R。当线圈切割磁感线时，求：
(1)感应电动势的大小；
(2)bc边所受安培力的大小。
试卷第1页，共3页
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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】
A．英国物理学家法拉第通过实验研究发现了电磁感应现象，纽曼和韦伯总结出了电磁感应定律。故A错误；
B．丹麦物理学家奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场。故B错误；
C．伽利略最先验证了轻重不同的物体在真空中下落快慢相同。故C错误；
D．伽利略根据理想斜面实验，提出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因．故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
C．线圈在该位置磁通量为0，但磁通量的变化率最大，感应电动势最大，C错误；
AD．在该位置回路电流最大，ab边受到的安培力和cd边受到的安培力大小相等，ab边和bc边的电流方向和磁场方向平行，受到的安培力为0，A、D错误；
B．ab边切割磁感线的速度是cd边切割磁感线速度的，根据
ab边的动生电动势是cd边动生电动势的，B正确。
故选B。
4．D
【详解】
根据法拉第电磁感应定律
A．可知感应电动势E的大小与线圈的匝数N有关，故A错误；
BC．穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势E越大，故BC错误；
D．匝数一定时，感应电动势E的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率，故D正确。
故选D。
5．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。
6．A
【详解】
受电线圈内部磁场向上且增强，据楞次定律可知，受电线圈中产生的感应电流方向由c到d，即顺时针方向，根据法拉第电磁感应定律可得电动势为
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．A
【详解】
A．由楞次定律可得感应电流的方向为逆时针，则端比端的电势高，所以电压表的正接线柱接M端，故A正确；
B．线圈中磁通量均匀增加，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由楞次定律可得，线圈中产生的感生电场沿逆时针方向。故B错误；
C．线圈中磁通量的变化率
故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律
所以电压表的读数为，故D错误。
故选A。
8．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。
9．A
【详解】
A．当通入顺时针方向电流时，根据安培定则，可以判断中心区域磁场垂直纸面向里，A正确；
B．垂直线圈放一根较短的通电导线时，导线与磁场平行，所以导线不受力，B错误；
C．由于所有线圈产生的磁场都通过Ⅰ区域，并且方向相同，所以Ⅰ区域的磁场比Ⅱ区域强，C错误；
D．当电阻一定时，受电电流的大小取决于单位面积上磁通量的变化率，D错误。
故选A。
10．D
【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错误；
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转动产生的电动势，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
A．若磁感应强度大小为B，则穿过线圈的磁通量为BS，A错误；
BCD．根据法拉第电磁感应定律
磁感应强度变化越快，线圈中产生的感应电动势越大，BD错误C正确。
故选C。
12．D
【详解】
A．线框受到安培力的作用而发生转动，当N极朝上时，从上往下看，根据左手定则可以判断线框将做顺时针转动，故A错误；
B．线框转动时切割磁感线，产生的感应电动势与电源方向相反，随着转速的增加，线框中电流逐渐减小，则电源的功率也逐渐减小，故B错误；
C．若磁场方向改变，线框受力方向改变，转动方向一定改变，故C错误；
D．增加磁场的磁感应强度，在相同阻力的情况下稳定时，线框中的电流对应的安培力相同，根据
可知，电流I减小，转动中切割磁感线产生的感应电动势增大，根据
可知，转速增大，故D正确。
故选D。
13．C
【详解】
杆OM以匀角速度逆时针转动，时恰好进入磁场，故内有感应电流通过电阻，根据右手定则可以判断，感应电流方向从M指向圆心O，再经b到电阻R到a，故电流方向与规定的正方向相反，为负值。在内，由于没有磁场，则没有感应电流产生。在内，杆OM又进入磁场切割磁感线，产生感应电流，根据右手定则可以判断电流方向为从圆心O指向M，再经过a到电阻R到b，与规定正方向相同，为正值。在内，由于没有磁场，则没有感应电流产生。
故选C。
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】
当摆到竖直位置时，导体中产生的感应电动势为
在导体与环组成的闭合电路中，导体充当电源，电路为并联电路，则AB两端的电压为路端电压，根据闭合电路的欧姆定律
17． 逆时针转动 见解析
【详解】
（1）根据塑料杯口的朝向，可知装置受到逆时针方向的风力才能转动，故有水平风吹来时磁体将逆时针方向转动．（自上往下看）
（2）风速越大磁体转速越大，线圈中磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势越大，感应电流就越大，则可从电流计中读出风速的大小
18． 变大 0.2 没有
【详解】
[1]当磁体竖直向下运动时，穿过线圈的磁通量将变大。
[2]在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了0.1Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为
[3]磁体静止在线圈中时，穿过线圈的磁通量不变，则线圈中没有感应电流产生。
19．（1）；（2）竖直向下，1A
【详解】
（1）PQ切割磁感线，相当于电源，等效电路如图所示
（2）由法拉第电磁感应定律有
E=Blv=1V
根据欧姆定律有
由右手定则判断通过R的电流方向竖直向下。
20．（1）顺时针方向；（2）；（3）
【详解】
（1）从t1＝0时刻磁场的磁感应强度开始均匀减小，所以线框的磁通量是变小的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向内，可以判断出感应电流的方向为顺时针方向
（2）从图线可知，t＝0时刻线圈速度为零，图中斜向虚线为过0点速度曲线的切线，所以加速度为
此时刻线框中感应电动势
由
可解得
（3）线圈在t2时刻开始做匀速运动，在t3时刻应有两种可能
一是，线圈没有完全进入磁场，磁场就消失，线框内没有感应电流，回路电功率P＝0；
二是，磁场没有消失，但线圈完全进入磁场，尽管有感应电流，但各边所受磁场力的合力为零，由ab和cd两边切割磁感线产生的感应电动势抵消
回路电功率
21．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）线圈只有一条边在磁场中时，感应电动势最大
等效切割速度为
则
则最大感应电流
（2）电流最大时，安培力最大，此时所需要的外力最大，由线框匀速转动可知力矩平衡
解得
（3）分析可知，一个周期内外力不为零时，里的作用点转过的弧长为
外力做的功为
22．(1) 2NBl2ω； (2)
【详解】
(1)bc、ad边的运动速度
v＝ω
感应电动势
Em＝4NBlv
解得
Em＝2NBl2ω
(2)电流
安培力
F＝2NBIml
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页