第二章电磁感应 单元测试（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修二 第二章 电磁感应
一、单选题
1．物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献。下列描述中符合物理学史实的是（　　）
A．奥斯特在实验中观察磁生电的现象，揭示了电和磁之间存在联系
B．安培在实验中观察到电流的磁效应，进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想
C．楞次通过实验探究得出：闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．法拉第根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
2．某同学设计了一个电磁炉冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是（　　）
A．保持开关S闭合，变阻器滑片P加速向左滑动
B．保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动
C．开关S由闭合到断开的瞬间
D．保持开关S断开，变阻器滑片P加速向左滑动
3．如图所示为通过某单匝线圈平面的磁通量随时间变化关系的图像，则在下图中能正确反映该线圈感应电动势随时间变化关系的是（　　）
A． B． C． D．
4．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
5．如图甲所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图乙所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是（　　）
A．若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势
B．若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿顺时针方向，N环有扩张的趋势
C．若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有收缩的趋势
D．若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿逆时针方向，M环有收缩的趋势
6．如图所示，L是直流电阻不计的自感系数较大的线圈，a灯泡的电阻小于b灯泡的电阻，b、c灯泡相同。闭合S，电路稳定后（　　）
A．a、b灯一样亮
B．b、c灯一样亮
C．断开S，通过a灯的感应电流与原电流方向相反
D．断开S，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下后逐渐熄灭
7．1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“阿拉果圆盘实验”。如图所示，实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（ ）
A．圆盘中始终未发生电磁感应现象
B．该实验现象与真空冶炼炉的原理相同
C．由于小磁针的磁性较弱，分析本现象时可以忽略小磁针的磁场
D．探测地雷的探雷器的工作原理与本实验现象无关联
8．如图所示，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
9．如图所示，当导线ab在外力作用下沿导轨向左运动时，流过R的电流方向是（　　）
A．由d→e B．由e→d
C．无感应电流 D．无法确定
10．如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（　　）
A．在A、E两点所处的高度相等
B．从A到D的过程中，圆环对桌面压力小于圆环重力
C．从C到D的过程，从上往下看圆环中产生逆时针方向的电流
D．从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相同
11．如图所示，是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，、、是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关闭合时，灯立即亮，、灯逐渐变亮
B．开关闭合，电路稳定后，、灯亮，灯不亮
C．开关断开时，灯立即熄灭，、灯逐渐熄灭
D．开关断开时，灯立即熄灭，、灯逐渐熄灭
12．如图所示，两个线圈套在同一铁芯上，左侧线圈与导轨相连接，导体棒可在导轨上滑动，磁场方向垂直纸面向里，以下说法正确的是（　　）
A．棒匀速向右滑，点电势高
B．棒匀加速右滑，点电势高
C．棒匀减速右滑，点电势高
D．棒匀加速向左滑，点电势高
13．如图所示，某空间区域分布着垂直纸面向里、水平宽度为l的匀强磁场，是位于纸面内的直角梯形线圈且边刚好与磁场区域左边界重合，间的距离为2l，ab=2cd。从时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定直角梯形线圈中感应电流逆时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图线正确的是（　　）
A． B．
C． D．
14．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　）
A．开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮
B．开关S闭合，电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮
C．开关S断开时， c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
D．开关S断开时，c灯立即熄灭，a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭
15．如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（　　）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为电压高
二、填空题
16．“磁生电”的发现
1831年，英国物理学家______发现了电磁感应现象。
17．如图所示，把一根条形磁铁前、后两次从同样高度插到线圈A中同样的位置处，第一次用时0.2s，第二次用时0.8s，两次线圈中的感应电动势分别是E1和E2，两次通过线圈A的电荷量分别为q1、q2，则E1：E2=______，q1：q2=______。
18．如图所示，长为L的铜杆OA以O为轴在垂直于匀强磁场的平面内以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为B，求杆两端的电势差________。0点的电势_____A点的电势（填大于或小于）
三、解答题
19．如图所示，水平面内的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向下，MP间接有阻值R=1.5Ω的电阻，质量m=0.5kg、电阻r=0.5Ω的金属杆ab垂直导轨放置，金属杆与导轨间的动摩擦因数为μ=0.2。现用恒力F沿导轨平面水平向右拉金属杆，使其由静止开始运动，当金属杆向右的位移s=4.125m时达到最大速度v=1m/s。取g=10m/s2，导轨足够长且电阻不计。求：
（1）恒力F的大小；
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，电阻R产生的焦耳热。
20．在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距L＝1m，导轨左端接有如图所示的电路。其中水平放置的平行板电容器两极板M、N间距离d＝10mm，定值电阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金属棒ab电阻r＝2Ω，其它电阻不计。磁感应强度B＝1T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m＝1×10﹣14kg，带电量q＝﹣1×10﹣14C的微粒恰好静止不动。取g＝10m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好。且运动速度保持恒定。试求：
（1）匀强磁场的方向；
（2）ab两端的路端电压；
（3）金属棒ab运动的速度。
21．如图，两条平行的长直金属细导轨KL、PQ固定于同一水平面内，它们之间的距离为d，电阻可忽略不计，ab和cd是两根质量分别为m1、m2的金属细杆，杆与导轨垂直，且与导轨良好接触，并可沿导轨无摩擦地滑动。两杆的电阻均为R，导轨和金属细杆都处于垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场中，大小为B。在杆cd的中点施加一水平恒力F，两杆都从静止开始运动，直至流过两杆中的电流不再变化，求：
（1）两杆的初始加速度分别为多少；
（2）两杆的加速度如何变化，最终的加速度分别为多少；
（3）两杆速度差的最大值为多少；
（4）当流过两杆中电流不再变化时，再经过时间t，回路中产生的热量为多少。
22．如图，=37°的足够长且固定的粗糙绝缘斜面顶端放有质量M=0.024kg的U型导体框，导体框的电阻忽略不计，导体框与斜面之间的动摩擦因数。一电阻R=3、长度L=0.6m的光滑金属棒CD置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF，且EF与斜面底边平行。初始时CD与EF相距s0=0.03m，让金属棒与导体框同时由静止开始释放，金属棒下滑距离s1=0.03m后匀速进入方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边刚好进入磁场并保持匀速运动。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，且在运动中金属棒始终未脱离导体框。磁场的磁感应强度大小B=1T、方向垂直于斜面向上，取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8.求：
（1）棒CD在磁场中运动时棒中感应电流I的大小和方向；
（2）棒CD的质量m以及金属棒在磁场中运动时导体框的加速度a；
（3）从开始到导体框离开磁场的过程中，回路产生的焦耳热Q。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A错误；
B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，法拉第进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想，故B错误；
C．楞次通过实验探究得出，闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故C正确；
D．安培根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．开关S闭合，则左边线圈的右端为N极；变阻器滑片P加速向左滑动，则阻值减小，左边线圈中的电流变大，根据楞次定律可知，在右侧线圈中产生的感应电流磁场与左边线圈中的磁场相反，即左端为N极，则钻头M突然向右运动，选项A正确；
B．同理可判断，保持开关S闭合，变阻器滑片P匀速向右滑动，左边线圈中的电流变小，则钻头M突然向左运动，选项B错误；
C．开关S由闭合到断开的瞬间，相当于电流减小，则与B的情况相同，则钻头M突然向左运动，选项C错误；
D．保持开关S断开，变阻器滑片P加速向左滑动，左边线圈中无电流，则右边线圈中也无感应电流产生，则钻头M不会运动，选项D错误。
故选A。
3．C
【详解】
根据电磁感应定律，可得
可知，Φ－t图像的斜率代表感应电动势，t＝0时刻，Φ最大，e＝0， ABD错误，C正确。
故选C。
4．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。
5．A
【详解】
AB．若在M环通有电流，则穿过N环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，故N环中的感应电流沿逆时针方向，N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，选项A正确，B错误；
CD．若在N环通有电流，则穿过M环的磁通量垂直纸面向里，逐渐增大，M环中感应电流沿逆时针方向，M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，选项CD错误。
故选A。
6．D
【详解】
AB．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，a、b灯并联，因为电阻不同，所以亮度不相同，c在干路，电流大于b的电流，所以c灯比b灯亮，故AB错误；
CD．开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感以阻碍电流减小，即产生通过a灯的感应电流与原电流方向相同，因为a灯泡的电阻小于b灯泡的电阻，所以通过b灯的瞬时电流，要比b灯稳定时的电流大，所以b灯闪亮一下后逐渐熄灭，故D正确，C错误。
故选D。
7．B
【详解】
穿过圆盘的磁通量不变，但是穿过圆盘局部面积的磁通量发生变化，发生了电磁感应现象，所以在圆盘上产生了涡流，真空冶炼炉和探雷器均是利用涡流工作的，故选项B正确，选项ACD均错误。
故选B。
8．D
【详解】
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。
9．B
【详解】
由右手定则可知，ab向左运动时产生的感应电流方向由a→b，故流过R的电流方向是由e→d，故B正确，ACD错误。
故选B。
10．D
【详解】
A．磁铁在摆动的过程中，使圆环的磁通量发生变化，圆环内产生感应电流，感应电流在圆环内产生热量，损失磁铁的机械能，磁铁的振幅将减小，所以E点一定比A点低，A错误；
B．根据来拒去留，从A到D的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环对桌面压力大于圆环重力，B错误；
C．从C到D的过程，根据楞次定律，从上往下看圆环中产生顺时针方向的电流，C错误；
D．磁铁从A到D的过程中，磁铁和圆环相互排斥，圆环受到的静摩擦力水平向右；磁铁从D到E的过程中，磁铁和圆环相互吸引，圆环受到的静摩擦力水平向右，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．关闭合时，直接与电源构成回路，灯立即亮，灯与线圈串联，逐渐变亮，故A错误；
B．开关闭合，电路稳定后，线圈相当于导线，三个灯泡均有电流流过，都是亮的，故B错误；
CD．开关断开时，灯与电路断开，立即熄灭，、灯与线圈构成回路，线圈电流逐渐减小，因此、灯逐渐熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
A．ab棒匀速向右滑时，产生的感应电流是恒定的，穿过右侧线圈的磁通量无变化，cd中没有电流流过，故A错误；
B．ab棒匀加速右滑时，左线圈中向下的磁场增加，右线圈向上的磁场增加，感应电流产生向下的磁场，电流从d通过电灯到c，d点电势高，故B正确；
C．ab棒匀减速右滑，左线圈中向下的磁场减弱，右线圈向上的磁场减弱，感应电流产生向上的磁场，电流从c通过电灯到d，c点电势高，故C错误；
D．ab棒匀加速左滑，左线圈中向上的磁场增加，右线圈向下的磁场增加，感应电流产生向上的磁场，电流从c通过电灯到d，c点电势高，故D错误。
故选B。
13．A
【详解】
根据右手定则可知，在时间内感应电流方向沿逆时针方向，时间内，线圈切割磁感线的有效长度越来越长且成线性递增，则感应电流也随时间线性增大；在时间内，边已离开磁场，只有边切割磁感线，有效切割长度不变，感应电流大小不变，感应电流方向仍然是逆时针方向；时间内，感应电流的方向变为顺时针方向，且随着边进入磁场，有效切割长度越来越长，线圈在时刻的有效切割长度是长度的2倍，感应电流大小也是刚开始进入时的2倍。
故选A。
14．D
【详解】
A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮，A错误；
B．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，B错误；
CD．开关S闭合，电路稳定后，因L的直流电阻忽略不计，b灯和电阻串联，则流过a灯的电流 大于b灯的电流 ，开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成回路，线圈产生自感电流阻碍电流减小，流过b、a灯，则a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭，C错误D正确。
故选D。
15．A
【详解】
AB．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快。故A正确，B错误。
CD．焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处的热功率大，温度升的高。故C、D错误。
故选A。
16．法拉第
【详解】
略
17．
【详解】
[1][2]前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，磁通量的变化量相等，由法拉第电磁感应定律得，两次线圈中产生感应电动势之比
感应电流
电荷量
联立解得
由于n、、R都相等，则电荷量
故
18． BL2 大于
【详解】
[1]导体棒在磁场中转动时产生的电动势为
[2]由右手定则可知感应电流的方向为由A到O，O为电源的正极，A电源的负极，O点的电势大于A点的电势。
19．（1）；（2） 6J
【详解】
（1）当金属杆匀速运动时，由平衡条件得
其中
解得
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定时，由能量关系可得
电阻R产生的焦耳热
解得
20．（1）方向竖直向下；（2）0.4V；（3）0.5m/s
【详解】
（1）带负电的微粒受到重力和电场力处于静止状态，因重力竖直向下，则电场力竖直向上，故M板带正电。ab棒向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端为电源的正极，由右手定则可判断，磁场方向竖直向下。
（2）由平衡条件，得
mg＝Eq
E＝
所以MN间的电压
UMN＝＝V＝0.1V
R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R3的电流
ab棒两端的电压为
Uab＝UMN+＝0.1+0.05×6＝0.4V
（3）由闭合电路欧姆定律得ab棒产生的感应电动势为
E感＝Uab+Ir＝0.4+0.05×2V＝0.5V
由法拉第电磁感应定律得感应电动势
E感＝BLv
联立上两式得
v＝0.5m/s
21．（1）；；（2）cd杆的加速度逐渐减小；ab杆的加速度逐渐增大；最后两杆的加速度相同，最终两杆加速度均为；（3）；（4）或
【详解】
（1）初始时，无速度，无安培力，所以
（2）cd开始加速，由
可知速度变大，则感应电动势变大，感应电流电大，安培力也变大，cd的加速度减小，ab的加速度增大，当两者加速度相等时，即不变时，F安不变，则a不再变化，两杆中感应电流恒定，两杆最终加速度相同，对ab杆有
对cd杆有
联立得
（3）a相同时，最大，则
得出
；
（4）恒定，再经过时间t，由焦耳定律得则回路中产生的热量为
；
（或： ）
22．（1），从D端流向C端；（2），；（3）；
【详解】
（1）根据题意，由右手定则可得，金属棒CD中的感应电流方向是从D端流向C端；另外，金属棒在没有进入磁场时做匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得
代入数据解得
由运动学规律可得
代入数据解得
金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得
由闭合回路的欧姆定律可得

（2）导体棒刚进入磁场时受到的安培力
金属棒CD进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之后金属棒在匀强磁场区域内匀速运动，可得
代入数据解得
此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
（3）设磁场区域的宽度为x，则金属棒在磁场中运动的时间为
金属棒与导体框同时由静止开始释放后，金属棒在磁场外运动的时间为
代入数据解得
导体框在磁场外运动的时间为
代入数据解得
由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端EF刚好进入磁场，则有时间关系
联立以上可得
由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端EF刚好进入线框，金属框进入磁场时匀速运动，此时的导体线框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得
代入数据解得
则在金属棒与导体框同时由静止开始释放后，到导体框离开磁场时，回路中产生的焦耳热与同一时间内回路中的部分电路克服安培力做的功大小相等
代入数据解得
答案第1页，共2页
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