2.2 法拉第电磁感应定律（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．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（　　）
A．穿过线圈的磁通量越大，线圈内产生的感应电动势越大
B．穿过线圈的磁通量变化量越大，线圈内产生的感应电动势越大
C．穿过线圈的磁通量为零，线圈内产生的感应电动势一定为零
D．穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大
2．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，整个装置处于足够大的匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　　）
A．MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差
B．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势
C．MN间无电势差，所以电压表无读数
D．虽然电路中无电流，但电压表有示数
3．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法不正确的是（　　）
A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作
B．取走磁体，电吉他将不能正常工作
C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化
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，将电阻R=4Ω的导体棒弯成半径r=0.2m的闭合圆环，圆心为O，COD是一条直径，在O、D间接有负载电阻。整个圆环所处空间均有垂直于圆环平面的匀强磁场，磁感应强度大小B=1T。电阻的导体棒OA的O端与圆环圆心O连接并绕O点以角速度ω=200rad/s匀速转动，A端与圆环良好接触，则（　　）
A．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为0.32W
B．当OA到达OC处时，圆环消耗的电功率为W
C．全电路最大电流为1A
D．全电路最大电流为0.8A
6．如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小从B0开始在Δt时间内均匀减小到零。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，Δt应为（　　）
试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
A． B． C． D．
7．如图所示，在水平面内固定两条足够长的平行金属导轨，间距为d，右端接有内阻为的电动机。导轨所在空间充满竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、阻值为r的导体棒以速度v沿导轨方向向左匀速运动，电路中的电流为I，电动机正常转动，不计导轨电阻，则（　　）
A．导体棒两端的电压为 B．电动机两端的电压为
C．电动机的输入功率为 D．电动机的输出功率为
8．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
9．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
10．如图描绘的是穿过一个单匝闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下正确的是（　　）试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
A．0~0.3s内线圈中的电动势在均匀增加 B．0.2s和0.4s的瞬时电动势的方向相同
C．0.9s线圈中的瞬时电动势比0.2s的小 D．0.6s线圈中的感应电动势是4V
11．如图，半径为L的半圆弧轨道PQS固定，电阻忽略不计，O为圆心。OM是可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好，OM金属杆的电阻值是OP金属杆电阻值的一半。空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为B；现使OM从OS位置以恒定的角速度顺时针转到OQ位置，则该过程中（　　）
A．回路中M点电势高于O点电势
B．回路中电流方向沿
C．MO两点的电压
D．MO两点的电压
12．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端试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
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
13．用电阻率为ρ、横截面积为S的硬质细导线，做成半径为R的圆环，垂直圆环面的磁场充满其内接正方形，时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在到的时间内（　　）
A．圆环中的感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向
B．圆环所受安培力大小除时刻为零外，其他时刻不为零
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中产生的热量为
14．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．两点间电压为试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
15．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．
二、填空题
16．1831年______(选填“奥斯特”或“法拉第”)发现了电磁感应现象.大量实验表明，回路中所产生的感应电动势大小与穿过该回路的磁通量的______(选填“变化量”或“变化率”)成正比．
17．有一个100匝的线圈，在4s内穿过它的磁通量从0.1Wb均匀增加到0.2Wb，则线圈中的感应电动势大小为_________V；线圈的总电阻是10Ω，通过线圈的电流是_______A。
18．如图所示，一匝数为、边长为的正方形线圈，左半部分处在方向垂直于线圈平面的磁场中，保持磁感强度的大小不变，将线圈以垂直于磁场边界的恒定速度拉出磁场区域，则在此过程中，线圈中的最大感应电动势为____________，磁通量的变化量的大小为__________。试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
三、解答题
19．半径为 的光滑的圆形导体环 处于垂直纸面向里的匀强磁场内，其左侧留有一小缺口 ，右侧与磁场外的电路连接，如图所示。磁感应强度为 ，总阻值为、长为、质量为的金属棒在恒力 的作用下从 位置由静止沿导轨向右运动，经过圆环圆心 时的速度为 ，外电路定值电阻阻值也为 ，其余电阻不计，电容器的电容为 。求：
（1） 金属棒经过点时，金属棒两端的电势差 ；
（2） 金属棒经过点时，电容器的带电量 ；
（3） 从开始到金属棒经过点的过程中，金属棒克服安培力做的功 。
20．如图所示，水平放置的平行金属导轨和，相距，导轨左端接一电阻，磁感应强度的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒垂直导轨放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。当棒以的速度水平向右匀速滑动时，求：
（1）棒中感应电动势的大小；
（2）回路中感应电流的大小；
（3）维持棒做匀速运动的水平外力的大小和方向。
21．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试卷第8页，共8页
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＝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。
22．如图甲是法拉第发明的铜盘发电机，也是人类历史上第一台发电机。利用这个发电机给平行金属板电容器供电，如图乙。已知铜盘的半径为L，加在盘下侧的匀强磁场磁感应强度为B1，铜盘按如图所示的方向以角速度ω匀速转动，每块平行板长度为d，板间距离也为d，板间加垂直纸面向内、磁感应强度为B2的匀强磁场。求：
（1）平行板电容器C板带何种电荷；
（2）将铜盘匀速转动简化为一根始终在匀强磁场中绕中心铜轴匀速转动、长度为圆盘半径的导体棒，请应用法拉第电磁感应定律论证铜盘匀速转动产生的感应电动势；
（3）若有一带负电的小球从电容器两板中间水平向右射入，在复合场中做匀速圆周运动又恰好从极板右侧射出，则射入的速度为多大。
试卷第8页，共8页
试卷第7页，共8页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律可知穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大，而感应电动势与穿过线圈的磁通量、穿过线圈的磁通量变化量大小均无直接的关系，穿过线圈的磁通量为零，线圈内产生的感应电动势不一定为零，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
BCD．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BCD错误。
A．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A正确。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
A．铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A错误，符合题意；
B．取走磁体，就没有磁场，弦振动时不能切割磁感线产生感应电流，电吉他将不能正常工作，B正确，不符合题意；
C．根据可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C正确，不符合题意；
D．弦振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，据楞次定律可知，线圈中的电流方向不断变化，D正确，不符合题意。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
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．C
【解析】
【详解】
AB．感应电动势为
当OA到达OC处时，圆环被分成两段并联在电路中，并联电阻阻值
电路电流
圆环消耗的电功率为
P=I2R并=0.82×1W=0.64W
故A正确，B错误；
CD．当OA到达OD处时电路的电阻最小，电流最大
故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【解析】
【详解】
设半圆弧的半径为，线框从静止开始绕圆心O以角速度ω匀速转动时，线圈中产生的感应电动势大小为答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
线框保持图中所示位置，磁感应强度大小从B0开始在Δt时间内均匀减小到零，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势大小为
为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，则有
联立解得
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律可知导体棒两端的电压为
故A错误；
B．电动机正常转动时为非纯电阻元件，此时其两端电压大于，故B错误；
C．电动机的输入功率为
故C错误；
D．电动机的输出功率为
故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【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答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
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。
9．A
【解析】
【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。
10．D
【解析】
【详解】
A．由图可以看出，0~0.3s图线斜率不变，则不变，由法拉第电磁感应定律可知电动势不变，故A错误；
B．0.2s处于磁通量正向增加阶段，0.4s处于磁通量正向减小阶段，由楞次定律知这两个阶段线圈内的感应电动势方向相反，故B错误；
C．0.9s处于0.8~1.0s磁通量均匀减小阶段，瞬时电动势等于此时间段的平均电动势 ；0.2s时的电动势等于0~0.3s的平均电动势，根据，N=1知各阶段电动势等于于各阶段图线斜率绝对值，所以，，可看出，故C错误；
D．0.6s时的电动势等于0.3~0.8s的平均电动势，根据 算出此阶段的电动势为，故D正确。
故选D。
11．A答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
【解析】
【详解】
AB．由右手定则可知，回路中电流方向沿，回路中M点电势高于O点电势，选项A正确，B错误；
CD． 感应电动势
设MO电阻为R，则PO电阻为2R，MO两点的电压
选项CD错误。
故选A。
12．A
【解析】
【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。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
A．根据图像，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针方向， A错误；
B．由于圆环没有在磁场中，不受安培力，B错误；
C．由闭合电路欧姆定律得
又根据法拉第电磁感应定律得
正方形的边长
又根据电阻定律得
联立解得
C正确；
D．圆环中产生的热量为
D错误。
故选C。
14．D
【解析】
【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；答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
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。
15．C
【解析】
【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。
16． 法拉第 变化率
【解析】
【详解】
法拉第发现了电磁感应现象，根据（表示磁通量变化率）可知，回路中所产生的感应电动势大小与穿过该回路的磁通量的变化率成正比．
17． 2.5 0.25
【解析】
【详解】
[1]根据法拉第电磁感应定律得
答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
[2]根据欧姆定律
18．
【解析】
【详解】
[1]初始时刻线圈切割磁感线的等效长度最长，线圈中的感应电动势最大，则有
[2] 初始时刻线圈的磁通量大小为
拉出磁场区域后线圈磁通量变为0，故线圈被拉出磁场过程，磁通量的变化量的大小为
19．（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】
（1）闭合电路中的电动势为
通过R的电流
棒两端的电势差为
解得
（2）电容器两端的电压为
电容器的带电量
答案第10页，共11页
答案第11页，共11页
解得
（3） 由动能定理可得
解得
20．（1）；（2）；（3），方向水平向右
【解析】
【详解】
（1）棒中感应电动势的大小
（2）回路中感应电流的大小
（3）维持棒做匀速运动的水平外力的大小
根据楞次定律可知，安培力方向水平向左，则外力方向水平向右
21．（1）方向竖直向下；（2）0.4V；（3）0.5m/s
【解析】
【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答案第10页，共11页
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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
22．（1）带正电；（2）见解析；（3）
【解析】
【详解】
（1）依题意，由右手定则判断可知，C板电势高，带正电。
（2）根据法拉第电磁感应定律
经过一段时间，导体棒扫过得面积
取n=1匝，可得
（3）对带负电小球，在复合场中竖直方向平衡
联立可得
合力即为洛仑兹力
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