2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第二章：电磁感应课后习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第二章：电磁感应课后习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-02 18:06:57 | ||
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文档简介
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第二章：电磁感应课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近
D．ab和cd相背运动，相互远离
2、如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直、三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大，现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是( )
A．A线框最先落地，B、C整个过程中产生的焦耳热相等
B．C线框在B线框之后落地
C．B线框在C线框之后落地
D．B线框和C线框在A线框落地之后同时落地
3、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动
B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动
C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反
D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的
4、如图所示，图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终灯A2与灯A3的亮度相同。下列说法正确的是( )
A．图甲中，A1的电阻比L1的直流电阻大
B．图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中的电流大于L1中的电流
C．图乙中，变阻器R连入电路的电阻比L2的直流电阻大
D．图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中的电流与变阻器R中的电流相等
5、现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个绕有线圈 的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )
A．—直从右向左 B．—直从左向右
C．先从右向左，后从左向右 D．先从左向右，后从右向左
6、如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是( )
A．金属棒MN中的电流大小为
B．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2
C．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变
D．图示位置金属棒中电流方向为从N到M
7、如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速度滑下，又沿曲面的另一侧上升，则( )
A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
8、(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L没有带铁芯。闭合开关S，传感器记录了电路中电流随时间的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的有( )
A．线圈中产生的自感电动势阻碍磁通量增大
B．若线圈中插入铁芯，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
C．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间仍等于t0
D．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
9、(双选)如图所示，在北京某地有一间房子坐北朝南，门口朝向正南，门扇四周是铝合金边框，中间是绝缘体玻璃，则下列说法正确的是( )
A．房子所在位置地磁场的磁感线由南指向北，与水平面平行
B．无论开门还是关门的过程中，穿过门扇的磁通量是变化的
C．某人站在室内面向正南推开门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
D．某人站在室内面向正南关上门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
10、如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场。在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中( )
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
11、(双选)图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减小磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确的是( )
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力变大
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越小
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越小
12、如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )
二、简答题。
13、磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab进入磁场时开始计时。
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。
(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由。
三、计算类题。
14、（计算题）如图所示，两根固定在水平面上的光滑平行导轨MN和PQ，一端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆，金属杆的电阻为r，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，电阻R上消耗的电功率是P，某一时刻撤去水平力F，杆最终停下来。求：
(1)杆停下来之前通过电阻R的电流方向。
(2)撤去F后，电阻R上产生的焦耳热是多少？
(3)撤去F后，当电阻R上消耗的电功率为时，金属杆的加速度大小、方向。
15、（计算题）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属圆环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T。从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
16、（计算类综合题）如图所示，设电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为Rs＝10 Ω。
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压。
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间t的变化图像。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第二章：电磁感应课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近
D．ab和cd相背运动，相互远离
【答案】C
2、如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直、三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大，现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是( )
A．A线框最先落地，B、C整个过程中产生的焦耳热相等
B．C线框在B线框之后落地
C．B线框在C线框之后落地
D．B线框和C线框在A线框落地之后同时落地
【答案】D
3、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动
B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动
C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反
D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的
【答案】B
4、如图所示，图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终灯A2与灯A3的亮度相同。下列说法正确的是( )
A．图甲中，A1的电阻比L1的直流电阻大
B．图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中的电流大于L1中的电流
C．图乙中，变阻器R连入电路的电阻比L2的直流电阻大
D．图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中的电流与变阻器R中的电流相等
【答案】A
5、现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个绕有线圈 的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )
A．—直从右向左 B．—直从左向右
C．先从右向左，后从左向右 D．先从左向右，后从右向左
【答案】D
6、如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是( )
A．金属棒MN中的电流大小为
B．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2
C．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变
D．图示位置金属棒中电流方向为从N到M
【答案】B
7、如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速度滑下，又沿曲面的另一侧上升，则( )
A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
【答案】D
8、(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L没有带铁芯。闭合开关S，传感器记录了电路中电流随时间的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的有( )
A．线圈中产生的自感电动势阻碍磁通量增大
B．若线圈中插入铁芯，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
C．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间仍等于t0
D．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
【答案】A、B、D
9、(双选)如图所示，在北京某地有一间房子坐北朝南，门口朝向正南，门扇四周是铝合金边框，中间是绝缘体玻璃，则下列说法正确的是( )
A．房子所在位置地磁场的磁感线由南指向北，与水平面平行
B．无论开门还是关门的过程中，穿过门扇的磁通量是变化的
C．某人站在室内面向正南推开门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
D．某人站在室内面向正南关上门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
【答案】B、C
10、如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场。在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中( )
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
【答案】C
11、(双选)图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减小磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确的是( )
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力变大
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越小
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越小
【答案】A、B
12、如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )
【答案】C
二、简答题。
13、磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab进入磁场时开始计时。
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。
(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由。
【答案】(1)见解析图
(2)线框进入磁场阶段，感应电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，无感应电流，理由见解析；线框离开磁场阶段，感应电流方向为顺时针方向。
【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。
(1)①线框进入磁场阶段：t为0～，线框进入磁场中的面积与时间成正比，S＝lvt，最后为Φ＝BS＝Bl2。
②线框在磁场中运动阶段：t为～，线框磁通量为Φ＝Bl2，保持不变。
③线框离开磁场阶段：t为～，线框磁通量线性减小，最后为零。
磁通量随时间变化的图像如图所示：
(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向。
线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生。
线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流。由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向。
三、计算类题。
14、（计算题）如图所示，两根固定在水平面上的光滑平行导轨MN和PQ，一端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆，金属杆的电阻为r，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，电阻R上消耗的电功率是P，某一时刻撤去水平力F，杆最终停下来。求：
(1)杆停下来之前通过电阻R的电流方向。
(2)撤去F后，电阻R上产生的焦耳热是多少？
(3)撤去F后，当电阻R上消耗的电功率为时，金属杆的加速度大小、方向。
【答案】(1)M→P (2) (3) 方向向左
【解析】(1)金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，根据右手定则可知，通过电阻R上的电流方向为M→P；
(2)当金属杆受水平恒力F作用下向右匀速运动时，有F＝F安＝Bil ①
电阻R上消耗的电功率为P＝I2R ②
且I＝ ③
而E＝Blv ④
由①②③④式知，金属杆向右匀速运动时的速度
v＝
由能量守恒，撤去F后整个电路中产生的焦耳热为
Q＝mv2 ⑤
则R上产生的焦耳热为
QR＝Q＝ ⑥
(3)设当电阻R消耗的电功率为时通过的电流为I′，则＝I′2R ⑦
由左手定则知安培力方向向左，大小为
F′＝BlI′ ⑧
根据牛顿第二定律，有F′＝ma ⑨
由①②⑦⑧⑨可得杆的加速度a
a＝，方向向左 ⑩
15、（计算题）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属圆环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T。从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
【答案】(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s2，方向向左
【解析】(1)取金属圆环为研究对象，从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中，由能量守恒定律可知，环减少的动能全部转化为热能，设此时的速度为v1，则有
Q＝mv2－mv，又因为P＝＝，
由以上两式联立，代入数据解得P＝0.36 W。
(2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左，由牛顿第二定律得
＝ma，
即a＝＝6×10－2 m/s2，方向向左。
16、（计算类综合题）如图所示，设电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为Rs＝10 Ω。
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压。
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间t的变化图像。
【答案】(1)10 V (2)见解析。
【解析】(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过。
因此通过L的电流为IL＝＝1 A。流过L1的电流为Is＝＝0.5 A。
断开S的瞬间，由于线圈要维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A。所以此时L1两端的电压为U＝ILRs＝10 V(正常工作时为5 V)。
(2)
断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，且设为正方向，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻)。
(注意：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的)
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近
D．ab和cd相背运动，相互远离
2、如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直、三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大，现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是( )
A．A线框最先落地，B、C整个过程中产生的焦耳热相等
B．C线框在B线框之后落地
C．B线框在C线框之后落地
D．B线框和C线框在A线框落地之后同时落地
3、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动
B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动
C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反
D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的
4、如图所示，图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终灯A2与灯A3的亮度相同。下列说法正确的是( )
A．图甲中，A1的电阻比L1的直流电阻大
B．图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中的电流大于L1中的电流
C．图乙中，变阻器R连入电路的电阻比L2的直流电阻大
D．图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中的电流与变阻器R中的电流相等
5、现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个绕有线圈 的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )
A．—直从右向左 B．—直从左向右
C．先从右向左，后从左向右 D．先从左向右，后从右向左
6、如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是( )
A．金属棒MN中的电流大小为
B．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2
C．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变
D．图示位置金属棒中电流方向为从N到M
7、如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速度滑下，又沿曲面的另一侧上升，则( )
A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
8、(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L没有带铁芯。闭合开关S，传感器记录了电路中电流随时间的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的有( )
A．线圈中产生的自感电动势阻碍磁通量增大
B．若线圈中插入铁芯，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
C．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间仍等于t0
D．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
9、(双选)如图所示，在北京某地有一间房子坐北朝南，门口朝向正南，门扇四周是铝合金边框，中间是绝缘体玻璃，则下列说法正确的是( )
A．房子所在位置地磁场的磁感线由南指向北，与水平面平行
B．无论开门还是关门的过程中，穿过门扇的磁通量是变化的
C．某人站在室内面向正南推开门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
D．某人站在室内面向正南关上门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
10、如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场。在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中( )
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
11、(双选)图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减小磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确的是( )
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力变大
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越小
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越小
12、如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )
二、简答题。
13、磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab进入磁场时开始计时。
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。
(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由。
三、计算类题。
14、（计算题）如图所示，两根固定在水平面上的光滑平行导轨MN和PQ，一端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆，金属杆的电阻为r，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，电阻R上消耗的电功率是P，某一时刻撤去水平力F，杆最终停下来。求：
(1)杆停下来之前通过电阻R的电流方向。
(2)撤去F后，电阻R上产生的焦耳热是多少？
(3)撤去F后，当电阻R上消耗的电功率为时，金属杆的加速度大小、方向。
15、（计算题）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属圆环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T。从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
16、（计算类综合题）如图所示，设电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为Rs＝10 Ω。
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压。
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间t的变化图像。
2022—2023学年物理人教2019选择性必修第二册第二章：电磁感应课后习题含答案
人教2019选择性必修第二册第2章 电磁感应
一、选择题。
1、如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是( )
A．一起向左运动
B．一起向右运动
C．ab和cd相向运动，相互靠近
D．ab和cd相背运动，相互远离
【答案】C
2、如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直、三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大，现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是( )
A．A线框最先落地，B、C整个过程中产生的焦耳热相等
B．C线框在B线框之后落地
C．B线框在C线框之后落地
D．B线框和C线框在A线框落地之后同时落地
【答案】D
3、电磁驱动是21世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。多国科学家都致力于此项研究。据2015年央广新闻报道，美国国家航空航天局NASA在真空成功试验了电磁驱动引擎，如果得以应用，该技术将在未来的星际旅行中派上大用场。在日常生活中，比如摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示是磁性式转速表及其原理图，关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确的是( )
A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动
B．永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动
C．铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反
D．由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的
【答案】B
4、如图所示，图甲和图乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终灯A2与灯A3的亮度相同。下列说法正确的是( )
A．图甲中，A1的电阻比L1的直流电阻大
B．图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，A1中的电流大于L1中的电流
C．图乙中，变阻器R连入电路的电阻比L2的直流电阻大
D．图乙中，闭合开关S2瞬间，L2中的电流与变阻器R中的电流相等
【答案】A
5、现代汽车中有一种防抱死系统(简称ABS)，该系统有一个自动检测车速的装置，用来控制车轮的转动，其原理如图所示：铁质齿轮P与车轮同步转动，右侧紧靠有一个绕有线圈 的条形磁体，磁体的左端是S极，右端是N极，M是一个电流检测器。当车轮带动齿轮转动时，这时由于铁齿靠近或离开线圈时，使穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生了感应电流。这个脉冲电流信号经放大后去控制制动机构，可有效地防止车轮制动时被抱死。在齿A从图中所示位置顺时针转到虚线位置过程中，M中的感应电流方向为( )
A．—直从右向左 B．—直从左向右
C．先从右向左，后从左向右 D．先从左向右，后从右向左
【答案】D
6、如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是( )
A．金属棒MN中的电流大小为
B．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2
C．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变
D．图示位置金属棒中电流方向为从N到M
【答案】B
7、如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速度滑下，又沿曲面的另一侧上升，则( )
A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h
D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h
【答案】D
8、(多选)用电流传感器研究自感现象的电路如图甲所示，线圈L没有带铁芯。闭合开关S，传感器记录了电路中电流随时间的变化规律如图乙所示。下列说法中正确的有( )
A．线圈中产生的自感电动势阻碍磁通量增大
B．若线圈中插入铁芯，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
C．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间仍等于t0
D．若将线圈匝数加倍，上述过程中电流达到稳定时经历的时间大于t0
【答案】A、B、D
9、(双选)如图所示，在北京某地有一间房子坐北朝南，门口朝向正南，门扇四周是铝合金边框，中间是绝缘体玻璃，则下列说法正确的是( )
A．房子所在位置地磁场的磁感线由南指向北，与水平面平行
B．无论开门还是关门的过程中，穿过门扇的磁通量是变化的
C．某人站在室内面向正南推开门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
D．某人站在室内面向正南关上门过程，对这个人来说，铝合金边框中的感应电流方向为逆时针
【答案】B、C
10、如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场。在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中( )
A．穿过金属框的磁通量变化量为BS
B．N点电势比M点的高
C．金属框中的感应电动势为
D．金属框中的感应电动势为
【答案】C
11、(双选)图甲为磁控健身车，图乙为其车轮处结构示意图，在金属飞轮的外侧有磁铁(与飞轮不接触)，人用力蹬车带动飞轮旋转时，需要克服磁铁对飞轮产生的阻碍，通过调节旋钮拉线可以实现不同强度的健身需求(当拉紧旋钮拉线时可以减小磁铁与飞轮间的距离)，下列说法正确的是( )
A.飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，飞轮受到的阻力变大
C．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，受到的阻力越小
D．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，内部的涡流越小
【答案】A、B
12、如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是( )
【答案】C
二、简答题。
13、磁感应强度为B的匀强磁场仅存在于边长为2l的正方形范围内，有一个电阻为R、边长为l的正方形导线框abcd，沿垂直于磁感线方向，以速度v匀速通过磁场，如图所示，从ab进入磁场时开始计时。
(1)画出穿过线框的磁通量随时间变化的图像。
(2)判断线框中有无感应电流。若有，请判断出感应电流的方向；若无，请说明理由。
【答案】(1)见解析图
(2)线框进入磁场阶段，感应电流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，无感应电流，理由见解析；线框离开磁场阶段，感应电流方向为顺时针方向。
【解析】线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd边在磁场中)。
(1)①线框进入磁场阶段：t为0～，线框进入磁场中的面积与时间成正比，S＝lvt，最后为Φ＝BS＝Bl2。
②线框在磁场中运动阶段：t为～，线框磁通量为Φ＝Bl2，保持不变。
③线框离开磁场阶段：t为～，线框磁通量线性减小，最后为零。
磁通量随时间变化的图像如图所示：
(2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向。
线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变，无感应电流产生。
线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将产生感应电流。由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向。
三、计算类题。
14、（计算题）如图所示，两根固定在水平面上的光滑平行导轨MN和PQ，一端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆，金属杆的电阻为r，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，电阻R上消耗的电功率是P，某一时刻撤去水平力F，杆最终停下来。求：
(1)杆停下来之前通过电阻R的电流方向。
(2)撤去F后，电阻R上产生的焦耳热是多少？
(3)撤去F后，当电阻R上消耗的电功率为时，金属杆的加速度大小、方向。
【答案】(1)M→P (2) (3) 方向向左
【解析】(1)金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，根据右手定则可知，通过电阻R上的电流方向为M→P；
(2)当金属杆受水平恒力F作用下向右匀速运动时，有F＝F安＝Bil ①
电阻R上消耗的电功率为P＝I2R ②
且I＝ ③
而E＝Blv ④
由①②③④式知，金属杆向右匀速运动时的速度
v＝
由能量守恒，撤去F后整个电路中产生的焦耳热为
Q＝mv2 ⑤
则R上产生的焦耳热为
QR＝Q＝ ⑥
(3)设当电阻R消耗的电功率为时通过的电流为I′，则＝I′2R ⑦
由左手定则知安培力方向向左，大小为
F′＝BlI′ ⑧
根据牛顿第二定律，有F′＝ma ⑨
由①②⑦⑧⑨可得杆的加速度a
a＝，方向向左 ⑩
15、（计算题）如图所示，在光滑的水平面上有一半径r＝10 cm、电阻R＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属圆环，以速度v＝10 m/s向一有界匀强磁场滑去。匀强磁场方向垂直于纸面向里，B＝0.5 T。从环刚开始进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时圆环释放了32 J的热量，求：
(1)此时圆环中电流的瞬时功率。
(2)此时圆环运动的加速度。
【答案】(1)0.36 W (2)6×10－2 m/s2，方向向左
【解析】(1)取金属圆环为研究对象，从刚进入磁场至一半进入磁场的过程中，由能量守恒定律可知，环减少的动能全部转化为热能，设此时的速度为v1，则有
Q＝mv2－mv，又因为P＝＝，
由以上两式联立，代入数据解得P＝0.36 W。
(2)由楞次定律可知环此时受到的安培力方向向左，由牛顿第二定律得
＝ma，
即a＝＝6×10－2 m/s2，方向向左。
16、（计算类综合题）如图所示，设电源的电动势E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻均为5 Ω，两灯泡的电阻均为Rs＝10 Ω。
(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压。
(2)画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间t的变化图像。
【答案】(1)10 V (2)见解析。
【解析】(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流流过。
因此通过L的电流为IL＝＝1 A。流过L1的电流为Is＝＝0.5 A。
断开S的瞬间，由于线圈要维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A。所以此时L1两端的电压为U＝ILRs＝10 V(正常工作时为5 V)。
(2)
断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，且设为正方向，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也发生变化，然后渐渐减小到零，所以它的图像如图所示(t0为断开S的时刻)。
(注意：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的)