人教版选择性必修二 2.2 法拉第电磁感应定律专题（含答案）

人教版选择性必修二第二章法拉第电磁感应定律专题（含答案）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题（本大题共10小题，共60.0分）
1. 如图甲所示，阻值为的电阻与阻值为的单匝圆形金属线圈连接成闭合回路。金属线圈的面积，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示，导线的电阻不计，则前时间内( )
A. 流过电阻的电流方向为从到 B. 流过电阻的电流大小为
C. 通过电阻的电荷量为 D. 电阻上产生的热量为
2. 如图所示，、两个单匝闭合圆形线圈用同样材料、粗细的导线制成，半径，图示区域内有匀强磁场，其磁感应强度随时间均匀减小。则下列判断正确的是( )
A. 、线圈中产生的感应电动势之比
B. 、线圈中产生的感应电动势之比
C. 、线圈中的感应电流之比
D. 、线圈中的感应电流之比
3. 如图所示，细线悬挂边长为的正方形导体线框，其质量是、电阻为，线框一半处于水平虚线下方的有界匀强磁场中，在时间内，磁场磁感强度随时间变化如图，且线框一直保持静止状态，磁场方向垂直纸面向里为正，已知重力加速度为，求
A. 线框中电流方向为逆时针 B. 线框中电流方向为先逆时针，后顺时针
C. 线框产生电动势大小为 D. 线框中电流大小为
4. 如图中画出的是穿过一个闭合线圈的磁通量随时间的变化规律，以下哪些认识是正确的( )
A. 内线圈中的电动势在均匀增加
B. 第末线圈中的感应电动势是
C. 第末线圈中的瞬时电动势比末的小
D. 第末和末的瞬时电动势的方向相同
5. 如图甲所示，一个环形导线线圈的电阻为、面积为，其位于一垂直于环形面向里的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。有一电阻将其两端分别与图甲中的环形线圈、相连，其余电阻不计，在时间内，下列说法正确的是( )
A. 、间的电压大小为，点电势高于点
B. 、间的电压大小为，点电势低于点
C. 流过的电流大小为，方向从上到下
D. 流过的电流大小为，方向从下到上
6. 如图甲所示，电阻为、匝数为匝的线圈图中只画了匝两端、与电阻相连，。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。则下列说法错误的是 ( )
A. 点的电势小于点的电势 B. 在线圈位置上感生电场沿逆时针方向
C. 时间内通过电阻的电荷量为 D. 时间内非静电力所做的功为
7. 在匀强磁场中放置一匝数为匝的闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直，线圈面积为。磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是
A. 线圈在第内产生的感应电动势大于第内产生的感应电动势
B. 第内穿过线圈的磁通量为
C. 在到内穿过线圈的磁通量变化量等于
D. 在第末线圈中的感应电动势等于
8. 如图所示是两个相互连接的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，匀强磁场垂直穿过大金属环所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在大环内产生的感应电动势为，则、两点间的电势差为( )
A. B. C. D.
9. 如图所示，导体是金属线框的一个可动边，边长，磁场的磁感应强度，当边以速度向右匀速移动时，下列判断正确的是( )
A. 感应电流的方向由到，感应电动势的大小为
B. 感应电流的方向由到，感应电动势的大小为
C. 感应电流的方向由到，感应电动势的大小为
D. 感应电流的方向由到，感应电动势的大小为
10. 图甲为一闭合线圈，匝数为匝、面积为、电阻为，线圈处于一垂直纸面向里的匀强磁场中，从开始磁场按如图乙所示规律变化，则( )
A. 时线圈中电流为逆时针方向 B. 线圈中感应电动势大小为
C. 前通过导线某截面的电荷量为 D. 前穿过线圈磁通量的变化量为零
二、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
11. 如图甲所示，一个匝数匝，面积，电阻的圆形线圈与阻值的电阻连成闭合回路。在线圈中存在面积垂直线圈平面指向纸外的匀强磁场区域，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。问：
感应电流的方向是顺时针还是逆时针？
、哪点的电势高？
间的电压是多大？
12. 面积、匝的圆形线圈，处在如图所示的匀强磁场内，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度随时间变化的规律是，，，线圈电阻，求：
通过的电流方向和内通过导线横截面的电荷量；
电容器的电荷量．
13. 如图甲所示，平行长直导轨、水平放置，两导轨间距，导轨左端、间接有一阻值的定值电阻，质量的导体棒垂直于导轨放在距离导轨左端处的导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数，导轨间有竖直向下、磁感应强度大小随时间变化如图乙所示的匀强磁场，导轨和导体棒电阻均忽略不计，导体棒与导轨接触良好．认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取求：
时通过导体棒处于静止状态的电流大小和方向；
导体棒开始在导轨上运动的时刻．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
由楞次定律判断出感应电流的方向；由图象的斜率读出磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流的大小，由公式求出通过电阻上的电量；由焦耳定律求出电阻上产生的热量。本题考查楞次定律来判定感应电流方向，由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小。还可求出电路的电流大小。
【解答】
A.根据楞次定律及安培定则可以判断，流过电阻的电流方向从到，选项A错误。
B.根据法拉第电磁感应定律可知，感应的电动势，又由题图乙可知，可得。由闭合电路欧姆定律可知流过电阻的电流为，选项B错误；
C.前时间内通过电阻的电荷量为，选项C错误；
D.前时间内电阻上产生的热量为，选项D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
应用法拉第电磁感应定律求出感应电动势，然后求出它们的比值；由电阻定律求出电阻之比，由欧姆定律求出电流，然后求出电流之比。
本题是法拉第电磁感应定律和电阻定律的综合应用，采用比例法研究。
【解答】
对任一半径为的线圈，根据法拉第电磁感应定律有，由于，相同，则得，因，故、线圈中产生的感应电动势之比为，故AB错误；
根据电阻定律，线圈的电阻为，、相同，两线圈电阻之比：，线圈中感应电流，综合以上分析得到，故C正确，D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了楞次定律和法拉第电磁感应定律。
根据楞次定律分析线框中电流的方向，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律列式可得结果。
【解答】
、由图可知磁场先向里减弱后向外增强，根据楞次定律可得线框中电流方向一直沿顺时针方向，故AB错误；
C、磁场均匀变化，故磁通量均匀变化，感应电动势恒定，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为：，故C错误；
D、根据闭合电路欧姆定律，感应电流为：，故D正确。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了识别图象的能力，知道图象的斜率表示电动势的大小。
【解答】
由法拉第电磁感应定律知：感应电动势，
A.由图象可知，内不变，感应电动势不变，故A错误；
B.由图象可知，内感应电动势，第末线圈中的感应电动势是，故B正确；
C.图象的斜率表示电动势的大小，由图象知第末线圈中的瞬时电动势比末的大，故C错误；
D.第末和末的图象斜率一正一负，瞬时电动势的方向相反，故D错误。
故选B。

5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查求感应电流大小与判断感应电流方向问题，应用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与楞次定律即可解题。应用法拉第电磁感应定律求出感应电动势，应用闭合电路欧姆定律求出通过电阻的电流，应用楞次定律判断流过的电流方向。
【解答】
根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，再根据右手螺旋定则可知环形导线中的感应电流为顺时针，即点为电源的负极，所以点电势低于点，流经的电流方向为从下到上；感应电动势，则流过的电流大小为，、间的电压大小为路端电压，故ABC错误，D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
结合图像，由楞次定律得到线圈中的感应电流的方向，进而比较、两点的电势；由求电量；由得到非静电力所做的功。
本题考查法拉第电磁感应定律的应用，难度适中。
【解答】
由于穿过线圈的磁通量均匀增加，由楞次定律得线圈中的感应电场的方向为逆时针方向，点的电势高于点的电势，故B正确，A错误；
C.时间内通过电阻的电荷量为，故C正确；
D.线圈中产生的感应电动势：，时间内非静电力所做的功为 ，故D正确。
本题选择错误选项，故选A。

7.【答案】
【解析】
【分析】
本题是磁通量的概念和法拉第电磁感应定律的综合题目，基础题目。
【解答】
A.根据法拉第电磁感应定律第内产生的感应电动势为
第内产生的感应电动势为，故A错误；
B.第内穿过线圈的磁通量为，故B正确；
C.在到内穿过线圈的磁通量变化量，故C错误；
D.第末线圈中的感应电动势不为零，因为磁通量的变化率不为零，故D错误；
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
磁感应强度随时间均匀变化时，大金属环内产生恒定的感应电动势。由欧姆定律求出、两点间的电势差。
本题考查了求电势差，应用欧姆定律即可正确解题，解题时要注意，、两点间的电势差是路端电压，不是电源电动势。
【解答】
由题大、小金属环的电阻之比：：，，
根据串联电路电压与电阻成正比，可得：、两点间的电势差为：，故B正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了导体棒平动切割磁感线，解题的关键是会判断感应电流的方向和计算感应电动势。由右手定则即可判断感应电流的方向，根据即可计算感应电动势的大小。
【解答】
根据右手定则可知，感应电流的方向由到，又由代入数据可得，感应电动势的大小为，故C正确，ABD错误。

10.【答案】
【解析】
【分析】
由楞次定律判断线圈中感应电流的方向；由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势；注意电流和电量均为标量。
【解答】
A、时穿过线圈的磁通量在减少，根据楞次定律，此时的感应电流为顺时针方向，故A错误；
B、根据法拉第电磁感应定律，，故B正确；
C、前感应电流的方向一直为顺时针方向，通过导线某截面的电量不可能为零，故C错误；
D、前穿过线圈磁通量的变化量不为零，故D错误。
故选B。
11.【答案】解：根据楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向；
由于感应电流的方向在外部是由经电阻流向，故端电势高；
由法拉第电磁感应定律得：
因为端电势高，所以
所以间的电压大小为。
答：感应电流的方向是顺时针；
端电势高；
间的电压是。

【解析】本题是电磁感应与电路的综合，要明确感应电动势的计算方法：法拉第电磁感应定律，明确要注意有效面积为，而不是；同时，要注意要判断间电势差的正负。
根据楞次定律判断电流的方向；
根据电流的流向判断电势高低；
由图读出，再由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势；由闭合电路欧姆定律求出感应电流，再求电阻两端电势差。
12.【答案】解：由楞次定律可得流过线圈的电流方向为逆时针方向，通过的电流方向为，
．
由法拉第电磁感应定律，知，
则 ，
，
．
【解析】由法拉第电磁感应定律可得出线圈中的电动势，则由欧姆定律可求得通过的电流；由楞次定律可求得电流的方向；
电容器与并联，则可求得电容器两端的电压，由电容器的定义可求得电荷量。
13.【答案】解：由法拉第电磁感应定律可知

解得
由公式
解得
所以时通过导体棒的电流大小为，由楞次定律可知通过导体棒的电流方向从到；
当导体棒受到的安培力等于导体棒与轨道间的最大静摩擦力时，导体棒开始滑动，则
解得
由图乙可知
对应的时刻为，
所以时导体棒开始在导轨上运动。

【解析】根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律求解电流大小，再根据楞次定律得出棒中的电流的方向；
当导体棒受到的安培力等于导体棒与轨道间的最大静摩擦力时，导体棒开始滑动。
本题是法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律及力学问题的综合题目，中等难度。
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