同步课时精练（六）2.2法拉第电磁感应定律（后附解析）

同步课时精练（六）2.2 法拉第电磁感应定律（后附解析）
一、单选题
1．哪位科学家终于在1831年发现了电磁感应现象，进一步揭示了电现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲（　　）
A．法拉第 B．奥斯特 C．爱迪生 D．斯旺
2．下列跟磁通量有关的说法，正确的是（　　）
A．磁感应强度为B的匀强磁场穿过面积为S的线圈，则穿过线圈的磁通量
B．穿过线圈的磁通量为零时，线圈处磁场的磁感应强度不一定为零
C．穿过线圈的磁通量越大，则磁通量的变化率也越大
D．磁通量的变化，一定是由磁场的变化引起的
3．2016 年底以来，共享单车风靡全国各大城市，如图所示，单车的车锁内集成了嵌入式芯片、GPS模块和 SIM 卡等，便于监控单车在路上的具体位置。用户仅需用手机上的客户端软件扫描二维码，即可自动开锁，骑行时手机 APP 上能实时了解单车的位置；骑行结束关锁后 APP 就显示计时、计价、里程等信息。此外，单车能够在骑行过程中为车内电池充电，满足定位和自动开锁等过程中的用电。根据以上信息判断下列说法正确的是（　　）
A．单车的位置信息是借助北斗卫星导航系统准确定位的
B．由手机 APP 上的显示信息，不能求出骑行的路程
C．单车是利用电磁感应原理实现充电的
D．单车在被骑行过程中受到地面的摩擦力表现为阻力
4．如图所示是某保密室的防盗报警电路，当有人闯入保密室时会使开关S闭合。下列说法正确的是（　　）
A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁的磁性强弱只与电流大小有关
C．电磁铁工作时，上端为S极 D．当有人闯入保密室时，b灯亮
5．如图，金属棒ab，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则　　
A．ab棒不受安培力作用
B．ab棒所受安培力的方向向右
C．ab棒向右运动速度越大，所受安培力越大
D．螺线管产生的磁场，A端为N极
6．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机.铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路.转动摇柄，使圆盘沿如图方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为r，圆盘匀速转动的角速度为ω.下列说法正确的是（ ）
A．圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从b到a
B．圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从a到b
C．圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从b到a
D．圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从a到b
7．如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，甲线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，乙线圈与开关S、电流表G组成另一个回路。通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件。关于该实验下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关S的瞬间，电流表G中有a→b的感应电流
B．闭合开关S的瞬间，电流表G中有b→a的感应电流
C．闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，电流表G中有a→b的感应电流
D．闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，电流表G中有b→a的感应电流
8．如图甲所示，一个矩形线圈悬挂在竖直平面内，悬点P为边中点。矩形线圈水平边AB=CD，竖直边AC=BD，在下方有一个范围足够大、方向垂直纸面（竖直平面）的匀强磁场。取垂直纸面向外为磁感应强度的正方向，电流顺时针方向为正方向，安培力向上为正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线圈内的感应电流i、线圈受到的安培力F随时间t变化的图像中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
二、多选题
9．下列说法正确的是（　　）
A．穿过线圈中的磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
B．穿过线圈中的磁通量很大，但线圈中产生的感应电动势可能为0
C．线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．穿过线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大
10．为了演示“感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化”的现象，老师做了这样的演示实验：如图所示，铝制水平横梁两端各固定一个铝环，其中环A是闭合的，环B是断开的，横梁可以绕中间的支点在水平面内转动。当装置静止不动时，用一磁铁的N极去接近A环，发现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动。若不考虑由于空气流动对实验结果的影响，关于该实验，下列说法中正确的是（　　）
A．若用磁铁的S极接近A环，A环将绕支点沿逆时针（俯视）方向转动
B．若磁铁N极靠近A环，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流
C．磁铁接近A环的过程中，A环将有扩张的趋势
D．其他条件相同的情况下，磁铁接近A环越快，A环中产生的感应电动势就越大
11．如图所示，半径为L的金属圆环固定，圆环内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。长为L、电阻为r的导体棒OA，一端固定在通过圆环中心的O点，另一端与圆环接触良好。在圆环和O点之间接有阻值为R的电阻，不计金属圆环的电阻。当导体棒以角速度ω绕O点逆时针匀速转动时，下列说法正确的是（　　）
A．O点的电势高于A点的电势
B．导体棒切割磁感线产生的感应电动势大小为BL2ω
C．OA两点间电势差大小为
D．增大导体棒转动的角速度，电路中的电流增大
12．半径为r的圆环电阻为R，ab为圆环的一条直径。如图所示，在ab的一侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化关系为，则（　　）
A．圆环内产生逆时针感应电流
B．图中a、b两点间的电势差
C．圆环中感应电流的大小为
D．圆环具有收缩的趋势
三、解答题
13．穿过一个线圈的磁通量始终是每秒均匀减少 2Wb，线圈共有 10 匝，线圈中的感应电动势是多少？
14．一长为l的导体棒在磁感应强度为B的匀强磁场中绕其一端以角速度在垂直于磁场的平面内匀速转动，如图，求两端产生的感应电动势。
15．如图所示，间距L=0.40m的足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端接有阻值R=2.0Ω的电阻.导轨所在空间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.40T.—根质量m=0.1kg的导体棒MN放在导轨上且与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.现用平行于导轨的拉力拉导体棒使其向右运动，当导体棒的速度v=0.50m/s时，闭合开关S，此时导体棒恰好匀速运动，在运动的过程中保持导体棒与导轨垂直.
（1）求在闭合回路中产生的感应电流的大小.
（2）求导体棒匀速运动时作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率.
（3）闭合开关后，当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个运动过程中电阻R上产生的热量.
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
解析：英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象，揭示了电现象与磁现象之间的密切联系，奏响了电气化时代的序曲，答案：A。
点拨：解决本题的关键是记牢法拉第的物理学成就，这是考试内容之一，平时要加强记忆。
2．B
解析：A．面积为S的线圈放入磁感强度为B的匀强磁场中，穿过该线圈平面的磁通量大小为，其中为线圈平面与磁感应强度的夹角，故A错误；
B．磁通量为零时，可能回路与磁场平行，则磁感应强度不一定为零，B正确；
C．磁通量的变化率，是单位时间穿过线圈的磁通量的变化率的大小，故磁通量的变化率与穿过线圈的磁通量的大小无关，C错误；
D．磁通量的变化，可能是由磁场穿过线圈的有效面积变化引起的，D错误。
答案：B。
3．C
解析：A．单车的位置信息是借助GPS卫星导航系统准确定位的。A错误；
B．由手机 APP 上的显示的里程即是骑行的路程。B错误；
C．单车是利用电磁感应原理实现充电的。C正确；
D．单车在被骑行过程中，驱动轮的摩擦力表现为动力。D错误。
答案：C。
4．D
解析：A．电磁继电器是利用电流的磁效应工作的，发电机是利用电磁感应原理制成的，选项A错误；
B．电磁铁的磁性强弱和电流大小、线圈的匝数及有无铁芯有关，选项B错误；
C．根据安培定则可知，电磁铁工作时，上端为N极，选项C错误；
D．当有人闯入保密室时会使开关S闭合，电磁铁有磁性，吸引衔铁向下移动，b灯所在电路接通，b灯亮，选项D正确。
答案：D。
5．C
解析：ab棒切割磁感线时，要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力，故A错误；根据楞次定律可知，感应电流总是起到阻碍的作用，故安培力的方向与导体棒一定的方向相反，应当向左，故B错误；ab棒向右运动时，、、，联立解得：，则知速度越大，所受安培力越大，故C正确；根据右手定则，ab中的电流的方向向上，流过螺旋管时，外侧的电流方向向下，根据安培定则得知螺线管产生的磁场，A端为S极，B端为N极，故D错误．答案：C.
点拨：回路中的一部分切割磁感线时，导体棒中要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力；感应电流的大小与运动速度有关，运动速度越大，所受安培力越大．根据右手定则、左手定则和楞次定律依次进行分析．
6．A
解析：将圆盘看成由无数根辐条组成，它们均切割磁感线，从而产生感应电动势，产生感应电流，根据右手定则，圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻R的电流方向为从b到a.根据法拉第电磁感应定律得圆盘产生的感应电动势.
A. 圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从b到a，与结论相符，选项A正确；
B. 圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从a到b，与结论不相符，选项B错误；
C. 圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从b到a，与结论不相符，选项C错误；
D. 圆盘产生的电动势为，流过电阻R的电流方向为从a到b，与结论不相符，选项D错误；
7．D
解析：AB．若滑动变阻器滑片不动，则甲线圈中电流恒定，产生的磁场恒定，所以乙线圈中磁通量恒定，不会产生感应电动势，闭合开关S的瞬间，电流表G中没有感应电流，故AB错误；
CD．闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，甲线圈中电流减小，根据安培定则可知甲线圈中磁通量向上减小，则乙线圈中磁通量向下减小，根据楞次定律可知电流表G中有b→a的感应电流，故C错误，D正确。
答案：D。
8．C
解析：AB．在一个周期内，B先线性增大，再线性减小，且增大时的变化率比减小时的变化率大，所以线圈内磁通量先垂直纸面向外线性增大，再垂直纸面向外线性减小，前者变化率大于后者变化率，根据楞次定律可知感应电流先沿顺时针（正方向），再沿逆时针（负方向），且根据法拉第电磁感应定律可知顺时针的电流大于逆时针的电流，故AB错误；
CD．根据左手定则可知，当电流沿顺时针方向时，F方向向上，且线性增大；当电流沿逆时针方向时，F方向向下，且线性减小。根据F=BIL可知F线性增大时的变化率大于线性减小时的变化率，故C正确，D错误。
答案：C。
9．BD
解析：根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈中的磁通量变化越快，线圈中产生的感应电动势越大。感应电动势与磁通量变化量大小无关，穿过线圈中的磁通量很大，但线圈中产生的感应电动势可能为0，且线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势不一定越大。综上所述可知AC错误，BD正确。
答案：BD。
10．BD
解析：A．当条形磁铁N极向A环靠近时，穿过A环的磁通量增加，A环闭合产生感应电流，磁铁对A环产生安培力，阻碍两者相对运动，因此A环阻碍磁铁靠近，出现A环绕支点沿顺时针（俯视）方向转动；同理，条形磁铁S极接近A环时，A环将绕支点沿顺时针（俯视）方向转动，故A错误；
B．若磁铁N极靠近A环，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，沿磁铁运动方向观察，A环会有沿环逆时针方向的感应电流，故B正确；
C．磁铁接近A环的过程中，穿过A环的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流磁场阻碍磁通量的增加，则A环将有收缩的趋势，故C错误；
D．其他条件相同的情况下，磁铁接近A环越快，A环中的磁通量变化越快，根据法拉第电磁感应定律可知，A环中产生的感应电动势就越大，故D正确。
答案：BD。
11．ACD
解析：A．由右手定则判断知，导体棒OA中产生的感应电流方向由A到O，O端相当于电源的正极，则O点的电势高于A点的电势，选项A正确；
B．回路中的感应电动势
选项B错误；
D．感应电流的大小为
增大导体棒转动的角速度，电路中的电流增大，选项D正确；
C．OA两点间电势差大小为
选项C正确。
答案：ACD。
12．ACD
解析：AD．由于磁感应强度均匀增大，穿过线圈线圈磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中电流为逆时针，同时为了阻碍磁通量的变化，线圈将有收缩的趋势，故AD正确；
BC．根据法拉第电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势为
圆环电阻为R，圆环中感应电流大小为
ab两点间电压大小为
由于a电势低于b点电势，所以a、b两点间的电势差
故B错误，C正确。
答案：ACD。
13．20V
思路：由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势．
解析：感应电动势：．
点拨：本题考查了求感应电动势，应用法拉第电磁感应定律即可正确解题．
14．
解析：两端产生的感应电动势
15．（1）4.0×10-2A （2）1.0s （3）1.57×10-2J
解析：（1）感应电动势
感应电流.
（2）导体棒匀速运动时，安培力与拉力平衡，设拉力为F，则有
拉力的功率.
（3）导体棒移动50cm所需的时间
撤去拉力前，电阻R上产生的热量
撤去拉力后，电阻R上产生的热量
整个运动过程中，电阻R上产生的热量
故本题答案是：（1） （2） （3）
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