2025人教版高中物理选择性必修第二册强化练习题（有解析）--第二章　电磁感应复习提升

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2025人教版高中物理选择性必修第二册
第二章　电磁感应
本章复习提升
易混易错练
易错点1　盲目套用楞次定律的推论“增缩减扩”
1.(多选题)(2024福建福州期末)如图所示,在匀强磁场中放一平行金属导轨,导轨跟小线圈N相接,二者与大线圈M之间绝缘,磁感线垂直于导轨所在平面。导轨与金属棒ab接触良好,当金属棒ab向右加速运动时,大线圈M中产生的感应电流方向及所具有的形变趋势是 (　　)
A.线圈M中有顺时针方向的电流
B.线圈M中有逆时针方向的电流
C.线圈M有收缩的趋势
D.线圈M有扩张的趋势
易错点2　不清楚闭合线框所处磁场分布特点
2.如图所示,小金属环和大金属环重叠在同一平面内,两环相互绝缘,小环有一半面积在大环内,当大环接通电源的瞬间,对小环中电流情况及小环的运动情况,下列判断正确的是 (　　)
A.小金属环中无感应电流
B.小金属环中有顺时针方向的感应电流
C.小金属环会向大金属环外运动
D.小金属环会向大金属环里运动
易错点3　磁通量变化情况分析错误
3.如图所示,AOC是光滑的金属轨道,AO沿竖直方向,OC沿水平方向,PQ是一根金属直杆,按如图所示立在轨道上,直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动,运动过程中Q端始终在OC上,空间存在垂直于纸面向外的匀强磁场,则在PQ杆滑动的过程中,下列判断正确的是 (　　)
A.感应电流的方向始终是由P→Q
B.感应电流的方向始终是由Q→P
C.PQ受磁场力的方向垂直于杆向左
D.PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上
易错点4　不理解公式E=BLv中速度v的含义
4.(多选题)(2024黑龙江哈尔滨期末)如图所示,一不计电阻的导体圆环,半径为r、圆心在O点,过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条,辐条与圆环接触良好。现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中,磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动,右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触,R1=,S处于闭合状态,不计其他电阻。则下列判断正确的是 (　　)
A.通过R1的电流方向为自下而上
B.感应电动势大小为2Br2ω
C.理想电压表的示数为
D.理想电流表的示数为
易错点5　错把感应电动势当成路端电压
5.如图所示,abcd是边长为L、每边电阻均相同的正方形导体线框,现使线框以恒定的速度v沿x轴运动,进入边界夹角为45°的匀强磁场区域,匀强磁场区域足够大,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里。自线框b点在O位置时开始计时,则在0~时间内,a、b两点间的电势差U随时间t变化的图像为 (　　)
思想方法练
一、二级结论法
方法概述
　　“二级结论”是由基本规律和基本公式导出的推论,在解题时可以直接应用。电磁感应中经常用到的二级结论有:(1)增反减同;(2)来拒去留;(3)增缩减扩。
1.(多选题)如图所示,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好,在导体棒向右匀速通过M、N两区域的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是 (　　)
A.FM向右
B.FN向左
C.FM逐渐增大
D.FN逐渐减小
二、等效法
方法概述
　　等效法就是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、简单的、易处理的问题的一种方法。
2.(2024江苏盐城期中)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接定值电阻R。金属杆ab在导轨上以大小为v0的速度水平向左匀速运动,其左侧的矩形区域MNPQ存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。该磁场区域也以大小为v0的速度匀速地向右运动,当金属杆刚进入磁场时,杆中产生的感应电动势的大小为 (　　)
A.0　　　　B.Bdv0　　　　C.2Bdv0　　　　D.4Bdv0
答案与分层梯度式解析
第二章　电磁感应
本章复习提升
易混易错练
1.BD　当金属棒ab向右加速运动时,根据右手定则,感应电流从a到b且逐渐增大,穿过线圈M的磁通量垂直纸面向里增加,根据楞次定律结合安培定则可知,M中感应电流沿逆时针方向,选项A错误,B正确;M中感应电流沿逆时针方向,线圈M所处的磁场垂直纸面向外,根据左手定则可知线圈M各部分所受安培力背离圆心向外,则线圈M有扩张的趋势,选项C错误,D正确。
错解分析　错解原因是没有考虑合磁通量,直接套用楞次定律的推论“增缩减扩”。根据楞次定律,感应电流的磁场应阻碍原磁通量的变化,原磁场在增强,线圈应扩大面积以减小净磁通量。“增缩减扩”的结论只适用于磁感线单方向穿过回路的情境。
2.C　当大环接通电源的瞬间,由安培定则可知大环内部磁场垂直纸面向里,外部磁场垂直纸面向外,小环左半部分所在处的磁场垂直纸面向里,右半部分所在处的磁场垂直纸面向外,左半部分磁场强,合磁场垂直纸面向里(破题关键),磁通量增大,有感应电流,由楞次定律结合安培定则可知小环中产生逆时针方向的感应电流,A、B错误;由左手定则可知小环左、右两部分所受磁场力都向外,小金属环会向大金属环外运动,C正确,D错误。
错解分析　错解原因是认为小金属环在通电导线两侧的面积相等,其磁通量可以抵消。解答本题时,需明确环形通电导线周围磁感线的分布规律。
3.D　在PQ杆滑动的过程中,△POQ的面积先增大后减小(破题关键),穿过△POQ向外的磁通量先增大后减小,根据楞次定律结合安培定则可知感应电流的方向先是由P→Q,后是由Q→P,A、B错误;由左手定则判断得到PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下,后垂直于杆向右上,C错误,D正确。
错解分析　错解原因是未结合数学知识而仅凭主观臆断认为PQ杆滑动过程中,△POQ的面积一直减小。对本题来说,当∠QPO=∠PQO=45°时,△POQ的面积最大。
4.AD　根据右手定则可知,通过R1的电流方向为自下而上,故A正确;辐条在转动过程中,只有一半长度在转动切割磁感线,所以产生的感应电动势为E=Br2ω,故B错误;画出等效电路如图所示,等效电源内阻r内=,回路中总电阻R总=+=,
由闭合电路欧姆定律可知,回路中总电流为I总==,由并联电路规律可知,理想电流表的示数为I1=·I总=,由欧姆定律可知,理想电压表的示数为U=I1R1=,故C错误,D正确。
错解分析　一是不清楚导体棒转动时,公式E=BLv中速度v的含义。求解导体棒转动过程产生的电动势时,公式E=BLv中速度v需代入线速度的平均值,对本题来说,辐条匀速转动,==。
二是理不清电路结构,不能画出等效电路图。确定哪部分是电源、哪部分是外电路、元件的串并联关系是关键。
5.D　在t=时刻,ab边刚好完全进入磁场,产生的感应电动势E=BLv,a、b两点间的电势差等于路端电压,故U=BLv,选项C错误;在t=时刻,线框刚好完全进入磁场,a、b两点间的电势差等于感应电动势E,选项A、B错误,D正确。
错解分析　错解原因是把等效电源的电动势当成了电源两端的电势差。对于本题来说,t=时刻,ab边切割磁感线相当于电源,线框其余三个边相当于外电路,ab两端的电势差其实是外电路的总电压(即路端电压)。
思想方法练
1.BCD　导体棒靠近长直导线和远离长直导线时,导体棒受到的安培力一定阻碍这种相对运动,故FM向左,FN也向左,A错误,B正确;导体棒匀速运动时,磁感应强度越强,安培力的阻碍作用也越强,考虑到长直导线周围磁场的分布可知,FM逐渐增大,FN逐渐减小,C、D正确。
方法点津　本题也可根据右手定则判断感应电流的方向,再利用左手定则判断安培力的方向,用安培力公式分析安培力大小变化,也可得出结果,但相比应用楞次定律的二级结论要复杂。熟记并巧用一些“二级结论”可以使思维过程简化,节约解题时间。
2.C　金属杆进入磁场时,金属杆与磁场的相对速度为2v0,则杆中产生的感应电动势为E=2Bdv0,故选C。
方法点津　本题中金属杆和磁场都是运动的,应用等效思想可知,金属杆切割磁感线的有效速度为相对速度即2v0;应用右手定则时,大拇指的指向为金属杆相对磁场的运动方向;应用法拉第电磁感应定律求感应电动势时,公式E=Blv中v为金属杆相对磁场运动的速度大小。
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