第2章 电磁感应 章末综合提升试题 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 第2章 电磁感应 章末综合提升试题 2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-05-06 10:10:25 | ||
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第2章 电磁感应 章末综合提升试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1．下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（ ）
A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化
B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
2．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A。线圈BC。电流计及电键按如图所示连接，已知电路接通时A中电流方向如图中箭头所示。关于实验现象，下列判断正确的是（ ）
A．将线圈A迅速插入下面线圈时，通过电流计的电流方向是B→G→C
B．将线圈A插入下面线圈稳定后，通过电流计的电流方向是C→G→B
C．线圈A插入下面线圈稳定后，将变阻器滑片迅速向左滑动时电流计指针不偏转
D．将线圈A从下面线圈中拔出时，快速拔比慢慢拔过程中电流计的最大偏转角度大
3．如图所示，一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直。现将线框从静止释放，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是（ ）
A．向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右
B．向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左
C．向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左
D．摆动过程中始终不受力
4．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0- 时间内，直导线中电流向上，则在-T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
5．如图甲所示，线圈匝数为50匝，横截面积为，线圈中有向左的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，磁场方向向左为正。则关于A、B两点的电势差，正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．一环形线圈固定在匀强磁场中，磁感线总是垂直线圈平面（即垂直于纸面），t = 0时刻磁场方向如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。若环形线圈电阻恒定，绕线圈顺时针方向为感应电流i的正方向，则下图中能正确反映线圈中感应电流i随时间t的变化关系的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中将金属棒ab从某高处水平抛出，不计空气阻力，金属棒ab在运动过程中（ ）
A．感应电动势大小不变，且＞
B．感应电动势大小不变，且＜
C．由于速率不断增大所以感应电动势不断变大，且＞
D．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且＜
8．如图所示，一质量为m的闭合圆形线圈放在电子测力计上，在其正上方固定一螺线管，当在ab间加如图所示的电流时（以电流从a端流入为正，忽略自感现象，即认为磁感应强度随电流增加成正比增加），则测力计的示数变化满足（ ）
A．0~2t0内示数大于mg，2t0~4t0内示数小于mg
B．0~2t0内示数小于mg，2t0~4t0内示数大于mg
C．0~t0和2t0~3t0内示数大于mg，t0~2t0和3t0~4t0内示数小于mg
D．0~t0和2t0~3t0内示数小于mg，t0~2t0和3t0~4t0内示数大于mg
二、多选题
9．如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．B立即熄灭
B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d
D．有电流通过A灯，方向为a→b
10．如图所示，同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为l，电阻均为R，质量分别为2m和m。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度大小为B、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时，线框b的上边与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为l，现将系统由静止释放，当线框b全部进入磁场时，a、b两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，则（ ）
A．a、b两个线框匀速运动的速度大小为
B．线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a所产生的焦耳热为mgl
D．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做功为2mgl
11．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，飞轮受到的阻力越大
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．如下图甲所示，等离子气流从左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有如下图乙所示变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是（ ）
A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B．1 s～2 s内ab、cd导线互相吸引
C．2 s～3 s内ab、cd导线互相吸引 D．3 s～4 s内ab、cd导线互相排斥
13．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，的电阻大于的电阻 B．图1中，闪亮时，流过的电流方向向左
C．图2中，变阻器与的电阻值相同 D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流等大
14．如图所示，竖直平面（纸面）两水平线间存在宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一质量为m、边长也为d的正方形线圈从磁场上方某处自由落下，时刻线圈的下边进入磁场，时刻线圈的上边进入磁场，时刻线圈上边离开磁场。已知线圈平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线圈上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，则线圈下落过程中的图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、实验题
15．在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中，
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到 （选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到 （选填“a”“b”“c”或“N”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断 。
A．线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起灵敏电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的 （填“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。
（4）某同学在实验室重做电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池，开关用导线连接成电路。当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因是 。
A．开关的位置接错
B．电流表的正负极接错
C．线圈B的接头接反
D．蓄电池的正负极接反
四、解答题
16．两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上，导轨底端接有电阻R=8Ω，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻r=2Ω的金属棒ab由静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大速度2m/s，求：
(1)滑动摩擦力的大小？
(2)此过程中电阻R上产生的热量？（g取10m/s2）
17．如图甲所示，水平放置的线圈匝数匝，直径，电阻，线圈与阻值的电阻相连．在线圈的中心有一个直径的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。
(1)求通过电阻R的电流方向；
(2)求通过电阻R的电流；
(3)求电压表的示数。
18．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。
19．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒cd静止、ab有水平向右的初速度v0，两导体棒在运动中始终不接触。求：
(1)开始时，导体棒ab中电流的大小和方向；
(2)从开始到导体棒cd达到最大速度的过程中，cd棒上产生的焦耳热；
(3)当ab棒速度变为v0时，cd棒加速度的大小。
20．如图所示，倾角为θ的斜面内有一宽度为、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直斜面向下。将边长为a、质量为m、总电阻为的正方形导线框以某一速度沿斜面向上弹出，垂直磁场边界穿过磁场。线框向上离开磁场时的速度刚好是刚进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段距离，然后沿斜面向下运动并匀速进入磁场。正方形导线框与斜面间动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，整个运动过程中线框不发生转动。（忽略空气阻力）求：
(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度；
(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度；（1、2问用字母表示）
(3)若已知a=10cm，m=10g，R=0.1Ω，θ=53°，b=30cm，B=0.5T，μ=0.5，试求线框在上升阶段通过磁场的过程中产生的焦耳热。（sin53°=0.8，cos53°=0.6，取g=10m/s2）
参考答案
1．C
A．真空冶炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁感应的原理，故A正确，不符合题意；
B．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，原理是：线圈中交变电流产生的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，故B正确，不符合题意；
C．放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，故C错误，符合题意；
D．用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，故D正确，不符合题意；
故选C。
2．D
A.题干中已知A中电流方向在下面螺线管中产生的磁场方向是竖直向下，当A插入下面线圈时，根据楞次定律知感应电流的磁场向上，由安培定则知感应电流方向为C→G→B，故A错误；
B.线圈A插入下面线圈稳定后不再有感应电流，故B错误；
C.线圈A插入下面线圈稳定后，将变阻器滑片迅速向左滑动时A中电流变化，在下面线圈中有感应电流产生，电流计指针偏转，故C错误；
D.根据电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比，快速拔出产生的电动势比较大，感应电流也就比较大。故D正确。
3．B
从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动。要阻碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生的安培力，一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左。
故选B。
4．C
在-T时间内，直导线中电流向下并增大，根据安培定则得线框中磁场方向垂直于纸面向外并增强，根据楞次定律得感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，线框左边部分导线受力向右，线框右边部分导线受力向左，但是线框靠近导线部分磁场较强，所以合力向右。
故选C。
5．A
根据法拉第电磁感应定律，有
根据楞次定律，线圈中的电流从A端流出、B端流入，A端电势比B端高，所以，选项A正确。
故选A。
6．B
由图乙可知，B随t的变化率保持不变，故感应电流保持不变，且在0 ~ 1s、2 ~ 3s、4 ~ 5s内线圈内的方向向里的磁场在均匀的增大，则根据楞次定律感应电流沿逆时针方向，在1 ~ 2s、3 ~ 4s内线圈内的方向向外的磁场在均匀的减小，则根据楞次定律感应电流沿逆时针方向。
故选B。
7．A
设金属杆ab水平抛出时的初速度为v0，金属杆水平抛出后，将切割磁感线产生感应电动势，由于磁感线竖直向上，所以有效的切割速度就是金属杆的水平速度，而平抛运动水平方向做匀速运动，水平分速度保持不变，始终等于v0，则ab产生的感应电动势为
E=BLv0
保持不变，根据右手定则判断可知，ab中感应电动势方向为b→a，所以a＞b；
故选A。
8．C
0~t0和2t0~3t0内，通过螺线管的电流增大，则螺线管产生的磁场增强，穿过闭合圆形线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互排斥， 测力计示数大于mg；
t0~2t0和3t0~4t0内，通过螺线管的电流减小，则螺线管产生的磁场减弱，穿过闭合圆形线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互吸引， 测力计示数小于mg。
故选C。
9．AD
ACD．S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻也为R。闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等，当断开S2后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成c→L→a→b的电流，故AD正确，C错误；
B．由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来的电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故B错误。
故选AD。
10．BC
A．设两线框匀速运动的速度为v，此时轻绳上的张力大小为FT，则对a有
对B有
其中、，解得
故A错误；
B．线框a从下边进入磁场后，线框a通过磁场时以速度v匀速运动，则线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
故B正确；
C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a只在其匀速进入磁场的过程中产生焦耳热，设为Q，由功能关系有
得
故C正确；
D．设两线框从开始运动至a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做的功为W，此过程中左、右两线框分别向上、向下运动2l的距离，对这一过程，由能量守恒定律有
得
故D错误。
故选BC。
11．AB
A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，选项A正确；
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，选项B正确；
CD．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越强，受到的安培阻力越大，选项CD错误。
故选AB。
12．BD
AB．根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a向b的．在0～2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增大，由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的，根据ab、cd内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，A错误；B正确；
CD．在2 s～4 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由d向c的，根据电流的流向关系可知两导线相互排斥，C错误；D正确；
故选BD。
13．BC
A．题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然闪亮，可知IL>I1，因此L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图1中，因开始时通过L1的电流向右，则A1闪亮时，流过A1的电流方向向左，故B正确；
CD．题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确，D错误。
故选BC。
14．AB
B．0-t1时间内，线框做自由落体运动，根据速度公式得
v=gt
得t1时间内线框做匀加速运动，到达t1时速度达到最大，t3以后，线框做自由落体运动，再做匀加速运动。
t1-t3时间内，线框在磁场中运动，下边切割磁感线产生感应电流，线框受安培力和重力作用，开始进入时，如果
有牛顿第二定律得
加速度方向向上，速度向下，线框做减速运动，随着速度的减小，加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最小，故B正确；
CD．开始进入时，如果：
有牛顿第二定律得
加速度方向向下，速度向下，线框做加速运动，随着速度的增大加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最大，保持匀速，直至出磁场后做匀加速运动，故CD错误；
A．开始进入时，如果
线框做匀速运动，直至出磁场后做匀加速运动，故A正确；
故选AB。
15． a c B 磁通量的变化率 A
（1）[1]将电流计与线圈B串联成另一个回路，所以N连接a；
[2]将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，所以M连接c；
（2）[3]由题意可知：当P向右加速滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减小，磁通量减少，此时线圈B中产生了电流使指针向右偏转，故可知当B中的磁通量减小时，电流表指向右偏；
A．线圈A向上移动时，线圈B中磁通量减小，指针向右偏转；而滑动变阻器滑动端P向左加速滑动时，线圈B中磁通量增大，故指针应向左偏转，故A错误；
B．当铁芯拔出或断开开关时，线圈A中磁场减小，故线圈B中磁通量减小，指针向右偏转，故B正确；
C．滑片匀速运动时，线圈A中也会产生变化的磁场，线圈B中产生了感应电流使指针向右或向左偏转，故C错误；
D．虽然线圈A、线圈B的绕线方向未知，但根据题意可以判断灵敏电流计指针偏转的方向，故D错误。
（3）[4]两种情况下滑动变阻器的触头P移动的快慢不同，说明电流变化快慢不同、线圈B中的磁感应强度变化快慢不同，即磁通量变化率不同，产生的感应电动势大小不同，线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大；
（4）[5]A．如果将开关与灵敏电流计构成回路，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量不变，电流表的指针不会偏转，故A正确；
B．电流表的正负极接错、只是偏转方向变化，仍会偏转，故B错误；
C．线圈B的接头接反，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量会发生变化，电流表的指针会偏转，故C错误；
D．蓄电池的正负极接反，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量会发生变化，只是电流表的偏转方向变化，仍会偏转，故D错误。
【点睛】
16．(1)0.3N；(2)0.8J
(1)由
E=BLv，
得安培力
设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为f，则由平衡条件得到
mgsin30°=f+F
联立得
(2) 在金属棒ab静止释放到速度刚达到最大的过程中，金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦耳热和摩擦生热，根据能量守恒定律得，电路中产生的焦耳热为
代入解得，
Q=1J
则电阻R上产生的热量为
17．(1)；(2)；(3)
(1)磁感应强度方向向里且增大，根据楞次定律判断可知电流方向为
(2)(3)根据法拉第电磁感应定律得
感应电流为
故电压表的示数为
18．(1)2 T；(2)0.075 J
(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势
E=BLv
杆中的感应电流
杆所受的安培力
F安=BIL
由平衡条件得
mg=F安
代入数据得
B=2 T
(2)电阻R产生的热量
Q=I2Rt=0.075 J
19．(1)，方向由；(2)mv；(3)
(1)ab棒产生的感应电动势
ab棒中电流
方向由。
(2)当ab棒与cd棒速度相同时，cd棒的速度最大，设最大速度为，由动量守恒定律
解得
由能量守恒关系
Q=mv-(2m)v
解得
Q=mvcd棒上
Q=mv
(3)当ab棒的速度为时， cd棒的速度为，由动量守恒定律
解得
I==
解得
I=cd棒受力为
此时cd棒加速度为
20．(1)；(2)；(3)
(1)线框在下滑阶段匀速进入磁场瞬间有
解得
(2)由动能定理，线框从离开磁场至上滑到最高点的过程
线圈从最高点滑下至进入磁场瞬间
联立解得
(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律得
而，则
解得线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热。
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第2章 电磁感应 章末综合提升试题
2024-2025学年物理人教版(2019) 选择性必修第二册
一、单选题
1．下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（ ）
A．如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化
B．如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来
D．如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来
2．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A。线圈BC。电流计及电键按如图所示连接，已知电路接通时A中电流方向如图中箭头所示。关于实验现象，下列判断正确的是（ ）
A．将线圈A迅速插入下面线圈时，通过电流计的电流方向是B→G→C
B．将线圈A插入下面线圈稳定后，通过电流计的电流方向是C→G→B
C．线圈A插入下面线圈稳定后，将变阻器滑片迅速向左滑动时电流计指针不偏转
D．将线圈A从下面线圈中拔出时，快速拔比慢慢拔过程中电流计的最大偏转角度大
3．如图所示，一个闭合的矩形金属框abcd与一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直。现将线框从静止释放，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是（ ）
A．向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右
B．向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左
C．向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左
D．摆动过程中始终不受力
4．如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示。在0- 时间内，直导线中电流向上，则在-T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）
A．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左
B．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右
C．感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右
D．感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左
5．如图甲所示，线圈匝数为50匝，横截面积为，线圈中有向左的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，磁场方向向左为正。则关于A、B两点的电势差，正确的是（ ）
A． B． C． D．
6．一环形线圈固定在匀强磁场中，磁感线总是垂直线圈平面（即垂直于纸面），t = 0时刻磁场方向如图甲所示。磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。若环形线圈电阻恒定，绕线圈顺时针方向为感应电流i的正方向，则下图中能正确反映线圈中感应电流i随时间t的变化关系的是（ ）
A． B． C． D．
7．如图所示，在竖直向上的匀强磁场中将金属棒ab从某高处水平抛出，不计空气阻力，金属棒ab在运动过程中（ ）
A．感应电动势大小不变，且＞
B．感应电动势大小不变，且＜
C．由于速率不断增大所以感应电动势不断变大，且＞
D．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且＜
8．如图所示，一质量为m的闭合圆形线圈放在电子测力计上，在其正上方固定一螺线管，当在ab间加如图所示的电流时（以电流从a端流入为正，忽略自感现象，即认为磁感应强度随电流增加成正比增加），则测力计的示数变化满足（ ）
A．0~2t0内示数大于mg，2t0~4t0内示数小于mg
B．0~2t0内示数小于mg，2t0~4t0内示数大于mg
C．0~t0和2t0~3t0内示数大于mg，t0~2t0和3t0~4t0内示数小于mg
D．0~t0和2t0~3t0内示数小于mg，t0~2t0和3t0~4t0内示数大于mg
二、多选题
9．如图所示，电灯A和B与固定电阻的电阻均为R，L是自感系数很大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．B立即熄灭
B．A灯将比原来更亮一些后再熄灭
C．有电流通过B灯，方向为c→d
D．有电流通过A灯，方向为a→b
10．如图所示，同一竖直面内的正方形导线框a、b的边长均为l，电阻均为R，质量分别为2m和m。它们分别系在一跨过两个定滑轮的轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度大小为B、方向垂直竖直面的匀强磁场区域。开始时，线框b的上边与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边到匀强磁场的上边界的距离为l，现将系统由静止释放，当线框b全部进入磁场时，a、b两个线框开始做匀速运动。不计摩擦和空气阻力，则（ ）
A．a、b两个线框匀速运动的速度大小为
B．线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a所产生的焦耳热为mgl
D．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做功为2mgl
11．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，飞轮受到的阻力越大
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．如下图甲所示，等离子气流从左方连续以速度v0射入M和N两板间的匀强磁场中，ab直导线与M、N相连接，线圈A与直导线cd连接，线圈A内有如下图乙所示变化的磁场，且规定向左为磁场B的正方向，则下列叙述正确的是（ ）
A．0～1 s内ab、cd导线互相排斥 B．1 s～2 s内ab、cd导线互相吸引
C．2 s～3 s内ab、cd导线互相吸引 D．3 s～4 s内ab、cd导线互相排斥
13．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，灯突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（ ）
A．图1中，的电阻大于的电阻 B．图1中，闪亮时，流过的电流方向向左
C．图2中，变阻器与的电阻值相同 D．图2中，闭合瞬间，中电流与变阻器中电流等大
14．如图所示，竖直平面（纸面）两水平线间存在宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一质量为m、边长也为d的正方形线圈从磁场上方某处自由落下，时刻线圈的下边进入磁场，时刻线圈的上边进入磁场，时刻线圈上边离开磁场。已知线圈平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且线圈上、下边始终与磁场边界平行，不计空气阻力，则线圈下落过程中的图像可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、实验题
15．在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中，
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整正确，则N连接到 （选填“a”“b”“c”或“M”），M连接到 （选填“a”“b”“c”或“N”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑动端P向右加速滑动时，灵敏电流计指针向右偏转，由此可以判断 。
A．线圈A向上移动或滑动变阻器滑动端P向左加速滑动，都能引起灵敏电流计指针向左偏转
B．线圈A中铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计指针向右偏转
C．滑动变阻器的滑动端P匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央
D．因为线圈A、线圈B的绕线方向未知，故无法判断灵敏电流计指针偏转的方向
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P慢慢向右移动，第二次将滑动变阻器的触头P快速向右移动，发现电流计的指针摆动的幅度第二次的幅度大，原因是线圈中的 （填“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第二次比第一次的大。
（4）某同学在实验室重做电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池，开关用导线连接成电路。当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有偏转，其可能的原因是 。
A．开关的位置接错
B．电流表的正负极接错
C．线圈B的接头接反
D．蓄电池的正负极接反
四、解答题
16．两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上，导轨底端接有电阻R=8Ω，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻r=2Ω的金属棒ab由静止释放，沿导轨下滑。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大速度2m/s，求：
(1)滑动摩擦力的大小？
(2)此过程中电阻R上产生的热量？（g取10m/s2）
17．如图甲所示，水平放置的线圈匝数匝，直径，电阻，线圈与阻值的电阻相连．在线圈的中心有一个直径的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向。
(1)求通过电阻R的电流方向；
(2)求通过电阻R的电流；
(3)求电压表的示数。
18．如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L=1 m，上端接有电阻R=3Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的v－t图像如图乙所示。(取g=10 m/s2)求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)杆在磁场中下落0.1 s的过程中，电阻R产生的热量。
19．如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒cd静止、ab有水平向右的初速度v0，两导体棒在运动中始终不接触。求：
(1)开始时，导体棒ab中电流的大小和方向；
(2)从开始到导体棒cd达到最大速度的过程中，cd棒上产生的焦耳热；
(3)当ab棒速度变为v0时，cd棒加速度的大小。
20．如图所示，倾角为θ的斜面内有一宽度为、磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直斜面向下。将边长为a、质量为m、总电阻为的正方形导线框以某一速度沿斜面向上弹出，垂直磁场边界穿过磁场。线框向上离开磁场时的速度刚好是刚进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段距离，然后沿斜面向下运动并匀速进入磁场。正方形导线框与斜面间动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，整个运动过程中线框不发生转动。（忽略空气阻力）求：
(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度；
(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度；（1、2问用字母表示）
(3)若已知a=10cm，m=10g，R=0.1Ω，θ=53°，b=30cm，B=0.5T，μ=0.5，试求线框在上升阶段通过磁场的过程中产生的焦耳热。（sin53°=0.8，cos53°=0.6，取g=10m/s2）
参考答案
1．C
A．真空冶炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁感应的原理，故A正确，不符合题意；
B．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，原理是：线圈中交变电流产生的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，故B正确，不符合题意；
C．放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，故C错误，符合题意；
D．用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，故D正确，不符合题意；
故选C。
2．D
A.题干中已知A中电流方向在下面螺线管中产生的磁场方向是竖直向下，当A插入下面线圈时，根据楞次定律知感应电流的磁场向上，由安培定则知感应电流方向为C→G→B，故A错误；
B.线圈A插入下面线圈稳定后不再有感应电流，故B错误；
C.线圈A插入下面线圈稳定后，将变阻器滑片迅速向左滑动时A中电流变化，在下面线圈中有感应电流产生，电流计指针偏转，故C错误；
D.根据电磁感应定律可知感应电动势与磁通量的变化率成正比，快速拔出产生的电动势比较大，感应电流也就比较大。故D正确。
3．B
从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动。要阻碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生的安培力，一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左。
故选B。
4．C
在-T时间内，直导线中电流向下并增大，根据安培定则得线框中磁场方向垂直于纸面向外并增强，根据楞次定律得感应电流的方向为顺时针方向，根据左手定则，线框左边部分导线受力向右，线框右边部分导线受力向左，但是线框靠近导线部分磁场较强，所以合力向右。
故选C。
5．A
根据法拉第电磁感应定律，有
根据楞次定律，线圈中的电流从A端流出、B端流入，A端电势比B端高，所以，选项A正确。
故选A。
6．B
由图乙可知，B随t的变化率保持不变，故感应电流保持不变，且在0 ~ 1s、2 ~ 3s、4 ~ 5s内线圈内的方向向里的磁场在均匀的增大，则根据楞次定律感应电流沿逆时针方向，在1 ~ 2s、3 ~ 4s内线圈内的方向向外的磁场在均匀的减小，则根据楞次定律感应电流沿逆时针方向。
故选B。
7．A
设金属杆ab水平抛出时的初速度为v0，金属杆水平抛出后，将切割磁感线产生感应电动势，由于磁感线竖直向上，所以有效的切割速度就是金属杆的水平速度，而平抛运动水平方向做匀速运动，水平分速度保持不变，始终等于v0，则ab产生的感应电动势为
E=BLv0
保持不变，根据右手定则判断可知，ab中感应电动势方向为b→a，所以a＞b；
故选A。
8．C
0~t0和2t0~3t0内，通过螺线管的电流增大，则螺线管产生的磁场增强，穿过闭合圆形线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互排斥， 测力计示数大于mg；
t0~2t0和3t0~4t0内，通过螺线管的电流减小，则螺线管产生的磁场减弱，穿过闭合圆形线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知闭合圆形线圈中感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，将螺线管和圆形线圈等效为磁体，则表现为相互吸引， 测力计示数小于mg。
故选C。
9．AD
ACD．S1闭合、S2断开且电路稳定时两灯亮度相同，说明L的直流电阻也为R。闭合S2后，L与A灯并联，R与B灯并联，它们的电流均相等，当断开S2后，L将阻碍自身电流的减小，即该电流还会维持一段时间，在这段时间里，因S2闭合，电流不可能经过B灯和R，只能通过A灯形成c→L→a→b的电流，故AD正确，C错误；
B．由于自感形成的电流是在L原来电流的基础上逐渐减小的，并没有超过A灯原来的电流，故A灯虽推迟一会熄灭，但不会比原来更亮，故B错误。
故选AD。
10．BC
A．设两线框匀速运动的速度为v，此时轻绳上的张力大小为FT，则对a有
对B有
其中、，解得
故A错误；
B．线框a从下边进入磁场后，线框a通过磁场时以速度v匀速运动，则线框a从下边进入磁场到上边离开磁场所用时间为
故B正确；
C．从开始运动到线框a全部进入磁场的过程中，线框a只在其匀速进入磁场的过程中产生焦耳热，设为Q，由功能关系有
得
故C正确；
D．设两线框从开始运动至a全部进入磁场的过程中，两线框共克服安培力做的功为W，此过程中左、右两线框分别向上、向下运动2l的距离，对这一过程，由能量守恒定律有
得
故D错误。
故选BC。
11．AB
A．飞轮受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，选项A正确；
B．人蹬车频率一定时，拉紧旋钮拉线，磁铁与飞轮间的距离减小，磁场越强，飞轮受到的安培阻力越大，选项B正确；
CD．控制旋钮拉线不动时，飞轮转速越大，飞轮内部的涡流越强，受到的安培阻力越大，选项CD错误。
故选AB。
12．BD
AB．根据左手定则，可判定等离子气流中的正离子向上极板M偏转，负离子向下极板N偏转，所以ab中电流方向是由a向b的．在0～2 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度增大，由楞次定律可知感应电流方向是由c向d的，根据ab、cd内电流的流向关系，可知两导线相互吸引，A错误；B正确；
CD．在2 s～4 s内，线圈A内磁场方向向左，磁感应强度减小，由楞次定律可知感应电流的方向是由d向c的，根据电流的流向关系可知两导线相互排斥，C错误；D正确；
故选BD。
13．BC
A．题图1中，稳定时通过A1的电流记为I1，通过L1的电流记为IL。S1断开瞬间，A1突然闪亮，可知IL>I1，因此L1的电阻小于A1的电阻，故A错误；
B．图1中，因开始时通过L1的电流向右，则A1闪亮时，流过A1的电流方向向左，故B正确；
CD．题图2中，闭合S2时，由于自感作用，通过L2与A2的电流I2会逐渐增大，而通过R与A3的电流I3立即变大，因此电流不相等，由于最终A2与A3亮度相同，所以两支路电流I相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U与电流I均相同，所以两支路电阻相同，由于A2、A3完全相同，故变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确，D错误。
故选BC。
14．AB
B．0-t1时间内，线框做自由落体运动，根据速度公式得
v=gt
得t1时间内线框做匀加速运动，到达t1时速度达到最大，t3以后，线框做自由落体运动，再做匀加速运动。
t1-t3时间内，线框在磁场中运动，下边切割磁感线产生感应电流，线框受安培力和重力作用，开始进入时，如果
有牛顿第二定律得
加速度方向向上，速度向下，线框做减速运动，随着速度的减小，加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最小，故B正确；
CD．开始进入时，如果：
有牛顿第二定律得
加速度方向向下，速度向下，线框做加速运动，随着速度的增大加速度在减小，加速度减小到零时，速度达到最大，保持匀速，直至出磁场后做匀加速运动，故CD错误；
A．开始进入时，如果
线框做匀速运动，直至出磁场后做匀加速运动，故A正确；
故选AB。
15． a c B 磁通量的变化率 A
（1）[1]将电流计与线圈B串联成另一个回路，所以N连接a；
[2]将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，所以M连接c；
（2）[3]由题意可知：当P向右加速滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减小，磁通量减少，此时线圈B中产生了电流使指针向右偏转，故可知当B中的磁通量减小时，电流表指向右偏；
A．线圈A向上移动时，线圈B中磁通量减小，指针向右偏转；而滑动变阻器滑动端P向左加速滑动时，线圈B中磁通量增大，故指针应向左偏转，故A错误；
B．当铁芯拔出或断开开关时，线圈A中磁场减小，故线圈B中磁通量减小，指针向右偏转，故B正确；
C．滑片匀速运动时，线圈A中也会产生变化的磁场，线圈B中产生了感应电流使指针向右或向左偏转，故C错误；
D．虽然线圈A、线圈B的绕线方向未知，但根据题意可以判断灵敏电流计指针偏转的方向，故D错误。
（3）[4]两种情况下滑动变阻器的触头P移动的快慢不同，说明电流变化快慢不同、线圈B中的磁感应强度变化快慢不同，即磁通量变化率不同，产生的感应电动势大小不同，线圈中的磁通量变化率第二次比第一次的大；
（4）[5]A．如果将开关与灵敏电流计构成回路，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量不变，电流表的指针不会偏转，故A正确；
B．电流表的正负极接错、只是偏转方向变化，仍会偏转，故B错误；
C．线圈B的接头接反，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量会发生变化，电流表的指针会偏转，故C错误；
D．蓄电池的正负极接反，当他接通、断开开关时，线圈B中的磁通量会发生变化，只是电流表的偏转方向变化，仍会偏转，故D错误。
【点睛】
16．(1)0.3N；(2)0.8J
(1)由
E=BLv，
得安培力
设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为f，则由平衡条件得到
mgsin30°=f+F
联立得
(2) 在金属棒ab静止释放到速度刚达到最大的过程中，金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦耳热和摩擦生热，根据能量守恒定律得，电路中产生的焦耳热为
代入解得，
Q=1J
则电阻R上产生的热量为
17．(1)；(2)；(3)
(1)磁感应强度方向向里且增大，根据楞次定律判断可知电流方向为
(2)(3)根据法拉第电磁感应定律得
感应电流为
故电压表的示数为
18．(1)2 T；(2)0.075 J
(1)由图像可知，杆自由下落0.1 s进入磁场以v=1.0 m/s做匀速运动，产生的感应电动势
E=BLv
杆中的感应电流
杆所受的安培力
F安=BIL
由平衡条件得
mg=F安
代入数据得
B=2 T
(2)电阻R产生的热量
Q=I2Rt=0.075 J
19．(1)，方向由；(2)mv；(3)
(1)ab棒产生的感应电动势
ab棒中电流
方向由。
(2)当ab棒与cd棒速度相同时，cd棒的速度最大，设最大速度为，由动量守恒定律
解得
由能量守恒关系
Q=mv-(2m)v
解得
Q=mvcd棒上
Q=mv
(3)当ab棒的速度为时， cd棒的速度为，由动量守恒定律
解得
I==
解得
I=cd棒受力为
此时cd棒加速度为
20．(1)；(2)；(3)
(1)线框在下滑阶段匀速进入磁场瞬间有
解得
(2)由动能定理，线框从离开磁场至上滑到最高点的过程
线圈从最高点滑下至进入磁场瞬间
联立解得
(3)线框在向上通过磁场过程中，由能量守恒定律得
而，则
解得线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热。
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