第2章 电磁感应 单元练习（含解析）2024-2025学年物理人教版（2019）选择性必修第二册

第2章 电磁感应 练习2024-2025学年物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题。
1、如图所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，且d0 L，先将线框拉到如图所示的位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是(　　)
A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a
B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a
C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等
D．金属线框最终将在有界磁场中做往复运动
2、在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是(　　)
A．电压表有读数，电流表没有读数
B．电压表有读数，电流表也有读数
C．电压表无读数，电流表有读数
D．电压表无读数，电流表也无读数
3、某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中产生感应电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则(　　)
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到
4、如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　　)
5、（双选）绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。下列说法正确的是(　　)
A．若保持开关闭合，则铝环不断升高
B．若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度
C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落
D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变
6、如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，在外力作用下向右做匀加速直线运动穿过磁场，则下列判断正确的是(　　)
A．导线框进入磁场时，感应电流随时间均匀增大
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框离开磁场时，受到的安培力恒定不变
7、（双选）图甲为常见的家用电磁炉，图乙为电磁炉的工作原理图。当通以高频交变电流时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是(　　)
A．磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好
B．由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流方向为顺时针
C．电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡流来工作的
D．普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤
8、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
9、（双选）如图所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则(　　)
A．若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动
B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动
C．若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动
D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动
10、如图所示，正方形线圈位于纸面内，边长为L，匝数为N，电阻为R，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，当线圈在图示位置转过90 °时，则穿过线圈某横截面的总电量为(　　)
A．BL2　　B．NBL2　　C．　　D．
11、某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动
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(　　)
13、如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(　　)
A．闭合开关S的瞬间
B．闭合开关S后，把R的滑片向右移
C．闭合开关S后，把P中的铁芯从左边抽出
D．闭合开关S后，把Q远离P
14、如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为(　　)
A．BLv B．BLv sin θ C．BLv cos θ D．BLv(1＋sin θ)
15、如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球(　　)
A．整个过程匀速运动
B．进入磁场过程中做减速运动，穿出磁场过程中做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出磁场时的速度一定小于初速度
16、（双选）如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻可忽略的电感线圈，C是电容很大的电容器。下列说法正确的是(　　)
A.开关S刚闭合后，灯泡A亮一下又逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮
B．开关S闭合足够长时间后，灯泡A和B一样亮
C．电路稳定后断开开关S时，灯泡A闪亮后逐渐熄灭
D．电路稳定后断开开关S时，灯泡B的电流换向，逐渐熄灭
二、简答题。
17、如图，水平放置的光滑平行金属导轨右端与电阻R连接，金属棒ab垂直置于导轨上，导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场。棒获得初速度v后开始向右运动。
(1)指出ab棒中感应电流的方向；
(2)ab棒运动过程中，速度如何变化。
三、填空与实验题。
18、某同学在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、阻值较大的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到电源上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表完全相同，零刻度线在表盘中央。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。
(1)当滑片P较快地向左滑动时，电流表甲的指针的偏转情况是________，电流表乙的指针的偏转情况是________。(均填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)
(2)断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，电流表乙的指针的偏转情况是________(填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。
(3)从上述实验可以初步得出结论：
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
四、计算题。
19、在如图所示的三维坐标系中，有与x轴同方向的磁感应强度为B的匀强磁场。一矩形导线框，面积为S，电阻为R，其初始位置abcd与xOz平面的夹角为θ，以z轴为转动轴沿顺时针方向匀速转动2θ角到达a′b′cd位置，角速度为ω。求：
(1)这一过程中导线框中产生的感应电动势的平均值；
(2)θ为0°时感应电动势的瞬时值。
20、磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图甲是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。如图乙所示，通道尺寸a＝2．0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8．0 T的匀强磁场，沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝99．6 V，海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率ρ＝0.20 Ω·m。
(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向。
(2)船以vs＝5．0 m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5．0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd＝8．0 m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感。
(3)船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－U感计算，海水受到的安培力的80%可以转化为对船的推力。当船以vs＝5．0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。
第2章 电磁感应 练习2024-2025学年物理人教版（2019）选择性必修第二册
一、选择题。
1、如图所示，用一根长为L、质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点连接并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场，且d0 L，先将线框拉到如图所示的位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是(　　)
A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→a
B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→a
C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等
D．金属线框最终将在有界磁场中做往复运动
【答案】D　
2、在匀强磁场中，a、b是两条平行金属导轨，而c、d为串有电流表、电压表的两金属棒，如图所示，两棒以相同的速度向右匀速运动，则以下结论正确的是(　　)
A．电压表有读数，电流表没有读数
B．电压表有读数，电流表也有读数
C．电压表无读数，电流表有读数
D．电压表无读数，电流表也无读数
【答案】D
3、某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中产生感应电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则(　　)
A．被测金属物中产生的是恒定电流
B．被测金属物中产生的是交变电流
C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报
D．违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到
【答案】B　
4、如图所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是(　　)
【答案】D
5、（双选）绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示。线圈上端与电源正极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起。下列说法正确的是(　　)
A．若保持开关闭合，则铝环不断升高
B．若保持开关闭合，则铝环停留在跳起后的某一高度
C．若保持开关闭合，则铝环跳起到某一高度后将回落
D．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变
【答案】CD　
6、如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd，在外力作用下向右做匀加速直线运动穿过磁场，则下列判断正确的是(　　)
A．导线框进入磁场时，感应电流随时间均匀增大
B．导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a
C．导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向右
D．导线框离开磁场时，受到的安培力恒定不变
【答案】A
7、（双选）图甲为常见的家用电磁炉，图乙为电磁炉的工作原理图。当通以高频交变电流时，线圈产生的磁场会随电流的大小和方向的变化而变化，使电磁炉上方的铁锅产生感应电流，从而使其发热。下列说法正确的是(　　)
A．磁场变化的频率越高，电磁炉的加热效果越好
B．由上往下看，图乙中的线圈该时刻的电流方向为顺时针
C．电磁炉是利用电磁感应在锅体中产生涡流来工作的
D．普通陶瓷砂锅也可利用电磁炉来煲汤
【答案】AC　
8、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
9、（双选）如图所示，在水平面上有一固定的导轨，导轨为U形金属框架，框架上放置一金属杆ab，不计摩擦，在竖直方向上有匀强磁场，则(　　)
A．若磁场方向竖直向上并增强时，杆ab将向右移动
B．若磁场方向竖直向上并减弱时，杆ab将向右移动
C．若磁场方向竖直向下并增强时，杆ab将向右移动
D．若磁场方向竖直向下并减弱时，杆ab将向右移动
【答案】BD　
10、如图所示，正方形线圈位于纸面内，边长为L，匝数为N，电阻为R，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，当线圈在图示位置转过90 °时，则穿过线圈某横截面的总电量为(　　)
A．BL2　　B．NBL2　　C．　　D．
【答案】D
11、某同学设计了一个电磁冲击钻，其原理示意图如图所示，若发现钻头M突然向右运动，则可能是(　　)
A．开关S由断开到闭合的瞬间
B．开关S由闭合到断开的瞬间
C．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P加速向右滑动
D．保持开关S闭合，滑动变阻器滑片P匀速向右滑动
【答案】A　
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
13、如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有(　　)
A．闭合开关S的瞬间
B．闭合开关S后，把R的滑片向右移
C．闭合开关S后，把P中的铁芯从左边抽出
D．闭合开关S后，把Q远离P
【答案】A　
14、如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，a、c两点间的电势差为(　　)
A．BLv B．BLv sin θ C．BLv cos θ D．BLv(1＋sin θ)
【答案】B
15、如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球(　　)
A．整个过程匀速运动
B．进入磁场过程中做减速运动，穿出磁场过程中做加速运动
C．整个过程都做匀减速运动
D．穿出磁场时的速度一定小于初速度
【答案】D　
16、（双选）如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻可忽略的电感线圈，C是电容很大的电容器。下列说法正确的是(　　)
A.开关S刚闭合后，灯泡A亮一下又逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮
B．开关S闭合足够长时间后，灯泡A和B一样亮
C．电路稳定后断开开关S时，灯泡A闪亮后逐渐熄灭
D．电路稳定后断开开关S时，灯泡B的电流换向，逐渐熄灭
【答案】A、C
二、简答题。
17、如图，水平放置的光滑平行金属导轨右端与电阻R连接，金属棒ab垂直置于导轨上，导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场。棒获得初速度v后开始向右运动。
(1)指出ab棒中感应电流的方向；
(2)ab棒运动过程中，速度如何变化。
【答案】(1)由b指向a　 (2)变小
三、填空与实验题。
18、某同学在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，设计了如图所示的装置。线圈A通过电流表甲、阻值较大的电阻R′、滑动变阻器R和开关S连接到电源上，线圈B的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表完全相同，零刻度线在表盘中央。闭合开关后，当滑动变阻器R的滑片P不动时，甲、乙两个电流表指针的位置如图所示。
(1)当滑片P较快地向左滑动时，电流表甲的指针的偏转情况是________，电流表乙的指针的偏转情况是________。(均填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)
(2)断开开关，待电路稳定后再迅速闭合开关，电流表乙的指针的偏转情况是________(填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”)。
(3)从上述实验可以初步得出结论：
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
【答案】(1)向左偏　向右偏　(2)向右偏
(3)穿过闭合回路的磁通量发生变化时产生感应电流，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化
四、计算题。
19、在如图所示的三维坐标系中，有与x轴同方向的磁感应强度为B的匀强磁场。一矩形导线框，面积为S，电阻为R，其初始位置abcd与xOz平面的夹角为θ，以z轴为转动轴沿顺时针方向匀速转动2θ角到达a′b′cd位置，角速度为ω。求：
(1)这一过程中导线框中产生的感应电动势的平均值；
(2)θ为0°时感应电动势的瞬时值。
【答案】(1) 　(2)BSω
【解析】(1)导线框转动2θ角的过程所用的时间Δt＝，穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ＝2BSsin θ。由法拉第电磁感应定律知，此过程中产生的感应电动势的平均值＝＝＝。
(2)θ为0°时，线框中感应电动势的大小为ab边切割磁感线产生的感应电动势的大小
即E＝B·Lab·Lbc·ω＝BSω。
20、磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用。图甲是平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成。如图乙所示，通道尺寸a＝2．0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m。工作时，在通道内沿z轴正方向加B＝8．0 T的匀强磁场，沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U＝99．6 V，海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率ρ＝0.20 Ω·m。
(1)船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向。
(2)船以vs＝5．0 m/s的速度匀速前进。若以船为参照物，海水以5．0 m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到vd＝8．0 m/s。求此时两金属板间的感应电动势U感。
(3)船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′＝U－U感计算，海水受到的安培力的80%可以转化为对船的推力。当船以vs＝5．0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。
【答案】(1)796．8 N，沿y轴正方向(向右)　 (2)9．6 V　 (3)2 880 W
【解析】(1)根据安培力公式，推力F1＝I1Bb，其中I1＝，R＝ρ
则F1＝Bb＝B＝×8．0 N＝796．8 N
由左手定则判断，通道内海水受到的安培力的方向，即对海水推力的方向沿y轴正方向(向右)。
(2)此时海水切割磁感线的速度v感＝vd＝8．0 m/s，则有U感＝Bvdb
即U感＝8．0×8．0×0.15 V＝9．6 V。
(3)当船行驶时，通道中海水两侧的电压U′＝U－U感，则根据欧姆定律得
I2＝＝＝ A＝600 A
安培力F2＝I2Bb＝600×8．0×0.15 N＝720 N
海水对船的推力F＝80%F2＝80%×720 N＝576 N
海水推力的功率P＝Fvs＝576×5．0 W＝2 880 W。