2025-2026学年鲁科版物理选择性必修第二册单元测试第二章 电磁感应及其应用（含解析）

第二章 电磁感应及其应用
(满分：100分)
一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求)
1．下列说法正确的是(　　)
A．奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象
B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中一定会产生感应电流
C．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大
D．涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律
2．关于线圈的自感系数、自感电动势，下列说法正确的是(　　)
A．线圈中电流变化越大，线圈自感系数越大
B．对于某一线圈，自感电动势正比于电流的变化量
C．一个线圈的电流均匀增大，这个线圈的自感系数、自感电动势都不变
D．自感电动势的方向总与原电流方向相反
3．图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号会传到控制中心，如图乙所示。则列车的运动情况可能是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．匀速运动 B．匀加速运动
C．匀减速运动 D．变加速运动
4．如图所示，将一半径为r的金属圆环在垂直于环面的磁感应强度为B的匀强磁场中用力握中间使其变成“8”字形状，并使上、下两圆半径相等。如果环的电阻为R，则此过程中流过环的电荷量为(　　)
A． B．
C．0 D．
二、双项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)
5．如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
6．如图所示，金属圆形线圈P与U形金属框架放在纸面内，图中虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆ab放在U形金属框架上，杆ab在U形金属框架上运动过程中始终与U形金属框架的边保持垂直且接触良好。若要使圆形线圈P中产生顺时针方向的感应电流，杆ab在U形金属框架上的运动情况可能是(　　)
A．向右加速运动 B．向右减速运动
C．向左加速运动 D．向左减速运动
7．足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为1 m，电阻不计。质量为1 kg、长为1 m、电阻为1 Ω的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为B1和B2，其中B1＝2 T，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为0.1 kg的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度v1＝2 m/s，CD的速度为v2且v2>v1，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取10 m/s2，下列说法正确的是(　　)
A．B2的方向向上　　　 B．B2的方向向下
C．v2＝5 m/s D．v2＝3 m/s
8．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为l，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧的下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，除电阻R外其余电阻不计。重力加速度为g，不计空气阻力。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(　　)
A．释放瞬间金属棒的加速度g
B．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为由a→b
C．金属棒的速度为v时，所受安培力F＝
D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量
三、非选择题(共60分，其中9、10题为实验题，11、12、13题为计算题)
9．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分，请补充完整。
甲　　　　　　　　　乙
(1)如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道
_____________________________________________________________________。
(2)如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏。电路稳定后，若向左移动滑动变阻器的滑片，电流表指针向________偏转，若将线圈A抽出，电流表指针向________偏转(以上均选填“左”或“右”)。
10．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
(1)将图中所缺的导线补接完整(要求滑动变阻器滑片向右移时，电阻减小)。
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：
①将A线圈迅速插入B线圈时，灵敏电流计指针________________________；
②A线圈插入B线圈稳定后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针_________________________________________________________________
(3)在做“研究电磁感应现象”实验时，如果B线圈两端不接任何元件，则B线圈电路中将________。
A．因电路不闭合，无电磁感应现象
B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势
C．不能用楞次定律判断感应电动势方向
D．可以用楞次定律判断感应电动势方向
11．如图所示，用均匀导线做成正方形单匝线圈，边长为0.3 m，线框有部分(即ab连线左侧)处于垂直纸面向里的匀强磁场中，此时B＝3 T。
(1)当磁场以10 T/s的变化率减弱时，Uab为多大？
(2)当线圈以0.5 m/s的水平速度向右刚要离开磁场时，Ucd为多大？(结果保留两位有效数字)
12．如图所示，有一夹角为θ的金属角架，角架所围区域内存在匀强磁场，磁场的磁感强度大小为B，方向与角架所在平面垂直，一段直导线ab，从顶角c贴着角架以速度v向右匀速运动。求：
(1)t时刻角架的瞬时感应电动势；
(2)t时间内角架的平均感应电动势。
13．做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r＝5.0 cm，线圈导线的截面积A＝，电阻率ρ＝1.5 Ω·m。如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)
(1)该圈肌肉组织的电阻R；
(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；
(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。
参考答案
1．A　[由物理学史可知A正确；闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动且使磁通量变化才产生感应电流，故B错误；感应电动势与磁通量的变化率成正比，故C错误；涡流也是感应电流，也遵循法拉第电磁感应定律，故D错误。]
2．C　[线圈的自感系数L只由线圈本身的因素决定，选项A错误；由E自＝L知，E自与成正比，与ΔI无直接关系，选项B错误，C正确；E自的方向在电流增大时与原电流方向相反，在电流减小时与原电流方向相同，选项D错误。]
3．C　[当列车通过线圈时，线圈的左边及右边先后切割磁感线，由E＝Blv可得电动势的大小由速度v决定，由题图乙可知线圈产生的感应电动势均匀减小，则列车做匀减速运动，选项C正确。]
4．B　[通过环横截面的电荷量只与磁通量的变化量和环的电阻有关，因此，ΔΦ＝Bπr2－2×Bπ＝Bπr2，电荷量q＝＝，B正确。]
5．AD　[探测器内线圈通有变化的电流产生变化的磁场，若有金属，则金属中会产生涡流，涡流磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警，故A、D正确，C错误；各种金属物体都会被探测器探测到，故B错误。]
6．BC　[杆ab向右加速运动，根据右手定则可知，杆ab中的电流由b到a逐渐增加，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向里逐渐增强，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着逆时针方向，A错误；杆ab向右减速运动，根据右手定则可知，杆ab中的电流由b到a逐渐减小，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向里逐渐减小，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着顺时针方向，B正确；杆ab向左加速运动，根据右手定则可知，杆ab中的电流由a到b逐渐增加，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向外逐渐增强，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着顺时针方向，C正确；杆ab向左减速运动，根据右手定则可知，杆ab中的电流由a到b逐渐减小，根据右手螺旋定则可得，穿过圆形线圈的磁场向外逐渐减小，根据楞次定律，圆形线圈产生的感应电流沿着逆时针方向，D错误。]
7．BD　[CD运动速度v2大于导体棒MN的速度v1，则导体棒MN受到水平向右的摩擦力，因为导体棒MN做匀速运动，所以导体棒MN受到的安培力方向水平向左，导体棒MN的质量m＝1 kg，设MN受到的安培力大小为FMN，规定水平向右为正方向，对导体棒MN受力分析有μmg－FMN＝0，解得FMN＝2 N，根据左手定则可知，MN中电流从N流向M，设CD受到的安培力为FCD，重物质量m0＝0.1 kg，对CD受力分析有－μmg＋FCD＋m0g＝0，解得FCD＝1 N，则CD受到的安培力向右，电流从D流向C，根据左手定则可知，B2的方向竖直向下，A错误，B正确；FMN＝B1IL，FCD＝B2IL，根据法拉第电磁感应定律有E＝B1Lv1－B2Lv2，根据闭合电路欧姆定律有E＝IR，联立解得v2＝3 m/s，C错误，D正确。]
8．AC　[释放瞬间金属棒的速度为零，故仅受重力，其加速度为重力加速度，故A选项正确；当金属棒向下运动切割磁感线时，由右手定则可知流过电阻R的电流方向是由b→a，故B选项错误；当金属棒速度为v时，感应电动势E＝Blv，感应电流I＝，则安培力F＝BIl＝，故C选项正确；最终金属棒停止运动，重力势能的减少量等于R上产生的焦耳热和弹簧弹性势能之和，故D选项错误。]
9．解析：(1)探究线圈中感应电流的方向必须先知道：①电流表指针偏转方向与电流从正(负)接线柱流入时的关系，②线圈的绕向，③电流表指针的偏转方向。题中可由偏转方向得出电流流入电表的方向，再进一步得到线圈中电流的流向，则必须知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系。
(2)开关闭合时，线圈A产生的磁场由无到有，穿过线圈B的磁通量增加，若将滑片向左移动，线圈A中电流增加，穿过线圈B的磁通量也增加，且磁场方向未变，所以电流表指针偏转方向与开关闭合时的偏转方向相同，即向右偏转；若将线圈A抽出，穿过线圈B的磁通量减少，电流表指针向左偏转。
答案：(1)电流表指针偏转方向与电流方向间的关系　(2)右　左
10．解析：(1)如图所示。
(2)依据楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则①向右偏转一下；②向左偏转一下。
(3)穿过B线圈中的磁通量发生变化，即产生电磁感应现象，因电路不闭合，无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势的方向，B、D正确。
答案：(1)见解析图　(2)①向右偏转一下
②向左偏转一下　(3)BD
11．解析：(1)E＝＝S＝0.6 V
Uab＝Ir＝E＝0.25 V。
(2)E′＝Blv＝3×0.3×0.5 V＝0.45 V
Ucd＝E′≈0.34 V。
答案：(1)0.25 V　(2)0.34 V
12．解析：(1)ab直导线向右运动的过程中切割磁感线，构成回路的长度不断变大，感应电动势的大小不断变化。在t时间内设位移为x，则x＝vt
切割长度l＝x tan θ
感应电动势E＝Blv
联立解得E＝Bv2t tan θ。
(2)由法拉第电磁感应定律得＝
ΔΦ＝ΔS·B＝x·l·B
联立解得＝Bv2t tan θ。
答案：(1)Bv2t tan θ　(2)Bv2t tan θ
13．解析：(1)由电阻定律得R＝ρ
代入数据得R≈6×103 Ω。
(2)感应电动势E＝
代入数据得E≈4×10-2 V。
(3)由焦耳定律得Q＝Δt
代入数据得Q＝8×10-8 J。
答案：(1)6×103 Ω　(2)4×10-2 V　(3)8×10-8 J