第三节 电磁感应现象专题练习 Word版含答案

高中物理电磁现象与电磁波-第三节电磁感应现象专题练习
一、单选题
1.下列现象中，属于电磁感应现象的是（ ??）
A.?通电线圈在磁场中转动??????????????????????????????????????? B.?因闭合线圈在磁场中运动而产生电流
C.?磁铁吸引小磁针?????????????????????????????????????????????????? D.?小磁针在通电导线附近发生偏转
2.据新闻报道：2020年5月16日，广西玉林一在建工地发生了一起事故，一施工电梯突然失控从高处坠落，此次电梯坠落事故导致了一些人员伤亡。为了防止类似意外发生，某课外研究性学习小组积极投入到如何防止电梯坠落的设计研究中，所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（?? ）
A.?该小组设计原理有问题，当电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用
B.?当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中
C.?当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相反
D.?当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，已经穿过A闭合线圈，所以线圈A不会阻碍电梯下落，只有闭合线圈B阻碍电梯下落
3.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（?? ）
A.?磁铁插向左环，横杆发生转动????????????????????????????????? B.?磁铁插向右环，横杆发生转动
C.?无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动?????D.?无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动
4.如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B ， 导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd ． 当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是（?? ）
A.?一起向左运动???????????B.?一起向右运动???????????C.?相背运动，相互远离???????????D.?相向运动，相互靠近
5.如图所示，在垂直于纸面的范围足够大的匀强磁场中，有一个矩形线圈abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2和O3O4都是线圈的对称轴，应使线圈怎样运动才能使其中产生感生电流？（?? ）
A.?向左平动??????????????????????B.?向上或向下平动??????????????????????C.?向右平动??????????????????????D.?绕O1O2转动
6.如图所示电路中，线圈L与灯泡LA并联，当合上开关S后灯LA正常发光．已知，线圈L的电阻小于灯泡LA的电阻．则下列现象可能发生的是(　　)
A.?当断开S时，灯泡LA立即熄灭
B.?当断开S时，灯泡LA突然闪亮一下，然后逐渐熄灭
C.?若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡LA逐渐熄灭
D.?若把线圈L换成电阻，断开S时，灯泡LA突然闪亮一下，然后逐渐熄灭
7.如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动。下列四个图中能产生感应电流的是（?? ?）

A.??????????????????????B.??????????????????????C.?????????????????????D.?
8.如图所示，无限大磁场的方向垂直于纸面向里，A图中线圈在纸面内由小变大(由图中实线矩形变成虚线矩形)，B图中线圈正绕a点在平面内旋转，C图与D图中线圈正绕OO′轴转动，则线圈中不能产生感应电流的是(?? )
A.???????????????????????B.???????????????????????C.???????????????????????D.?
9.如图所示，4匝矩形线圈abcd，ab＝1m，bc＝0.5m，其总电阻R＝2Ω，线圈绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动，磁感应强度B＝1T，角速度ω＝20rad/s，当线圈由图示位置开始转过30°时，线圈中的电流强度为（?? ）
A.?20A?????????????????????????????????????B.?0A?????????????????????????????????????C.?10A?????????????????????????????????????D.?17.3A
10.在如图所示的四种磁场情况中能产生恒定的感生电场的是(?? )
A.?????????????????????????B.?????????????????????????C.?????????????????????????D.?
11.闭合线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，因磁场变化而发生电磁感应现象，则(?? )
A.?穿过线圈的磁通量越大，产生的感应电动势越大
B.?穿过线圈的磁通量变化量越大，产生的感应电动势越大
C.?穿过线圈的磁通量变化率越大，产生的感应电动势越大
D.?穿过线圈的磁感线条数越多，产生的感应电动势越大
12.平行闭合线圈的匝数为n，所围面积为S，总电阻为R，在Δt时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为ΔΦ，则通过导线某一截面的电荷量为（? ?）
A.?ΔΦR???????????????????????????????????B.?ΔΦnSR???????????????????????????????????C.?nΔΦΔtR???????????????????????????????????D.?nΔΦR
二、填空题
13.发现电流的周围空间存在磁场的物理学家是________；英国物理学家________发现了电磁感应现象；法国物理学家________提出分子电流假说，揭示了磁现象的电本质。
14.如图所示，L是一电阻可以忽略不计的电感线圈，a、b为L上的左右两个端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来开关S是闭合的，三个灯泡均在发光，某时刻将开关S断开，则a点的电势________b点（填“高于”、“低于”或“等于”），B、C两灯发生的现象为________．
15.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置．如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上电键稳定后可能出现的情况有：
A．将A线圈迅速拔出B线圈时，灵敏电流计指针将向________偏转（填“左”或“右”）；
B．A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将向________偏转（填“左”或“右”）．
16.如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以v0=2m/s、与导线成60°角的初速度运动，其最终的运动状态是________?，环中最多能产生________?J的电能。
三、综合题
17.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距l=0.50m，左端接一电阻R=0.20Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ac垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ac以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：
（1）ac棒中感应电动势的大小；
（2）维持ac棒做匀速运动的水平外力F的功率大小．
18.如图所示，一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1Ω的矩形线圈，从h1=5m的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动．
（1）求匀强磁场的磁感应强度B．
（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s，求磁场区域的高度h2 ．
（3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向．
（4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？
19.如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻．一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计．现让ef杆由静止开始沿导轨下滑．
（1）求ef杆下滑的最大速度vm ．
（2）已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q．
参考答案
1.【答案】 B
【解析】A．通电线圈在磁场中转动不属于电磁感应现象，A不符合题意；
B．因闭合线圈在磁场中运动而产生电流属于电磁感应现象，B符合题意；
C．磁铁吸引小磁针不属于电磁感应现象，C不符合题意；
D．小磁针在通电导线附近发生偏转不是电磁感应现象，D不符合题意。
故答案为：B。
2.【答案】 C
【解析】A．若电梯突然坠落时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，A不符合题意；
B．感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，B不符合题意；
C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，C符合题意；
D．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，D不符合题意。
故答案为：C。
3.【答案】 B
【解析】左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动。右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B
4.【答案】 D
【解析】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc ， 根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近。D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D
5.【答案】 D
【解析】解：由于磁场为匀强磁场，无论线圈在平面内如何平动，其磁通量都不变化，因此不会产生感应电流，ABC不符合题意；
当线圈绕O1O2转动时，磁通量将发生变化，如转过90°时磁通量为零，因此有感应电流产生，D符合题意．
故答案为：D．
6.【答案】 B
【解析】开关断开前，LA正常发光，由于线圈L的电阻很小，通过L的电流很大；当开关断开时，线圈中的电流会减小，产生自感现象，线圈立刻成了LA回路的电源，所以灯泡的亮度反而会增强一下后逐渐熄灭。故A错误，B正确。若把线圈换成电阻，断开S时不会有自感现象，所以灯泡立即熄灭，也不会闪亮一下，故CD错误。
故答案为：B
7.【答案】 D
【解析】??? A图线圈平行磁感应线运动，穿过线圈的磁通量为零且没有变化，不会差生产生感应电流，可 见A错误。
B图线圈虽然切割磁感应线运动，但穿过线圈的磁通量没有变化，不产生感应电流，可知B错误。
C图线圈绕轴运动，但线圈平行于磁感应线，穿过的线圈的磁通量没有变化，也不差生感应电流，可见C错误。
?D图线圈绕轴运动，磁通量在发生变化，线圈产生感应电流。可见D正确。
故答案为：D
8.【答案】 B
【解析】A、线圈在纸面内由小变大，磁通量增大，会产生感应电流，A不符合题意；
B、线圈正绕a点在平面内旋转，磁通量都不变化，因此不会产生感应电流，B符合题意；
C、C图与D图中线圈正绕OO′轴转动，磁通量都在减小，会产生感应电流，C.、D不符合题意。
故答案为：B。
9.【答案】 B
【解析】线圈由图示状态开始转动，穿过线圈的磁通量始终为零，没有感应电流产生，B对；
故答案为：B
10.【答案】 C
【解析】根据 E=n△Φ△t=nS△B△t ，知磁场线性变化才会产生恒定的感生电场，C对。
故答案为：C
11.【答案】 C
【解析】由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E=n △?△t ，即感应电动势与线圈匝数有关；同时可知，感应电动势与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大，穿过线圈的磁通量大，但若所用的时间长，则电动势可能小，ABD不符合题意，C符合题意；
故答案为：C．
12.【答案】 D
【解析】由法拉第电磁感应定律： E＝NΔΦΔt ?，再由殴姆定律： I=ER ；而电量公式：Q=It；三式联立可得：Q=n ΔΦR ，
故答案为：D。
13.【答案】奥斯特；法拉第；安培
【解析】丹麦物理学家奥斯特发现电能生磁，而英国科学家法拉第发现磁能生电。法国物理学家安培提出分子电流假说，揭示了磁现象的电本质。
14.【答案】低于；三灯均过一会儿才熄灭，流过灯泡BC的电流比原来大，B、C灯变亮后缓慢熄灭
【解析】解：开关闭合稳定时，流过A的电流大于流过BC的，开关由闭合到断开瞬间，线圈中产生的自感电流的方向为由a指向b，所以b点电势高于a点；BC灯原来的电流瞬间消失，而线圈产生自感电动势阻碍BC灯中电流减小，并与ABC组成回路，原来两支路灯电流不相等，则开关断开瞬间，电流都从原来A的值开始减小，所以三灯均过一会儿才熄灭，而流过灯泡BC的电流比原来大，B、C灯变亮后缓慢熄灭．
故答案为：低于，三灯均过一会儿才熄灭，流过灯泡BC的电流比原来大，B、C灯变亮后缓慢熄灭
15.【答案】左；左
【解析】解：如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈的磁通量增加，电流计指针向右偏，合上开关后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，穿过线圈的磁通量减少，电流计指针将向左偏；
A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，穿过线圈的磁通量减小，电流计指针将向左偏．
故答案为：左；左．
16.【答案】 匀速直线运动
；0.03
【解析】金属环最终会沿与通电直导线平行的直线，做匀速直线运动；最终速度v=v0cos60°由能量守恒定律，得环中最多能产生电能E=ΔEk=0.03J.
17.【答案】 （1）解：根据法拉第电磁感应定律，ac棒中的感应电动势为：
E=BLυ=0.40×0.50×4.0V=0.80V
（2）解：根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为：
I= ER=0.80.20A =4.0A
P=EI=0.80×4.0W=3.2W
【解析】（1）导体垂直切割磁感线，由磁感应强度B、长度L、速度v，则公式E=BLv求出感应电动势．
（2）拉力的功转化为电能，ac相当于电源，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小，由P=EI即可求得功率．
18.【答案】 （1）解：线圈做自由落体运动，机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh1= 12 mv02 ，
线圈进入磁场时受到的安培力：F=BId= B2d2v0R ，
线圈进入磁场时做匀速直线运动，由平衡条件得：mg= B2d2v0R ，
代入数据解得：B=0.4T
（2）解：线圈下边进入磁场后先做匀速运动，做匀速直线运动的时间：t0= Lv0 ，
代入数据解得：t0=0.05s，
线圈做加速运动的时间为：t1=t﹣t0=0.1s，
位移：h2=L+v0t1+ 12 gt12 ，
代入数据解得：h2=1.55m
（3）解：线圈下边刚离开磁场瞬间，线圈受到：v=v0+gt1 ，
代入数据解得：v=11m/s，
由牛顿第二定律得： B2d2vR ﹣mg=ma，
代入数据解得：a=1m/s2 ， 方向向上
（4）解：线圈的重力势能转化为焦耳热：
Q=mgL=0.016×10×0.5=0.08J
【解析】（1）由机械能守恒定律求出线圈进入磁场时的速度，然后由平衡条件求出磁感应强度．
求出线框匀速进入磁场过程的时间，然后求出线框做加速运动的时间，然后求出磁场的宽度．
求出线圈下边离开磁场时的速度，然后由牛顿第二定律求出加速度．
（4）线圈的重力势能转化为焦耳热．
19.【答案】 （1）解：根据法拉第电磁感应定律和安培力公式有：
? E=BLv? ①
? I= ER+r ②
?FA=BIL ③
根据牛顿第二定律有：
?mgsinθ﹣FA=ma ④
联立①②③④得：mgsinθ﹣ B2L2vmR+r =ma
当加速度a为零时，速度v达最大，速度最大值：vm= mg(R+r)sinθB2L2 ，
故ef杆下滑的最大速度为：vm= mg(R+r)sinθB2L2 ．
答：ef杆下滑的最大速度vm为 mg(R+r)sinθB2L2 ．
（2）解：根据能量守恒定律有：
? mgxsinθ= 12 mvm2+Q总 ．
得 Q总=mgxsinθ﹣ m3g2(R+r)2sin2θ2B4L4
定值电阻R产生的焦耳热 Q= RR+r Q总= RR+r [mgxsinθ﹣ m3g2(R+r)2sin2θ2B4L4 ]
根据电磁感应定律有： E = △φ△t ?
根据闭合电路欧姆定律有： I = ER+r
感应电量：q= I △t= △φR+r = BLxR+r
答：此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q是[mgxsinθ﹣ m3g2(R+r)2sin2θ2B4L4 ]，在该过程中通过定值电阻R的电荷量q为 BLxR+r ．
【解析】（1）首先分析杆的运动：杆的速度逐渐变大，安培力将逐渐变大，所以杆在导轨上做加速度逐渐减小的加速运动，当安培力等于重力沿导轨分力时匀速运动，速度达到最大．
（2）杆下滑过程中，重力势能减小转化为电路中的焦耳热和杆的动能，因此根据功能关系可求出焦耳热；根据法拉第电磁感应定律求出平均电流，然后根据q=It即可求出电量．