高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第二册第二节 法拉第电磁感应定律随堂练习题

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2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第二册2.2法拉第电磁感应定律 课后练习（解析版）1．如图甲所示，线圈中通有如图乙所示的电流，电流从a到b为正方向，那么在0~这段时间内，用丝线悬挂的铝环M中产生感应电流，则（　　）A．从左向右看感应电流先逆时针后顺时针B．感应电流的大小先减小后增加C．铝环受到的安培力先向左后向右D．铝环始终有扩大的趋势2．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　）A．棒产生的电动势为Bl2ω B．微粒的电荷量与质量之比为 C．电阻消耗的电功率为 D．电容器所带的电荷量为CBr2ω3．关于感应电动势、磁通量、磁通量的变化量，下列说法不正确的是（　　）A．穿过回路磁通量越大，磁通量变化量不一定越大，回路中感应电动势也不一定越大B．回路中感应电动势与线圈匝数有关C．穿过回路的磁通量的变化率为0，回路中的感应电动势一定为0D．某一时刻穿过回路的磁通量为0，回路中的感应电动势一定为04．如图所示，、为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒斜放在两导轨之间，与导轨接触良好，。磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨间夹角为，以速度v水平向右匀速运动，不计导轨和金属棒的电阻，则流过金属棒中的电流为（　　）A． B． C． D．5．如图，直角三角形金属框放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于边向上。两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕边逆时针转动时，下列判断正确的是（　　）A．电流表没有读数，电势相等 B．电流表有读数，电势不相等C．电压表无读数，电势不相等 D．电压表有读数，电势不相等6．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，如线圈所围面积里的磁通量随时间变化的规律如图所示，则关于线圈中下列说法错误的是（　　）A．0时刻感应电动势最大B．0.05 s时感应电动势为零C．0.05 s时感应电动势最大D．0~0.05 s这段时间内平均感应电动势为0.4 V7．穿过某线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示。下面几段时间内，产生感应电动势最大的是（　　）① 0~ 5 s    ②  5 ~ 10 s    ③ 10 ~ 12 s     ④  12 ~ 15 sA．①② B．②③ C．③④ D．④8．一条长l=0.20 m的直导线在磁感应强度为B的匀强磁场中，以v=3.0 m/s的速度做切割磁感线运动。若l、v、B三者互相垂直，导线中产生了感应电动势，其大小为0.30 V，则B的大小为（　　）A．0.50 T B．0.20 T C．0.30 T D．0.18 T9．闭合电路中，感应电动势的大小与穿过它的（　　）A．磁通量成正比 B．磁通量变化量成正比C．磁通量变化率成正比 D．磁感应强度成正比10．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框，线框由均匀电阻丝制成，边长为L，总电阻值为r。两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场方向竖直向下。线框沿垂直于方向的速度进入磁场，当对角线刚进人磁场时线框的速度大小为v，方向与磁场边界成角，则对角线刚进入磁场时（　　）A．线框产生的感应电动势为 B．线框中的感应电流为C．线框所受安培力大小为 D．两端的电压为11．如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒（　　）
A．从位置①到②的过程中，E增大、I增大B．经过位置②时，E最大、I为零C．从位置②到③的过程中，E减小、I不变D．从位置①到③的过程中，E和I都保持不变12．许多智能手机都有无线充电功能。其基本原理是：充电底座以及手机终端分别内置了线圈，送电线圈通有一定频率的交流电，当两者靠近，通过电磁感应在手机受电线圈中产生一定的感应电流，从而将电能从发射端转移到接收端，便开始从充电座向手机进行供电，忽略送电线圈和受电线圈的电阻。下列关于无线充电的说法正确的是（　　）A．充电底座可用大容量的干电池作为电源B．送电、受电线圈受到的安培力一定是引力C．受电线圈中电流的大小与电源频率有关D．受电线圈中电流的大小与受电线圈匝数有关13．如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，匝数均为n匝，线圈半径。磁场方向与两线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。两线圈中产生的感应电动势分别为和，感应电流分别为和。不考虑两线圈间的相互影响。下列说法中正确的是（　　）A．，感应电流均沿顺时针方向B．，感应电流均沿逆时针方向C．，感应电流均沿逆时针方向D．，感应电流均沿顺时针方向14．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为L的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向左运动，当回路运动到关于OO′对称的位置时（　　）A．穿过回路的磁通量不为零B．回路中感应电动势大小为2BLv0C．回路中感应电流的方向为逆时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相反15．图a~d分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是（　　）A．图（a）中回路产生的感应电动势增大B．图（b）中回路产生的感应电动势一直在变大C．图（c）中回路在0~t1时间内产生的感应电动势大于在t1~t2时间内产生的感应电动势D．图（d）中回路产生的感应电动势先变小再变大16．如图所示，正方形导线框ABCD由左、右两部分组成，，分别是AD和BC边的中点。其右半部分可绕对称轴转动，框的总电阻为R、边长为a。将框水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向与AB边垂直并与线框平面成角。现将线框右半边以角速度逆时针转动，当转动时。求：（1）此时CD中产生的感应电动势大小；（2）此时AB边所受安培力大小。
   17．如图所示，粗细均匀的电阻为r的金属圆环放在磁感应强度为B的垂直环面的匀强磁场中。圆环直径为d，电阻为的金属棒ab在开始处与环相切，使ab始终以垂直于棒的速度v向左运动，当ab端的连线到达圆环的直径位置时，问：（1）ab棒中的电流是多大？（2）a、b两端哪端电势高？ab两端电势差为多大？  18．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=，金属杆ab以恒定的速率v=0.5m/s在光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R=2Ω（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，金属杆ab的质量为0.1kg；试求：（1）电路中产生感应电动势的大小是多少？（2）金属杆ab感应电流大小是多少？方向如何？（3）金属杆ab受到的安培力的大小是多少？方向如何？19．如图所示，半径为的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心。（1）保持磁场不变，判断线圈的半径由变到过程中，线圈内是否有感应电流产生？（2）保持磁场区域的半径不变，使磁感应强度大小随时间变化的关系式为，求线圈中的电流I的大小。  20．如图所示，间距的平行且足够长的光滑导轨固定在绝缘水平面上，其倾斜部分与水平面的夹角，在倾斜导轨顶端连接一阻值的定值电阻。质量kg，电阻的金属杆MN垂直导轨跨放在导轨上，在倾斜导轨区域和水平导轨区域均施加一方向垂直于各自导轨平面向下、磁感应强度大小相等的勾强磁场。闭合开关S由静止释放金属杆MN，已知金属杆MN运动到水平轨道前，已达到最大速度，且最大速度m/s，不计导轨电阻且金属杆MN始终与导轨接触良好，倾斜导轨底端与水平导轨通过一小段圆弧平滑连接，取重力加速度大小。求：（1）磁感应强度大小B；（2）金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离。 参考答案1．C【详解】A．根据题意可知，由于电流从a到b为正方向，当电流是从a流向b，由右手螺旋定则可知，线圈B的磁场水平向右，由于电流的减小，所以磁通量变小，根据楞次定律可得，铝环M的感应电流顺时针（从左向右看）；当电流增大时，磁通量变大，根据楞次定律可得，铝环M的感应电流逆时针（从左向右看），A错误；B．由图乙可知，ab内的电流的变化率不变，则产生的磁场的变化率不变，根据法拉第电磁感应定律可知，产生的电动势的大小不变，所以感应电流的大小也不变，B错误；CD．穿过线圈M的磁通量先减小后增大，根据楞次定律，阻碍磁通量的变化，则铝环受到的安培力先向左后向右，线圈先扩大后收缩的趋势，C正确D错误。故选C。2．B【详解】A．由于在圆环内存在磁感应强度为B的匀强磁场，所以金属棒有效切割长度为r，金属棒切割磁感线产生的感应电动势A错误；B．带电微粒静止处于状态，由平衡条件得解得微粒的电荷量与质量之比B正确；C．电阻消耗的电功率为D．电容器所带的电荷量为D错误。故选B。3．D【详解】A．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势穿过回路的磁通量越大，磁通量的变化量不一定越大，磁通量的变化率不一定越大，回路中的感应电动势不一定越大，A正确；B．由可知，回路中的感应电动势与线圈的匝数有关，B正确；C．穿过回路的磁通量的变化率为0，由可知，回路中的感应电动势一定为0，C正确；D．某一时刻穿过回路的磁通量为0，但是磁通量的变化率不一定为零，由可知，回路中的感应电动势不一定为0，D错误。故选D。4．A【详解】金属棒的感应电动势为流过金属棒中的电流为所以A正确；BCD错误；故选A。5．C【详解】导体棒bc、ac做切割磁感线运动，产生感应电动势，、不为零，电势不相等，电势不相等，但运动的过程中穿过线圈的磁通量一直为零，不变，故金属框中无电流，电流表没有读数，同时电压表也没有读数；ABD错误，C正确。故选C。6．C【详解】A．由图示图象可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故A正确，不符合题意；BC．由图示图象可知，0.05s时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，不符合题意；C错误，符合题意；D．由法拉第电磁感应定律可知，0～0.05s内平均感电动势故D正确，不符合题意。故选C。7．C【详解】根据法拉第电磁感应定律可得，感应电动势的公式为则感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，由图像可知，图像的斜率的绝对值表示感应电动势的大小，所以感应电动势最大的是10 ~ 15 s，则C正确；ABD错误；故选C。8．A【详解】根据代入数据解得所以A正确；BCD错误；故选A。9．C【详解】根据法拉第电磁感应定律可知，闭合电路中，感应电动势的大小与穿过它的磁通量变化率成正比，所以C正确；ABD错误；故选C。10．B【详解】A．对角线刚进入磁场时线框切割磁感线的有效长度为L，产生的感应电动势为故A错误；B．根据闭合电路欧姆定律可知线框中的感应电流为故B正确；C．边所受的安培力为边所受的安培力为根据几何关系可知F1、F2方向垂直，故线框所受安培力的大小为故C错误；D．a、c两端的电压为故D错误。故选B。11．C【详解】A．由导体做切割磁感线产生电动势公式可知，L增大，E就会增大，由电阻定律可知导体中的电流为导体做匀速运动，所以I不变，A错误；B．经过②位置时，L最大，E最大，电流不为0，B错误；C．L减小，E减小，电流不变，C正确；D．从位置①到③的过程中，E先增大后减小，I保持不变，D错误；故选C。12．CD【详解】A．变化的磁场才能在受电线圈中产生感应电流，故充电底座只能使用交流电源，故A错误；B．由楞次定律可知，当送电线圈中电流增大时，两线圈表现为斥力，电流减小时，表现为引力，故B错误；CD．由法拉第电磁感应定律可知：感应电流大小与线圈匝数和磁通量变化率均有关，而电源频率决定磁通量变化率，故CD正确。故选CD。13．BC【详解】AB．磁场垂直于纸面向里，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增加，由楞次定律可知，线圈中的感应电流沿逆时针方向；设导线的电阻率为ρ，横截面积为S导线，由电阻定律可知，线圈电阻导线 AB由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势感应电动势之比A错误，B正确；CD．由欧姆定律可知，感应电流电流之比C正确，D错误。故选BC。14．BC【分析】考查电磁感应相关知识。【详解】A．当前位置，回路的磁通量正负相抵，恰好为零，A项错误；B．cd边切割磁感线产生的感应电动势为BLv0，ab边切割磁感线产生的感应电动势也为BLv0，方向均为逆时针，故回路中感应电动势大小为2BLv0，B项正确；C．根据右手定则判断回路中感应电流的方向为逆时针方向，C项正确；D．由左手定则可知，回路中ab边与cd边所受安培力方向相同，均为向右，D项错误。故选BC。15．CD【详解】A．图a中磁通量Φ不变，无感应电动势，故A错误；B．图b中磁通量Φ随时间t均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变，故B错误；C．图c中回路在0～t1时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k1，在t1～t2时间内磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率为k2，从图象中发现： k1大于k2的绝对值；所以在0～t1时间内产生的感应电动势大于在 t1～t2时间内产生的感应电动势，故C正确；D．图d中磁通量Φ随时间t变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，故D正确。故选CD。16．（1）；（2）【详解】（1）将线框右半边以角速度逆时针转动，当转动时，此时CD边速度方向恰好垂直磁感线，根据法拉第电磁感应定律可得：此时CD中产生的感应电动势大小（2）此时线框中的感应电流为则AB边所受安培力大小为17．（1）；（2）a端高；【详解】（1）ab棒的感应电动势为ab棒中的电流为联立解得（2）由右手定则可判通过ab棒中的电流方向由b指向a，由于ab棒相当于电源，则a点电势高；ab两端电势差为代入数据解得18．（1）1V；（2）0.5A，由b到a；（3）1N；水平向左【详解】(1)由代入数据可得E=1V。(2)由闭合电路欧姆定律可得由右手定则可知，电流方向由b到a。(3)金属杆ab受到的安培力大小为由左手定则可知，安培力水平向左。19．（1）线圈内没有产生感应电流；（2）【详解】（1）保持磁场不变，线圈的半径由变到的过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以线圈内没有产生感应电流。 （2）由题意，根据法拉第电磁感应定律可得线圈中感应电动势为磁感应强度随时间的变化率为线圈的面积为根据闭合电路欧姆定律可得线圈中的电流为联立以上各式解得20．（1）；（2）【详解】（1）金属杆MN在倾斜导轨上滑行的速度最大时，受到的合力为零，对其受力分析，有产生的感应电动势的最大值根据欧姆定律可得解得（2）根据牛顿第二定律有任意时刻由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义可得可得即解得