物理选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律练习

2.2法拉第电磁感应定律基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于电磁感应现象，以下说法正确的是（ ）

A．只要有导体做切割磁感线的运动就会有感应电流产生

B．只要有闭合导体做切割磁感线的运动就会有感应电流产生

C．只要有导体做切割磁感线的运动就会有感应电动势产生

D．只要闭合线圈中存在磁通量，闭合线圈中就有感应电流产生

2．如图所示，I、II区域是宽度L均为0.5m的匀强磁场，磁感应强度大小均为B=1T，方向相反，一边长L=0.5m、质量m=0.1kg、电阻R=0.5Ω的正方形金属线框abcd的ab边紧靠磁场边缘，在外力F的作用下向右匀速运动穿过磁场区域，速度v0=10m/s．在线框穿过磁场区的过程中，外力F所做的功为

A．5J B．7.5J C．10J D．15J

3．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，虚线间的距离为L，金属圆环的直径也是L．圆环以垂直于磁场边界的恒定速度v从左边界进入磁场又从右边界穿出的过程中，下列说法正确的是 （ ）

A．感应电流的大小先增大后减小

B．感应电流的方向先逆时针后顺时针

C．金属圆环受到的安培力先向左后向右

D．金属圆环进入磁场过程中平均感应电动势为

4．如图所示，一水平面内固定两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨上面横放着两根完全相同的铜棒ab和cd，构成矩形回路，在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场B．开始时，棒cd静止，棒ab有一个向左的初速度v0，则关于两棒以后的运动，下列说法正确的是

A．ab棒做匀减速直线运动，cd棒做匀加速直线运动

B．ab棒减小的动量等于cd棒增加的动量

C．ab棒减小的动能等于cd棒增加的动能

D．两棒一直运动，机械能不断转化为电能

5．如图所示，两水平虚线ef、gh之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一质量为m、电阻为R的正方形铝线框abcd从虚线ef上方某位置由静止释放，线框运动中ab始终是水平的，已知两虚线ef、gh间距离大于线框边长，则从开始运动到ab边到达gh线之前的速度随时间的变化关系图象合理的是（  ）

A． B． 

C．                    D．

6．如图所示，水平地面上方的矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个用相同材料、相同粗细的导线绕制的单匝闭合正方形线圈1和2，其边长分别是L1和L2，L1>L2．两个线圈均在距磁场上边界高处由静止开始自由下落．整个运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界，设线圈1和2刚进入磁场时的加速度大小分别为a1、a2，不计空气阻力，则

A．a1=a2 B．a1>a2

C．a1<a2 D．条件不足，无法比较a1、a2的大小

7．如图（a）所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的铜圆环，规定从上向下看时，铜环中的感应电流I沿顺时针方向为正方向．图（b）表示铜环中的感应电流I随时间t变化的图像，则磁场B随时间t变化的图像可能是下图中（ ）

A．

B．

C．

D．

8．下列关于感应电动势的说法中，不正确的是（ ）

A．不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势

B．感应电动势的大小跟穿过电路的磁通量的变化量成正比

C．感应电动势的大小跟穿过电路的磁通量的变化率成正比

D．感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量多少无关，但跟单位时间内穿过回路的磁通量变化有关

9．如图所示，水平桌面上的固定圆形金属框通过导线与桌面上的平行金属导轨相连接，圆形金属框处在垂直桌面里、感应强度随时间如图乙所示变化的磁场中，平行金属导轨处于垂直桌面向里的匀强磁场中，导轨上固定一根导体棒，导体棒与导轨接触良好，设水平向右为安培力的正方向，则导体棒所受的安培力随时间变化的图象正确的是

A． B．

C． D．

10．如图甲、乙、丙、丁所示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．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变

B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大

C．图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势

D．图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大

11．一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，如图甲所示，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示（以竖直向上为电流的正方向）．则在0～T时间内，下列说法正确的是（　　）

A．0～时间内，穿过线框的磁通量最小

B．～时间内，线框中产生的感应电流方向始终不变

C．～时间内，线框先有收缩的趋势后有扩张的趋势

D．～T时间内，线框所受安培力的合力方向向右

12．法拉第发明了世界上第一台发电机--法拉第圆盘发电机如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转下列说法正确的是　　

A．回路中电流大小不变，方向变化

B．回路中电流大小不变，方向不变

C．回路中电流的大小和方向都周期性变化

D．回路中电流方向不变，从a导线流进电流表

13．如图所示，总电阻为的金属丝围成的单匝闭合直角三角形线圈，边水平.圆形虚线与三角形相切于两点，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化关系为，则时，边所受的安培力（    ）

A．方向向右，大小为

B．方向向左，大小为

C．方向向右，大小为

D．方向向左，大小为

14．如图所示，U型导体框固定在水平面内，一匀强磁场竖直向下穿过导体框，导体棒ab垂直放在框上，以初速度v0水平向右运动，运动距离为L时停在框上。已知棒的质量为m，阻值为R，导体框的电阻不计。则下列说法正确的是（　　）

A．棒中感应电流的方向由a到b B．棒上产生的焦耳热一定为

C．棒克服安培力所做的功可能小于 D．当棒速度为时，运动距离一定为

15．如图所示，用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径为r的圆环，把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率（k＞0），ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为ρ。则（ ）

A．圆环具有扩张的趋势

B．圆环中产生顺时针方向的感应电流

C．图中ab两点间的电压大小为

D．圆环中感应电流的大小为

二、填空题（共4题）

16．如图所示，平行导轨间的距离为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面向里。一根足够长的金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻不计，当金属棒沿垂直于棒的方向滑行时，则ab的电势差为____，φa_____φb。（填写“＜”“＞”“﹦”）

17．如图所示，线框ABCD可绕OO′轴转动，当D点向外转动时，线框中有无感应电流?________；A、B、C、D四点中电势最高的是________点，电势最低的是________点．

18．如图所示，桌面上放一10匝的线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体．当磁体竖直向左运动时，穿过线圈的磁通量将______（选填“变大”或“变小”）．在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了1.0Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为_____V．

19．学习法拉第电磁感应定律后，为了定量验证感应电动势E与时间的关系，甲、乙两位同学共同设计了图示实验装置：线圈和电压传感器相连线圈和光电门固定在长木板的轨道上，强磁铁和挡光片固定在小车上。每当小车经过光电门时，光电门会记录下挡光时间同时触发电压传感器记录下内线圈产生的感应电动势E。利用弹簧将小车以不同的速度从轨道的右端弹出，就能得到一系列E和的实验数据。

（1）关于实验原理、过程和操作，下列说法正确的是______和_______。

A．实验中必须保持线圈、光电门的位置不变

B．实验中轨道必须保持水平

C．实验中轨道必须光滑

D．实验中每个挡光时间内线圈中磁通的变化量可视为不变

（2）两位同学用作图法分析实验数据在直角坐标系中作出_______（填“”或“”）图线，若图线是误差范围内通过原点的倾斜直线，则可验证E与成反比。

（3）若按（2）问中两同学的方法处理数据，当仅增大线圈匝数后得到的图线斜率会________（选填“增大”、“不变”、“减小”）

三、综合题（共4题）

20．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，N、Q两端接有的电阻。一金属棒垂直导轨放置，两端与导轨始终有良好接触，已知的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小。在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度沿导轨向上开始运动，可达到最大速度。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度。

（1）求拉力的功率P；

（2）开始运动后，经速度达到，此过程中克服安培力做功，求该过程中沿导轨的位移大小x。

21．在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场,区域Ⅰ的磁场方向垂直斜面向上,区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽度均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,t1时ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区,此时线框恰好以速度v1做匀速直线运动;t2时ab边下滑到JP与MN的中间位置,此时线框又恰好以速度v2做匀速直线运动.重力加速度为g

求：（1）线框两次匀速直线运动的速度v1，v2

（2）从t1到t2,有多少机械能转化为电能

22．如图（a）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像．平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角θ=30°，与右侧水平导轨平滑连接， 轨道上端连接一阻值R=0.5Ω的定值电阻，金属杆MN的电阻r=0.5Ω，质量m=0.2kg，杆长L=1m跨接在两导轨上．左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，右侧水平导轨区域也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为B= 1.0T， 闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的I-t图像，如图（b）所示．（g取10m/s2）

（1）求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率；

（2）根据计算机显示出的I-t图像可知，当t=2s时，I=0.8A，0-2s内通过电阻R的电荷量为1.0C， 求0-2s内在电阻R上产生的焦耳热；

（3）金属杆MN在水平导轨上滑行的最大距离 ．

23．如图所示，光滑导轨MN和PQ固定在同一水平面上，两导轨距离为L，两端接有阻值分别为和的定值电阻，两导轨间有一边长为的正方形区域abcd，该区域内有方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B．一质量为m的金属杆与导轨接触良好并静止于ab处，现用一恒力F沿水平方向拉金属杆，使之由静止开始向右运动（杆始终平行于ab边），若金属杆出磁场前已做匀速运动，不计导轨及金属杆的电阻．求：

（1）金属杆出磁场前的瞬间流过R1的电流大小和方向；

（2）金属杆做匀速运动时的速率．

参考答案

1．C

2．D

3．B

4．B

5．D

6．A

7．B

8．B

9．C

10．D

11．B

12．B

13．A

14．C

15．D

16．    >   

17．无    A、C    B、D   

18．变小    20   

19．A    D        减小   

20．（1）；（2）

21． ; ;

22．（1）1m/s（2）0.468J（3）0.2m

23．（1），从M到P （2）