高中物理第二节 法拉第电磁感应定律随堂练习题

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

一、选择题（共15题）

1．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　　）

A．磁通量越大，感应电动势越大 B．磁通量变化得越多，感应电动势越大

C．磁通量变化时，感应电动势一定变化 D．磁通量变化得越快，感应电动势越大

2．如图所示，使一个水平铜盘绕过其圆心的竖直轴OO’转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则（　　）

A．铜盘转动将变慢

B．铜盘转动将变快

C．铜盘仍以原来的转速转动

D．铜盘的转动速度如何变化要由磁铁的上、下两端的极性来决定

3．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）

A．若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

B．因为通过圆盘面的磁通量为零，所以无电流

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

4．如图，a、b是用同种规格的铜丝做成的两个同心圆环，两环半径之比为2∶3，其中仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。下列说法正确的是（　　）

A．穿过a、b两环的磁通量大小之比为4∶9

B．a、b两环绕圆心在纸面内转动时，两环中均有感应电流

C．磁感应强度B增大时，a、b两环中均有逆时针方向的感应电流

D．磁感应强度B均匀增大时，a、b两环中产生的感应电动势之比为4∶9

5．法拉第发明了世界上第一台发电机。如图所示，圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，则（　　）

A．流过电流计的电流由右向左

B．通过圆盘的磁通量不变，电流计中没有感应电流

C．若提高金属盘转速，电流计的示数变大

D．若将变阻器滑片向左滑动，电流计的示数变大

6．如图甲所示，线圈匝数为50匝，横截面积为，线圈中有向左的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，磁场方向向左为正。则关于A、B两点的电势差，正确的是（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示，OO′为一金属转轴(只能转动不能移动)，M为与OO′固定连接且垂直于OO′的金属杆，当OO′转动时，M的另一端在固定的金属环N上滑动，并保持良好的接触．整个装置处于一匀强磁场中，磁场方向平行于OO′轴，磁感应强度的大小为B0.图中V为一理想电压表，一端与OO′接触，另一端与环N连接．已知当OO′的角速度ω＝ω0时，电压表读数为U0；如果将磁场变为磁感应强度为nB0的匀强磁场，而要电压表的读数为mU0时，则OO′转动的角速度应变为(　　)

A．nω0 B．mω0 C． D．

8．如图甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置。有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中实验时用导线连接铜盘的中心C。用导线通过滑片与钢盘的边线D连接且按触良好，如图乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生感应电动势（   ）

A．如图甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中的磁通量发生了变化

B．如图甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势

C．如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自下而上

D．如图乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下

9．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，当对角线刚进入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

10．如图所示，金属棒AB原来处于静止状态(悬挂)．由于CD棒的运动，导致AB棒向右摆动，则CD棒(　　)

A．向右平动 B．向左平动

C．向里平动 D．向外平动

11．电磁感应现象中，产生感应电动势的大小，下列说法正确的是 （   ）

A．磁场越强，磁通量越大，则感应电动势越大

B．磁通量变化越快，则感应电动势越大

C．磁通量增加，则感应电动势也一定增加

D．磁通量为零，则感应电动势也一定为零

12．如图，金属棒，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（　　）

A．棒不受安培力作用

B．棒所受安培力的方向向右

C．棒向右运动速度越大，所受安培力越大

D．棒向右匀速运动时A点电势低于B点电势

13．如图所示，固定在绝缘水平面上的半径r=0.2m的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小B=0.1T的匀强磁场。金属棒一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴顺时针匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值R=10Ω的电阻和板间距d=0.01m的平行板电容器，有一质量m=1g、电荷量q=1×10-5C的颗粒在电容器极板间恰好处于静止状态。取重力加速度大小g=10m/s2，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　）

A．电容器两极板间的电压为5V B．电容器的上极板带正电荷

C．每秒钟通过电阻的电荷量为10C D．金属棒转动的角速度大小

14．如图，边长的正方形线框共有10匝，靠着墙角放着，线框平面与地面的夹角．该区域有磁感应强度、水平向右的匀强磁场．现将边向右拉动，边经着地。在这个过程中线框中产生的平均感应电动势的大小与方向（       ）

A．   方向： B．   方向：

C．   方向： D．   方向：

15．如图所示，地面上方存在一个沿水平方向的磁场，以O点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度在相同高度处大小相等，竖直方向按分布。将一个矩形线框从图示位置水平向右抛出，运动过程中线框始终处于竖直平面内，且边保持水平，磁场区域足够大，不计空气阻力。关于线框下列说法正确的是（　　）

A．电流方向是

B．水平方向做匀减速运动

C．竖直方向做匀加速运动

D．最终斜向右下方做匀速运动

二、填空题（共4题）

16．如图，匝数为，边长为的正方形金属线框，以一定的速度进入磁感应强度为的匀强磁场，线框平面始终与磁场方向垂直。当线框恰好有一半进入磁场时，穿过该线框的磁通量为___________，此时产生的感应电动势为___________。

17．匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导体棒ab长为L，垂直磁场放置，ab棒以a端为轴在纸面内以角速度ω匀速转动（如图所示），则a、b两端的电势差为_________________， ___________ 端电势高．

18．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。一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顺时针匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有电容为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，不计所有电阻和摩擦。

（1）电容器的上极板带电___________（填“正”或“负”）

（2）微粒的电荷量与质量之比为___________。

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．有一个1000匝的线圈，在4s内穿过它的磁通量从0.1Wb均匀增加到0.3Wb，求线圈中的感应电动势？

21．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ab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ab以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：

(1)ab棒中感应电动势的大小；

(2)回路中感应电流的大小；

(3)ab棒受到的安培力的大小．

22．静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。

(1)如图所示，真空中有一半径为R、电荷量为+Q的均匀带电球体，静电力常量为k。以球心为坐标原点，沿半径方向建立x轴。理论分析表明，x轴上各点的场强随x变化关系如图所示：

a．求x1处场强E1；

b．若x1R大于Rx2距离，x1R之间电势差绝对值为U1，Rx2之间电势差绝对值为U2，请比较U1、U2大小并说明理由。

(2)现在科学技术研究中常要用到调整电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室内做圆周运动。电磁铁线圈电流的大方向可以变化，在两极间产生一个变化的磁场，这个变化的磁场又在真空室内激发感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速。图甲中上部分为侧视图、下部分为俯视图。如果从上往下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子质量为m、电荷量为e，初速度为零，电子圆形轨道的半径为R。穿过电子圆形轨道面积的磁通量Φ随时间t的变化关系如图乙所示，在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子加速过程中忽略相对论效应。

a．求在t0时刻后，电子运动的速度大小；

b．为了约束加速电子在同一轨道上做圆周运动，电子感应加速器还需要加上“轨道约束”磁场，其原理如图丙所示。两个同心圆，内圆半径为R，内圆内有均匀的“加速磁场”B1，方向垂直纸面向外。另外在两圆面之间有垂直纸面向外的“轨道约束”磁场B2，B2之值恰好使电子在二圆之间贴近内圆面在B2磁场中做逆时针的圆周运动（圆心为O，半径为R）。现使B1随时间均匀变化，变化率（常数）为了使电子保持在同一半径R上做圆周运动，求磁场B2的变化率。

23．如图所示，两根间距L=1m、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R＝2Ω的电阻相连．质量m=1kg的导体棒ef在外力作用下沿导轨以v=5m/s的速度向右匀速运动．整个装置处于磁感应强度B=0.2T的竖直向下的匀强磁场中．求：

（1）感应电动势大小；

（2）回路中感应电流大小；

（3）导体棒所受安培力大小．

参考答案：

1．D

2．A

3．A

4．C

5．C

6．A

7．D

8．C

9．B

10．D

11．B

12．C

13．D

14．A

15．D

16．         

17．     ;     b;

18．     负    

19．     A     D          减小

20．50V

21．（1）0.8V   （2）4A   （3）0.8N

22．

(1)a．设Ox1球体带电量为Q＇

x1处场强

b．U1>U2，E-x面积代表的物理量为电势差U，根据图像，x1R之间的面积大于Rx2之间的面积

(2)a．

在t0时刻后，电子轨道处的磁感应强度为B0，电子在磁场中作匀速圆周运动，受到洛伦兹力等于向心力

解得

b．

电子作圆周运动时受到洛伦兹力等于向心力

由法拉第电磁感应定律B1产生的电动势为

感生电场的电场强度

电子所受电场力为

由动量定理

若要使半径不变

23．（1）1V（2）0.5A（3）0.1N