高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律课后复习题

课时2法拉第电磁感应定律分层作业进阶拓展第二章电磁感应2021_2022学年高二物理选择性必修第二册（人教版2019）

练习

一、单选题，共10小题

1．如图所示，一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线框以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是（　　）

A．回路中感应电流方向为顺时针方向

B．回路中感应电动势的最大值

C．回路中感应电流的最大值

D．导线所受安培力的大小可能不变

2．如图所示，半径为R的n匝线圈套在边长为a的正方形abcd之外，匀强磁场垂直穿过该正方形，当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势的大小为（　　）

A． B． C．nπR2 D．na2

3．如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（   ）

A． B． C． D．

4．闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按图变化，方向如图，则回路中（     ）

A．磁通量的变化率恒定不变 B．产生的感应电动势越来越大

C．电流大小越来越大 D．电流方向为逆时针方向

5．将匝数为N的闭合线圈放在随时间变化的匀强磁场B中，线圈平面与磁场重直．依据法拉第探究的结果，下列关于线圈中产生的感应电动势E的表述正确的是（　　）

A．感应电动势E的大小与线圈的匝数N无关

B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势E越大

C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势E越大

D．匝数一定时，感应电动势E的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率

6．如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，该区域的磁场可视为匀强磁场；若在t1到t2时间内，匀强磁场的磁感线垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2，下列说法正确的是（　　）

A．c点的电势高于d点的电势

B．受电线圈中感应电流方向由d到c

C．受电线圈中产生的感应电动势为

D．若想增加c、d之间的电势差，可以仅均匀增加送电线圈中的电流

7．关于电磁感应现象的下列叙述中，错误的是（　　）

A．穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中一定有感应电流产生

B．穿过闭合电路中的磁通量增加，则电路中不一定有感应电流发生

C．穿过闭合电路中的磁通量为零瞬间，电路中的感应电动势可能不为零

D．穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中的感应电动势越大

8．如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为L，t＝0时刻，bc边与磁场区域边界重合。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿a→b→c→d→a方向的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是下图中的（　　）

A． B． C． D．

9．将多匝闭合线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是（　　）

A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关

B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

10．下列各图中的各条形磁铁均相同，当条形磁铁以图示方式穿过相同的线圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是（　　）

A． B．

C． D．

二、多选题，共4小题

11．课堂上，老师用如图所示的简单装置模拟电磁炉工作。绕在铁芯上的线圈在接通交流电源后产生交变磁场，从而在金属杯底激发出涡电流将冷水烧开。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　　）

A．增加线圈的匝数

B．提高交流电源的频率

C．将金属杯换为瓷杯

D．取走线圈中的铁芯

12．韦伯和纽曼总结、提出了电磁感应定律，如图是关于该定律的实验，P是由闭合线圈组成的螺线管，把磁铁从P正上方，距P上端h处由静止释放，磁铁竖直穿过P后落在海绵垫上并停下。若仅增大h，重复原来的操作，磁铁穿过P的过程与原来相比，下列说法不正确的是（　　）

A．穿过线圈的磁通量将增大

B．线圈中产生的感应电动势将增大

C．通过线圈导线截面的电量将增大

D．线圈对磁铁的阻碍作用将变小

13．将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势、感应电流和感应电量，下列表述正确的是（　　）

A．感应电动势和感应电量的大小与线圈的匝数有关

B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同

14．将某个矩形线圈置于匀强磁场中，使其绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动。已知线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图所示。则下列说法正确的是（　　）

A．在t1时刻，通过线圈的磁通量为零

B．在t2时刻，通过线圈的磁通量为零

C．在t3时刻，通过线圈的磁通量变化率最大

D．当线圈中产生的感应电动势为零时，穿过该线圈的磁通量最大

三、填空题，共4小题

15．如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN将在__________的作用下向右运动，由此可知PQ所做的运动是__________。

16．如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：

（1）有水平风吹来时磁体如何转动？（自上往下看）____________。（填“顺时针”或“逆时针”）

（2）当条形磁体转到图示位置（与线圈轴线平行）时，电流计的示数________________（填“最大”或“最小”）

17．一闭合线圈有50匝，总电阻R=20Ω，穿过它的磁通量在0.1s内由均匀增加到，则线圈中的感应电动势的平均值E=______V，感应电流的平均值I=_______A。

18．如图所示，在研究感应电动势大小的实验中，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1______E2；通过线圈导线横截面电量的大小关系是ql______q2（选填“大于”、“等于”或“小于”）．

四、解答题，共4小题

19．如图所示，在宽为0.5 m的平行导轨上垂直导轨放置一个有效电阻为r＝0.6 Ω的直导体棒，在导轨的两端分别连接两个电阻R1＝4 Ω、R2＝6 Ω，其他电阻不计。整个装置处在垂直导轨向里的匀强磁场中，如图所示，磁感应强度B＝0.1 T。当直导体棒在导体上以v＝6 m/s的速度向右运动时，求：直导体棒两端的电压和流过电阻R1和R2的电流大小。

20．有一个200匝的线圈，总电阻为10Ω，在0.2s内垂直穿过线圈平面的磁通量从0.04Wb均匀减小0直至反向增到0.08Wb。问这段时间内：

（1）线圈中产生的平均感应电动势为多少？

（2）通过线圈的平均感应电流为多少？

（3）通过线圈的电荷量是多少？

21．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=150匝，螺线管导线电阻r=1.0 Ω，R1=4.0 Ω，R2=5.0 Ω，C=30 μF。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁通量Φ按如图乙所示的规律变化，螺线管内的磁场B的方向向下为正方向。求：

（1）闭合S，电路稳定后，a、b两点的电势差Uab

（2）电路稳定后电阻R2的电功率P。

（3） 电路稳定时某时刻断开S，则流经R2的电荷量。

22．将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。面对面站的两位同学像甩跳绳那样以每秒4～5圈的频率摇荡半个回路，如图所示。观察电流计指针的摆动情况并解释原因。换一个站位方向，再试一试。两位同学沿南北方向站立还是沿东西方向站立时实验现象更明显？这是为什么呢？

参考答案：

1．B

【解析】

【详解】

A．在进入磁场的过程中，闭合回路中磁通量增加，根据楞次定律，闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向，A错误；

B．当线圈一半进入磁场时，切割磁感线的有效长度最大，其最大值为

感应电动势的最大值

解得

B正确；

C．感应电流的最大值为

解得

C错误；

D．当线圈一半进入磁场时，切割磁感线的有效长度最大，产生的电动势最大，感应电流最大，安培力最大，所以导线所受安培力的大小先增大后减小，D错误。

故选B。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

由题意可知，线圈中磁场的面积为a2，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势大小为

E＝n＝na2

故选D。

3．C

【解析】

【详解】

设半圆弧的半径为L，导线框的电阻为R，当从静止开始绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，根据转动切割感应电动势公式得：线框中产生的感应电动势大小为

由欧姆定律得感应电流为

当线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化时，根据法拉第电磁感应定律得

又

根据欧姆定律得感应电流为

由题设知

于是得

解得，故选C。

4．A

【解析】

【详解】

A．由图可知，的斜率不变，所以磁通量的变化率不变，故A正确；

BC．根据法拉第电磁感应定律

又

可知感应电动势和感应电流的大小都不变，故BC错误；

D．根据楞次定律：感应电流的磁场方向总是阻碍原磁场的变化可知感应电流的方向为顺时针，故D错误。

故选A。

5．D

【解析】

【详解】

根据法拉第电磁感应定律

A．可知感应电动势E的大小与线圈的匝数N有关，故A错误；

BC．穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势E越大，故BC错误；

D．匝数一定时，感应电动势E的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率，故D正确。

故选D。

6．C

【解析】

【分析】

【详解】

AB．受电线圈内部磁场向上且增强，由楞次定律可知，产生的感应电流方向俯视为顺时针，即受电线圈中感应电流方向由c到d，电源内部电流由电势较低的负极流向电势较高的正极，故c点的电势低于d点的电势，AB错误；

C．根据法拉第电磁感应定律可得，受电线圈中产生的感应电动势为

C正确；

D．若想增加c、d之间的电势差，可以增加送电线圈中电流的变化率，而仅均匀增加送电线圈中的电流不能达到此目的，D错误。

故选C。

7．B

【解析】

【分析】

【详解】

AB．产生感应电流的条件是闭合回路中磁通量发生变化，穿过闭合电路中的磁通量减少，穿过闭合电路中的磁通量增加，则电路中一定有感应电流产生，B错误A正确；

C．穿过闭合电路中的磁通量为零瞬间，但是不能说明穿过闭合电路中的磁通量不变化，磁通量变化，则感应电动势不为零，C正确；

D．根据

可知，磁通量变化越快，感应电动势越大，D正确。

故选B。

8．C

【解析】

【分析】

【详解】

AD．线圈进入磁场的过程中，根据右手定则可知，感应电流方向为逆时针，即电流为负，当线圈离开磁场时，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向，即电流为正，AD错误；

BC．线圈进入磁场时，ab、cd在切割磁感线，由右手定则可知，产生的感应电流方向顺时针，与bc产生的感应电流方向相反，且ab、cd的有效长度减小，据感应电动势的公式

E＝Blv

可得，感应电动势越来越小，故感应电流越来越小，同理可知，当线圈离开磁场时，切割磁感线的有效长度减小，感应电动势越来越小，故感应电流越来越小，B错误，C正确。

故选C。

9．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据

可知，感应电动势的大小与线圈的匝数有关，选项A错误；

B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势不一定越大，选项B错误；

C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大，选项C正确；

D．根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向可能相同，也可能相反，选项D错误。

故选C。

10．D

【解析】

【分析】

【详解】

由法拉第电磁感应定律得

E= N

可得运动的速度越大，所用时间越小、磁通量变化最大则产生感应电动势越大，速度最大的是CD，而C的磁通量为零，D的磁通量是A B的两倍，故D中产生的感应电动势最大。

故选D。

11．AB

【解析】

【分析】

【详解】

AB．由题意可知，本题中是涡流现象的应用；即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流；从而进行加热的，由和法拉第电磁感应定律可知，增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以增大感应电动势，从而提高发热功率；则可以缩短加热时间；故AB正确；

C．将杯子换作瓷杯不会产生涡流；则无法加热水，故C错误；

D．取走铁芯，磁场减弱，感应电动势变小，则加热时间变长；故D错误；

故选AB。

12．ACD

【解析】

【分析】

【详解】

A．若仅增大h，对穿过线圈的磁通量没有影响，A错误，符合题意；

B．若仅增大h，磁铁经过线圈的时间减小，磁通量的变化率增大，故线圈中产生的感应电动势将增大，B正确，不符合题意；

C．若仅增大h，对穿过线圈的磁通量没有影响，所以穿过线圈的磁通量的变化相同，由

可知，通过线圈导线截面的电量不变，C错误，符合题意；

D．线圈中产生的感应电动势将增大，所以感应电流增大，则线圈对磁铁的阻碍作用将变大，D错误，符合题意。

故选ACD。

13．AC

【解析】

【分析】

【详解】

AC．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势

即感应电动势与线圈匝数有关，与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大。

感应电量

即感应电量的大小与线圈的匝数有关。选项AC正确；

B．穿过线圈的磁通量大，但若所用的时间长，则电动势可能小，选项B错误；

D．由楞次定律可知：感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故原磁通增加，感应电流的磁场与之反向，原磁通减小，感应电流的磁场与原磁场方向相同，即“增反减同”，选项D错误。

故选AC。

14．BD

【解析】

【分析】

【详解】

A．在t1时刻，感应电动势为零，此时通过线圈的磁通量最大，A错误；

B．在t2时刻，感应电动势最大，则通过线圈的磁通量为零，B正确；

C．在t3时刻，感应电动势为零，此时通过线圈的磁通量变化率为零，C错误；

D．当线圈中产生的感应电动势为零时，穿过该线圈的磁通量最大，D正确。

故选BD。

15．     安培力     向左加速或向右减速

【解析】

【详解】

[1]水平放置光滑轨道上的金属棒MN位于磁场中，当线圈L2中产生感应电流时，金属棒MN会受到磁场对它的安培力作用下从而发生运动；

[2]金属棒MN向右运动，据左手定则可得，通过金属棒MN的电流方向是M到N，所以线圈L2中电流的磁场方向由L1指向L2；所以L1中磁场是由L1指向L2的减小或由L2指向L1的增大，通过PQ的电流是Q到P的减小或P到Q的增大，所以PQ所做的运动是向右减速或向左加速。

16．     逆时针     最小

【解析】

【详解】

（1）[1]．由图，根据塑料杯口的朝向，可知装置受到逆时针方向的风力才能转动，故有水平风吹来时磁体将逆时针方向转动．（自上往下看）

（2）[2]．当条形磁体转到图示位置（与线圈轴线平行）时，此时穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，可知感应电动势最小，电流计的示数最小．

17．     4     0.2

【解析】

【详解】

[1]根据法拉第电磁感应定律得线圈中感应电动势为

[2]感应电流为

18．     大于     等于

【解析】

【详解】

条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量的变化量相同，第一次快插，第二次慢插，，由法拉第电磁感应定律：可知，感应电动势：；

感应电流：，电荷量，解得：，由于都相等，则电荷量：．

19．0.24 V，0.06 A，0.04 A

【解析】

【详解】

导体棒切割磁感线产生电动势，相当于电源，等效电路图如图所示，感应电动势为

E=Blv=0.1×0.5×6V=0.3V

外电阻为

总电流为

直导线两端的电压为路端电压，故有

Uab=IR外=0.1×2.4V=0.24V

流过电阻R1的电流大小为

流过电阻R2的电流大小为

【点评】

本题考查导体棒切割磁感线产生感应电动势，要注意导体棒切割磁感线相当于电源，应用E=BLv、欧姆定律即可正确解题，要注意作出等效电路图。

20．（1）120V；（2）12A；（3）2.4C

【解析】

【分析】

【详解】

（1）根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势

（2）根据闭合电路欧姆定律可知，感应电流

（3）根据电荷量

21．（1）-27V；（2）45W ；（3）4.5×10-4C

【解析】

【分析】

【详解】

(1)根据法拉第电磁感应定律得

根据楞次定律，b点为等效电源的正极，所以

(2) 电路稳定后电阻R2的电功率

解得

(3) 电路稳定时，电容器的带电量为

断开S后，电容器放电，所以流经R2的电荷量为

22．见解析

【解析】

【分析】

【详解】

由题意，摇荡半个回路，当其向下摇时，穿过整个回路的磁通量减小，则回路中产生感应电流通过电流计；当其向上摇时，穿过整个回路的磁通量增大，则回路中也产生感应电流通过电流计，根据楞次定律可知，此时通过电流计的感应电流方向与当其向下摇时产生的感应电流方向相反，因此观察电流计指针是左右摆动的。

由于地磁场是从地球的南极附近经空中指向地球北极附近，根据法拉第电磁感应定律可知，当两位同学沿东西方向站立时，磁通量的变化最快，所以产生的感应电动势更大，电流计指针偏转更明显。