2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册 第二章 电磁感应 单元检测卷7（含解析）

2022—2023学年高二粤教版（2019）选择性必修第二册

第二章 电磁感应 单元检测卷7（含解析）

一、单选题（共28分）

1．如图甲所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示（以向下为正方向），0~2t0时间内ab始终保持静止。则下列说法不正确的是（　　）

A．0~2t0时间内ab中的感应电流方向总是由a到b

B．t＝t0时刻ab所受的安培力为零

C．0~2t0时间内电阻R消耗的功率保持不变

D．0~2t0时间内ab所受的静摩擦力保持不变

2．安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置，又称金属探测门。安检门主要应用在机场、车站等人流较大的公共场所用来检查人身体上隐藏的金属物品，如枪支、管制刀具等。如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则（　　）

A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针

B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大

C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针

D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化

3．空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属导轨（足够长）水平放置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒AB、CD，某时刻在AB棒上施加一恒力F，使AB棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　）

A．回路中有顺时针方向的电流

B．磁场对金属棒AB的作用力向左

C．金属棒CD一直做加速直线运动

D．金属棒AB先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动

4．如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（　　）

A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快

B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快

C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小

D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为电压高

5．如图1、2为演示自感现象的电路图，灯泡A1和A2规格相同，L1和L2为线圈。实验时，闭合开关S1，灯A1逐渐变亮，最终A1与A2的亮度相同；断开开关S2瞬间，灯A3突然闪亮、随后逐渐变暗。下列说法错误的是（　　）

A．图1中，变阻器R与L1的阻值相同

B．图1中，断开S1瞬间，灯A2将突然闪亮，随后A1和A2逐渐变暗

C．图2中，灯A3的阻值大于L2的阻值

D．图2中，闭合S2待电路稳定后，灯A3中电流小于L2中电流

6．世纪中期，科学界已形成了一种用联系的观点去观察自然的思想氛围，这种思想促进了能量转化与守恒定律的建立。在能量转化与守恒定律建立的过程中，下列说法不正确的是（　　）

A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系

B．安培发现电流的磁效应，建立了电和磁的联系

C．法拉第发现电磁感应现象，建立了磁和电的联系

D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现

7．两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L，通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．B与v0无关，与成反比

B．通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变

C．通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率小于重力做功的功率

D．调节H、v0和B，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变

二、多选题（共12分）

8．如图甲所示，某同学为做旋转液体的实验，在密闭的玻璃皿中心放一个圆柱形电极、沿边缘放一个圆环形电极，电极按图示接在匝数为n的线圈中，线圈的面积为S，阻值为r，图乙为线圈内磁场的磁感应强度随时间变化的规律，取竖直向上为正方向，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为，玻璃皿的横截面是半径为a的圆，玻璃皿内充满液体，液体质量为m，两电极间液体的等效电阻为，时刻闭合开关，稳定时电流表的示数为I，忽略线圈的自感作用，则下列判断正确的是（　　）

A．时间内液体的旋转方向不变

B．液体转动速度随时间均匀增大

C．开关闭合瞬间液体的加速度大小为

D．时，液体具有的动能一定小于

9．如图所示，电阻不计的两平行光滑金属导轨固定在竖直平面内，导轨上、下两端分别连接阻值为R1=0.6Ω、R2=1.2Ω的定值电阻，两导轨之间的距离为L=1m。矩形区域abcd内存在磁感应强度大小为B=1T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，ab、cd之间的距离为h1=1.5m。在cd下方有一垂直于导轨、长为L的导体棒MN，其质量为m=2kg，电阻为r=0.1Ω，最初MN与cd之间的距离为h2=2m，导体棒在竖直向上的恒力F=28N的作用下由静止开始运动。已知MN与导轨始终垂直且接触良好，取。则导体棒MN在磁场中运动的过程中（　　）

A．导体棒MN两端的电势差UMN=0.8V B．导体棒MN的热功率为6.4W

C．R1上产生焦耳热的最大值为8J D．流过R2的电荷量的最大值为1C

10．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在外力作用下运动时，MN在磁场力的作用下向右运动，则PQ所做的运动可能是（　　）

A．向右加速运动 B．向左加速运动

C．向右减速运动 D．向左减速运动

三、实验题（共15分）

11．为了探究电磁感应现象的产生条件，图中给出了必备的实验仪器。

（1）请你用笔画线代替导线，将实验电路连接完整；(       )

（2）正确连接实验电路后，在闭合开关时灵敏电流计的指针发生了偏转。开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计的指针___________偏转；断开开关时灵敏电流计的指针___________偏转；（选填“发生”或“不发生”）

（3）如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁某个磁极朝下。下列说法正确的是_________；

A．当磁铁的N磁极朝下，且磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），磁铁与线圈相互吸引

B．当磁铁的S磁极朝下，且磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），磁铁与线圈相互吸引

C．当磁铁的N磁极朝下，且磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），a点电势高于b点电势

D．当磁铁的S磁极朝下，且磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），a点电势高于b点电势

12．将螺线管与电流计组成闭合回路，如图所示，分别将N极、S极插入、拔出线圈，如图甲、乙、丙、丁所示，并记录感应电流方向。

（1）线圈内磁通量增加时的情况

（2）线圈内磁通量减少时的情况

（3）归纳结论

当线圈内磁通量______（增加或减少）时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的变化；当线圈内磁通量______（增加或减少）时，感应电流的磁场与原磁场方向相同 。

四、解答题（共45分）

13．嫦娥五号成功实现月球着陆和返回，鼓舞人心。小明知道月球上没有空气，无法靠降落伞减速降落，于是设计了一种新型着陆装置。如图所示，该装置由船舱、间距为l的平行导轨、产生垂直船舱导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“∧”型刚性线框组成，“∧”型线框ab边可沿导轨滑动并接触良好。船舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为m1整个装置竖直着陆到月球表面前瞬间的速度大小为v0，接触月球表面后线框速度立即变为零。经过减速，在导轨下方缓冲弹簧接触月球表面前船舱已可视为匀速。已知船舱电阻为3r，“∧”型线框的质量为m2，其7条边的边长均为l，电阻均为r；月球表面的重力加速度为。整个运动过程中只有ab边在磁场中，线框与月球表面绝缘，不计导轨电阻和摩擦阻力。

（1）求着陆装置接触到月球表面后瞬间线框ab边产生的电动势E；

（2）通过画等效电路图，求着陆装置接触到月球表面后瞬间流过ab型线框的电流I0；

（3）同桌小张认为在磁场上方、两导轨之间连接一个电容为C的电容器，在着陆减速过程中还可以回收部分能量，在其他条件均不变的情况下，求船舱匀速运动时的速度大小v和此时电容器所带电荷量q。

14．光滑平行异形导轨与如图所示，导轨的、部分处于竖直向上的匀强磁场中，段导轨宽度为段导轨宽度L的2倍，段长度为段和段导轨都足够长，导轨的电阻不计。现将电阻为R、质量为m、长度为的相同材料、粗细的金属棒P和Q分别置于导轨上的处和处，现对金属棒P施加一平行于导轨的作用力F，在运动到处时立即撤去力F，求：

（1）金属棒P进入磁场区域后的最大加速度；

（2）最终金属棒P和Q的速度。

15．如图，电阻不计的金属导轨水平平行放置，导轨间距为l，处于磁感应强度为B、方向竖直的匀强磁场中。质量均为m、长度均为l、电阻均为r的导体棒ab和cd垂直置于导轨上，它们与导轨间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。某时刻起给ab施加一水平恒力F作用，当ab的位移为x时cd棒开始运动，运动过程中导体棒与导轨始终保持良好接触。求：

（1）此时ab棒的加速度；

（2）此过程中产生的电能。

16．如图所示（俯视图），在绝缘的水平桌面上有三个相邻的矩形区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，区域Ⅰ、Ⅱ的宽度均为d=0.64m，区域Ⅲ的宽度足够大，M、M1、M2均为分界线。区域Ⅰ中无磁场；区域Ⅱ中有磁感应强度大小为B（值未知）、方向竖直向上的匀强磁场；区域Ⅲ中有磁感应强度大小B′=B、方向竖直向下的匀强磁场。在绝缘的桌面上固定放置两根与分界线垂直的平行金属导轨，导轨间距L=0.1m，左端接一电阻R=0.6Ω。一质量m=1kg，长度l=0.1m，电阻r=0.2Ω的导体棒AC在水平向右的恒力F作用下从分界线M处由静止开始沿导轨方向向右运动，AC以速度v0匀速通过区域Ⅱ，通过区域Ⅱ的时间t1=0.4s。已知AC与导轨间的动摩擦因数μ=0.1，取g=10m/s2，AC始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。

（1）求区域Ⅱ内匀强磁场的磁感应强度的大小B；

（2）若AC从进入区域Ⅲ开始，经过时间t2=0.96s时，速度刚好达到2v0，求在AC由静止开始到速度为2v0的全过程中，AC中产生的电热QAC。

参考答案

1．D

【解析】

【详解】

A．根据楞次定律可知，0~2t0时间内ab中的感应电流方向总是由a到b，所以A正确，不符合题意；

B．根据

则0~2t0时间内产生的感应电流保持不变，根据

t＝t0时刻ab所受的安培力为零，所以B正确，不符合题意；

C．根据

0~2t0时间内产生的感应电动势保持不变，根据

所以0~2t0时间内电阻R消耗的功率保持不变，则C正确，不符合题意；

D．0~2t0时间内ab始终保持静止，由平衡条件可得

根据

则0~2t0时间内ab所受的安培力是变化的，所以ab所受的静摩擦力也是变化的，则D错误，符合题意；

故选D。

2．D

【解析】

【详解】

A．当左侧线圈中通有不断减小的顺时针方向的电流时，可知穿过右侧线圈的磁通量向右，且不断减小，根据楞次定律可知，右侧线圈中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；

B．无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则通电线圈中的磁通量均匀减小，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀减小，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；

CD．有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化。但是电流的方向不会发生变化，C错误，故选D。

故选D。

3．C

【解析】

【详解】

A．由右手定则可知，回路中有逆时针方向的电流，故A错误；

B．根据左手定则可知，磁场对金属棒AB的作用力向右，故B错误；

CD．金属棒CD受到水平向左的安培力，做加速运动，切割磁感线，产生顺时针方向的感应电流，两金属棒产生的感应电流方向相反，设回路总电阻为R，可得

由于刚开始金属棒速度v1较大，故回路总电流沿逆时针方向，对AB由牛顿第二定律可得

随着两金属棒的加速，速度差逐渐增大到某一值后保持不变，故金属棒先做加速度减小的加速运动，之后做匀加速直线运动；

对金属棒CD由牛顿第二定律可得

可知金属棒CD的加速度先增大后再保持不变，故金属棒CD一直做加速直线运动。故C正确，D错误。

故选C。

4．A

【解析】

【详解】

AB．高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高得越快。故A正确，B错误。

CD．焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处的热功率大，温度升的高。故C、D错误。

故选A。

5．B

【解析】

【详解】

A．图1中，最终A1与A2的亮度相同，两个支路电流相同，又由于两个灯泡电阻相同，所以变阻器R与L1的电阻值相同，故A正确；

B．图1中，断开S1瞬间，电感线圈由于自感现象，L1对电流有阻碍作用，此时自感线圈相当于一个新电源，两灯泡会逐渐熄灭，而稳定时两并联支路的电流相等，则灯A2将不会闪亮，故B错误；

CD．图2中，断开S2的瞬间，A3灯突然闪亮，是因为电路稳定时，L2的电流大于A3的电流，可知L2的电阻小于A3的电阻，故CD正确。

此题选择错误选项，故选B。

6．B

【解析】

【详解】

A．焦耳发现电流的热效应，建立了电和热的联系，符合科学事实，故A正确；

B．奥斯特发现电流的磁效应，首次建立了电和磁的联系，故B不符合科学事实，故B错误；

C．法拉第发现电磁感应现象，进一步揭示磁和电的联系，故符合科学事实，故C正确

D．楞次总结出判断感应电流方向的楞次定律，是能量守恒定律在电磁学中的具体表现， D正确。

本题选不正确，故选B。

7．D

【解析】

【详解】

A．将组合体以初速度v0水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切割磁感线产生的感应电动势相互抵消，则有

，

解得

则B与v0无关，与成反比，故A错误；

B．当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，故B错误；

C．组合体通过磁场的过程中，则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，故C错误；

D．无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有，则安培力做的功都为

W=F安4L

则组合体通过磁场的过程中产生的热量不变，故D正确。

故选D。

8．AD

【解析】

【详解】

A．根据楞次定律可以判断出线圈中的感应电流沿逆时针方向，故液体中的电流是从中心流向边缘，由左手定则可知，液体所受安培力的方向沿顺时针方向，故在内液体的旋转方向保持不变，故A正确；

B C．开关闭合瞬间，液体未转动，没有反电动势，则回路中电流有最大值为

此时液体加速度最大，为

液体开始转动后，产生了反电动势，则电流减小，液体加速度减小，故BC错误；

D．根据法拉第电磁感应定律可得，线圈中产生的感应电动势为

则在内，线圈产生的总能量小于

因为稳定时电流最小，根据焦耳定律可得，电路中产生的焦耳热大于

根据能量守恒定律可知时，液体具有的动能一定小于

故D正确。

故选AD。

9．BD

【解析】

【详解】

A．导体棒MN在恒力F作用下向上匀加速的进入磁场，设进入磁场时速度为v，由牛顿第二定律

运动过程有

代入可解得

进入磁场，导体棒切割磁感线，产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律

电路中R1与R2的并联电阻为

导体棒MN的电流

则

可知进入磁场后导体棒匀速运动，产生的电动势恒定，电流恒定，则

导体棒MN两端的电势差

A错误；

B．导体棒MN的热功率为

B正确；

C．导体棒通过磁场所用时间

R1上产生焦耳热的最大值为

C错误；

D．流过R2的电荷量的最大值为

D正确。

故选BD。

10．BC

【解析】

【详解】

AB．设PQ向右运动，用右手定则和安培定则判定可知穿过L1的磁感线方向向上。若PQ向右加速运动，则穿过L1的磁通量增加，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是N→M，对MN用左手定则判定，可知MN向左加速运动，A错误，同理可知B正确；

CD．若PQ向右减速运动，则穿过L1的磁通量减少，用楞次定律判定可知通过MN的感应电流方向是M→N，对MN用左手定则判定，可知MN是向右运动，C正确，同理可知D错误。

故选BC。

11．          发生     发生     C

【解析】

【详解】

（1）[1]要想探究电磁现象的产生条件，两个线圈应分别接入两个回路，故

（2）[2][3]灵敏电流计发生偏转，说明灵敏电流计所在回路产生了感应电流，即电源所在回路的电流发生了变化，快速滑动滑动变阻器滑片和断开开关时，电源所在回路电流均发生了变化，故灵敏电流计在以上情况均会发生偏转；

（3）[4]AB．根据楞次定律，磁铁与线圈之间满足“来拒去留”关系，即只要磁铁靠近闭合线圈，二者就会相互排斥，故AB错误；

CD．当a点电势高于b点电势时，线圈内的感应电流沿逆时针方向（从上往下看），根据右手定则可知，感应磁场方向向上，原磁场此时应为向下的磁通量增多或者向上的磁通量减小，又因为磁铁靠近线圈，磁通量增多，所以一定是磁铁的N磁极朝下，故C正确，D错误。

故选C。

12．     竖直向下     竖直向上     竖直向上     竖直向下     竖直向下     竖直向下     竖直向上     竖直向上     增加     减少

【解析】

【详解】

（1）[1][2] 磁场方向竖直向下，感应电流的磁场方向竖直向上；

[3][4] 磁场方向竖直向上，感应电流的磁场方向竖直向下；

（2）[5][6] 磁场方向竖直向下，感应电流的磁场方向竖直向下；

[7][8] 磁场方向竖直向上，感应电流的磁场方向竖直向上；

（3）[9][10]当线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场与原磁场方向相反，阻碍磁通量的变化；当线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场与原磁场方向相同。

13．（1）Blv0；（2）；（3），

【解析】

【详解】

（1）导体切割磁感线，电动势

（2）等效电路图如图

并联总电阻

电流

（3）匀速运动时线框受到安培力

根据牛顿第三定律，质量为的部分受力

方向竖直向上，匀速条件

得

匀速运动时电容器不充放电，满足

电容器两端电压为

电荷量为

14．（1）；方向水平向左；（2）；

【解析】

【详解】

（1）由动能定理得

当金属棒P刚进入磁场区域时速度最大，切割磁感线，产生的感应电动势和感应电流最大，受到的安培力最大，加速度最大，由法拉第电磁感应定律得

金属棒Q在导轨内部分的长度为L，电阻为，回路总电阻

由闭合电路欧姆定律得

所受安培力

由牛顿第二定律得

联立解得

方向水平向左；

（2）最终回路内产生的感应电流为零，回路内磁通量不变，金属棒Q的最终速度是金属棒P最终速度的2倍。设金属棒P的最终速度为，则金属棒Q的最终速度为

从金属棒P进入磁场切割磁感线到最终稳定，金属棒P所受安培力始终是金属棒Q的2倍，设金属棒P受到的安培力为，则Q受到的安培力为，对金属棒P，由动量定理得

对金属棒Q，由动量定理得

联立解得

15．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）当cd棒开始运动时，安培力为

FA = μmg

以ab棒为研究对象，根据牛顿第二定律可得

F﹣FA﹣μmg = ma

解得

a =

（2）当ab的位移为x时ab棒的速度为v，则有

FA = BIL = = μmg

解得

v =

根据动能定理可得

Fx﹣μmgx﹣WA =

则产生的电能为

E = WA = Fx﹣μmgx﹣

16．（1）10T；（2）0.16J

【解析】

【详解】

（1）导体棒AC以速度v0匀速通过区域Ⅱ，则

以导体棒为研究对象，在区域Ⅰ中，根据动能定理得

解得

F=3N

在区域Ⅱ中，根据平衡条件得

F=BIL+μmg

根据闭合电路欧姆定律有

联立并代入数据解得

B=10T

（2）区域Ⅲ中磁场的磁感应强度大小B′=B，设AC在区域Ⅲ中运动的距离为x时速度刚好为2v0，根据动量定理得

其中

解得

x=1.6m

根据动能定理得

解得

W安=0.64J

又

Q=W安

可得