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当堂检测题

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 2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册 2.2法拉第电磁感应定律 同步课时作业（含解析）1.关于线圈中产生的感应电动势，下列说法中正确的是(   )A.线圈中磁通量的变化量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B.线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C.线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D.线圈中磁通量减小得越快，线圈中产生的感应电动势一定越大2.如图所示，处在匀强磁场中的线圈，匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右.若在时间内，磁感应强度大小由均匀增加到，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差(   )A.恒为 B.从0均匀变化到C.恒为 D.从0均匀变化到3.如图所示，先后以速度和匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且，则在先后两种情况下(   )A．线圈中的感应电动势之比 B．线圈中的感应电流之比C．线圈中产生的焦耳热之比 D．通过线圈某截面的电荷量之比4.半径为a、右端开小口的导体圆环和长为的导体直杆，单位长度电阻均为.圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.杆在圆环上以速度v平行于直径向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示.则(   )A.时，杆产生的电动势为 B.时，杆产生的电动势为C.时，杆受到的安培力大小为 D.时，杆受到的安培力大小为5.在光滑水平桌面上有一边长为的正方形线框边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域，三角形腰长为，磁感应强度方向竖直向下，在同一直线上，其俯视图如图所示，线框从图示位置在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，线框中感应电流图像正确的是(以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为)(   )A. B. C. D.6.如图所示，相距为L的两根足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，其余电路电阻都不计，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B.现将质量为m的导体棒由静止释放，当棒下滑到稳定状态时，速度为v.下列说法错误的是(   )A.导体棒达到稳定状态前做加速度减小的加速运动B.当导体棒速度达到时加速度大小为C.导体棒的a端电势比b端电势高D.导体棒达到稳定状态后，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功7.如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环正下方，有一条形磁铁从地面以初速度竖直向上运动，上升的最大高度为h.磁铁上升过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过，而不与圆环接触.不计空气阻力，重力加速度为g，则磁铁(   )A.初速度B.在整个上升过程中机械能守恒C.在靠近圆环和离开圆环的过程中，圆环对它的作用力始终竖直向下D.上升的整个过程中，从上向下看，圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针8.如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为的是(   )A. B. C. D.9.如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则线圈中产生的感应电动势的情况为(   )A.0时刻电动势最大  B.0时刻电动势为零C.时刻磁通量的变化率等于零 D.~时间内电动势增大10.如图甲所示，实线是一个电阻为R、半径为a的圆形单匝金属线圈，线圈内部半径为b的圆形虚线范围内存在一方向垂直于线圈平面的匀强磁场，已知磁场的磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示，时刻磁场方向垂直于纸面向里，则下列说法正确的是(   )A.时刻，穿过线圈的磁通量为B.在0~时间内，穿过线圈磁通量的变化量为C.在0~时间内，通过线圈导线横截面的电荷量为D.在0~时间内，线圈中的感应电流的方向始终为顺时针方向11.半径分别为r和的同心半圆导轨固定在同一水平面内，一长为r、电阻为、质量为m且质量分布均匀的导体棒置于半圆轨道上，的延长线通过导轨的圆心O，装置的俯视图如图所示.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，在之间接有一阻值为R的电阻.导体棒在水平外力作用下，以角速度ω绕O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，导轨电阻不计，重力加速度为g，则下列说法正确的是(   )A.导体棒两端的电压为B.电阻R中的电流方向从Q到N，大小为C.外力的功率大小为D.若导体棒不动，要产生同方向的感应电流，可使竖直向下的磁感应强度增强，且变化得越来越慢12.如图所示，足够长的金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度，导轨上放有垂直导轨的金属杆P，金属杆P的质量，空间存在磁感应强度、竖直向下的匀强磁场.连接在导轨左端的电阻，金属杆P的电阻，其余部分电阻不计.某时刻给金属杆P一个水平向右的恒力F，金属杆P由静止开始运动，图乙是金属杆P运动过程的图像，导轨与金属杆P间的动摩擦因数.在金属杆P运动的过程中，第一个2 s内通过金属杆P的电荷量与第二个2 s内通过金属杆P的电荷量之比为3:5.g取.求：(1)水平恒力F的大小；(2)第一个2 s内的位移；(3)前4 s内电阻R上产生的热量.

  
答案以及解析1.答案：D解析：由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，即与磁通量变化快慢有关，与磁通量大小和磁通量的变化量无关，故A、B、C错误；线圈中磁通量减小得越快，磁通量的变化率越大，线圈中产生的感应电动势越大，故D选项正确.2.答案：C解析：穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向(从右侧看)，故，即有，故C选项正确.3.答案：C解析：因为，根据知，线圈中的感应电动势之比为2:1，故A错误感应电流，则线圈中的感应电流之比为2:1，故B错误；由知，所用时间之比为1:2根据知，线圈中产生的焦耳热之比为2:1，故C正确；根据，两种情况磁通量的变化量相同，所以通过线圈某截面的电荷量之比为1:1，故D错误.4.答案：A解析：当时，根据法拉第电磁感应定律，则杆产生的电动势为，感应电流，杆受到的安培力大小，故A正确，C错误；当时，根据几何关系可得，此时杆的有效切割长度是a，所以杆产生的电动势为，而电路中的总电阻，杆受到的安培力大小，故B、D错误.5.答案：B解析：边的位置坐标x在0~的过程中，根据楞次定律可知，感应电流方向沿，为正值；线框边有效切割长度，感应电动势，感应电流，即感应电流均匀增大.同理，x在~的过程中，根据楞次定律可知，感应电流方向沿，为负值，感应电流均匀增大，故A、C、D错误，B正确.6.答案：C解析：根据牛顿第二定律可得，金属棒下滑过程中的加速度，由此可知，速度增大，则a减小，所以导体棒达到稳定状态前做加速度减小的加速运动，A选项正确；由A选项可知，，当速度时，加速度为零，即，当导体棒速度达到时，加速度，B选项正确；根据右手定则可得，金属棒中的电流方向为，由于金属棒为电源，所以b端电势高，C选项错误；导体棒达到稳定状态后，根据能量守恒定律可得，电阻R产生的焦耳热等于重力所做的功，D选项正确.7.答案：C解析：若磁铁做竖直上抛运动初速度为v，则有，可得，由于磁铁穿过圆环的过程中圆环产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍磁铁运动，则磁铁有一定的机械能损失，所以磁铁的初速度，故A选项错误；磁铁的机械能转化为电能，由能量守恒定律可知，磁铁的机械能减少，故B选项错误；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁的相对运动，在磁铁靠近圆环的过程中为阻碍磁铁的靠近，圆环对磁铁的作用力竖直向下，在磁铁穿过圆环远离圆环的过程中，为阻碍磁铁的远离，圆环对磁铁的作用力竖直向下，则整个过程中，圆环对磁铁的作用力始终竖直向下，故C选项正确；由题图可知，在磁铁上升过程中，穿过圆环的磁通量向下变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量向下减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故D选项错误.8.答案：BCD解析：A中，v与金属导体不垂直，产生的感应电动势，A错误；B中，金属导体垂直切割磁感线，产生的感应电动势，B正确；C中，金属导体水平部分不切割磁感线，只有竖直部分切割磁感线，产生的感应电动势，C正确；D中，金属导体切割磁感线的有效长度为，产生的感应电动势，D正确.9.答案：ACD解析：由于线圈面积一定，磁场变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为，0时刻磁感应强度的变化率最大，故感应电动势最大，故A正确，B错误；时刻磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故C正确；~时间内，磁通量的变化率变大，故感应电动势增大，故D正确.10.答案：BCD解析：时刻，磁感应强度为，穿过线圈的磁通量为，故A选项错误；在0~时间内，穿过线圈的磁通量由垂直于纸面向里变为垂直于纸面向外，变化量为，故B选项正确；在0~时间内，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律，产生的感应电流，则通过线圈导线横截面的电荷量，故C选项正确；根据楞次定律可知，0~时间内，感应电流的方向始终为顺时针方向，故D选项正确.11.答案：BC解析：因为导体棒匀角速度转动，所以平均切割速度，产生的感应电动势，导体棒两端的电压，故A选项错误；根据右手定则可知，电阻R中电流方向从Q到N，大小，故B选项正确；外力的功率等于回路的电功率与克服摩擦力的功率之和，即，故C选项正确；若导体棒不动，竖直向下的磁感应强度增强，根据楞次定律，感应电流从N到Q，方向不同，故D选项错误.12.答案：(1)0.75 N(2)4.8 m(3)1.8 J解析：(1)由题图乙可知，金属杆P先做加速度减小的加速运动，2 s后做匀速直线运动，当时，，此时感应电动势，感应电流，安培力，根据牛顿第二定律有，解得.(2)通过金属杆P的电荷量，其中，所以(x为金属杆P的位移)，设第一个2 s内金属杆P的位移为，第二个2 s内金属杆P的位移为，由题图乙可知，，又由于，得.(3)前4 s内，由能量守恒定律得，其中，解得.