人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应2 法拉第电磁感应定律课堂检测

课时2法拉第电磁感应定律分层作业夯实基础（1）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．根据法拉第电磁感应定律，如果某一闭合的10匝线圈，通过它的磁通量在0.1s内从增加到，则线圈产生的感应电动势大小为（　　）

A． B． C． D．

2．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

3．如图所示的情况中，金属导体中产生的感应电动势为Blv的是（　　）

A．丙和丁 B．甲、乙、丁

C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙

4．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN在外力作用下沿框架以速度v向右匀速运动。t=0时，磁感应强度为B，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应随时间t变化。以下能正确反映B与t的关系式是（　　）

A．

B．

C．

D．

5．有一个半径为、共计100匝的圆形线圈处在磁感应强度为的匀强磁场中，初始时线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面旋转，则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小约为（　　）

A． B．

C． D．

6．无线充电技术已经广泛应用于日常生活中，如图甲为电动汽车无线充电原理图，为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈的示意图，线圈匝数为n、横截面积为S，a、两端连接车载变流装置，某段时间内线圈N产生的磁场平行于圆轴线向上穿过线圈。下列说法正确是（　　）

A．当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电

B．当线圈中磁感应强度B不变时，线圈两端产生恒定电压

C．当线圈中的磁感应强度B均匀增加时，线圈两端产生电压可能变大

D．若这段时间内线圈中磁感应强度大小均匀增加，则中产生的电动势为

7．如图所示，灵敏电流表与螺线管组成闭合回路。关于电流表指针偏转角度的情况，下列说法正确的是（　　）

A．将磁铁快速插入螺线管比缓慢插入螺线管时电流表指针偏角大

B．将磁铁从螺线管中拉出时，磁通量减少，故电流表指针偏角一定减小

C．不管磁铁插入快慢，因为磁通量变化相同，故电流表指针偏角相同

D．磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量最大，故电流表指针偏角最大

8．下列说法中正确的是（     ）

A．根据可知，穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势一定越大

B．根据Φ=BS可知，闭合回路的面积越大，穿过该线圈的磁通量一定越大

C．根据F=BIL可知，在磁场中某处放置的电流越大，则受到的安培力一定越大

D．电流元IL置于某处所受的磁场力为F，该处的磁感应强度大小一定不小于

9．如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（　　）

A．Ua＞Uc，金属框中无电流

B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a

C．Ubc=﹣Bl2ω，金属框中无电流

D．Ubc=Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a

10．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形团合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（　　）

A．感应电流方向不变 B．CD段直线始终不受安培力

C．感应电动势最大值E=Bav D．感应电动势平均值

二、多选题，共4小题

11．穿过一单匝线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，图像是关于过C与横轴垂直的虚线对称的抛物线。则下列说法正确的是（　　）

A．线圈中0时刻感应电动势为0

B．线圈中C时刻感应电动势为0

C．线圈中A时刻感应电动势最大

D．线圈从0至C时间内平均感应电动势为0.4V

12．在理解法拉第电磁感应定律E＝n及其改写式E＝nS、E＝nB的基础上，下列叙述错误的是（　　）

A．对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比

B．对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化量ΔB成正比

C．对给定的磁场，感应电动势的大小跟面积的变化率成正比

D．三个计算式算出的感应电动势都是Δt时间内的平均值

13．如图所示实验装置，竖直放置的玻璃管上套有一线圈，其两端与电压表相连。将强磁体从长玻璃管上端由静止自由下落，穿过线圈时记录电压表示数。保持其它量不变，仅分别改变下列四个选项的物理量，对应电压表示数变化正确的是（　　）

A．减小线圈与磁体的距离，电压表示数变小

B．增加线圈与磁体的距离，电压表示数变小

C．减小线圈的匝数，电压表示数变大

D．增加线圈的匝数，电压表示数增大

14．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是(　　)

A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小

B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大

C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大

D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变

三、填空题，共4小题

15．如图所示，前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，第一次用时0.2s，第二次用时1s，则前后两次线圈中产生的感应电动势之比为_________。

16．如图，桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方有一竖立的条形磁铁，此时穿过线圈的碰通量为0.04Wb，现使磁铁竖直下落，经0.2s后磁铁的S极落到线圈内的桌面上，这时穿过线圈的磁通最为0.12Wb。此过程中穿过线圈的磁通量增加了______Wb，线圈中的感应电动势大小为______V。

17．穿过一个电阻为R=1的单匝闭合线圈的磁通量始终每秒钟均匀的减少2Wb，则：线圈中的感应电动势是___________，线圈中的电流是___________。

18．法拉第电磁感应定律表明：感应电动势大小取决于磁通量的变化率。如图甲所示，轴沿水平方向，有一用钕铁硼材料制成的圆柱形强磁体M，其圆形端面分别为N极和S极，磁体的对称中心置于轴的原点。现有一圆柱形线圈C从原点左侧较远处开始沿轴正方向做匀速直线运动，圆形线圈的中心轴始终与轴重合，且其圆面始终与轴垂直，在线圈两端接一阻值的定值电阻。现用两个传感器，一个测得通过圆环的磁通量随圆环位置的变化图像，如图乙所示，另一个测得两端的电压随时间变化的图像，如图丙所示。已知在乙图像的图线上的点的切线斜率最大，丙图中时刻到之间的图线是直线。则圆形线圈做匀速直线运动的速度大小是______，至期间流过电阻的电量是______C。

四、解答题，共4小题

19．如图所示，足够长的平行金属导轨AB、CD水平放置，两金属导轨的间距为L，在导轨左侧接有定值电阻R，整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面。时刻，磁感应强度大小为，金属杆MN与导轨左侧所围面积为，当金属杆MN以速度v向右匀速滑动，整个过程杆与导轨垂直并接触良好，要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，试推导磁感应强度B与时间t的关系式。

20．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 Ω的金属杆cd，框架电阻不计。若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀变速运动，则：

（1）在5 s内平均感应电动势是多少？

（2）第5 s末，回路中的电流多大？

21．如图所示，匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P通过导线与阻值为R的电阻以及两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场．当线圈P所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m、带电荷量大小为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动，重力加速度为g，求：

（1）流过电阻R的电流；

（2）线圈P所在磁场磁感应强度的变化率的绝对值。

22．某个兴趣小组为了研究圆柱体铁芯的涡流热功率，构建了如图所示的分析模型，电阻率为ρ的硅钢薄片绕成一个内径为r、高度为h的圆柱面，其厚度为d<<r。平行于圆柱面轴线方向存在磁感应强度B（t）=Bmsinωt随时间变化的磁场.求此硅钢薄片中：

（1）感应电动势的有效值E；

（2）发热功率P

参考答案：

1．A

【解析】

【详解】

线圈产生的感应电动势大小为

故选A。

2．D

【解析】

【详解】

ABD．根据法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化率越大，即磁通量变化得越快，感应电动势越大，感应电动势的大小与磁通量的大小以及磁通量的变化量均无关，故AB错误，D正确；

C．磁通量均匀变化时，感应电动势恒定，故C错误。

故选D。

3．B

【解析】

【分析】

【详解】

根据动生电动势公式

E＝Blv

其中的l应指导体的有效切割长度，甲、乙、丁中的有效切割长度均为l，则电动势E＝Blv；而丙的有效切割长度为0，则电动势为0。

故选B。

4．C

【解析】

【详解】

为使MN棒中不产生感应电流，则要使得穿过闭合回路的磁通量不变，即

解得

变形得

故选C。

5．D

【解析】

【详解】

把线圈平面旋转，则在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量大小

故选D。

6．A

【解析】

【详解】

A．当线圈N接入恒定电流时，穿过线圈M的磁通量不变，不产生感应电动势，不会产生电压，故A正确；

B．穿过线圈M中磁感应强度B不变时，其磁通量不变，不产生感应电动势，不能为电动汽车充电，故B错误；

C．当线圈M中的磁感应强度B均匀增加时，恒定，根据

可知线圈两端产生电压不变，故C错误；

D．若这段时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加，则M中产生的电动势

故D错误。

故选A。

7．A

【解析】

【详解】

AC．将磁铁快速插入螺线管与缓慢插入螺线管相比，前者螺线管中磁通量的变化率比后者大，所以前者产生的感应电动势比后者大，从而前者电流表指针偏角比后者大，故A正确，C错误；

B．电流表指针偏角的大小取决于螺线管中磁通量变化的快慢，并不是由磁通量增加或减少而决定，故B错误；

D．磁铁放在螺线管中不动时，螺线管中的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，电流表指针不发生偏转，故D错误。

故选A。

8．D

【解析】

【详解】

A．根据可知，穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势一定越大，故A错误；

B．Φ=BS中S是指磁通量的有效面积，并不是闭合回路的面积，只有当磁场区域完全覆盖闭合回路时，二者才相等，故B错误；

C．根据F=BIL可知，只有当电流垂直于磁感线放置时，电流越大，则受到的安培力才一定越大，故C错误；

D．根据安培力公式有

所以若电流元IL置于某处所受的磁场力为F，该处的磁感应强度大小一定不小于，故D正确。

故选D。

9．C

【解析】

【详解】

试题分析：因为当金属框绕轴转运时，穿过线圈abc的磁通量始终为0，故线圈中无感应电流产生，选项BD错误；但对于bc与ac边而言，由于bc边切割磁感线，故bc边会产生感应电动势，由右手定则可知，c点的电势要大于b点的电势，故Ubc是负值，且大小等于Bl×=Bl2ω，故选项C正确；对于导体ac而言，由右手定则可知，c点的电势大于a点的电势，故选项A错误，所以选项C是正确的．

考点：导合格切割磁感线产生感应电动势．

【名师点睛】该题既可以通过法拉第电磁感应定律得出线圈abc的感应电流情况，又可以通过对bc边和ac边的研究，看它们切割磁感线时产生感应电动势的大小，判断导线端点的电势大小情况．

10．B

【解析】

【详解】

A．根据楞次定律，闭合回路在进入磁场过程中，感应电流的方向为逆时针方向，方向不变。故A正确，与题意不符；

B．根据左手定则，CD段直线所受安培力方向竖直向下。故B错误，与题意相符；

C．切割的有效长度为a时，感应电动势有最大值，即

故C正确，与题意不符；

D．根据法拉第电磁感应定律，可得

故D正确，与题意不符。

故选B。

11．BD

【解析】

【详解】

AC．线圈中0时刻图像切线的斜率最大，则磁通量的变化率最大，则感应电动势最大，选项AC错误；

B．线圈中C时刻磁通的变化率为零，则感应电动势为0，选项B正确；

D．线圈从0至C时间内平均感应电动势为

选项D正确。

故选BD。

12．BC

【解析】

【详解】

A．E＝n可知，对给定线圈，感应电动势的大小跟磁通量的变化率成正比，故A正确；

B．E＝nS可知，对给定的线圈，感应电动势的大小跟磁感应强度的变化磁感应强度的变化率成正比，与△B无关，故B错误；

C．E＝nB可知，对给定匝数的线圈和磁场，感应电动势的大小跟面积的平均变化率成正比，故C错误；

D．根据法拉第电磁感应定律E＝n得知感应电动势与穿过线圈的磁通量的变化率大小成正比，△Φ是表示磁通量的变化量，△t表示变化所用的时间，则E表示△t时间内的平均感应电动势，故D正确；

本题选择错误的，故选BC。

13．AD

【解析】

【详解】

A．减小线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度减小，引起的磁通量变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势减小，所以电压表示数变小。故A正确；

B．增加线圈与磁体的距离时，磁体穿过线圈的速度增加，引起的磁通量变化率增加，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增加，所以电压表示数变大。故B错误；

C．减小线圈的匝数，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势减小，所以电压表示数变小。故C错误；

D．增加线圈的匝数，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中感应电动势增加，所以电压表示数变大。故D正确。

故选AD。

14．AD

【解析】

【详解】

根据法拉第电磁感应定律，线圈中感应电动势，感应电流，即感应电流，即感应电流大小与磁感应强度变化的快慢有关，与增加减小无关，因此答案BC错AD对．

15．5:1

【解析】

【分析】

【详解】

前后两次将磁铁插入闭合线圈的相同位置，磁通量的变化量相等，感应电动势之比

16．     0.08    

【解析】

【分析】

【详解】

[1]穿过线圈的磁通量增加量为

[2] 根据法拉第电磁感应定律得

17．     2V     2A

【解析】

【分析】

【详解】

[1]感应电动势为

[2]由闭合电路的欧姆定律有

18．     3    

【解析】

【分析】

【详解】

[1]线圈磁通量变化率最大时，电阻R两端的电势差最大，可知在-6mm处到6mm处U-t图线是直线，所以

[2]6s-8s电压均匀减小到零，则电流随时间均匀减小到零，抓住I-t图线与时间轴围成的面积等于流过的电量

19．

【解析】

【详解】

时刻，穿过闭合回路的磁通量为

设在t时刻磁感应强度大小为B，回路面积为S

则穿过闭合回路的磁通量为

其中

要使杆运动过程中电阻上没有电流通过，则穿过闭合回路的磁通量不变，即

联立以上各式解得

20．（1）0.4V（2）0.8A

【解析】

【详解】

（1）5s内cd杆的平均速度为

所以5s内的平均电动势为

（2）5s末cd杆的速度为

此时回路中感应电动势为

故回路中的感应电流为

21．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）设两金属板之间的电压为U，对金属板之间的带电油滴受力分析有

对电阻R，由欧姆定律得

解得

（2）根据法拉第电磁感应定律得

根据闭合电路的欧姆定律得

联立解得

22．（1）；（2）

【解析】

【详解】

（1）通过圆柱面的截面磁场在变化，所以每一个环形截面都会产生感应电流，由法拉第电磁感应定律可知

正弦式交变电流的有效值是其最大值的，所以硅钢薄片中感应电动势的有效值为

（2）将硅钢薄片展开，是一长为，横截面积为hd的立方体电阻，根据电阻定律，其电阻为

则此硅钢薄片发热功率P为