高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册第二章 电磁感应综合与测试达标测试

2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册

第二章 电磁感应 综合练习1（含解析）

1.利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题.IC卡内部有一个由电感线圈L和电容器C构成的LC振荡电路.公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外发射某一特定频率的电磁波.刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容器C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输.下列说法正确的是(   )

A.IC卡工作所需要的能量来源于卡内的电池

B.仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作

C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流

D.IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息

2.如图所示，和为水平放置的平行金属导轨，相距.间接有一个电动势为、内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为，棒的中点用垂直棒的细绳经光滑轻质定滑轮与物体相连，物体的质量.棒与导轨间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取），匀强磁场的磁感应强度，方向竖直向下，为了使物体保持静止，则滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是(   )

A. B. C. D.

3.关于涡流，下列说法中错误的是(   )

A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置

B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的

C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动

D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流

4.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈，并接有电源，圆盘的四周固定有许多带负电的小球，将整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是(   )

A.圆盘将逆时针转动(俯视) B.圆盘将顺时针转动(俯视)

C.圆盘不会转动  D.圆盘先逆时针转再顺时针转(俯视)

5.如图所示，是用同种规格的铜丝做成的两个单匝同心圆环，两环半径之比为2:3其中仅在a环所围区域内有垂直于环面向里的匀强磁场.当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，两环内的感应电动势大小和感应电流大小之比分别为(   )

A.1:1，3:2 B.1:1，2:3 C.4:9，2:3 D.4:9，9:4

6.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

7.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图乙所示规律变化时，下列各图中能正确表示线圈中感应电动势E的变化情况的是(   )

A.  B. 

C. D.

8.如图所示，水平桌面上平行放置两光滑的金属导轨，导轨相距为L，一质量为m的金属杆垂直导轨放置，正以速度向左匀速运动，金属杆左侧有一矩形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向竖直向上，正以速度向右匀速移动，定值电阻为R，金属杆电阻为，其余电阻不计，当金属杆刚进入磁场区域时(   )

A.金属杆两端的电势差

B.金属杆的加速度大小为

C.流过电阻R的电流大小为

D.若只改变磁场方向，金属杆所受安培力的大小不变，方向改变

9.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、开关相连，如图所示.线圈上端与电源负极相连，闭合开关的瞬间，铝环向上跳起.若保持开关闭合，则(   )

A.铝环跳起到某一高度后将回落 B.铝环停留在某一高度

C.铝环不断升高  D.如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变

10.两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，在导轨上接触良好的导体棒和可以自由滑动.当导体棒在外力F的作用下向右运动时，下列说法中正确的是(   )

A.导体棒内有电流通过，方向是 

B.导体棒内有电流通过，方向是

C.磁场对导体棒的作用力向左 

D.磁场对导体棒的作用力向左

11.磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图甲所示.磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示.令分别表示段的感应电流，分别表示金属环对应相应的感应电流时环上很小一段受到的安培力，则(   )

A.沿逆时针方向，沿顺时针方向 

B.沿顺时针方向，沿顺时针方向

C.方向指向圆心，方向指向圆心 

D.方向背离圆心向外，方向指向圆心

12.如图所示，虚线矩形为匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，圆形金属环以一定的速度沿光滑绝缘水平面向磁场区域运动.图中给出的是圆环的四个可能到达的位置，则圆环速度可能为零的位置是(   )

A.  B. 

C. D.

13.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

14.如图所示，三角形金属导轨上放有一金属棒，均处于垂直于纸面向里的匀强磁场中.在外力作用下使保持与垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨和金属棒均由粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是(   )

A.回路中的感应电流大小不变 B.回路中的感应电动势大小不变

C.回路中的感应电动势逐渐增大 D.回路中的感应电流减小

15.如图所示，固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好.两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k.图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为的质量为m，金属导轨足够长、电阻忽略不计.

(1)闭合S，若使保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；

(2)断开S，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过的电荷量为q，求该过程安培力做的功W.

答案以及解析

1.答案：B

解析：IC卡内部没有电池，其工作所需要的能量来自电磁感应产生的电流，故选项A错误；只有当读卡机发射的电磁波的频率和IC卡中LC振荡电路产生的电磁波的频率相同时，即达到电谐振时，LC电路中产生较大感应电流，IC卡才能有效工作，故选项B正确；若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，电磁波中有变化的磁场，线圈L仍会发生电磁感应现象，产生感应电流，故选项C错误；LC振荡电路可以发射电磁波，因此可以向读卡机传输自身的数据信息，故选项D错误.

2.答案：A

解析：对棒受力分析可知，其受绳的拉力和安培力.若摩擦力向左，满足，代入数据解得；若摩擦力向右，满足，代入数据解得，所以R的取值范围为，故选A.

3.答案：B

解析：真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，A选项正确；要想产生涡流，必须是变化的磁场，因为变化的磁场才能产生电场，产生涡流，B选项错误；根据楞次定律可知，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，C选项正确；涡流会造成能量的损失，所以变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流造成的能量损失，D选项正确.

4.答案：A

解析：当电源接通的瞬间，由安培定则可知，线圈内的磁场方向向上，线圈中的电流增大将产生增强的磁场，则穿过绝缘圆盘的磁通量增加，根据电磁场理论可知，变化的磁场会产生电场，根据楞次定律可知，线圈周围产生顺时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则带负电的小球会受到逆时针方向的电场力，故圆盘将逆时针转动(俯视)，A选项正确，B、C、D选项错误.

5.答案：A

解析：由法拉第电磁感应定律得，相同，可得；根据电阻定律，圆环的电阻为，相同，两圆环电阻之比，圆环中感应电流，由以上分析可得，故A正确.

6.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.

7.答案：A

解析：在0~1 s内，根据法拉第电磁感应定律，，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1~3 s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3~5 s内，根据法拉第电磁感应定律，，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值，故A正确.

8.答案：C

解析：金属杆刚进入磁场区域时，感应电动势，通过电阻R的电流，金属杆两端的电势差，故A错误，C正确；金属杆受到的安培力，对金属杆，由牛顿第二定律得，解得，故B错误；若只改变磁场方向，由右手定则可知，感应电流方向反向，由左手定则可知，安培力方向不变，故D错误.

9.答案：AD

解析：闭合开关的瞬间，线圈突然产生磁场，通过铝环的磁通量突然增加，那么铝环中的感应电流就产生与原磁场方向相反的磁场；因为原磁场与感应电流的磁场方向相反，相互排斥，所以铝环受到向上的斥力，向上跳起；若保持开关闭合，流过线圈的电流稳定，磁场不再发生变化，铝环中没有感应电流，也没有相互作用，铝环仅受重力作用，最后回落，故A正确，B、C错误.如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变，故D正确.

10.答案：BD

解析：导体棒切割磁感线产生感应电流，根据右手定则判断可知，中感应电流的方向为，则导体棒内有电流通过，方向是，故A错误，B正确.由左手定则判断可知，磁场对导体棒的作用力向右，对导体棒的作用力向左，故C错误，D正确.

11.答案：ABD

解析：由题图可知段磁场方向为垂直纸面向里，穿过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可判断感应电流沿逆时针方向，同理可判断沿顺时针方向，沿顺时针方向，故A、B正确；根据左手定则可判断方向指向圆心，方向背离圆心向外，方向指向圆心，故C错误，D正确.

12.答案：AD

解析：当圆环进入磁场时，会受到磁场对它的阻力，所以A中圆环的速度可能是零，选项A正确；圆环完全进入磁场后不再产生感应电流，故它也不再受到安培力的作用，所以圆环一旦完全进入磁场后，其速度不可能为零，选项B、C错误；在圆环穿出磁场时，会受到磁场对它的阻力，故D中圆环的速度也可能为零，选项D正确.

13.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，故感应电动势为零，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.

14.答案：AC

解析：设导轨和金属棒单位长度的电阻为r，，金属棒从O点开始运动时间为t时，有效切割磁感线的长度，感应电动势的大小，则感应电动势逐渐增大，故B错误，C正确；由电阻定律得，t时刻回路中的总电阻；感应电流的大小，与t无关，说明感应电流大小不变，故A正确，D错误.

15.答案：(1)；方向水平向右           (2)

解析：(1)设线圈中的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有，则，设与并联的总电阻为，有，闭合S时，设线圈中的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得，设中的电流为，有，设受到的安培力为，有，保持静止，由受力平衡有，联立得，方向水平向右.

(2)设由静止开始到速度大小为v的加速过程中，运动的位移为x，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有，其中，设中的平均电流为，有，根据电流的定义得，由动能定理有，联立得.