物理选择性必修 第二册第2节 法拉第电磁感应定律练习

2.2法拉第电磁感应定律基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图，间距均为L的平行虚线M'、N、R间存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。纸面内有一等腰直角三角形导线框，长为L的边与虚线M垂直。现让线框沿方向以速度v匀速穿过磁场区域，从c点经过虚线M开始计时，线框中电功率P与时间t的关系正确的是（　　）

A． B．

C． D．

2．物理学家通过艰辛的实验和理论研究探索自然规律,为人类的科学做出了巨大贡 献．下列描述中符合物理学史实的是(        )

A．奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说

B．开普勒发现了行星运动三定律,进而提出了万有引力定律

C．平均速度、瞬时速度和加速度等描述运动所需要的概念是伽利略首先建立的

D．法拉第发现了电磁感应现象并总结出了判断感应电流方向的规律

3．闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的某一固定轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t的变化规律如图所示，下列说法正确的是(       )

A．t1时刻线圈中感应电流为零

B．t2时刻线圈通过中性面

C．t3时刻穿过线圈的磁通量变化率最大

D．t4时刻线圈中感应电动势最小

4．磁感应强度大小相等的匀强磁场分布在直角坐标的四个象限里，方向如图所示，有一闭合扇形线框OMN，以角速度绕O点在Oxy平面内匀速转动，在它旋转一圈后的过程中（从图示位置开始计时）它的感应电动势与时间的关系图线是图乙中（       ）

A． B．

C． D．

5．如图所示，矩形线圈长为，宽为，电阻为，质量为，线圈在空气中竖直下落一段距离后（空气阻力不计），进入一宽度也为、磁感应强度为的匀强磁场中．线圈进入磁场时的动能为，线圈刚穿出磁场时的动能为，从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为，线圈克服安培力做的功为，重力做的功为，则以下关系中正确的是（       ）

A． B．

C． D．

6．下列说法正确的是

A．穿过线圈的磁通量为零时，感应电动势一定为零；

B．穿过线圈的磁通量不为零，感应电动势也一定不为零；

C．穿过线圈的磁通量均匀变化时，感应电动势也均匀变化；

D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大．

7．如图所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv的是(     )

A．只有乙和丁 B．甲、乙、丁 C．甲、乙、丙、丁 D．只有乙

8．如图所示，边长为a的导线框ABCD处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，BC边与磁场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动；二是仅使磁感应强度随时间均匀变化。若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为（　　）

A． B． C． D．

9．如图所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场区域运动到位置2，下列说法中正确的是（ ）

A．线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入进的速度越大，感应电流越大

B．整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流是恒定的

C．整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大

D．线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大

10．如图所示，单匝矩形线圈abcd在外力作用下以速度向右匀速进入匀强磁场，第二次以速度进入同一匀强磁场，则两次相比较（       ）

A．第二次与第一次线圈中最大电流之比为2：l

B．第二次与第一次外力做功的最大功率之比为2：1

C．第二次全部进入磁场和第一次全部进入磁场线圈中产生的热量之比为8：l

D．第二次全部进入磁场和第一次全部进入磁场，通过线圈中同一横截面的电荷量之比为2：1

11．在光滑绝缘水平面上放有一足够长的“”型直角金属线框（其中），线框上方有一被绝缘销钉挡住的光滑金属杆，它们处于一个竖直向下的、足够宽的匀强磁场中，如图所示。现给金属线框一个垂直水平向右的初速度，若金属杆与线框始终接触良好，金属杆接入电路中的电阻恒为，金属线框电阻不计且运动时不与销钉接触，则金属线框的速度随它向右运动位移的变化规律可能是（　　）

A． B．

C． D．

12．如图所示，一粗糙的平行金属轨道平面与水平面成θ角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为m的金属杆ab以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某高度h后又返回到底端。若运动过程中金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。则下列说法正确的是（　　）

A．金属杆ab上滑过程与下滑过程通过电阻R的电量一样多

B．金属杆ab上滑过程与下滑过程产生的焦耳热一定相等

C．金属杆ab在整个过程中损失的机械能等于装置产生的焦耳热

D．金属杆ab上滑过程中克服安培力与摩擦力做功之和等于

13．如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圈轴线方向穿过线圈。下列说法不正确的是（　　）

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N接入周期性交变电流时，线圈M两端产生周期性变化的电压

C．当线圈N在M中产生的磁感应强度B竖直向上且减小时，有电流从b端流出

D．充电时，若某时刻线圈M中磁感应强度变化率为k，此时M两端电压为

14．如图甲所示，竖直放置的长直导线MN通有图示方向的恒定电流I，有一闭合矩形金属框abcd与导线在同一平面内，在金属框内部通有如图乙所示的变化磁场（规定垂直于纸面向里为磁场的正方向），下列说法正确的是（   ）

A．0~t1时间内，MN与ab相斥

B．t2~t3时间内，MN与ab相吸

C．t1时刻MN与ab作用力最小

D．t2时刻MN与ab作用力最小

15．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（　　）

A．穿过线圈的磁通量越大，线圈内产生的感应电动势越大

B．穿过线圈的磁通量变化量越大，线圈内产生的感应电动势越大

C．穿过线圈的磁通量为零，线圈内产生的感应电动势一定为零

D．穿过线圈的磁通量变化越快，线圈内产生的感应电动势越大

二、填空题（共4题）

16．感生电场：

______认为：磁场变化时会在空间激发一种______，这种电场叫作感生电场。

17．如图所示，先后以速度v1和v2（v1＝2v2），匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下：

（1）线圈中的感应电流之比I1∶I2＝________；

（2）线圈中产生的热量之比Q1∶Q2＝________。

18．一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面成30°角，磁感应强度B＝0.5 T，在0.05 s内线圈转到与磁场方向垂直的位置，在此过程中，线圈中的平均感应电动势＝________V.

19．在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中，得到E－1/Δt图线如图所示．

（1）.从观察和分析该实验装置可看出，在实验中，因磁铁相对螺线管位置的变化都_____（选填“相同”或“不同”），从而实现了控制_____________不变．

（2）.在得到实验数据之后，为了研究E与Δt的关系，可采用图像处理数据的方法，在直角坐标系中作E－1/Δt的关系图线，由图像可得出的实验结论是_________________．

（3）.仅将线圈匝数变为原来3倍后重新做实验，在E－1/Δt画出实验图线．

三、综合题（共4题）

20．用质量为、电阻率为、横截面积为Ｓ的薄金属条制成边长为的闭合正方形框。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的边和边都处在磁极之间，极间磁感应强度大小为。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。

（1）求方框下落的最大速度（磁场区域在竖直方向足够长）；

（2）当方框下落的加速度为时，求金属方框的发热功率。

21．如图所示，长为L的铜棒OA在垂直于匀强磁场的平面上绕点O以角速度匀速转动，磁场的磁感应强度为B。求铜棒中感应电动势的大小，并分析O、A两点电势的高低。

22．如图所示，倾角为θ=37°的足够长平行光滑的两导轨，间距为L=1 m，导轨间有垂直于轨道平面向下的磁场，磁感应强度大小B1=1T；底端ab间连一电阻R1=3Ω；顶端通过导线连接一横截面积为S=0.1m2、总电阻为r=0.8Ω、匝数N=100匝的线圈（线圈中轴线沿竖直方向），线圈内有沿竖直方向、且随时间均匀变化的磁场B2．一质量为m=0.1kg、电阻为R2=2Ω、长度也为L的导体棒cd横放在导轨上，导体棒与导轨始终良好接触．不计导轨和导线的电阻，取g=10m/s2, sin37°=0.6，求：

（1）若断开开关K，静止释放导体棒，则导体棒能达到的最大速率是多少？此时cd两端电势差Ucd为多少？

（2）若闭合开关K，为使导体棒始终静止在导轨上，判断线圈中所加磁场的方向并计算其变化率的大小．

23．如图所示为一宽度为L=40cm，磁感应强度B=1T的匀强磁场区域，边长为20cm的正方形导线框abcd，每边电阻相等，4个边总电阻为R=0.1Ω，沿垂直于磁场方向以速度v=0.2m/s匀速通过磁场。从ab边刚进入磁场（即ab边恰与图中左边虚线重合）开始计时到cd 边刚离开磁场（即cd边恰与图中右边虚线重合）的过程中，

（1）规定a→b→c→d→a方向作为电流的正方向，画出线框中感应电流I随时间t变化的图象；

（2）画出线框ab两端的电压Uab随时间t变化的图象．

参考答案：

1．C

2．C

3．A

4．A

5．C

6．D

7．B

8．B

9．A

10．A

11．A

12．A

13．D

14．C

15．D

16．     麦克斯韦     电场

17．     2:1     2:1

18．2或6

19．     相同 磁通量的变化量；     在线圈的匝数和通过线圈的磁通量的变化量均不变的情况下，感应电动势E与成正比    

20．（1）；（2）

21．，点O的电势高、点A的电势低

22．（1）3m/s；1.8V（2）线圈中所加磁场如果在增强，方向为竖直向下；如果在减弱，方向为竖直向上．0.2T/s

23．

（1）（2）x在O-L段：线框进入磁场的时间

x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生，时间为

x在2L-3L段：线框穿出磁场，有

x在O-L段：线框进入磁场，根据楞次定律判断知感应电流沿逆时针方向，为负值。感应电流的大小为

ab为电源,其两端电压为路端电压，故其电势差

V

x在L-2L段：线框完全进入磁场，磁通量不变，没有感应电流产生。ab两段的电势差

U=E

x在2L-3L段：线框穿出磁场，感应电动势

=0.04V

感应电流方向为正，大小为

此时ab两端电压为

V

则电流随时间的变化图象如下

则ab两端的电压图象如下图