高二物理 第四章电磁感应 单元练习.docx

1、高二物理 第四章电磁感应 单元练习2018-2019高二物理电磁感应单元练习一、单选题1. 下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是（）A. B. C. D. 2. 如图所示，MN是只有左边界的匀强磁场的边界线，磁场方向垂直纸面，abcd是一矩形线圈，线圈平面与磁场垂直，ad边与磁场边界线重合当线圈做下列几种运动时，有感应电流产生的是（）A. 线圈在磁场中向右平动B. 线圈在磁场中向上平动C. 线圈在磁场中向下平动D. 线圈绕ab边转动角3. 如图所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的

2、作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是（）A. 若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流B. 若磁铁的S极向下插入，线圈中产生逆时针方向的感应电流C. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力D. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的斥力4. 一个面积、匝数n=100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（）A. 在开始的2s内穿过线圈的磁通量变化率等于B. 在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零C. 在开始的2s内线圈中产生的感应电动势等于8VD.

3、 在第3s末线圈中的感应电动势等于零5. 在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关。下列说法正确的是A. 合上开关S，a、b同时亮B. 合上开关S，a先亮、b后亮C. 将原来闭合的开关S断开，a先熄灭、b后熄灭D. 将原来闭合的开关S断开，b先熄灭、a后熄灭6. 如图所示，在PQ、QR区域存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场宽度均为l，磁场方向均垂直于纸面，bc边与磁场的边界P重合导线框与磁场区域的尺寸如图所示从t=0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域以abcdef为线框中有电动势的正方向以下四个-t关系示意图中正确的是（）A. B. C.

4、D. 7. 如图，一个半径为L的半圆形硬导体AB以速度v在水平U型框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路电阻为R0，半圆形硬导体AB的电阻为r，其余电阻不计，则半圆形导体AB切割磁感线产生感应电动势的大小及AB之间的电势差分别为（）A. 2BLv； B. 2BLv；BLvC. BLv；2BLv D. 2BLv；8. 用均匀导线做成的正方形线圈边长为L，如图所示，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，不考虑磁场的变化对虚线右侧的影响，则( )A. 线圈中感应电流方向为adbcaB. 线圈中产生的电动势C. 线圈中a点电势高于b点电势D. 线圈中b、a两点间的

5、电势差9. 如图所示，正方形单匝铝质线圈abcd和efgh分别在外力作用下以相同速度v向右匀速进入同一匀强磁场中。已知两线圈导线的横截面积相同，所用材料也相同，两线圈的边长之比为1：2，则( ) A. 两线圈的右边刚进入磁场时，产生的感应电流之比为1：2B. 两线圈的右边刚进入磁场时，所加的外力大小之比为1：2C. 两线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量之比为1：1D. 两线圈在进入磁场的整个过程中，产生的焦耳热之比为1：1二、多选题10. 在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=2R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2（r2 1）的圆形区域内存在垂直于线圈平面

6、向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计。闭合S，至t1时刻，电路中的电流已稳定，下列说法正确的是（ ） A. 线圈中产生的感应电动势的大小为B. 电容器下极板带正电C. 电路中产生的感应电流为D. 线圈两端的电压为11. 两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，顶端接阻值为R的电阻质量为m、电阻为r的金属棒在距磁场上边界某处静止释放，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示，不计导轨的电阻，重力加速度为g则（）A. 金属棒在磁场中运动时，流过电阻R的电流方向B. 金属棒的速度为

7、v时，金属棒所受的安培力大小为C. 金属棒的最大速度为D. 金属棒以稳定的速度下滑时，电阻R的热功率为12. 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（）A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍三、计算题13. 如图，水平面（纸面）内间距为l的平

8、行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上，t=0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动，t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为重力加速度大小为g求：（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；（2）电阻的阻值14. 如图所示，宽度为L=0.40m的足够长的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为R=2.0的电阻导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=0.40T一根质量为m=0.1kg

9、的导体棒MN放在导轨上与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度v=0.50m/s，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直求：（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小；（2）作用在导体棒上的拉力的大小及拉力的功率；（3）当导体棒移动50cm时撤去拉力，求整个运动过程中电阻R上产生的热量15. 如图所示，一个圆形线圈n=1000匝，线圈面积S=20cm2，线圈电阻r=1，在线圈外接一个阻值为R=4的电阻，把线圈放入一个方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化的规律如B-t图线所示，在0-2s内求：（1）线圈产生的感应电动势E；

10、（2）电阻R中的电流I的大小；（3）电阻R两端的电势差Uab，答案和解析1.【答案】B【解析】解：A、该选项是奥斯特实验，该实验证明了通电导线周围存在着磁场，利用电生磁现象制成了电磁铁，故不符合题意；故A错误； B、磁铁在进入线圈的过程，由于磁通量的变化，产生感应电流；这是用来探究电磁感应现象的；故B正确； C、闭合开关，线圈中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故不符合题意；故C错误； D、闭合开关，导线中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故不符合题意；故D错误； 故选：B。发电机原理是电磁

11、感应现象，即闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，即发电机的原理图中没电源，有电源的实验装置图不是发电机原理图本题涉及的内容有电流的磁效应，电动机的原理和发电机的原理注意电磁感应和通电导体在磁场中受力运动的装置的不同，前者外部有没有电源，后者外部有电源2.【答案】D【解析】解：A、当线圈在磁场中向右平动，线圈的磁通量始终保持不变，没有感应电流产生。故A错误。 B、当线圈在磁场中向上平动，线圈的磁通量始终保持不变，没有感应电流产生。故B错误。 C、当线圈在磁场中向下平动，线圈的磁通量始终保持不变，没有感应电流产生。故C错误。 D、当线圈以ab边为轴转动时，磁通量发生变化，穿过线圈的磁通量

12、从有到无发生变化，有感应电流产生。故D正确。故选：D。当穿过闭合线圈的磁通量发生变化时，线圈中就产生感应电流，根据这个条件进行分析。本题考查应用感应电流产生的条件判断实际问题的能力，常规题，情景并不复杂，容易得分。3.【答案】D【解析】【分析】在磁铁进入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据磁场方向，由楞次定律判断感应电流的方向。通电线圈的磁场与条件磁铁相似，由安培定则判断线圈的极性，分析线圈与磁铁间的作用力。本题是楞次定律的基本应用。对于电磁感应现象中，导体与磁体的作用力也可以根据楞次定律的另一种表述判断：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁体间的相对运动。【解答】A、若磁铁的N极向下插入，穿过

13、线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的感应电流。故A错误。B、若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的感应电流。故B错误。C、D、根据安培定则判断可知，当N极向下插入时，线圈上端相当于N极；当S极向下插入，线圈上端相当于S极，与磁铁的极性总相反，存在斥力。故C错误，D正确。故选：D。4.【答案】C【解析】【分析】由图象看出，磁感应强度随时间均匀增大，从而得出磁通量的变化率，再由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，从而即可求解。本题中磁感应强度均匀增大，穿过线圈的磁通量均匀增加，线圈中产生恒定的

14、电动势，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，是经常采用的方法和思路。【解答】A.由图象的斜率求出，因此，故A错误；B.开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，故B错误；C.根据法拉第电磁感应定律得：，可知它们的感应电动势大小为8V，故C正确；D.由图看出，第3s末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势也不等于零，故D错误。故选C。5.【答案】B【解析】【分析】根据线圈在电流发生变化会产生自感电动势，电流增大时自感电动势阻碍电流增大，电流减小时自感电动势阻碍电减小，相当于电源；并结合欧姆定律分析。本题考查了自感线圈对电流发生变化时的阻碍作用，增大瞬间相当于断路，减小瞬间相当

15、于电源，稳定后相当于短路。【解答】AB.由图可以看出，a、b灯泡在两个不同的支路中，对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始正常工作；但对于含电感线圈的电路，在通电时，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，使b灯后亮，则合上开关，a先亮，b后亮，故A错误，B正确；CD.当断开电键时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭，故CD错误。故选B。6.【答案】C【解析】【分析】解决本题的关键是掌握右手定则判断出不同阶段电动势的方向，以及根据E=BLv求出不同阶段的电动势大小。根据右手定则判断出不同阶段电动势的方向，以及根据E=BLv求出不同阶段的电动

16、势大小；刚进磁场时，只有bc边切割；bc边进入QR区域时，bc边和de边都切割磁感线，但等效电动势为0；bc边出磁场后，de边和af边切割磁感线，af边切割产生的电动势大于bc边；de边出磁场后后，只有af边切割。【解答】下面是线框切割磁感线的四个阶段示意图：在第一阶段，只有bc切割向外的磁感线，由右手定则知电动势为负，大小为Blv在第二阶段，bc切割向里的磁感线，电动势为逆时针方向，同时de切割向外的磁感线，电动势为顺时针方向，等效电动势为零在第三阶段，de切割向里的磁感线同时af切割向外的磁感线，两个电动势同为逆时针方向，等效电动势为正，大小为3Blv在第四阶段，只有af切割向里的磁感线，

17、电动势为顺时针方向，等效电动势为负大小为2Blv，故C正确，ABD错误。故选C。7.【答案】D【解析】解：半圆形导体AB切割磁感线的有效长度是2L，根据法拉第电磁感应定律则，感应电动势为：E=B2Lv=2BLvA、B之间的电势差为：U=E=，故D正确，ABC错误；故选：D。半圆形导体AB有效的切割长度等于2L，根据法拉第电磁感应定律E=Blv，求感应电动势，A、B之间的电势差是指R0两端的电压，由串联电路分压规律求解。本题考查法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，产生感应电动势的部分可以相当于电源，则AB之间的电势差指的是路端电压。8.【答案】D【解析】【分析】由楞次定律可以判断出感应电流的方

18、向，由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势，由欧姆定律可以求出a、b两点间的电势差。熟练应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、欧姆定律即可正确解题。【解答】A.磁感应强度增大，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，故A错误；B.由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势，故B错误；C.acb段导线相当于电源，电流沿a经c流向b，在电源内部电流从低电势点流向高电势点，因此a点电势低于b点电势，故C错误；D.设导线总电阻为R，则a、b两点间的电势差为路端电压：，故D正确。故选D。9.【答案】B【解析】【分析】根据切割公式E=BLv求解电动势，由欧姆定律求出感应电流，然后求出电流之比；线框匀速进入匀强磁场，安

19、培力与外力平衡，根据安培力公式求解安培力，应用平衡条件求出外力，然后求出外力之比；由焦耳定律求出线圈产生的热量，然后求出热量之比；由电流定义式求出电荷量间的关系。本题关键明确线圈进入磁场过程中，电动势E=BLv，然后根据P=Fv求解功率，根据求解热量，能由电流定义式可以求出电荷量，难度不大。【解答】由电阻定律可知：，由题意可知，两线框的材料、横截面积相同，两线圈边长之比为1：2，则：；A、线框切割磁感线产生的感应电动势：E=BLv，电流：，由于两线圈边长之比为1：2，两线圈的右边刚进入磁场时，产生的感应电流之比为1：1，故A错误；B、两线圈的右边刚进入磁场时线圈受到的安培力：，由于两线圈产生的

20、电流之比为1：1，两线框边长为1：2，则两线圈受到的安培力之比为1：2，线圈做匀速直线运动，由平衡条件可知，外力与安培相等，由此可知，所加外力大小之比为1：2，故B正确；C、线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量：，两线圈边长之比为1：2，电阻之比为1：2，则两线圈在进入磁场的整个过程中，通过导体横截面的电荷量之比为1：2，故C错误；D、线圈进入磁场过程中产生的热量：，两线圈边长之比为1：2，电阻之比为1：2，则两线圈在进入磁场的整个过程中，产生的焦耳热之比为1：4，故D错误。故选：B。10.【答案】BCD【解析】【分析】由B-t图象的斜率读出磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定

21、律求出线圈中产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流的大小，从而求得路端电压。本题考查了法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律；本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律的综合应用，应用法拉第定律时要注意S是有效面积，并不等于线圈的面积。【解答】A.根据法拉第电磁感应定律，则有：，故A错误；B.根据楞次定律可知，线圈产生的顺时针方向电流，则电容器下极板带正电，故B正确；CD.电流为：，线圈两端的电压，故CD正确。故选BCD。11.【答案】BD【解析】【分析】根据金属棒进入磁场时切割磁感线产生感应电流，可判定电流方向；由于受到向上的安培力，根据安培力与重力的大小分析其运动情况；由公式E=BLv、F=BI

22、L求解安培力的大小；金属棒以恒定的速度下滑时重力与安培力平衡，据此列式求出此时的速度；并求出R的热功率。本题考查电磁感应中的电路、受力、功能等问题，对于这类问题一定做好感应电流、安培力、运动情况、功能转化这四个方面的分析。【解答】A、金属棒刚进入磁场的瞬间，向下切割磁感线，由右手定则可知，电阻R的电流方向ba，故A错误；B、金属棒的速度为v时，由公式E=BLv、F=BIL，得金属棒所受的安培力大小为：；故B正确；C、金属棒以恒定的速度下滑时，有，解得：，故C错误；D、金属棒以恒定的速度v下滑时，电路中电流为：。电阻R的热功率为：，解得：，故D正确。故选：BD。12.【答案】AB【解析】解：AB

23、、铜盘转动产生的感应电动势为：，B、L、不变，E不变，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，若从上往下看，圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流沿a到b的方向流动，故AB正确；C、若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，故C错误；D、若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据电流在R上的热功率也变为原来的4倍，故D错误；故选：AB。圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径L，根据感应电动势公式分析电动势情况，由欧姆定律分析电流情况根据右手定则分析感应电流方向，根据分析电流在R上的热功率变化情况本题是转动切割磁感线

24、类型，运用等效法处理根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握13.【答案】解：（1）根据牛顿第二定律：F-mg=ma刚进磁场时的速度：感应电动势为：解得：（2）根据右手定则，导体棒中的电流向上，由左手定则知安培力水平向左匀速运动受力平衡：F=mg+BIl回路电流为：得：答：（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小为；（2）电阻的阻值为【解析】（1）根据牛顿第二定律和运动学公式求刚进入磁场时的速度，再根据法拉第电磁感应定律求切割电动势 （2）进入磁场匀速运动受力平衡求出安培力，结合闭合电路欧姆定律求电流，即可求电阻本题是电磁感应中的力学问题，知道受力情况，要能熟练运用动力学方法求解金属棒

25、进入磁场时的速度要知道安培力与速度成正比，都是常用的方法，这些思路要熟悉14.【答案】解：（1）感应电动势：E=BLv=0.400.400.5V=8.010-2V，感应电流为： A=4.010-2A，（2）导体棒匀速运动，安培力与拉力平衡：F=FB=BIL=0.404.010-20.4N=6.410-3N，拉力的功率为：P=Fv=6.410-30.50W=3.210-3W；（3）导体棒移动50cm的时间为：t=1.0s，根据焦耳定律：Q1=I2Rt=0.0422.01.0J=3.210-3J，由能量守恒定律得：Q2=mv2=J=1.2510-2J，电阻R上产生的热量：Q=Q1+Q2=3.210

26、-3+1.2510-2J=1.5710-2J；答：（1）在闭合回路中产生的感应电流的大小是4.010-2A；（2）作用在导体棒上的拉力的大小是6.410-3N，拉力的功率是3.210-3W；（3）整个运动过程中电阻R上产生的热量为1.5710-2J【解析】（1）由E=BLv求出导体棒切割磁感线产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流； （2）由F=BIL求出导体棒受到的安培力，然由平衡条件求出拉力，由P=Fv求出拉力的功率； （3）由焦耳定律求出导体棒匀速运动时产生的焦耳热，由能量守恒定律求出撤去拉力后产生的焦耳热，然后求出整个过程的焦耳热本题难度不大，熟练应用基础知识即可正确解题，最后一问是

27、本题的易错点，要对两个阶段分别求焦耳热15.【答案】解：（1）由法拉第电磁感应定律：E=n磁通量定义=BS代入数据得E=4V；（2）由闭合电路欧姆定律：I=代入数据得I=0.8A；（3）U=IR得U=3.2V，由楞次定律可知电流在导体中由ba，Uab=-3.2V；答：（1）线圈产生的感应电动势4V；（2）电阻R中的电流I的大小0.8A；（3）电阻R两端的电势差-3.2V。【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律求感应电动势； （2）再由闭合电路欧姆定律求感应电流； （3）根据楞次定律判断感应电流的方向，再由欧姆定律求电阻R两端的电压。解决本题的关键熟练掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律，以及电势差与电压的不同，注意电势差的正负号。