第2章 情境题专项-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练习（人教版2019）

第二章 电 磁 感 应 练 1. 如图所示， 某同学在电磁 炉面板上竖直放置一纸质 圆筒， 圆筒上套一环形轻 质铝箔， 电磁炉产生的交 变磁场的频率、 强弱及铝箔厚度可以调 节。 现给电磁炉通电， 发现铝箔悬浮了起 来， 若只改变其中一个变量， 则 （ ） A. 增强磁场， 铝箔悬浮高度将不变 B. 铝箔越薄， 铝箔中产生的感应电流越大 C. 增大频率， 铝箔中产生的感应电流增大 D. 在产生图示方向磁场的瞬间断开电源， 铝箔中会产生图示方向的电流 2. 如图所示， 通过水平绝缘传送带输送完全 相同的铜线圈， 线圈等距离排列， 且与传 送带以相同的速度匀速运动。 为了检测出 个别未闭合的不合格线圈， 让传送带通过 一固定匀强磁场区域， 磁场方向垂直于传 送带运动方向， 根据穿过磁场后线圈间的 距离， 就能够检测出不合格线圈。 通过观 察图形， 判断下列说法正确的是 （ ） A. 若线圈闭合， 进入磁场时， 线圈中感 应电流方向从上向下看为逆时针 B. 若线圈闭合， 传送带以较大速度匀速 运动时， 磁场对线圈的作用力较大 C. 从图中可以看出， 第 2 个线圈是不合 格线圈 D. 从图中可以看出， 第 4 个线圈是不合 格线圈 3. 1931 年， 英国物理学家狄拉克从理论上 预言： 存在只有一个磁极的粒子， 即 “磁 单极子”。 1982 年， 美国物理学家卡布莱 设计了一个寻找磁单极子的 实验。 他设想， 如果一个只 有 N 极的磁单极子从上向下 穿过如图所示的超导线圈 ， 那么， 从上向下看， 超导线 圈将出现 （ ） A. 先有逆时针方向的感应电流， 然后有 顺时针方向的感应电流 B. 先有顺时针方向的感应电流， 然后有 逆时针方向的感应电流 C. 始终有顺时针方向的感应电流 D. 始终有逆时针方向的感应电流 4. 如图所示是手机无线充电板的充电原理示 意图。 充电板接交流电源， 对充电板供 电， 充电板内的送电线圈可产生交变磁 场， 从而使手机内的受电线圈产生交变电 流， 再经整流电路转变成直流电流后对手 机电池充电。 为方便研究， 现将问题做如 下简化： 设受电线圈的匝数为 n ， 面积为 S ， 若在 t 1 到 t 2 时间内， 磁场垂直于受电 线圈平面向上穿过线圈， 其磁感应强度 由 B 1 均匀增加到 B 2 。 下列说法正确的是 （ ） 情境题专项 B 第 1 题图 传送带运动方向 6 5 4 3 2 1 第 2 题图 N N 第 3 题图 55 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） 送电线圈 受电线圈 接交变电流 c d b a B A. 点 c 的电势高于点 d 的电势 B. 受电线圈中感应电流方向由 d 到 c C. c 、 d 之间的电势差为 n （ B 2 -B 1 ） S t 2 -t 1 D. c 、 d 之间的电势差为 - n （ B 2 -B 1 ） S t 2 -t 1 5. 电动汽车刹车时若能 回收动能， 把动能转 换为电能再次储存 ， 可以增加汽车续航 。 某同学在实验室设计 了如图甲所示的装置。 圆盘 a 上面分布有 特殊物质， 物质在接到刹车指令后瞬间被 磁化， 正常行驶时， 物质退磁， 圆盘 a 固 定在车轮上。 绝缘材质制成的圆盘 b 中有 固定线圈， 线圈在接到刹车指令后与车载 电池接通并为电池蓄电。 b 固定在与 a 正 对的车身上。 图乙为装置 b 自右向左的侧 视图， 在图乙中设计线圈和 a 物质形成的 磁场， 实现动能回收效果最佳的是 （ ） 6. 如图是磁电式转速传感器的结构简图。 该 装置主要由测量齿轮、 T 形软铁、 永久磁 铁、 线圈等原件组成。 测量齿轮为磁性材 料， N 个齿等距离地安装在被测旋转体的 一个圆周上 （圆心在旋转体的轴线上）， 齿轮转动过程中， 当齿靠近 T 形软铁时， 由于磁化作用， 软铁中的磁场增强， 相 反， 远离时磁场减弱。 现测得线圈中感应 电流的变化频率为 f ， 旋转体角速度为 ω 。 则正确的是 （ ） A. f= Nω 2π B. 当齿距离 T 形软铁最近的时候， 线圈 中电流最大 C. 线圈中的感应电流方向不变， 只是大 小发生周期性变化 D. 若旋转体转速均匀增加， 则与线圈串 联的交流电流表的示数不变 7. 火车、 高铁是人们日常生活中重要的交通 工具， 为保障运输的安全， 控制中心需要 确定火车位置及其运动状态。 有一种电磁 装置可以向控制中心传输火车相关信息， 其原理是在火车首节车厢下面安装能产生 匀强磁场的磁铁， 俯视图如图甲所示， 当 它经过安放在两铁轨间的线圈时， 会产生 一个电信号， 被控制中心接收到， 当火车 依次通过线圈 A 、 B 时， 若控制中心接收 到线圈两端的电压信号如图乙所示， 则说 明火车的运动情况是 （ ） 第 4 题图 a b 甲 乙 第 5 题图 接电池 接电池 接电池 接电池 接电池 接电池 A B C D 旋转体 测量齿轮 线圈 软铁 永久磁铁 SN 第 6 题图 56 第二章 电 磁 感 应 练 A. 匀速 匀速 B. 加速 加速 C. 加速 减速 D. 减速 加速 8. （多选） 课堂上， 老师 用如图所示的简单装 置模拟电磁炉工作 。 绕在铁芯上的线圈在 接通交流电源后产生 交变磁场， 从而在金属杯底激发出涡电 流将冷水烧开。 若要缩短上述加热时间， 下列措施可行的有 （ ） A. 增加线圈的匝数 B. 提高交流电源的频率 C. 将金属杯换为瓷杯 D. 取走线圈中的铁芯 9. 一次物理课上老师拿了一 只微安表， 用手左右晃动 电表， 让同学们观察表针 相对表盘摆动的情况， 然 后用导线把微安表的两个 接线柱连在一起， 再次以同样的方式晃动 电表， 让同学们观察表针相对表盘摆动的 情况。 下列判断和解释正确的是 （ ） A. 不连接接线柱时， 晃动电表， 由于表 内线框切割磁感线， 产生感应电动势 从而引起表针摆动 B. 连接接线柱后， 晃动电表， 电表自身 形成的闭合回路， 造成表针打偏、 失 灵等 C. 连接接线柱后， 晃动电表， 由于电磁 阻尼， 表针晃动幅度会变小， 并能较 快停下 D. 第二次实验时， 表针相对于表盘摆动 的幅度比第一次实验时摆动的幅度大 10. 某手持式考试金属探 测器如图所示 ， 它 能检查出考生违规携 带的电子通信储存设 备。 工作时， 探测环 中的发射线圈通以电流， 附近的被测金 属物中感应出电流， 感应电流的磁场反 过来影响探测器线圈中的电流， 使探测 器发出警报。 则 （ ） A. 探测环中的发射线圈通的是恒定电流 B. 探测环中的发射线圈通的是交变电流 C. 探测器与被测金属物相对静止时不能 发出警报 D. 违规携带的手机只有发出通信信号时 才会被探测到 11. （多选） 电磁阻尼现象在日常生活中得 到广泛应用， 如汽车的减震悬架， 精密 实验仪器的防震等。 某减震座椅工作原 理示意图如图所示， 除了弹簧可减震之 外， 中间还有磁体和配套定子线圈， 在 震动过程中磁体可在定子线圈内上下移 动。 下列说法中正确的是 （ ） 铁轨 线圈 A 接控制中心 火车 磁铁 线圈 B … t U O 甲 乙 第 7 题图 铁芯 交流电源 第 8 题图 第 9 题图 第 10 题图 弹簧 定子线圈 固定底座 磁体 座椅 弹簧 第 11 题图 57 练 高中物理选择性必修 第二册 （人教版） A. 定子线圈的电阻越小， 电磁阻尼现象 越明显 B. 定子线圈的电阻越大， 电磁阻尼现象 越明显 C. 震动过程中减震系统会产生焦耳热 D. 震动过程中减震系统不会产生焦耳热 12. 在某个趣味物理小实验中， 几位同学手 拉手与一节电动势为 1.5 V 的干电池 、 导线、 开关、 一个有铁芯的多匝线圈按 如图所示方式连接 ， 断开开关时人会有触 电的感觉 。 关于断开 开关时 ， 以下说法正 确的是 （ ） A. 流过人体的电流大于流过线圈的电流 B. A 点电势比 B 点高 C. 流过人的电流方向从 B→A D. 线圈中的电流突然增大 13. （多选） 新能源电动汽车越来越被人们 所接受， 某种无线充电方式的基本原理 如图所示， 路面上依次铺设圆形线圈， 相邻两个线圈由供电装置通以反向电 流， 车身底部固定感应线圈， 通过充电 装置与蓄电池相连， 汽车在此路面上行 驶时， 就可以进行充电。 若汽车正在匀 加速行驶， 下列说法正确的是 （ ） A. 若路面摩擦因数不变， 则汽车牵引力 也不变 B. 感应线圈中感应电流产生的磁场方向 在汽车前进过程中会发生改变 C. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安 培力， 会阻碍汽车运动 D. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安 培力， 有时会阻碍汽车运动， 有时会 给汽车运动提供动力 A B 第 12 题图 路面供电线圈 充电装置 锂离子蓄电池 车身底部 感应线圈 第 13 题图 58 第二册 （人教版）高中物理选择性必修 9. B 【解析】 滑片在 A 点时， 滑动变阻器接入电阻 最大， 电路中电流最小， 则当滑片下移时， 电流将变 大， 而此时线圈将阻碍电流的增大， 故电流较小； 而当 滑片从 B 向 A 移动时， 由于开始时电流较大， 向上运动 时， 线圈中电流将减小， 故线圈将阻碍电流的减小； 故 此时 I 2 将保持在 B 点时的电流； 而滑片固定在 C 点时， 电流小于在 B 点时的电流， 故有 I 1 >I 0 >I 2 。 故 B 正确。 提升练习 10. BD 【解析】 当 S 闭合时， 因二极管加上了反向 电压， 故二极管截止， L 1 一直不亮； 通过线圈的电流增 加， 感应电动势阻碍电流增加， 故使得 L 2 逐渐变亮， B 正确， A 错误； 当 S 断开时， 由于线圈自感电动势阻碍 电流的减小， 故通过 L 1 的电流要在 L 2 — L 1 — D — L 之中 形成新的回路， 故 L 1 突然变亮， 然后逐渐变暗至熄灭， C 错误， D 正确。 11. BCD 【解析】 合上 S 时， 电路中立即就有了电 流， 故 A 、 B 灯泡同时变亮； 但通过线圈的电流增加， 线圈会产生自感电动势， 故线圈的电流缓慢增加； 当电 流稳定后， 线圈相当于直导线， B 灯泡被短路， 故开关 闭合后， A 、 B 同时亮， 但 B 灯泡逐渐熄灭， 而 A 灯泡 更亮， 故 A 错误， B 、 C 正确。 断开 S 时， A 灯立即熄 灭； 线圈产生自感电动势和灯泡 B 构成闭合电路， B 灯 泡先闪亮后逐渐变暗， 故 D 正确。 12. BC 【解析】 闭合 S ， 稳定后， 电容器的 b 极板 和 R 2 的右端相连， 而 R 2 的右端和电源的正极相连， 所 以 b 极板带正电， A 错误； 闭合 S ， 稳定后， L 相当于 一段导线， R 1 被短路， 所以 C 两端的电压等于 R 2 两端 的电压， 小于电源电动势 E ， B 正确； 断开 S 的瞬间， L 相当于电源， 与 R 1 组成回路， 电流方向自左向右， C 正 确； 断开 S 的瞬间， 电容器要放电， 则 R 2 中电流自右 向左， D 错误。 * 13. AC 【解析】 当 S 闭合时， L 的自感作用会阻碍 L 中的电流变大， 电流从 D 1 流过， 方向与规定的正方向 相同。 当 L 中电流稳定时， D 1 中的电流变小至 0 ； D 2 中 的电流为电路中的总电流， 电流流过 D 1 时， 电路总电 阻较大， 总电流较小， 当 D 1 中电流为 0 时， 总电阻变 小， 总电流变大至稳定。 当 S 再断开时， D 2 马上熄灭， D 1 与 L 组成回路， 由于 L 的自感作用， D 1 先重新亮起 来再慢慢熄灭， D 1 中的电流方向与规定的正方向相反且 逐渐减小至 0 。 故 A 、 C 正确， B 、 D 错误。 情境题专项 1. C 【解析】 发现铝箔悬浮起来， 是由于磁场的变 化， 产生感应电流， 导致安培力出现， 当磁场增大时， 感应电流不变， 则安培力增大， 那么铝箔会升高， 使其 周围的磁场会变弱， 导致安培力变小， 仍与重力平衡， 故 A 错误 ； 根据电阻定律 R=籽 L S ， 铝箔越薄 ， S 越 小， 则电阻越大， 再由 I= U R 可知， 感应电流越小， 故 B 错误； 当增大频率， 导致磁场的变化率变大 ， 则感 应电动势增大， 那么感应电流增大， 故 C 正确； 在产 生图示方向磁场的瞬间断开电源， 根据楞次定律： 减 则同， 可知， 铝箔中会产生图示方向相反的电流， 故 D 错误。 2. B 【解析】 若线圈闭合， 进入磁场时， 穿过线圈 的磁通量向上增大， 由楞次定律可知， 线圈中的感应电 流的磁场方向向下， 所以感应电流的方向从上向下看是 顺时针， 故 A 错误； 根据法拉第电磁感应定律， 传送带 以较大速度匀速运动时， 线圈中产生的感应电动势较 大， 则感应电流较大， 磁场对线圈的作用力较大， 故 B 正确； 由题图知第 1 、 2 、 4 、 5 、 6 个线圈位置均匀， 则 都发生了相对滑动， 而第 3 个线圈没有向后滑动， 则第 3 个线圈不闭合， 没有产生感应电流， 是不合格线圈， 故 C 、 D 错误。 3. D 【解析】 在磁单极子运动的过程中， 当磁单极 子位于超导线圈上方时， 超导线圈中原磁场的方向向 下， 磁通量增加， 则感应电流的磁场方向向上， 由安培 定则可知， 产生逆时针 （俯视） 方向的感应电流； 当磁 单极子位于超导线圈下方时， 超导线圈中原磁场的方向 向上， 磁通量减小， 则感应电流的磁场方向向上， 由安 培定则可知， 产生逆时针 （俯视） 方向的感应电流， 故 A 、 B 错误； 始终有逆时针方向的感应电流， 故 C 错误， D 正确。 4. D 【解析】 受电线圈内部磁场向上且增强， 据楞 次定律可知， 受电线圈中产生的感应电流方向由 c 到 d ， 所以 c 点的电势低于 d 点的电势， A 、 B 错误； 根据法拉 第电磁感应定律可得电动势为 E= Δ椎 Δt = n （ B 2 -B 1 ）S t 2 -t 1 ， 由 于 c 点的电势较低， 故 c 、 d 间电势差为 U cd =- n （ B 2 -B 1 ）S t 2 -t 1 ， 26 参考答案与解析 C 错误， D 正确。 5. D 【解析】 线圈中磁通量变化可以产生感应电流， 选项 A 、 B 无磁通量变化， 没有感应电流产生， A 、 B 错误； 线圈中磁通量变化都产生感应电流， 由图可知选 项 D 线圈效率比选项 C 的高， 故 C 错误， D 正确。 6. A 【解析】 旋转体转一圈， 测量齿轮靠近和远离 线圈 N 次， 线圈中的感应电流变化 N 次， 旋转体的角速 度为 棕 ， 故转速为 n＝ 棕 2仔 ， 故线圈中感应电流的变化频 率为 f=nN= 棕N 2仔 ， 故 A 正确； 当齿距离 T 形软铁最近的 时候， 通过线圈的磁通量最大， 磁通量的变化率为 0 ， 线圈中电流最小， 故 B 错误； 测量齿轮靠近和远离线圈 时， 线圈中磁通量的变化相反， 产生的感应电流方向相 反， 故 C 错误； 旋转体转速越高， 测量齿轮靠近和远离 线圈越快， 线圈中磁通量的变化越大， 线圈中感应电动 势越大， 线圈中的感应电流越强， 则与线圈串联的交流 电流表的示数变大， 故 D 错误。 7． C 【解析】 由 U-t 图像可知， 线圈两端的电压大 小与时间整正比， 即 U=kt ， 由法拉第电磁感应定律可知 U=Blv ， 联立解得 v= U Bl = kt Bl = k Bl t ， B 、 l 、 k 均一定， 则速 度 v 与时间 t 成正比， 所以火车做匀加速或匀减速直线 运动； 由 U-t 图像可知， 当火车依次通过线圈 A 、 B 时， 其运动情况是加速、 减速。 8． AB 【解析】 由题意可知， 本题中是涡流现象的 应用； 即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流； 从而进行加热的， 由 Q= E 2 R t 和法拉第电磁感应定律可 知， 增加线圈的匝数、 提高交流电的频率均可以增大感 应电动势， 从而提高发热功率， 则可以缩短加热时间； 故 A 、 B 正确； 将杯子换作瓷杯不会产生涡流； 则无法 加热水， 故 C 错误； 取走铁芯， 磁场减弱， 感应电动势 变小， 则加热时间变长， 故 D 错误。 9． C 【解析】 不连接接线柱时， 晃动电表， 表针在 外力作用下摆动， 故 A 错误； 连接接线柱后， 电表自身 形成闭合回路， 晃动电表， 闭合回路在磁场中运动， 会 产生感应电流， 从而出现安培阻力， 表针晃动幅度变 小， 并能较快停下， 这是电磁阻尼现象， 故 B 、 D 错误， C 正确。 10． B 【解析】 附近的被测金属物中感应出电流， 则 探测环中的发射线圈通的是交变电流， 故 A 错误， B 正 确； 因为探测环中的发射线圈通的是交变电流， 被测金 属物中的磁通量也是变化的， 所以探测器与被测金属物 相对静止时也能发出警报， 故 C 错误； 违规携带的物品 只要是金属就会被探测到， 故 D 错误。 11． AC 【解析】 内部电阻越小， 电流越大， 安培力 越大， 阻尼现象越明显， B 错误， A 正确； 减震过程中 会产生电流， 内部有电阻， 就会产生焦耳热， D 错误， C 正确。 12． C 【解析 】 断开开关时， 线圈与人组成闭合回 路， 所以流过人体的电流等于流过线圈的电流， 故 A 错 误； 断开开关时， 线圈中产生的感应电流从左到右， 线 圈相当于电源， 所以线圈的右端相当于电源的正极， 故 A 点电势比 B 点低， 所以流过人的电流方向为 B→A ， 故 B 错误， C 正确； 断开开关时， 线圈中的电流减小， 线圈发生自感， 产生感应电流， 阻碍原电流的减小， 使 电流不会发生突变， 而是由原来的值逐渐减小， 故 D 错误。 13． BC 【解析】 感应线圈随汽车一起运动过程中会 产生感应电流， 在路面线圈的磁场中受到安培力， 根 据 “来拒去留 ” 可知 ， 此安培力一定阻碍相对运动 ， 即阻碍汽车运动， 安培力随速度的增加而增大， 故牵 引力不能不变， 故 A 、 D 错误， C 正确； 由安培定则知 路面上相邻圆形线圈内部的磁场方向相反， 分析可知 汽车在行驶过程中， 感应线圈中感应电流产生的磁场 方向与地面线圈产生的磁场方向时而相同， 时而相反， 故 B 正确。 章末测试 1. A 【解析】 由图可知， 当 a 环上的开关 S 闭合的 瞬时 ， a 环中电流的方向为逆时针 ， 因为 a 环电流增 大， 由楞次定律判断出 b 环的感应电流方向为顺时针 方向； 根据异向电流相互排斥可知， b 环受到的安培力 方向沿半径向外， 即 b 环有扩张趋势， 故 A 正确， B 、 C 、 D 错误。 2. C 【解析】 磁场方向垂直纸面向里， 磁感应强度 大小随时间的变化率 k<0 ， 说明 B 减少， 穿过圆环的磁 通量减少， 由楞次定律判断可知： 圆环中产生的感应电 流的磁场方向与原磁场方向相同， 故感应电流方向沿顺 时针方向， 故 A 错误； 穿过圆环的磁通量减少， 由楞次 27