训练七 法拉第电磁感应定律-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第二册同步练测素能提升训练（人教版2019）

》高中物理·选择性必修第二册（人教版 训练七 法拉第电磁感应定律 基础练了现固应用 A.A点电势比O点电 1.下列各图中，相同的条形磁体穿过相同的线 势高 圈时，线圈中产生的感应电动势最大的是 B.A点电势比O点电 势低 C.A点电势等于O点 仰视图 电势 D.扇叶长度越短，转速越快，两点间的电势 差数值越大 4.(多选)某地的地磁场磁感应强度的竖直分 量方向向下，大小为4.5×105T。一灵敏 电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽 100m,该河段涨潮和落潮时有海水（视为 导体)流过，设落潮时，海水自西向东流，流 速为2ms。下列说法正确的是() A.电压表记录的电压为5mV 2.(多选)无线电力传输目前取得了重大突破， B.电压表记录的电压为9mV 在日本展出了一种非接触式电源供应系统， C.河南岸的电势较高 这种系统基于电磁感应原理可无线传输电 D.河北岸的电势较高 力。两个感应线圈可以放置在左右相邻或 上下相对的位置，原理示意图如图所示。下 5.(多选)某学校图书馆凭磁卡借还书，某同学 了解到其工作原理是磁卡以一定的速度通 列说法正确的是 过装有线圈的检测头，在线圈中产生感应电 动势，从而传输被记录的信号。为研究该现 象，该同学借用了图甲所示的实验装置。螺 线管固定在铁架台上，并与电流传感器、电 压传感器和滑动变阻器连接。现将一小磁 A.若甲线圈中输入电流，乙线圈中就会产 铁置于螺线管正上方由静止释放，其上表面 生感应电动势 为N极，穿过螺线管后掉落到海绵垫上并 B.只有甲线圈中输入变化的电流，乙线圈 静止（小磁铁下落过程中不发生转动），计算 中才会产生感应电动势 机屏幕上显示出图乙所示的Ut图线。对 C.甲中电流越大，乙中感应电动势越大 于该实验结果，以下说法正确的是() D.甲中电流变化越快，乙中感应电动势 tUl/W 越大 电流 3.夏天将到，在北半球，当我们抬头观看教室 传感器 内的电扇时，发现电扇正在逆时针转动。金 电床 传感器0 属材质的电扇示意图如图所示，由于地磁场 的存在，下列关于A、O两点的电势及电势 A.只减小小磁铁释放高度，两个峰值都 差的说法正确的是 增大 18 B.只减小螺线管匝数，两个峰值都减小 能力练素养提哪 C.只增大小磁铁质量，穿过螺线管的时间 7.如图所示，在竖直向下的 不变 匀强磁场中，将一个水平 D.只增大滑动变阻器的阻值，穿过螺线管 放置的金属棒ab以水平 的时间减少 初速度。抛出，设运动的 6.如图甲所示，一个圆形线圈匝数n= 整个过程中棒的方向不变且不计空气阻 1000匝、面积S=2×102m2、电阻r= 力，则金属棒在运动过程中产生的感应 1Ω。在线圈外接一阻值为R=4的电 电动势大小将 () 阻。把线圈放人一个匀强磁场中，磁场方 A.越来越大 B.越来越小 向垂直线圈平面向里，磁场的磁感应强度B C.保持不变 D.无法确定 随时间变化的规律如图乙所示。求： 8.某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随 B/T 眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运 动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为V, 处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈 平面最初平行于磁场，经过时间1后线圈平 (1)0~4s时，回路中的感应电动势； 面逆时针转动至与磁场夹角为0处，则在这 (2)1=5s时，4、b两点哪点电势高； 段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的 (3)1=5s时，电阻R两端的电压U。 大小和感应电流的方向（从左往右看）为 A.NBS sin0,逆时针 t 线圈 B.NBS cos0,逆时针 眼球 C.NBS sin0 ,顺时针 t D.NBS cos0,顺时针 9.图a为某中学物理兴趣小组为研究无线充 电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”。其 原理图如图b所示，线圈匝数为n,面积为 S,若在t时间内，匀强磁场平行于线圈轴线 穿过线圈，其磁感应强度大小由B,均匀增 加到B:,则该段时间内线圈两端的电势差 的大小 电磁铁 线幽 A.恒为S(B,-B) 19 高中物理·选择性必修第二册（人教版》 B.恒为S(B,-B) 量为2J。电动机牵引棒时，电压表、电流 表的读数分别为7V、1A并保持不变。电 C.从0均匀变化到S(B,-B) 动机内阻r=1,不计框架电阻及一切摩 擦，g取10m/s2。求： D.从0均匀变化到S(B:-B) 10.(多选)如图所示，一导线 M ZZ4277K XX 折成边长为a的正三角形 XX M 220002202020216216 XX 闭合回路，虚线MN右侧 (1)棒获得的稳定速度的大小。 有磁感应强度为B的匀 (2)棒从静止至达到稳定速度所需要的时 强磁场，方向垂直于回路所在的平面向下。 间t。 回路以速度)向右匀速进入磁场，边长 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，下列结论正确的 是 ( A.导线框受到的安培力方向始终向上 B.导线框受到的安培力方向始终向下 C感应电动势的最大值为？Ba D感应电动势的平均值为停Ba。 11.如图所示，导线OA长为1，+ 0 B 在竖直向上，磁感应强度为 B的匀强磁场中以角速度w 沿图中所示方向绕通过悬点 O的竖直轴旋转，导线OA与竖直方向的 夹角为0。则OA导线中的感应电动势大 小和O、A两点电势高低情况分别是 ( A.BwO点电势高 B.BIwA点电势高 C.号BFwsin00点电势高 D.2 Btwsin20A点电势高 12.如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长 l=1m、质量m=0.1kg、电阻R=12的 导体棒MN向上运动，导体棒靠在竖直放 置的框架上，该框架处于磁感应强度B= 1T的磁场中。当导体棒上升高度h 3.8m时获得稳定速度，导体棒产生的热 20②使线圈以竖直向下的直径为轴转动。 (3)线圈从位置1水平移到位置2的过程中磁通量逐渐 减小，线圈上的感应电流方向如解析图所示。 B 位置1 位置2 答案(1)15 Wb(2)①逐渐增大磁场的磁感应强度 ②使线圈以竖直向下的直径为轴转动(3)逐渐减小 见解析图 7.BC 北京位于北半球，北京地区的磁场方向具有水平 向北的分量与竖直向下的分量两部分，故 A错误；地磁 场有由南向北的分量，门闭合时磁通量的方向向北，当 朝南的门向外推开后，平面与磁场平行时，没有磁感线 穿过线框平面，穿过环面的磁通量为0,开门还是关门 的过程中，穿过门扇的磁通量是变化的，故 B正确；根据 楞次定律，穿过窗框的磁通量减小时，站在室内面向正 南的人判断，产生的感应电流的方向为逆时针，故 D错 误，C正确。 8.D 当铁齿靠近磁体时被磁化，磁场方向向右，先是 A 下面的齿离开，穿过线圈的磁通量向右减小，接着 A齿 靠近，穿过线圈的磁通量向右增加，所以感应电流磁场 先向右再向左，根据安培定则判断感应电流方向先从左 向右，后从右向左，所以 A、B、C错误，D正确。 9.B 列车带着磁场向右运动，进入线圈的过程中，线圈左 边的一段导线向左切割磁感线，根据右手定则，线圈中 的电流沿逆时针方向；线圈离开磁场时，线圈右边的一 段导线向左切割磁感线，这一过程中线圈中的感应电流 沿顺时针方向。故线圈中的电流先沿逆时针方向，再沿 顺时针方向，B正确。 10.AC 将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿 过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流， 线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推 论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈的过程中，线圈 与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于 m?,在抽出 磁铁的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示 数小于mo,A正确，B错误；根据楞次定律和安培定则 可判断，将磁铁的 N极加速插向线圈时，线圈中产生 的感应电流方向为逆时针方向(俯视),C正确；将磁铁 匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作 用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳 热，D错误。 11.D 若金属环放在线圈右侧，根据“增离减靠”可得，环 将向右运动，A 错误；根据右手螺旋定则，可得金属环 中磁场方向向右，B错误；根据“增离减靠”,在线圈上 突然通过直流电流时，环都会受到向左的力的作用，与 电源的正负极无关，C错误；线圈中电流为左侧流入， 磁场方向为向右，在闭合开关的过程中，磁场变强，则 由楞次定律可知，金属环的感应电流由左侧看为逆时 针，D正确。 12.解析 线框穿过磁场的过程可分为三个阶段：进入磁 场阶段(只有ab边在磁场中)、在磁场中运动阶段(ab、 cd两边都在磁场中)、离开磁场阶段(只有cd 边在磁 场中)。 0~!,(1)①线框进入磁场阶段：t为 ,线框进入磁场中 的面积与时间成正比，S=lut,最后为Φ=BS=BI2。 ~2,②线框在磁场中运动阶段：t为- ,线框磁通量为 Φ=BI2,保持不变。 2~ φ③线框离开磁场阶段：t为 BP-,,线框磁通量线性减小，最后 0 工 2为零。 3 磁通量随时间变化的图像如图所示。 (2)线框进入磁场阶段，穿过线框的磁通量增加，线框 中将产生感应电流，由右手定则可知，感应电流方向为 逆时针方向。 线框在磁场中运动阶段，穿过线框的磁通量保持不变， 无感应电流产生。 线框离开磁场阶段，穿过线框的磁通量减少，线框中将 产生感应电流。由右手定则可知，感应电流方向为顺 时针方向。 答案(1)见解析图(2)线框进入磁场阶段，感应电 流方向为逆时针方向；线框在磁场中运动阶段，无感应 电流，理由见解析；线框离开磁场阶段，感应电流方向 为顺时针方向。 训练七 法拉第电磁感应定律 E=nT=n△BS,A、B两种1.D 感应电动势的大小为 情况磁通量变化量相同，C中△Φ最小，D中△Φ最大， 磁体穿过线圈所用的时间 A、C、D相同且小于B所用的 时间，所以D正确。 2.BD 根据产生感应电动势的条件，只有处于变化的磁 场中，乙线圈才能产生感应电动势，A错误，B正确；根 据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小取决于磁通 量变化率，所以C错误，D正确。 3.A 因北半球地磁场方向斜向下(有效磁场竖直向下), 电扇沿逆时针方向转动，切割磁感线产生感应电动势， 30 根据右手定则知，A点相当于电源的正极，0点相当于 电源的负极，所以 A点的电势高于O点的电势，故 A正 E=_Btw,则知扇叶确，B、C错误；转动切割的电动势1 长度越短，转速越快，感应电动势不一定越大，电势差就 不一定越大，故 D错误。 4.BD 海水在落潮时自西向东流，该过程可以理解为自 西向东运动的导体在切割竖直向下的磁感线。根据右 手定则可判断，北岸是正极，电势高，南岸电势低，所以 C错误，D正确；根据法拉第电磁感应定律 E= Blv= 4.5×10-?×100×2 V=9×10-3V,A错误，B正确。 5.BD 当h减小时，小磁铁进入螺线管时的速度减小，导 致螺线管中磁通量的变化率减小，感应电动势减小，因 此两个峰值都会减小，故A错误；当只减小螺线管匝数 时，螺线管中产生的感应电动势减小，因此两个峰值都 会减小，故 B正确；增大小磁铁的质量，小磁铁在螺线管 中运动的平均速度变大，穿过螺线管所用时间变小，故 C错误；小磁铁进入螺线管过程中，螺线管对小磁铁产 生向上的排斥力，穿出螺线管过程中，螺线管对小磁铁 产生向上的吸引力，增大滑动变阻器的阻值，则螺线管 中的电流减小，螺线管产生的磁场减弱，对小磁铁的阻 碍作用减小，所以小磁铁穿过螺线管的时间减少，故 D 正确。 6.解析 (1)根据法拉第电磁感应定律得，0～4 s内，回路 中的感应电动势： E=n=1000x(0.4-0.2)×2×10?2v=1V。 (2)t=5 s时，磁感应强度正在减弱，根据楞次定律，感 应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流产生 的磁场方向是垂直纸面向里，故a点的电势高。 (3)在t=5 s时，线圈的感应电动势： E'=n=1000x10-0.4×2×102v=4V, 根据闭合电路欧姆定律得电路中的电流： I=R+r=441A=0.8 A, 故电阻R两端的电压： U=IR=0.8×4 V=3.2 V。 答案(1)1V(2)a点的电势高(3)3.2 V 7.C E= Blvsin θ= Blv?,金属棒 ab做平抛运动，水平速 度保持不变，感应电动势保持不变，C正确。 8.A 面积为S的线圈平面最初平行于磁场，经过时间t, 线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为0处，磁通量变化 为△Φ=BS sinθ,由法拉第电磁感应定律，匝数为N的线 E=N=圈中产生的平均感应电动势的大小为 NBSsine,,由楞次定律，感应电流方向为逆时针方向。 故选A。 9.B 穿过线圈的磁感应强度均匀增加，产生恒定的电动 E=n=nsB=势，由法拉第电磁感应定律得 nS(B-B),故选B。 10.CD 根据左手定则可知，导线框未全部进入磁场前受 到的安培力方向向左，全部进入以后受到的安培力为 a零，所以A、B错误。有效切割长度最长为 ,则感应 电动势最大值为Bao, ,故 C正确。感应电动势平均-,故D正确。值为 11.D 导线OA切割磁感线的有效长度等于OA在垂直 磁场方向上的投影长度，即I′=l·sinθ,产生的感应电 动势E=1Bt'w=-Bt2asin20,由右手定则可知A 点电势高，所以D正确。 12.解析(1)电动机工作时，电能转化为机械能和电动机 内阻的内能；导体棒 MN在电动机牵引下上升，切割 磁感线产生感应电动势 E=Blv,回路中出现感应电流 I′=景，,棒受到安培力F'=BIz=BR0,机械能有一 部分转化为导体棒的内能；达到稳定速度时，棒受力平 F=F'+mg=BR+mg①,衡，牵引力1 对电动机有IU—I2r=Fv?②, 其中I=1 A,U=7 V,r=10,B=1T,l=1 m,m= 0.1 kg,R=10,①②式联立，且代入数据即可求得棒 所达到的稳定速度 v?=2 m/s。 (2)在棒从静止到速度稳定的过程中，对棒应用能量守 恒定律有Fxt=mgh+_mv2+Q③, 其中h=3.8m,Q=2J,m=0.1 kg,①②③式联立解得 完成此过程所需时间t=1 s。 答案(1)2 m/s (2)1s 训练八 电磁感应中的电路及图像问题 1.B 导体棒ef有电阻，将ef看成等效电源，E=Blv,内 阻为r,U=IR=k+R=R+r,故 B正确。 2.A 设开始时穿过导线环向里的磁通量为正值，Φ?= Bπa2,则向外的磁通量为负值，Φ=—B·π(b2-a2),总 的磁通量为它们的代数和(取绝对值)φ=B·π|b2-2a2|, 31