第二章 电磁感应单元检测01-2024-2025学年高二物理精剖细解讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第二章 电磁感应单元检测01 一、单选题 1．如图所示，两个导体线圈A、B放置在水平桌面上，线圈B固定不动，线圈A中存在顺时针方向的恒定电流，当线圈A沿着桌面向着B线圈运动过程中（接触前），下面说法正确的是（　　） A．线圈B中不会产生感应电流 B．线圈B中产生逆时针方向的感应电流 C．线圈B中产生顺时针方向的感应电流 D．线圈B中感应电流先顺时针后逆时针 【答案】C 【详解】A靠近B的过程中穿过B的磁通量增加，由安培定则判断线圈A产生的磁感线从里向外穿过线圈B，根据楞次定律B中感应电流的磁场方向为从外向里，再由安培定则判断B中感应电流的方向为顺时针方向。 故选C。 2．如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合导线，导线平面与磁场垂直。已知矩形的面积，导线电阻，磁感应强度B在0~1s内从零均匀变化到2T，则（　　） A．0.5s时导线内感应电动势的大小为2V B．0.5s时导线内感应电流的大小为10A C．0~1s内通过导线横截面的电荷量为5C D．0~0.5s内导线产生的焦耳热为5J 【答案】C 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律 可得 故A错误； B．导线内感应电流的大小 故B错误； C．0~1s内通过导线的电荷量 故C正确； D．0~0.5s内导线产生的焦耳热 故D错误。 故选C。 3．著名物理学家费曼曾设计这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将有图示方向的电流流过，则下列说法正确的是（　　） A．接通电源瞬间，圆板不会发生转动 B．线圈中电流的增大或减小会引起圆板向相同方向转动 C．接通电源后，保持线圈中电流不变，圆板转动方向与线圈中电流流向相同 D．若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流流向相同 【答案】D 【详解】A．线圈接通电源瞬间，则变化的磁场在其周围产生感生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，A错误； B．不论线圈中电流增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生电场，使小球受到电场力而转动，接通电源后，电流增大或减小会使其周围感生电场方向相反，圆板转动方向相反，B错误； C．接通电源后，保持线圈中电流不变，则磁场不变，则不会产生电场，小球不受到电场力，C错误； D．接通电源瞬间线圈周围感生电场绕向与图示电流方向相反，小球带负电，其受力方向与感生电场方向相反，可知，圆盘转动方向与线圈中电流流向相同，D正确。 故选D。 4．如图甲所示，圆形线圈静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和共轴，中通有按照正弦规律变化的电流，如图乙所示。图中箭头为电流的正方向。在时间内关于线圈中涡旋电流的大小和方向（俯视），下列说法中正确的是（　　） A．不断减小，顺时针 B．不断减小，逆时针 C．不断增大，顺时针 D．不断增大，逆时针 【答案】A 【详解】结合图乙，右手定则可知，螺线管中的电流在时间内在线圈中产生的磁场方向向上且强度逐渐增大，楞次定律可知线圈中感应电流方向为顺时针，且时间内，电流变化越来越慢，即产生的电动势变小，则电流减小。 故选A。 5．如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电路达到稳定后，通过线圈的电流为，通过灯的电流为，灯处于正常工作状态。其中，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，灯和灯是两个相同的小灯泡。则下列说法中正确的是（　　） A．闭合瞬间，灯发光，灯不发光，然后灯由较亮变得更为明亮，灯逐渐变亮，直到最亮 B．闭合瞬间，灯和灯同时发光，然后灯由较亮变得暗淡，灯逐渐变亮，直到最亮 C．断开，灯延迟熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零 D．断开，灯立即熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零 【答案】D 【详解】AB．由于，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，则电路稳定时，线圈相当于一根导线，闭合瞬间，由于线圈的自感，导致线圈中的电流由0逐渐增大，此时灯和灯同时发光，由于线圈自感对电流的阻碍作用逐渐减小，而线圈与并联，即电路对电流总的阻碍作用减小，使得灯逐渐变亮，当电路稳定时，线圈相当于一根导线，灯被短路，则灯逐渐变暗，直到熄灭，故AB错误； CD．断开，灯不在闭合回路中，则灯立即熄灭，此时由于线圈的自感作用，线圈相当于一个电源，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，由于稳定时，灯熄灭，则断开时，灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零，故C错误，D正确。 故选D。 6．如图所示，一根导线制成的斜边AB长为2L的等腰直角三角形线框ABC，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场，电流以逆时针方向为正方向，回路中感应电流I和AB两端的电势差UAB随线框位移x变化的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．由楞次定律可得，线框进入磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加，感应电流沿逆时针方向，线框出磁场过程中，穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少，感应电流沿顺时针方向。线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小，线框出磁场过程中，切割磁感线的有效长度先增大后减小，感应电动势先增大后减小，感应电流先增大后减小。因此整个过程中，电流大小和方向均发生改变。故AB错误； CD．线框进入磁场，电流方向从A到B，，电压大小先增大后减小，线框出磁场过程，电流方向从B到A，，电压大小也是先增大后减小，C错误，D正确。 故选D。 7．如图所示，一带正电的圆形线圈A沿顺时针方向转动，另一导体线圈B跟它在同一水平面内，下列说法正确的是（　　） A．线圈B的磁通量方向垂直纸面向外 B．若线圈A匀速转动，线圈B中产生顺时针方向的感应电流 C．若线圈A加速转动，线圈B中产生逆时针方向的感应电流 D．若线圈A减速转动，线圈B受到的安培力方向背离圆心 【答案】C 【详解】A．A线圈的电流方向为顺时针方向，由安培定则可知，B线圈中磁通量方向垂直纸面向里，故A错误； B．若线圈A匀速转动，线圈B中的磁通量不变，则不会产生感应电流，故B错误； C．若线圈A加速转动，线圈B中的磁通量垂直纸面向里且增大，根据楞次定律可知，线圈B中产生逆时针方向的感应电流，故C正确； D．若线圈A减速转动，穿过线圈B的磁通量垂直纸面向里且减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生顺时针方向的电流，而线圈B处于垂直纸面向外的磁场中，根据左手定则可知，线圈B受到指向圆心的安培力，故D错误。 故选C。 二、多选题 8．如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出）。俯视图如图乙，磁铁的匀强磁场垂直地面向下，宽度与线圈宽度相同，、为接测量仪器的端口。当磁铁经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈的磁通量先增加后减小 B．线圈的磁通量先减小后增大 C．线圈中的感应电流方向先顺时针后逆时针 D．线圈中的感应电流方向先逆时针后顺时针 【答案】AD 【详解】当列车经过线圈的过程中，线圈的磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流方向先逆时针后顺时针。 故选AD。 9．如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S的瞬间，和都立刻变亮 B．闭合开关S稳定后，只有亮 C．断开开关S的瞬间，a点的电势比b点的电势低 D．断开开关S，亮起后熄灭，立即熄灭 【答案】ACD 【详解】A．闭合开关S的瞬间，线圈自感阻碍流过线圈的电流增大，和都立刻变亮，故A正确； B．闭合开关S稳定后，线圈L的直流电阻可忽略不计，被短路，只有亮，故B错误； CD．断开开关S的瞬间，立即熄灭，线圈与L1构成回路，亮起后熄灭，因线圈产生与原电流方向相同的电动势，所以a点的电势比b点的电势低，故CD正确。 故选ACD。 10．如图，两平行光滑金属长导轨固定在水平面上，间距为L0。导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。相同材质的金属棒a、b相隔一段距离垂直于导轨平行放置，质量分别为m，2m，长度均为L，a棒的电阻为R，导轨电阻可忽略。最初a棒可自由滑动，b棒被固定在导轨上。现给a棒一个水平向右的初速度va = v0，a棒向右减速滑动。当a棒速度减为0时，解除b棒的固定并同时给b棒一个向右的初速度vb，又经足够长时间后，a、b间距离不变且与最初相等，且上述过程中a、b没有相碰。下列说法正确的是（　　） A． B．整个过程中b棒中产生的电热为 C．整个过程中b棒中产生的电热为 D．整个过程中通过b棒横截面的电荷量为0 【答案】ACD 【详解】材料相同的a和b质量分别为m、2m，长度均为L，a棒的电阻为R，根据m = ρSL可知，b的横截面积为a的2倍，根据电阻定律可知，b的电阻为0.5R。 A．b棒被固定在导轨上，对a分析，取向右为正方向，根据动量定理可得 给b棒一个向右的初速度vb后，设二者达到的共同速度为v，取向右为正方向，对a根据动量定理可得 最后a、b间距离不变且与最初相等，则有 联立解得 取向右为正方向，对b根据动量定理可得 解得 故A正确； BC．第一个过程中b棒产生的电热为 第二个过程中b棒产生的电热为 解得 整个过程中b棒中产生的电热为 解得 故B错误，C正确； D．最后a、b间距离不变且与最初相等，磁通量变化为零，根据电荷量的计算公式可得 故D正确。 故选ACD。 三、实验题 11．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题： (1)为弄清灵敏电流表的指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的 （填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔 （填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向右摆动。 (2)实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，说明磁铁的下端为 （填“S”或“N”）极。 (3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。闭合开关后将插入，发现指针向右偏转。下列说法正确的是（　　） A．断开开关，指针向左偏转 B．拔出线圈，指针向右偏转 C．拔出软铁棒，指针向左偏转 D．使滑动变阻器的滑片P右移，指针向右偏转 【答案】(1) 欧姆 短暂 (2)N (3)AC 【详解】（1）[1]要使灵敏电流表指针摆动，一定有电流通过，想用多用电表的某一挡位来进行探究，只有“欧姆”档挡有电源，因此他应选用多用电表的“欧姆”挡。 [2]该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，由于灵敏电流计的量程很小，欧姆挡电表内部的电源电压相对较高，流过灵敏电流计的电流将较大，为保护灵敏电流计，将黑表笔“短暂”接灵敏电流表的负接线柱。 （2）[1]实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，可知感应电流是从电流表的负接线柱流入，可知线圈中感应电流产生的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁铁的下端为N极。 （3）A．闭合开关后将插入，穿过线圈的磁通量增大，发现指针向右偏转，闭合开关，断开开关，穿过线圈的磁通量减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，故A正确； B．拔出线圈，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，指针向左偏转，B错误； C．稳定后拔出软铁棒，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，指针向左偏转，故C正确； D．使滑动变阻器的滑片P右移，可知变阻器接入电路的电阻值增大，则通过的电流减小，产生的磁场减弱，由楞次定律可知，由楞次定律可知，指针向左偏转，故D错误。 故选AC。 12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， (1)按如图1所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行这项实验操作的实验目的是为了________。 A．测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B．检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 C．检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 (2)接下来用图2所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向 （填“向上”或“向下”）。再观察发现条形磁铁下端是S极，插入过程中螺线管中的原磁场方向 （填“向上”或“向下”）。在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量在 （选“不断增大”、“不断减小”或“保持不变”）。 【答案】(1)C (2) 向下 向上 不断增大 【详解】（1）这样操作的目的是为了检验电流计指针的偏转方向与电流方向之间的关系，依此来确定产生的感应电流的方向，故C正确，AB错误。 故选C。 （2）[1]图1中闭合开关后，电流计指针向右偏转，说明电流计指针向右偏转时电流从“+”接线柱流入电流表；图2中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，电流从螺线管上面接线柱流出，流入电流表，则螺线管中感应电流产生的磁场方向向下。 [2][3]条形磁铁下端S极，插入过程中螺线管中的原磁场方向向上；在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量在不断增大。 四、解答题 13．如图甲所示，足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值的电阻，质量、电阻的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，g取（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求： (1)金属棒两端a、b的电势高低； (2)磁感应强度B的大小； (3)在金属棒ab开始运动的1.7s内，电阻R上产生的热量。 【答案】(1)a端电势低，b端电势高 (2)0.1T (3)0.26J 【详解】（1）由右手定则可知，中的感应电流由流向相当于电源，则端电势高，端电势低。 （2）由图像，得时金属棒的速度 金属棒匀速运动时所受的安培力大小， 联立得 根据平衡条件，可得 则有 代入数据解得 （3）金属棒ab在开始运动的1.7s内，金属棒的重力势能减小，转化为金属棒的动能和电路的内能。设电路中产生的总焦耳热为Q，根据能量守恒定律，可得 代入数据解得 故R产生的热量 14．如图所示，水平面内相距1m光滑的平行金属导轨接有0.8Ω的电阻R，磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。一质量0.2kg、有效电阻0.2Ω的金属棒与导轨垂直放置。某时刻给金属棒施加一个水平向右的外力F，让金属棒由静止开始以的加速度做匀加速运动，当通过电路某截面的电荷量为1C时撤去外力F，导轨电阻不计，求： (1)金属棒加速运动的距离； (2)撤去外力后，金属棒减速运动过程中电路产生的总焦耳热。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）设金属棒匀加速运动的距离为x，匀加速运动的时间为，回路的磁通量的变化量为，回路中的平均感应电动势为，由法拉第电磁感应定律得 其中 设回路中的平均电流为，由闭合电路欧姆定律得 则通过电阻R的电荷量为 代入数据得 （2）设撤去外力时金属棒的速度为v，对于金属棒的匀加速运动过程，由运动学公式得 撤去外力后由能量守恒得 代入数据得 15．如图甲所示，一足够长、电阻不计、固定的光滑平行金属导轨、间距，两导轨的左端连接有阻值的电阻，其导轨平面与水平面成角。导轨上有一与导轨垂直并接触良好的金属杆的质量，其电阻整个装置处于磁场方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。在时刻，对金属杆施加一平行于导轨平面向上且与杆垂直的拉力，使之由静止开始向上运动，拉力与金属杆速率倒数的关系如图乙所示。（取）求： (1)当金属杆速率时拉力的功率； (2)匀强磁场的磁感应强度的大小； (3)当杆的加速度大小时，金属杆的速度大小。 【答案】(1)70W (2)2T (3) 5m/s 【详解】（1）由乙图可知， 图像的斜率表示功率，可得 由于斜率不变，则功率不变，所以当金属杆速率时拉力的功率 （2）由乙图可知，速度最大值为 当金属棒速度最大时，加速度为零，根据牛顿第二定律 此时拉力 安培力 联立解得 （3）根据牛顿第二定律 此时拉力 安培力 联立解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 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6．如图所示，一根导线制成的斜边AB长为2L的等腰直角三角形线框ABC，以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场，电流以逆时针方向为正方向，回路中感应电流I和AB两端的电势差UAB随线框位移x变化的关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，一带正电的圆形线圈A沿顺时针方向转动，另一导体线圈B跟它在同一水平面内，下列说法正确的是（　　） A．线圈B的磁通量方向垂直纸面向外 B．若线圈A匀速转动，线圈B中产生顺时针方向的感应电流 C．若线圈A加速转动，线圈B中产生逆时针方向的感应电流 D．若线圈A减速转动，线圈B受到的安培力方向背离圆心 二、多选题 8．如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出）。俯视图如图乙，磁铁的匀强磁场垂直地面向下，宽度与线圈宽度相同，、为接测量仪器的端口。当磁铁经过线圈的过程中，下列说法正确的是（　　） A．线圈的磁通量先增加后减小 B．线圈的磁通量先减小后增大 C．线圈中的感应电流方向先顺时针后逆时针 D．线圈中的感应电流方向先逆时针后顺时针 9．如图所示，、为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻可忽略不计，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S的瞬间，和都立刻变亮 B．闭合开关S稳定后，只有亮 C．断开开关S的瞬间，a点的电势比b点的电势低 D．断开开关S，亮起后熄灭，立即熄灭 10．如图，两平行光滑金属长导轨固定在水平面上，间距为L0。导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。相同材质的金属棒a、b相隔一段距离垂直于导轨平行放置，质量分别为m，2m，长度均为L，a棒的电阻为R，导轨电阻可忽略。最初a棒可自由滑动，b棒被固定在导轨上。现给a棒一个水平向右的初速度va = v0，a棒向右减速滑动。当a棒速度减为0时，解除b棒的固定并同时给b棒一个向右的初速度vb，又经足够长时间后，a、b间距离不变且与最初相等，且上述过程中a、b没有相碰。下列说法正确的是（　　） A． B．整个过程中b棒中产生的电热为 C．整个过程中b棒中产生的电热为 D．整个过程中通过b棒横截面的电荷量为0 三、实验题 11．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题： (1)为弄清灵敏电流表的指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的 （填“欧姆”“直流电流”“直流电压”“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔 （填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向右摆动。 (2)实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转如图甲所示，说明磁铁的下端为 （填“S”或“N”）极。 (3)另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。闭合开关后将插入，发现指针向右偏转。下列说法正确的是（　　） A．断开开关，指针向左偏转 B．拔出线圈，指针向右偏转 C．拔出软铁棒，指针向左偏转 D．使滑动变阻器的滑片P右移，指针向右偏转 12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中， (1)按如图1所示连接电路，闭合开关后，发现电流计指针向右偏转。进行这项实验操作的实验目的是为了________。 A．测量灵敏电流表能够承受电流的最大值 B．检查灵敏电流表测量电流的大小是否准确 C．检测灵敏电流表指针偏转方向与电流流向的关系 (2)接下来用图2所示的装置做实验，图中螺线管上的粗线表示导线的绕行方向。某次实验中在条形磁铁向下插入螺线管的过程中，观察到电流表指针向右偏转，则螺线管中感应电流产生的磁场方向 （填“向上”或“向下”）。再观察发现条形磁铁下端是S极，插入过程中螺线管中的原磁场方向 （填“向上”或“向下”）。在条形磁铁插入过程中，螺线管中磁通量在 （选“不断增大”、“不断减小”或“保持不变”）。 四、解答题 13．如图甲所示，足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值的电阻，质量、电阻的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，g取（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求： (1)金属棒两端a、b的电势高低； (2)磁感应强度B的大小； (3)在金属棒ab开始运动的1.7s内，电阻R上产生的热量。 14．如图所示，水平面内相距1m光滑的平行金属导轨接有0.8Ω的电阻R，磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场与导轨平面垂直。一质量0.2kg、有效电阻0.2Ω的金属棒与导轨垂直放置。某时刻给金属棒施加一个水平向右的外力F，让金属棒由静止开始以的加速度做匀加速运动，当通过电路某截面的电荷量为1C时撤去外力F，导轨电阻不计，求： (1)金属棒加速运动的距离； (2)撤去外力后，金属棒减速运动过程中电路产生的总焦耳热。 15．如图甲所示，一足够长、电阻不计、固定的光滑平行金属导轨、间距，两导轨的左端连接有阻值的电阻，其导轨平面与水平面成角。导轨上有一与导轨垂直并接触良好的金属杆的质量，其电阻整个装置处于磁场方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场中。在时刻，对金属杆施加一平行于导轨平面向上且与杆垂直的拉力，使之由静止开始向上运动，拉力与金属杆速率倒数的关系如图乙所示。（取）求： (1)当金属杆速率时拉力的功率； (2)匀强磁场的磁感应强度的大小； (3)当杆的加速度大小时，金属杆的速度大小。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！7 学科网（北京）股份有限公司 $$