2.2 法拉第电磁感应定律 课时训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

第2节 法拉第电磁感应定律 课时训练 一、选择题: 1．下列关于电磁感应的说法正确的是(　　) A．在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流 B．穿过某回路的磁通量的变化量越大，产生的感应电动势就越大 C．闭合回路置于磁场中，当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大 D．感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化量成正比 2．穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是(　　) A．0～2 s B．2～4 s C．4～5 s D．5～10 s 3.如图所示，正方形线圈位于纸面内，边长为a，匝数为n，转轴OO′恰好位于垂直于纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B，在线圈从图示位置以角速度ω绕OO′匀速转过90°的过程中，线圈中产生的平均感应电动势大小为(　　) A. B. C. D. 4.如图所示，在国庆60周年阅兵盛典上，我国预警机“空警—2000”在天安门上空时机翼保持水平，以120 m/s的速度自东向西飞行．该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50 m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.5×10－5 T，则(　　) A．两翼尖之间的电势差为0 B．两翼尖之间的电势差为2.7 V C．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高 D．飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低 5.如图所示，空间中有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的弯曲金属棒，置于与磁感应强度相互垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′.则等于(　　) A. B. C．1 D. 6.如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为φa、φb、φc.已知bc边的长度为l.下列判断正确的是(　　) A．φa＞φc，金属框中无电流 B．φb＞φc，金属框中电流方向沿abca C．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流 D．Uac＝Bl2ω，金属框中电流方向沿acba 7. (多选)如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示．则线圈中产生的感应电动势的情况为(　　) A．t1时刻感应电动势最大 B．0时刻感应电动势为零 C．t1时刻感应电动势为零 D．t1～t2时间内感应电动势增大 8．(多选)如图所示，一个匝数为100的圆形线圈，面积为0.4 m2，电阻r＝1 Ω.在线圈中存在0.2 m2的垂直线圈平面向外的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B＝0.3＋0.15t (T)，t表示时间．将线圈两端a、b与一个阻值为R＝2 Ω的定值电阻相连接，b端接地．则下列说法正确的是(　　) A．通过定值电阻的感应电流方向向上 B．回路中的感应电流大小不变 C．定值电阻消耗的电功率为3 W D．a端的电势为－3 V 9．(多选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面向里．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径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．感应电动势最大值E＝2Bav B．感应电动势最大值E＝Bav C．感应电动势的平均值＝Bav D．感应电动势的平均值＝πBav 10.(多选)如图所示，两个闭合正方形线圈a、b用同样的导线制成，匝数均为10.边长La＝3Lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　　) A．两线圈中均产生顺时针方向的感应电流 B．a、b线圈中感应电动势之比为3∶1 C．a、b线圈中感应电流之比为3∶1 D．a、b线圈中电功率之比为27∶1 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 11.如图所示，一个边长为L的正方形金属框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界匀强磁场区域中，金属框上半部分处于磁场内，磁感应强度随时间均匀变化，满足B＝kt(k>1)．已知细线能承受的最大拉力FT＝2mg，从t＝0开始计时，求经过多长时间细线会被拉断． 12.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑金属框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、接入电路的阻值为1 Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计．若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则： (1)在0～5 s内平均感应电动势是多少？ (2)第5 s末，回路中的电流多大？ (3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？ 13．如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直．金属线圈所围的面积S＝200 cm2，匝数n＝1 000，线圈电阻的阻值为r＝2.0 Ω.线圈与阻值R＝8.0 Ω的定值电阻构成闭合回路．匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求： (1)在t1＝2.0 s时线圈产生的感应电动势的大小； (2)在t1＝2.0 s时通过电阻R的感应电流的大小和方向； (3)在t2＝5.0 s时刻，线圈端点a、b间的电压． 参考答案： 1.答案　C解析　在电磁感应现象中，有感应电动势，不一定有感应电流，只有当电路闭合时才有感应电流，选项A错误；穿过某回路的磁通量的变化率越大，产生的感应电动势就越大，选项B错误；闭合回路置于磁场中，当磁感应强度为零时，磁通量的变化率可能很大，则感应电动势可能很大，选项C正确；感应电动势的大小跟穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比，选项D错误． 2.答案　D解析　根据E＝得，感应电动势与磁通量的变化率成正比，Φ－t图线的斜率表示磁通量的变化率，5～10 s内磁通量的变化率最小，则产生的感应电动势最小，故D正确，A、B、C错误． 3.答案　A解析　线圈中产生的平均感应电动势为＝n，其中ΔΦ＝，Δt＝＝，解得＝，故A正确． 4.答案　C解析　由E＝Blv可得，两翼尖之间的电势差为U＝E＝Blv＝4.5×10－5×50×120 V＝0.27 V，故A、B错误；由右手定则可知，电路中若有感应电流，其方向为由右机翼向左机翼，因飞机此时相当于电源，故飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高，故C正确，D错误． 5.答案　B解析　设折弯前金属棒切割磁感线的长度为L，则E＝BLv；折弯后，金属棒切割磁感线的有效长度为l＝ ＝L，故产生的感应电动势为E′＝Blv＝B·Lv＝E，所以＝，B正确． 6.答案　C解析　金属框abc平面与磁场方向平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断φa<φc，φb<φc，选项A错误；由A项的分析及＝BL得，Ubc＝－Bl2ω，选项C正确． 7.答案　CD解析　由于线圈内磁场面积一定、磁感应强度变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为E＝nS·∝.由题图乙可知，0时刻磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势不为零，故B错误；t1时刻磁感应强度最大，磁感应强度的变化率为零，感应电动势为零，故A错误，C正确；t1～t2时间内磁感应强度的变化率增大，故感应电动势增大，故D正确． 8.答案　AB解析　由题图知，穿过线圈的磁通量随时间均匀增加，根据楞次定律和安培定则可知，通过定值电阻的感应电流方向向上，选项A正确；由＝0.15 T/s可知，磁通量的变化率为一定值，回路中产生的感应电动势E不变，则感应电流不变，选项B正确；E＝nS＝100×0.15×0.2 V＝3 V，则回路的电流I＝＝ A＝1 A，定值电阻消耗的电功率为PR＝I2R＝2 W，选项C错误；定值电阻两端的电压UR＝IR＝2 V，由楞次定律可知，感应电流方向为b→R→a，则φb－φa＝2 V，又φb＝0，可知φa＝－2 V，选项D错误．9.答案　BD解析　在半圆形闭合回路进入磁场的过程中，有效切割长度l如图所示，所以进入过程中l先逐渐增大到a，然后再逐渐减小为0，由E＝Blv可知，感应电动势最大值Emax＝Bav，最小值为0，A错误，B正确；平均感应电动势为＝＝＝πBav，C错误，D正确． 10.答案　CD解析　穿过两线圈的磁通量垂直纸面向里增加，根据楞次定律和安培定则可知，两线圈中均产生逆时针方向的感应电流，A错误；由法拉第电磁感应定律E＝n＝nS，可知＝＝＝，B错误；由R＝ρ＝，可知＝，由闭合电路欧姆定律得＝＝，则＝＝，C、D正确． 11.答案　 解析　细线被拉断的瞬间，有FT＝2mg， 由平衡条件得FT＝mg＋F， 金属框受到的安培力F＝BIL＝BL， 由法拉第电磁感应定律得E＝＝·， 磁感应强度变化规律为B＝kt， 联立各式解得t＝. 12.答案　(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N 解析　(1)金属杆0～5 s内的位移：x＝at2＝25 m， 金属杆0～5 s内的平均速度＝＝5 m/s (也可用＝ m/s＝5 m/s求解) 故平均感应电动势＝Bl＝0.4 V. (2)金属杆第5 s末的速度v＝at＝10 m/s， 此时回路中的感应电动势为E＝Blv＝0.8 V 则回路中的电流为I＝＝0.8 A. (3) 设水平外力为F，金属杆做匀加速直线运动， 则F－F安＝ma，即F＝BIl＋ma＝0.164 N. 13.答案　(1)1 V　(2)0.1 A　方向为b→R→a　(3)3.2 V 解析　(1)根据题图乙可知，0～4.0 s时间内线圈中的磁感应强度均匀变化， t1＝2.0 s时，B2＝0.3 T， 则在t1＝2.0 s时的感应电动势E1＝n＝n＝1 V (2)在0～4.0 s时间内，根据闭合电路欧姆定律得，闭合回路中的感应电流 I1＝＝0.1 A，由楞次定律可判断流过电阻R的感应电流方向为b→R→a (3) 由题图乙可知，在4.0～6.0 s时间内，线圈中产生的感应电动势 E2＝n＝nS＝4 V 根据闭合电路欧姆定律，t2＝5.0 s时闭合回路中的感应电流I2＝＝0.4 A， 方向为a→R→b 则Uab＝I2R＝3.2 V. 学科网（北京）股份有限公司 $