章末检测卷2 电磁感应及其应用（Word练习）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

(本卷满分：100分) 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一个是符合题目要求的。 1.如图，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距。两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流。若(　　) A．金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 B．金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向 C．金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 D．金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针方向 解析　根据楞次定律，当金属圆环上、下移动时，穿过圆环的磁通量不发生变化，故没有感应电流产生，故选项A、B错误；当金属圆环向左移动时，穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为顺时针，故选项C错误；当金属圆环向右移动时，穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，故根据楞次定律可以知道，产生的感应电流为逆时针，故选项D正确。 答案　D 2．如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管。下列说法正确的是(　　) A．电流计中的电流先由a到b，后由b到a B．a点的电势始终低于b点的电势 C．磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量 D．磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度 解析　在磁铁进入螺线管的过程中，螺线管磁通量增大，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由b流向a；在磁铁穿出螺线管下端的过程中，磁通量减小，且方向向下，由楞次定律可知，感应电流由a流向b，则a点电势先低于b点电势，后高于b点电势，故A、B错误；磁铁减少的重力势能转化为内能和磁铁的动能，C错误；磁铁刚离开时，由楞次定律“来拒去留”可知，磁铁受到的合外力小于重力，D正确。 答案　D 3.如图所示，先后以恒定的速度v1和v2把一个正方形金属线框水平拉出有界匀强磁场区域，且v1＝2v2，则在先后两种情况(　　) A．线框中的感应电动势之比E1∶E2＝2∶1 B．线框中的感应电流之比I1∶I2 ＝1∶2 C．线框中产生的热量之比Q1∶Q2＝1∶4 D．通过线框某截面的电荷量之比q1∶q2＝2∶1 解析　根据E＝Blv∝v以及v1＝2v2可知，选项A正确；因为I＝∝E，所以I1∶I2＝2∶1，选项B错误；线框中产生的热量Q＝I2Rt＝t＝·＝∝v，所以Q1∶Q2＝2∶1，选项C错误；根据q＝＝，q1∶q2＝1∶1可知，选项D错误。 答案　A 4．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁，将磁铁抬到某一高度放下，磁铁能上下振动较长时间才停下来，如图甲所示。如果在磁铁下端放一个固定的铁制金属圆环，使磁铁上、下振动穿过它，能使磁铁较快地停下来，如图乙所示。若将铁环换成超导环如图丙所示，可以推测下列叙述正确的是(　　) A．放入超导环磁铁机械能转化成一部分电能，而电能不会转化为内能，能维持较大电流，从而对磁铁产生更大阻力，故超导环阻尼效果明显 B．放入超导环，电能不能转化为内能，所以，没有机械能与电能的转化，超导环不产生阻尼作用 C．放入铁环后，磁铁的机械能转化为电能，然后进一步转化为内能，磁铁机械能能迅速地转化掉，具有阻尼效果 D．放入铁环时，磁铁的机械能转化为热能，损失掉了，能起阻尼作用 解析　放入超导环时，磁铁向下运动时，机械能转化成一部分电能，而电能不会转化为内能，在磁铁向上运动过程中，又转化回机械能，不能起阻尼作用，A、B均错。而放入铁环后，能将机械能转化为电能，电能又进一步转化为内能，具有阻尼效果，C对，D错。 答案　C 5．如图所示，由均匀导线制成的、电阻为R、半径为r的圆环，以v的速度匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为(　　) A．Brv　　　　　　　 B．Brv C．Brv D．Brv 解析　整个圆环电阻是R，其外电阻是圆环的，而磁场内切割磁感线有效长度是r，其相当于电源，E＝B·r·v，根据欧姆定律可得U＝E＝Brv，D正确。 答案　D 6.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rA∶rB＝2∶1，圆心位置相同，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是(　　) A．两导线环内所产生的感应电动势相等 B．A环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势 C．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶4 D．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶1 解析　某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则Φ＝BS，由E＝＝S(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有＝1，所以选项A正确，B错误；I＝，R＝ρ(S1为导线的横截面积)，l＝2πr，所以＝＝，选项C、D错误。 答案　A 7．如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘以角速度ω逆时针匀速转动，下列说法正确的是(　　) A．回路中不会产生感应电流 B．回路中会产生大小不变、方向变化的感应电流 C．回路中电流的大小和方向都周期性变化，周期为 D．回路中电流方向不变，从b导线流进电流表 解析　圆盘转动可等效看成无数径向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径，由右手定则可知，每个导体的电流方向均从边缘指向圆心，即回路中电流方向不变，从b导线流进电流表，A错误，D正确；铜盘转动产生的感应电动势为E＝BL2ω，L为径向半径，B、L、ω不变，则E不变，感应电流大小为I＝，可知电流大小恒定不变，B、C错误。 答案　D 8．如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B。边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图像正确的是(　　) 解析　由题图可知0～L，没电流；L～2L，切割长度逐渐变大，电动势逐渐变大，电流逐渐变大；2L～3L，左边切割，长度逐渐变大，且电流反向。综上C正确。 答案　C 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分，在每小题给出的四个选项中，有多个是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不选得0分。 9．如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，L是电阻为零的纯电感，且自感系数L很大。C是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是(　　) A．S闭合时，A灯亮后逐渐熄灭，B灯逐渐变亮 B．S闭合时，A灯、B灯同时亮，然后A灯变暗，B灯变得更亮 C．S闭合，电路稳定后，S断开时，A灯突然亮一下，然后熄灭，B灯立即熄灭 D．S闭合，电路稳定后，S断开时，A灯突然亮一下，然后熄灭，B灯逐渐熄灭 解析　当S闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，L相当于断路，电容C较大，相当于断路，当电流稳定时，L短路，电容C断路，故A灯先亮后灭，B灯逐渐变亮；当S断开时，灯泡A与自感线圈L组成了闭合回路，灯泡A中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡B组成闭合回路，电容器放电，故灯泡B逐渐熄灭，故选项A、D正确。 答案　AD 10．如图甲所示，电阻不计且间距L＝1 m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值R＝2 Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量m＝0.1 kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab进入磁场时的速度v0＝1 m/s，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示，g取10 m/s2，则(　　) A．匀强磁场的磁感应强度为2 T B．杆ab下落0.3 m时金属杆的速度为1 m/s C．杆ab下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J D．杆ab下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C 解析　当金属杆进入磁场后，根据右手定则判断可知金属杆ab中电流的方向由a到b。由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小a1＝10 m/s2，方向竖直向上。由牛顿第二定律得BI1L－mg＝ma1，其中I1＝＝，代入数据解得B＝2.0 T，故A正确；当a＝0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡，有mg－BIL＝0，其中I＝，联立得v＝0.5 m/s，故B错误；从开始到下落0.3 m的过程中，由能量守恒有mgh－Q＝·mv2，代入数据得Q＝0.287 5 J，故C错误；金属杆自由下落高度为h0＝＝ 0.05 m，金属杆下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为q＝IΔt＝·Δt＝·Δt＝＝，代入数据得q＝0.25 C，故D正确。 答案　AD 11．如图所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计ab与导轨电阻及一切摩擦，ab与导轨垂直且接触良好。若ab杆在竖直向上的外力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是(　　) A．拉力F所做的功等于电阻R上产生的热量 B．杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量 C．电流所做的功一定等于重力势能的增加量 D．拉力F与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量 解析　当外力F拉着金属杆匀速上升时，拉力要克服重力和安培力做功，拉力做的功等于克服安培力和重力做功之和，即等于电阻R上产生的热量和金属杆增加的重力势能之和，选项A、C错误，D正确；克服安培力做多少功，电阻R上就产生多少热量，选项B正确。 答案　BD 12．在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是(　　) A．磁感应强度B0＝ B．线框中感应电流为I＝2 C．线框cd边的发热功率为P D．a端电势高于b端电势 解析　由题图乙可知，线框中产生的感应电动势恒定，线框ab边的发热功率为P＝，感应电动势E＝S＝·＝，所以B0＝，A错误；由P＝I2R可得线框中的感应电流I＝2，B正确；cd边电阻等于ab边电阻，而两边流过的电流相等，因此发热功率相等，C正确；由楞次定律可判断，线框中感应电流方向为adcba方向，磁场中线框部分为等效电源，因此a端电势比b端电势低，D错误。 答案　BC 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．(6分)在研究电磁感应现象和磁通量变化时感应电流方向的实验中，所需的实验器材已用导线连接成如图所示的实验电路。 (1)将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向________(填“相同”或“相反”)。 (2)(多选)某同学设想使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，可行的实验操作是________。 A．抽出线圈A B．插入铁芯 C．使变阻器滑片P右移 D．断开开关 解析　(1)将线圈A插入线圈B中，闭合开关的瞬间，穿过副线圈的B的磁通量变大，由楞次定律可得，线圈B中感应电流与线圈A中电流的绕行方向相反。(2)使一线圈中电流逆时针流动，另一线圈中感应电流顺时针流动，两线圈电流磁场方向相反，则穿过副线圈磁通量应增加；抽出线圈A时，穿过副线圈的磁通量减小，原副线圈电流方向相同，故A错误；插入线圈A，穿过副线圈的磁通量增大，原、副线圈电流方向相反，故B正确；由电路图可知，使变阻器滑片P右移，原线圈电流增大，穿过副线圈的磁通量变大，原、副线圈电流方向相反，故C正确；断开开关，穿过副线圈B的磁通量减小，原、副线圈电流方向相同，故D错误。 答案　(1)相反　(2)BC 14．(8分)如图为研究电磁感应现象的实验装置。 (1)将图中所缺的导线补接完整。 (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么闭合开关后可能出现的情况有： ①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______________； ②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针______________。 (3)在做研究电磁感应现象实验时，如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将________________。 A．因电路不闭合，无电磁感应现象 B．有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C．不能用楞次定律判断感应电动势方向 D．可以用楞次定律判断感应电动势方向 (4)如图所示的A、B分别表示原、副线圈，若副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为________________。 A．原线圈通入顺时针方向的电流，且正从副线圈中取出 B．原线圈通入顺时针方向的电流，且其中铁芯正被取出 C．原线圈通入顺时针方向的电流，且将滑动变阻器阻值调小 D．原线圈通入逆时针方向的电流，且正在断开电源 解析　(1)如图所示。 (2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则①向右偏转一下；②向左偏转一下。 (3)穿过电路中的磁通量发生变化即产生电磁感应现象。如电路不闭合，无感应电流，但有感应电动势，且可以用楞次定律判断出感应电动势的方向。要产生感应电流，电路要求必须闭合，故答案选B、D。 (4)副线圈中产生顺时针方向的感应电流，可依据楞次定律来判断原线圈通入电流的情况。如果原线圈电流在减小(或磁通量减小)，肯定与顺时针方向相同。因为副线圈会阻碍其磁通量的减小，在电流上表现为同向。反过来如果原线圈电流在增大(或磁通量增加)，则副线圈中电流方向与原线圈中电流方向相反。故答案选A、B。 答案　(1)图见解析　(2)①向右偏转一下 ②向左偏转一下　(3)BD　(4)AB 15．(8分)如图所示，电动机牵引一根原来静止的、质量m为0.1 kg的导体棒MN，其电阻R为1 Ω，导体棒架在处于磁感应强度B为 1 T、竖直放置的框架上，框架宽L＝1 m。当导体棒上升h为3.8 m时获得稳定的速度，导体棒产生的热量为2 J，电动机牵引棒时，电压表、电流表的读数分别为7 V和1 A，电动机内阻r为1 Ω，不计框架电阻及一切摩擦，g取10 m/s2。求： (1)棒能达到的稳定速度； (2)棒从静止到达稳定速度所需的时间。 解析　(1)电动机的输出功率 P出＝IU－I2r＝6 W，P出＝FTv 当棒达到稳定时有FT＝mg＋BIL＝mg＋ 从而P出＝mgv＋， 由此可得v＝2 m/s。 (2)由能量守恒得P出t＝mgh＋mv2＋Q， 由此可得t＝1 s。 答案　(1)2 m/s　(2)1 s 16．(8分)如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生中心辐射的磁场，磁场方向水平向外，其大小为B＝，其中r为辐射半径，指考察点到圆柱体中心轴线的距离，k为常数。设一个与磁铁同轴的同心圆形铝环，半径R比磁铁的半径大，而弯成铝环的铝丝的横截面积为S，铝环通过磁场由静止开始下落，下落过程中铝环平面始终水平，已知铝丝的电阻率为ρ，密度为ρ0，当地重力加速度为g，试求： (1)铝环下落速度为v时的电功率； (2)铝环下落的最终速度vm。 解析　(1)铝环所在处磁感应强度为B＝，切割有效长度L＝2πR，铝环电阻R0＝ρ＝ρ 速度为v时，E＝BLv＝2kπv 电流I＝＝，所以P＝I2R0＝。 (2)当达到最大速度时F安＝mg，F安＝BIL＝ 又m＝2πRρ0S，所以vm＝。 答案　(1)　(2) 17．(14分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L＝0.1 m，竖直边长H＝0.3 m，匝数为n1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0～2.0 A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g＝10 m/s2) (1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数n1至少为多少？ (2)进一步探究电磁感应现象，另选n2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10 Ω。不接外电流，两臂平衡。如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率。 解析　(1)线圈受到安培力F＝n1B0IL 天平平衡mg＝n1B0IL 代入数据得n1＝25匝。 (2)由电磁感应定律得E＝n2 即E＝n2Ld 由欧姆定律得I′＝ 线圈受到安培力F′＝n2B0I′L 天平平衡m′g＝n22B0· 代入数据可得＝0.1 T/s。 答案　(1)25匝　(2)0.1 T/s 18．(16分)如图甲所示，电阻不计且足够长的固定光滑平行金属导轨MN、PQ间距L＝0.8 m，下端接有阻值R＝3 Ω的电阻，导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°。整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。一质量m＝0.1 kg、阻值r＝0.15 Ω的金属棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M＝0.9 kg的重物相连，左端细线连接金属棒中点且沿NM方向。棒由静止释放后，沿NM方向位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中ab为直线。已知棒在0～0.3 s内通过的电荷量是0.3～0.4 s内通过电荷量的2倍，取g＝10 m/s2，求： (1)0～0.3 s内棒通过的位移x1的大小； (2)电阻R在0～0.4 s内产生的热量Q1。 解析　(1)棒在0～0.3 s内通过的电荷量q1＝Δt1 平均感应电流＝ 回路中平均感应电动势＝ 得q1＝ 同理，棒在0.3～0.4 s内通过的电荷量 q2＝ 由题图乙读出0.4 s时刻位移大小x2＝0.9 m 又q1＝2q2 解得x1＝0.6 m。 (2)由题图乙知棒在0.3～0.4 s内做匀速直线运动，棒的速度大小v＝ m/s＝3 m/s 对整个系统，根据能量守恒定律得 Q＝Mgx2－mgx2sin θ－(M＋m)v2 代入数据解得Q＝3.15 J 根据焦耳定律有＝ 代入数据解得Q1＝3 J。 答案　(1)0.6 m　(2)3 J 学科网（北京）股份有限公司 $