第二章 2 法拉第电磁感应定律-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第二册（人教版） 2.法拉第电磁感应定律 基础练)匀 知识点1电磁感应定律 8cm,磁场以5×102Ts的速率增加，则 1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场 () 中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈 A.电容器上极板带正电，带电荷量为 中产生的感应电动势和感应电流，下列表 6×105C 述正确的是() B.电容器上极板带负电，带电荷量为 A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关 6×105C B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势 C.电容器上极板带正电，带电荷量为 越大 6×109C C.穿过线圈的磁通量变化得越快，感应 D.电容器上极板带负电，带电荷量为 电动势越大 6×109C D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方 4.如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场 向始终相同 中，磁场方向垂直于纸面向外，当磁场变 2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如 化时，线圈AB边所受安培力向右且变化 图所示，在下列几段时间内，线圈中感应 规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能 电动势最小的是( 是下列选项中的( 4ΦWb .D 810 t/s 甲 第4题图 第2题图 A.0-2s B.2~4s C.4-5s D.5~10s 3.在匀强磁场中，有一个 接有电容器的单匝导线 回路，如图所示，已知 C=30 uF,LI=5 cm,L2= 第3题图 38)练 第二章电磁感应。 5.(多选)如图所示，A、B D.金属杆所受安培力大小不变 两闭合线圈用同样的导线 绕成，A有10匝，B有 知识点☑导体切割磁感线的感应电动势。 20匝，两线圈半径之比为 第5题图 8.如图所示，正方形线框的 ×××x 2:1。均匀磁场只分布在B线圈内。当磁 左半侧处在磁感应强度为 ××× 场随时间均匀减弱时() B的匀强磁场中，磁场方 ××× A.A中无感应电流 向与线框平面垂直，线框 B.A、B中均有恒定的感应电流 的对称轴MW恰与磁场边 第8题图 C.A、B中感应电动势之比为2：1 缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定 D.A、B中感应电流之比为1：2 速度1向右匀速拉出，第二次让线框绕 6.如图所示，边长为1，匝数为N的正方形 轴MN以线速度v2匀速转过90°。若两次 线圈abcd位于纸面内，线 ,0 操作过程中线框产生的平均感应电动势相 圈内接有电阻值为R的电 等，则() 阻，过ab中点和cd中点 A.U1:02=2:T B.v1U2=T:2 的连线O0'恰好位于垂直 第6题图 C.v1v2=1:2 D.1:v2=2:1 纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的：9.如图甲所示，一个匝数=100的圆形导体 磁感应强度为B。当线圈转过90°时，通 线圈，面积S=0.4m,电阻r=12。在线 过电阻R的电荷量为() 圈中存在面积S2=0.3m2的垂直于线圈平 A.BP B.NBP 面向外的匀强磁场区域，磁感应强度B随 2R 2R 时间t变化的关系如图乙所示。有一个 C. D.NBP R R R=22的电阻，将其两端a、b分别与图 7.如图所示，金属杆ab静放在水平固定的 甲中的圆形线圈相连接，b端接地（电势 U形金属框上，整个装置处于竖直向上的 为0)。求在0~6s时间内通过电阻R的电 磁场中。当磁感应强度均匀减小时，杆 荷量9。 ab总保持静止，则() 0.6 第7题图 第9题图 A.杆中感应电流方向是从b到a B.杆中感应电流大小减小 C.金属杆所受安培力逐渐增大 练 (39 高中物理选择性必修第二册（人教版） 知识点☒反电动势 (3)整个运动过程中，电阻产生的焦耳 10.如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平 热Q. 行金属导轨，导轨间距为1，长为3d, 导轨平面与水平面的夹角为0，在导轨 的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。 绝缘涂层 匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向 与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从 50 第10题图 导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之 前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导 轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅 与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻 为R,其他部分的电阻均不计，重力加 速度为g。求： (1)导体棒与涂层间的动摩擦因数u。 (2)导体棒匀速运动的速度大小v。 提升练习 11.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动， 圈与电阻R构成闭合回路，线圈平面与 转动轴垂直于磁场。若线圈所围面积的 在处的匀强磁场方向垂直，磁场的磁 磁通量随时间变化的规律如图所示，则 感应强度B随时间t的变化规律如图乙 ( 示。关于线圈中产生的感应电动势 4/103Wb e、电阻R消耗的功率P随时间t变化 的图像，下列可能正确的有() A B C 0.01ts 第11题图 05T A.线圈中0时刻感应电动势最小 B.线圈中C时刻感应电动势为0 第12题图 C.线圈中C时刻感应电动势最大 D.线圈从OC时间内平均感应电动势为 0.5TT1 4V 12.(多选)如图甲所示，一个刚性圆形线 B 40)练 第二章电磁感应。 此线圈，则它刚好可沿斜面匀速下滑。 现在将线圈静止放在斜面上后，在虚线 EF以下的区域中，加上垂直于斜面向 C 内的、磁感应强度大小按图中所示规律 13.(多选)如图所示，MN和PQ是电阻不 变化的磁场，已知最大静摩擦力等于滑 计的光滑平行金属导轨，间距为，导 动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g 轨弯曲部分与平直部分平滑连接，顶端： 取10m/s2。求： 接一个阻值为R的定值电阻，平直导轨 (1)线圈与斜面间的动摩擦因数。 左端，有宽度为d、方向竖直向上、磁 (2)线圈在斜面上保持静止时，线圈中 感应强度大小为B的匀强磁场，一电阻 产生的感应电流大小与方向。 为r、长为l的金属棒从导轨AA'处由静 (3)线圈刚要开始运动时t的大小。 止释放，经过磁场右边界继续向右运动 201n 并从桌边水平飞出，已知AA'离桌面高 1.5 度为h,桌面离地高度为H,金属棒落 1.0 0.5 地点的水平位移为s,重力加速度为g, 32 0 2 由此可求出金属棒穿过磁场区域的过程 第14题图 中() 第13题图 A.流过金属棒的最小电流 B.通过金属棒的电荷量 C.金属棒克服安培力所做的功 D.金属棒产生的焦耳热 14.如图所示，在一倾角为37°的粗糙绝缘斜 面上，静止地放置着一个正方形单匝线圈 ABCD,E、F分别为AB、CD的中点，线 圈总电阻R=0.022、总质量m=0.2kg、 正方形边长=0.4m。如果向下轻推一下 练 41>2.法拉第电磁感应定律 基础练习 1.C【解析】由法拉第电磁感应定律E=n△①知， △t 感应电动势的大小与线圈匝数有关，A错误；感应电动 势正比于”，与蓝通量的大小无直接关系，B错误。 C正确；根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻 碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D 错误。 2.D【解析】图像斜率越小，表明磁通量的变化率 越小，感应电动势也就越小，故D正确。 3.C【解析】电容器两极板间的电势差U等于感应 电动势E,由法拉第电蓝感应定律可得品·山山，-2x 10V,电容器的带电荷量Q=CU=CE=6×10C,再由楞 次定律可知上极板的电势高，带正电，C正确。 4.D【解析】由法拉第电磁感应定律可知E=△BS, △t 结合闭合电路欧姆定律，则安培力的表达式F=B= B提，由图可知安培力的大小不变，面S、1是定 值，若磁场B暗大，则减小，若磁场B减小，则 出指大：线图A8边所受安培力向右，则感应电流的 方向是顺时针，原磁场磁感强度应是增加的，故D正 确，A、B、C错误。 5.BD【解析】只要穿过线圈的磁通量发生变化， 线圈中就有感应电动势和感应电流，因为磁场变化情况 相同，有效面积也相同，所以每匝线圈产生的感应电动 势相同，又由于两线圈的匝数和半径不同，电阻值不 同，根据电阻定律，单匝线圈电阻之比为2：1，所以， 感应电流之比为1：2。故B、D正确。 6.B【解析】当正方形线圈abcd有一半处在磁感 应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为市=B·)P= 子职，根据g=NP=V宽，放B正确，AC、D 错误。 7.A【解析】根据楞次定律可得感应电流产生的磁 场方向应竖直向上，所以感应电流方向为从b到a,A 正确：因为磁场是均匀减小的，故AB恒定，根据法拉 参考答案与解析。 第电磁感应定律可得E=BS,可知感应电动势恒定， △t 即感应电流恒定，B错误；因为电流恒定，而磁感应强 度减小，所以安培力减小，C、D错误。 8.A【解析】将线框从磁场中以恒定速度1向右匀 速拉出，时间女；让线框绕轴价以线速度：匀速 转过0心，角速度。受，时例品，两次过程中线 框产生的平均感应电动势相等，故t2=中，解得"1：2=2： T,A正确。 9.12C 【解析】在0~4s时间内线圈产生的电动势：E= n2-10x306V-45V,电流为点-站A 4 15A,在46s时间内线周产生的电动势E=n史 100206V9V,电流为2是A3A,方 2 向与0~4s时间内感应电流的方向相反，所以在0~6s 时间内通过电阻R的电荷量q=lt+l2=12C。 10.(1)tan0 (2)mgRsine (3)2mgdsin 0- mgR'sin0 2B4 【解析】根据平衡条件、法拉第电磁感应定律、能 量守恒定律解题。 (1)在绝缘涂层上：导体棒受力平衡，则 mgsin 0-uumgcos 0, 解得导体棒与涂层间的动摩擦因数=tan0。 (2)在光滑导轨上：感应电动势E=Bm, 感应电流上员，安培力F肌， 受力平衡的条件是F安=mgsin0, 解得导体棒匀速运动的速度w=mgsi6 B2P (3)由摩擦生热，可得Or-umgdcos0, 根据能量守恒定律知3mgin0=Q+0,+分m, 解得电阻产生的焦耳热Q=2 madsin0-m'R'sin'0 2B74 提升练习 11.B【解析】根据法拉第电磁感应定律知，Φ-t图 像的斜率表示磁通量的变化率，结合法拉第电磁感应定 律通过比较斜率来比较各个时刻感应电动势的大小。通 过法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势的大小。由 图知=0时刻图像切线斜率最大，则磁通量的变化率为 57 高中物理选择性必修第二册（人教版） 最大，则由法拉第电磁感应定律得知，此时感应电动势 最大，且不为0，而在C时刻切线斜率为0，磁通量的 变化率为0，则感应电动势为0，B正确，A、C错误； 根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势￡=△中= △t 2x10-3 V=0.4V,故D错误。 0.005 12.BD【解析】根据图像知00.5T磁感应强度增 加，根据楞次定律，线圈中的感应电动势沿逆时针方 向：05TT磁感应强度减弱，由楞次定律，线圈中的 感应电动势沿顺时针方向，A错误：根据法拉第电磁感 应定律B=△中_AB5,因为0-0.5T和0.5T-T磁感应强 △t△t 度的变化率为定值且绝对值相等，所以感应电动势大 小不变，B正确；根据1= 及。，整个过程中电流大小 不变，由P=IR知电阻R消耗的功率不变，C错误，D 正确。 13.AB【解析】当导体棒进入磁场后，穿过闭合回 路的磁通量增大，产生的感应电流将阻碍导体棒向右运 动，故导体棒向右做减速运动，在右边界速度最小，根 据=B=①，可知流过金属棒的电流在右边界 R+rR+r 最小，之后导体棒做平抛运动，在水平方向上做匀速运 动，即右边界的速度即为平抛运动的初速度，所以在右 0界的速度为=之，/2V名，代人①可得流 t 过金属棒的最小电流，A正确；通过金属棒的电荷量q= 1仙及部.B正确：由于不知过导体样的 质量，无法根据动能定理计算金属棒克服安培力所做的 功以及金属棒产生的焦耳热，C、D错误。 14.(1)0.75(2)2A,方向ADCBA(3)4s 【解析】(1)由平衡知识可知：mgsin37°-umgcos0, 解得=0.75。 (2由法拉第电选感应定律：台业盟、，其中 △=15-10Ts=0.5T5,解得E=0.04V,1-2A, △t-1 R 方向A DCBA。 (3)由Bll=mgsin37°+F,得B=3T,因B=1T+ 0.5tT,解得t=4s。 58 n 专题训练二 法拉第电磁感应定律 的应用 1.D 2.CD【解析】根据E=n△中可知，图甲中E=0A △t 错误；图乙中E为恒量，B错误；图丙中0~时间内的 E,大于to~2时间内的E2,C正确；图丁中感应电动势 先变小再变大，D正确。 3.B【解析】当金属杆MN进入磁场区后，切割磁 感线产生感应电流，受到向上的安培力。金属杆MW进 人磁场区时，若所受的安培力与重力相等，做匀速直线 运动，速度不变，所以A图像是可能的。金属杆MN进 人磁场区时，若所受的安培力小于重力，做加速运动， 随着速度的增大，感应电动势和感应电流增大，金属杆 所受的安培力增大，合外力减小，加速度减小，-t图 像的斜率应逐渐减小，故B图像不可能，C图像是可能 的。金属杆MW进入磁场区时，若所受的安培力大于重 力，做减速运动，随着速度的减小，金属杆所受的安培 力减小，合外力减小，加速度减小，-t图像的斜率减 小，D图像是可能的。 4.A【解析】根据法拉第电磁感应定律，电动势E= (BB)S，电容器两端的电压等于电源的电动势，所 to 以电容器所带的电量Q=CU=CS(BB)。根据楞次定 to 律，在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方 向，所以电容器的上极板带正电。故A正确，B、C、D 错误。 5.B【解析】根据楞次定律，知半圆形闭合回路在 进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向，方 向不变，故A正确；根据左手定则，CD段所受的安培 力方向竖直向下，故B错误；切割的有效长度的最大值 为a,则感应电动势的最大值E=Baw,故C正确；根据 法拉第电磁感应定律得：B4B暨 2 △t D正确。 6.AD【解析】电子向M板偏转，说明电子受到向 左的电场力，两金属板间的电场由M指向N,M板电势 高，V板电势低，这说明与两金属板相连的线圈产生的 感应电动势左端电势高，与N板相连的右端电势低；开 关S闭合瞬间，由安培定则可知，穿过线圈的磁通量向 右增加，由楞次定律知在右侧线圈中感应电流的磁场方