第二章 电磁感应及其应用 模拟测试卷-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

第二章 电磁感应及其应用 (时间:60分钟　满分:100分) 一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分。第1~5小题只有一个选项正确,第6~8小题有多个选项正确) 1.如图所示,在蹄形磁铁的两极间有一可以转动的铜盘(不计各种摩擦),现让铜盘转动。下面对观察到的现象描述及解释正确的是(　　) A.铜盘中没有感应电动势,没有感应电流,铜盘将一直转动下去 B.铜盘中有感应电动势,没有感应电流,铜盘将一直转动下去 C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将很快停下 D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将越转越快 2.如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两环时,两环的运动情况是(　　) A.同时向左运动,间距增大 B.同时向左运动,间距减小 C.同时向右运动,间距减小 D.同时向右运动,间距增大 3.如图所示,三条平行虚线位于纸面内,中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度等大反向。菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直,磁场宽度与对角线AC的长度均为d,现使线框沿AC方向匀速穿过磁场,以逆时针方向为感应电流的正方向,则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中,线框中电流i随时间t的变化的关系图像可能是(　　) 4.如图所示,a、b两个圆形导线环处于同一平面,当a环上的开关S闭合的瞬间,b环中的感应电流方向及b环受到的安培力方向分别为(　　) A.顺时针,沿半径向外 B.顺时针,沿半径向里 C.逆时针,垂直纸面向外 D.逆时针,垂直纸面向里 5.如图所示,由均匀导线制成的半径为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 6.如图所示,A、B是两盏完全相同的白炽灯,L是直流电阻不计、自感系数很大的自感线圈,如果断开开关S1,闭合S2,A、B两灯都能发光。如果最初S1是闭合的,S2是断开的,那么,可能出现的情况是(　　) A.刚闭合S2瞬间,A灯就立即亮,而B灯则延迟一段时间才亮 B.刚闭合S2瞬间,线圈L中的电流大于B灯的电流 C.闭合S2时,A、B同时亮,然后A灯更亮,B灯由亮变暗 D.闭合S2,电路稳定后,再断S2时,A灯立即熄灭,B灯闪亮一下再熄灭 7.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3 s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9 s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则(　　) A.W1<W2 B.W1>W2 C.q1=q2 D.q1>q2 8.如图所示,有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道,间距为l,上端接有可变电阻R,下端足够长,空间有垂直于轨道平面向上的匀强磁场,磁感应强度为B。一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm,金属轨道和金属杆的电阻忽略不计,则(　　) A.如果B变大,vm将变大 B.如果α变大,vm将变大 C.如果R变大,vm将变大 D.如果m变小,vm将变大 二、填空题(本题共2小题,共18分) 9.(9分)如图所示,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若滑动变阻器的滑片P向左移动,则金属环A将向　　　　(选填“左”或“右”)运动,并有　　　　(选填“收缩”或“扩张”)趋势。  10.(9分)为了判断线圈绕向,可将灵敏电流表G与线圈L连接,如图所示。已知线圈由a端开始绕至b端;当电流从电流表G左端流入时,指针向左偏转。 (1)将条形磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时,发现指针向左偏转。俯视线圈,其绕向为　　　　。  A.顺时针 B.逆时针 (2)当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时,指针向右偏转。俯视线圈,其绕向为　　　　。  A.顺时针 B.逆时针 三、计算题(本题共3小题,共42分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位) 11.(13分)如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动。此时adeb构成一个边长为l的正方形,棒接入框架间的电阻为r,其余部分电阻不计,开始时磁感应强度为B0。 (1)若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增大,每秒增量为k,同时保持金属棒ab静止,求金属棒ab中的感应电流的大小和方向。 (2)在上述(1)情况中,金属棒ab始终保持静止,当t=t1时需加的垂直于金属棒ab的水平拉力为多少? (3)若从t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当金属棒ab以恒定速度v向右做匀速直线运动时,可使金属棒ab中不产生感应电流,则磁感应强度应怎样随时间变化?(写出B与t的关系式) 12.(14分)均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd,每边长为L,总电阻为R,总质量为m。将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平面保持在竖直平面内,且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时: (1)求线框中产生的感应电动势的大小; (2)求cd两点间的电势差大小; (3)若此时线框加速度恰好为零,线框下落的高度h是多少? 13.(15分)如图所示,足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置,所在平面的倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0 m,下端连接R=1.6 Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T。质量为m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿导轨平面且垂直于金属棒ab、大小为F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行,当金属棒滑行s=2.8 m后速度保持不变。求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2) (1)金属棒匀速运动时的速度大小v; (2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的热量QR。 参考答案 一、选择题 1.答案：C 解析：铜盘转动时相当于无数条导体棒转动切割磁感线,会产生感应电动势;铜盘能组成闭合回路产生感应电流,感应电流会阻碍铜盘的转动,使铜盘在短时间内停下来,故选项C正确。 2.答案：B 解析：当条形磁铁向左靠近两环时,两环中的磁通量都增加,根据楞次定律,两环的运动都要阻碍磁铁相对环的运动,即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动;又因为两环中的感应电流方向相同,两环相互吸引,因而两环间距离要减小,B正确。 3.答案：D 解析：导线框ABCD在进入左边磁场时,由楞次定律或安培定则可以判断出感应电流的方向应为正方向,选项B、C错误。当导线框ABCD一部分在左磁场区,另一部分在右磁场区时,回路中的最大电流要加倍,方向与刚进入时的方向相反,选项D正确,A错误。 4.答案：A 解析：由题图可知,在a环上的开关S闭合的瞬间,a环中电流的方向为逆时针,因为a环电流增大,由楞次定律判断出b环的感应电流方向为顺时针方向;根据异向电流相互排斥,可知,b环受到的安培力方向沿半径向外,即环b有扩张趋势,故A正确,B、C、D错误。 5.答案：D 解析：设整个圆环电阻是R,其外电阻是圆环总电阻的,而磁场内切割磁感线的有效长度是r,其相当于电源,E=B·r·v,根据欧姆定律可得U=E=Brv,选项D正确。 6.答案：CD 解析：刚一闭合S2,电路中迅速建立了电场,立即就有电流,故灯泡A和B立即就亮,线圈中电流缓慢增加,最后相当于直导线,故灯泡B被短路而熄灭,即灯泡B逐渐变暗,故A错误,C正确。刚闭合S2时,线圈L中自感电动势阻碍电流增加,故电流为零,所以B错误。闭合S2,电路稳定后,再断开S2时,A灯立即熄灭,因为线圈中产生了自感电动势,与灯泡B构成闭合回路,故电流逐渐减小,故B灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭,所以D正确。 7.答案：BC 解析：设线框长为l1,宽为l2,第一次拉出速度为v1,第二次拉出速度为v2,则v1=3v2。匀速拉出磁场时,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有W1=F1·l1=BI1l2l1=,同理W2=,故W1>W2,选项B正确。又由于线框两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即ΔΦ1=ΔΦ2,由q=,得q1=q2,选项C正确。 8.答案：BC 解析：金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E=Blv,在闭合电路中形成电流I=,因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力F安作用,F安=BIl=。先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定出安培力方向,如图所示,根据牛顿第二定律得mgsin α-=ma,当a→0时,v→vm,解得vm=,故选项B、C正确。 二、填空题 9.答案：左　收缩 解析：P向左移动,螺线管中的电流增大,环中磁通量增大,由楞次定律“阻碍”的含义可知,环A向左移动,且有收缩趋势。 10.答案：(1)A　(2)B 解析：(1)将条形磁铁的N极从线圈上方竖直向下插入L时,发现指针向左偏转,可知感应电流从a端流出,而感应磁场与原磁场方向相反,故感应磁场方向向上,由安培定则知,(俯视)线圈绕向为顺时针,A正确。 (2)当条形磁铁从题图中的虚线位置向右远离L时,指针向右偏转,可知电流从b端流出,而原磁场方向向上,远离L,原磁场减小,故感应电流形成的磁场方向向上,由安培定则知(俯视)线圈的绕向为逆时针,B正确。 三、计算题 11.答案：(1)　电流为逆时针方向 (2)(B0+kt1)　(3)B= 解析：(1)据题意=k,在磁场均匀变化时,回路中产生的电动势为E=·S=kl2,由闭合电路欧姆定律知,感应电流为I=。由楞次定律,判定感应电流为逆时针方向。 (2)t=t1时金属棒ab静止,水平方向受拉力F外和安培力F安,F外=F安=BIl,又B=B0+kt1,故F外=(B0+kt1)。 (3)因为不产生感应电流,由法拉第电磁感应定律E=,知ΔΦ=0,也就是回路内总磁通量不变,即B0l2=Bl(l+vt),解得B=。 12.答案：(1)BL　(2)BL　(3) 解析：(1)cd边刚进入磁场时,线框速度v= 线框中产生的感应电动势E=BLv=BL。 (2)此时线框中的电流I= cd切割磁感线相当于电源,cd两点间的电势差即路端电压U=I·R=BL。 (3)安培力F安=BIL= 根据牛顿第二定律得mg-F安=ma 由a=0,解得下落高度h=。 13.答案：(1)4 m/s　(2)1.28 J 解析：(1)金属棒ab沿斜面向上匀速运动时产生的感应电流方向a→b,产生的感应电动势E=BLv,产生的感应电流为I= 安培力F安=BIL,金属棒ab受力如图所示 由平衡条件有F=mgsin θ+F安 代入数据解得v=4 m/s。 (2)设整个电路中产生的热量为Q,由能量守恒定律有 Q=Fs-mgs·sin θ-mv2 而QR=Q,代入数据解得QR=1.28 J。 7 学科网（北京）股份有限公司 $