2.2 法拉第电磁感应定律 跟踪检测 -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 跟踪检测 一、选择题: １．如图甲、乙、丙、丁所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图像，关于回路中产生的感应电动势，下列论述正确的是(　　) A．图甲中回路产生的感应电动势恒定不变 B．图乙中回路产生的感应电动势一直在变大 C．图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势 D．图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大 ２．如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直线框平面，MN与水平直线成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点。关于线框中的感应电流，下列说法正确的是(　　) A．当E点经过边界MN时，感应电流最大 B．当P点经过边界MN时，感应电流最大 C．当F点经过边界MN时，感应电流最大 D．当Q点经过边界MN时，感应电流最大 ３. 如图所示，边长L＝20 cm，匝数为10匝的正方形导体线框abcd放置于墙角，线框平面与地面的夹角α＝30°，该区域有磁感应强度B＝0.2 T、水平向右的匀强磁场，现将cd边向右拉动，ab边经0.1 s着地，在这个过程中线框中产生的感应电动势的大小与感应电流的方向为(　　) A．0.8 V　方向adcb B．0.8 V　方向abcd C．0.4 V　方向abcd D．0.4 V　方向adcb ４．火车、高铁是人们日常生活中重要的交通工具，为保障运输的安全，控制中心需要确定火车位置及其运动状态。有一种电磁装置可以向控制中心传输火车相关信息，其原理是在火车首节车厢下面安装能产生匀强磁场的磁体，俯视图如图甲所示，当它经过安放在两铁轨间的线圈时，会产生一个电信号，被控制中心接收到。当火车依次通过线圈A、B时，若控制中心接收到线圈两端的电压信号如图乙所示，则说明火车的运动情况是(　　) A．匀速　匀速 B．加速　加速 C．加速　减速 D．减速　加速 ５. 半径为的圆形磁场区域如图所示，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。导体棒AB长为L，与圆磁场的直径重合。当导体棒以角速度ω绕其中点在纸面内顺时针转动时，导体棒两端的电势差UAB为(　　) A．0 B. C．－ D. ６．如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　) A. B. C. D. ７．(多选)如图所示，导体棒AB在做切割磁感线运动时，将产生一个感应电动势，因而在电路中有电流通过。下列说法中正确的是(　　) A．因导体运动而产生的感应电动势称为动生电动势 B．动生电动势的产生与洛伦兹力有关 C．动生电动势的产生与电场力有关 D．导体运动过程中将电能转化为机械能 ８. (多选)如图所示，A、B两闭合线圈用相同的导线绕成，A有10匝，B有20匝，两圆线圈半径之比为2∶1，均匀磁场只分布在B线圈内。当磁场随时间均匀减弱时(　　) A．A中无感应电流 B．A、B中均有恒定的感应电流 C．A、B中感应电动势之比为1∶1 D．A、B中感应电流之比为1∶2 ９. (多选)夏天时，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇时，会发现电风扇正在逆时针转动。金属材质的电风扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法，正确的是(　　) A．A点电势比O点电势高 B．A点电势比O点电势低 C．扇叶长度越短，电势差UAO的数值越小 D．扇叶长度越短，电势差UAO的数值越大 10．(多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1 m、总电阻为0.005 Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图a所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t＝0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图b所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是(　　) A．磁感应强度的大小为0.5 T B．导线框运动速度的大小为0.5 m/s C．磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D．在t＝0.4 s至t＝0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N 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．如图甲所示的线圈，匝数n＝1500匝，横截面积S＝20 cm2，方向向右穿过线圈的匀强磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化。求： (1)2 s内穿过线圈的磁通量的变化量是多少？ (2)穿过线圈的磁通量的变化率是多大？ (3)线圈中感应电动势的大小为多少？ 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、接入电路的电阻为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5 s内，回路产生的平均感应电动势是多大？ (2)第5 s末，回路中的电流是多大？ (3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？ 参考答案： 1.答案　D解析　磁通量Φ随时间t变化的图像中，斜率表示磁通量的变化率，由法拉第电磁感应定律知，题图甲中回路不产生感应电动势；题图乙中回路产生恒定的感应电动势；题图丙中回路在0～t1时间内产生的感应电动势大于在t1～t2时间内产生的感应电动势；题图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大。D正确，A、B、C错误。 2.答案　B解析　当P点经过边界MN时，有效切割长度最长，感应电动势最大，所以感应电流最大，B正确。 3.答案　D解析　初状态穿过线框abcd的磁通量Φ1＝BL2sinα，末状态穿过线框abcd的磁通量Φ2＝0，根据法拉第电磁感应定律得E＝n＝n＝ V＝0.4 V；根据楞次定律可知感应电流的方向为adcb，故A、B、C错误，D正确。 4.答案　C解析　由法拉第电磁感应定律可得E＝Blv，解得v＝。由U­t图像可知，当火车通过线圈A时，U的大小随时间增大，则E随时间增大，速度v随时间增大，火车加速；同理，当火车通过线圈B时，火车减速。故C正确。 5.答案　B解析　由右手定则可知，A端电势高于O点，B端电势低于O点。由法拉第电磁感应定律可知UAO＝UOB＝B()2ω，则有UAB＝UAO＋UOB＝。故B正确，A、C、D错误。 6.答案　C解析　设半圆弧的半径为L，线框的电阻为R，当线框以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势E1＝B0ωL2。当线框不动而磁感应强度随时间变化时，E2＝πL2·。由＝得B0ωL2＝πL2·，则＝，故C正确。 7.答案　AB解析　动生电动势是由于导体运动而产生的，A正确；动生电动势中，非静电力是洛伦兹力沿导体方向的分力，B正确，C错误；导体运动过程中将机械能转化为电能，D错误。 8.答案　BD解析　线圈中产生的感应电动势E＝n，A、B中磁通量的变化率相同且恒定，故感应电动势和感应电流恒定，且感应电动势之比为EA∶EB＝nA∶nB＝1∶2，因为R＝ρ，lA∶lB＝(nA·2πrA)∶(nB·2πrB)＝1∶1，故RA∶RB＝1∶1，所以IA∶IB＝1∶2，故A、C错误，B、D正确。 9.答案　AC解析　在北半球，地磁场的竖直分量竖直向下，假设在A、O间外接电路，由右手定则可判断OA中电流方向由O到A，再根据在电源内部电流由负极流向正极，可知A点为电源正极，电势高，A正确，B错误；由E＝Bl2ω可知，扇叶长度越短，电势差UAO的数值越小，C正确，D错误。 10.答案　BC解析　由题图b可知，从导线框的cd边进入磁场到ab边刚好进入磁场，用时为0.2 s，可得导线框运动速度的大小v＝ m/s＝0.5 m/s，B正确；由题图b可知，cd边切割磁感线产生的感应电动势E＝0.01 V，由公式E＝Blv，可得磁感应强度的大小B＝ T＝0.2 T，A错误；由题图b可知，线框进入磁场时，感应电流的方向为顺时针，对cd边应用右手定则可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C正确；t＝0.4 s至t＝0.6 s时间段为cd边离开磁场，ab边切割磁感线的过程，由闭合电路欧姆定律及安培力公式得安培力F＝，代入数据得F＝0.04 N，D错误。 11.答案　(1)8×10－3 Wb (2)4×10－3 Wb/s (3)6 V 解析　(1)磁通量的变化量是由磁感应强度的变化引起的， 所以ΔΦ＝ΔBS＝(6－2)×20×10－4 Wb＝8×10－3 Wb。 (2)穿过线圈的磁通量的变化率为 ＝ Wb/s＝4×10－3 Wb/s。 (3) 根据法拉第电磁感应定律得感应电动势的大小 E＝n＝1500×4×10－3 V＝6 V。 12.答案　(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N 解析　(1)金属杆5 s内的位移x＝at2＝25 m 金属杆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E＝Blv＝0.8 V则回路中的电流I＝＝0.8 A。 (3)金属杆做匀加速直线运动，则F－F安＝ma 又F安＝IlB 故F＝IlB＋ma＝0.164 N。 答案　(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N 解析　(1)金属杆5 s内的位移x＝at2＝25 m 金属杆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E＝Blv＝0.8 V则回路中的电流I＝＝0.8 A。 (3)金属杆做匀加速直线运动，则F－F安＝ma 又F安＝IlB 故F＝IlB＋ma＝0.164 N。 学科网（北京）股份有限公司 $