第二章 电磁感应及其应用 单元检测卷 -2025-2026学年高二下学期物理鲁科版选择性必修第二册

第2章 电磁感应及其应用 第2章·单元检测卷 考查范围：法拉第电磁感应定律、自感现象与涡流 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。 1.如图甲所示，三角形金属框ACD三边的边长均为L，E为CD边的中点，三角形ADE所在区域内有垂直纸面向外并随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像。下列说法正确的是( ) A.时刻，金属框内的感应电流由大变小 B.A、E两端的电势差就是金属框的感生电动势 C.时间内，金属框的感生电动势为 D.时间内，金属框的感生电动势为 2.如图所示，水平放置、足够长且光滑的金属导轨abc和de，ab与de平行并相距为L，bc是以O为圆心、半径为r的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图所示的匀强磁场，磁感应强度均为B，a、d两端接有一个电容为C的电容器，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好。初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，金属杆MN质量为m，金属杆MN和OP的电阻均为R，其余电阻不计，若杆OP绕O点在匀强磁场区域内以角速度ω从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的是( ) A.杆OP产生的感应电动势恒为 B.电容器带电荷量恒为 C.杆MN中的电流逐渐减小 D.杆MN向左做匀加速直线运动，加速度大小为 3.某品牌照明灯相关电路图如图所示，自感线圈自感系数足够大且内阻不计，三个电灯泡的内阻相同，下列说法正确的是( ) A.闭合开关S，灯泡先亮，灯泡慢慢变亮 B.断开开关S，灯泡先灭，灯泡闪亮后再熄灭 C.闭合开关S，灯泡先亮，灯泡慢慢变亮 D.断开开关S，灯泡先灭，灯泡闪亮后再熄灭 4.电磁炉又名电磁灶（图甲），是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。图乙是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是( ) A.电磁炉是在炉面板内产生的涡流发热，传导到锅里加热食物 B.电磁炉是直接在锅底部产生涡流加热食物，其面板发热量很少 C.在锅和电磁炉面板中间放一绝缘垫片，电磁炉不能起到加热作用 D.电磁炉不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅是因为这些材料的导热性较差 5.在断电自感的演示实验中，用小灯泡、带铁芯的电感线圈L和定值电阻R等元件组成了如图甲所示的电路。闭合开关S待电路稳定后，两支路中的电流分别为和。断开开关S前、后的一小段时间内，电路中的电流I随时间t变化的关系图像如图乙所示，则下列说法正确的是( ) A.断开开关S前，定值电阻R中的电流为 B.断开开关S前，灯泡的电阻小于定值电阻R和电感线圈L的总电阻 C.断开开关S后，小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭 D.断开开关S后，小灯泡所在支路中的电流如曲线a所示 6.在如图所示的电路中，电阻R的阻值小于灯泡D的阻值，规定电流水平向左经过D为电流的正方向，已知电感L的直流电阻和传感器的电阻忽略不计，灯泡的阻值恒定。时闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S，下列表示电流传感器中的电流i随时间t变化的图像正确的是( ) A. B. C.D. 7.如图所示，电路中A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，对A、B的发光情况判断正确的是( ) A.S闭合时，A不会立即亮，然后逐渐熄灭 B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C.S闭合足够长时间后，B发光而A不发光 D.S闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭而A逐渐熄灭 8.如图所示，水平桌面上平行放置两光滑金属导轨，导轨间距为L，一质量为m的金属杆ab垂直导轨放置，正以速度向左匀速运动，金属杆左侧有一矩形匀强磁场区域MNPQ，磁感应强度大小为B，方向竖直向上，正以速度向右匀速运动，定值电阻的阻值为R，金属杆阻值为，其余电阻不计，当金属杆刚进入磁场区域时( ) A.金属杆ab两端的电势差 B.金属杆ab的加速度大小为 C.流过电阻R的电流大小为 D.若只改变磁场方向，金属杆ab所受安培力的大小不变，方向改变 9.如图所示，足够长的光滑金属导轨abc和de置于同一水平面内，其中ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc区域内有垂直水平面且方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，金属杆OP长为L、电阻为r，O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好；金属棒MN长为1.5L、电阻为R，固定在平行导轨上.其他电阻不计，若杆OP绕O点顺时针以角速度ω由b匀速转动到c，此过程中，下列说法正确的是( ) A.杆OP产生的感应电动势的大小为 B.棒MN所受安培力大小为 C.棒MN两端的电压为 D.杆OP上O点电势高于P点电势 10. 关于自感现象、自感系数、自感电动势，下列说法正确的是( ) A.当线圈中通恒定电流时，线圈中没有自感现象，线圈自感系数为零 B.线圈中电流变化越快，线圈的自感系数越大 C.自感电动势与原电流方向相反 D.对于确定的线圈，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比 11.（多选）磁电式仪表的线圈常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示，假定仪表工作时指针向右转动，下列叙述正确的是( ) A.线圈中的电流沿俯视顺时针方向 B.线圈受到的安培力使指针向左转动 C.铝框中的感应电流沿俯视顺时针方向 D.铝框受到的安培力对铝框的转动产生阻碍作用 12.（多选）如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速度沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的电荷量不变，那么( ) A.磁场力对小球一直不做功 B.小球受到的磁场力不断增大 C.小球受到玻璃环的弹力不断增大 D.小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 二、非选择题：本题共2小题，共40分。 13.（20分）如图所示，半径为L的光滑圆形导轨处在垂直于圆平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，一根长度略大于导轨直径的导体棒MN在外力的作用下以速率v在圆形导轨上匀速从左端滑到右端，导体棒电阻和电路中的定值电阻的阻值均为r，且导体棒材质均匀，其余电阻不计，导体棒与圆形导轨接触良好，求： （1）图中时，a、b两点的电势差； （2）图中时，通过电阻r的电流大小； （3）导体棒从左端滑到右端的整个过程中，电流I的最大值。 14.（20分）“水轮发电机”是将水的机械能转化为电能的发电设备，简化为如图装置。足够长的水平“”形固定导轨框架，宽度，电阻不计，导轨左端连接电阻。金属棒ab质量，阻值，与导轨间的动摩擦因数。匀强磁场的磁感应强度，方向垂直框架向上。现通过定滑轮用质量的重物由静止释放从而拉动金属棒运动。g取，求： （1）通过金属棒的电流方向； （2）金属棒能达到的最大速度； （3）金属棒移动的过程中通过电阻R的电荷量。 1.答案：C参考答案 解析：A（×）由法拉第电磁感应定律知，由题图乙可知，时间内的感应电动势小于时间内的感应电动势，由欧姆定律可得，时刻，金属框内的感应电流由小变大。 B（×）由题意可得，A、E两端的电势差始终满足。 C（√）D（×）由题意可得，金属框的有效面积为，由法拉第电磁感应定律知，时间内，金属框的感生电动势为，同理可得，时间内，金属框的感生电动势为。 2.答案：C 解析：A（×）杆OP产生的感应电动势恒为。 B（×）C（√）由右手定则知OP产生的感应电流方向为由O到P，则杆MN中电流方向为由M到N，由左手定则知杆MN受到向左的安培力，杆MN向左做加速运动，也产生感应电动势，与OP产生的感应电动势方向相反，则有，随着杆MN运动速度的增加，回路中的总电动势逐渐减小，回路电流减小，电容器两端电压，则电容器两端电压增大，电容器带电荷量增大。 D（×）回路中电流逐渐减小，杆MN受到的安培力逐渐减小，则杆向左做加速度逐渐减小的加速运动。 3.答案：B 解析：A（×）C（×）闭合开关S，线圈中产生感应电动势，灯泡与自感线圈串联，则灯泡先亮，灯泡慢慢变亮。 B（√）D（×）断开开关S，灯泡先灭。在闭合开关S，电路电流稳定时，由于定值电阻R与灯泡串联，则灯泡的电流小于灯泡的电流，而断开开关S瞬间自感电流的瞬时值与灯泡的电流相等，则自感电流通过灯泡时，灯泡闪亮，然后灯泡和逐渐熄灭。 4.答案：B 解析：A（×）B（√）电磁炉是直接在锅底部产生涡流加热食物，其面板发热量很少，而不是在炉面板内产生的涡流发热。 C（×）在锅和电磁炉面板中间放一绝缘垫片，仍然会在锅底部产生涡流，起到加热作用。 D（×）金属锅在电磁炉产生的交变磁场作用下产生涡流，起到加热作用，陶瓷和耐热玻璃属于绝缘材料，在交变磁场作用下不会产生涡流，起不到加热作用。 5.答案：C 解析：A（×）D（×）断开开关S前、后的一小段时间内，通过电感线圈L的电流方向是不变的，则电感线圈L所在支路的电流如曲线a所示，小灯泡所在支路的电流如曲线b所示，断开开关S前，定值电阻R中的电流为。 B（×）由题图乙可知，断开开关S前通过电感线圈L的电流大于通过小灯泡的电流，所以断开开关S前，小灯泡的电阻大于定值电阻R和电感线圈L的总电阻。 C（√）断开开关S后，电感线圈L产生的自感电动势阻碍电流的减小，电感线圈L相当于电源，由于线圈L、电阻R和灯泡重新组成回路，且断开开关S前电感线圈所在支路的总电阻小于小灯泡的电阻，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭。 6.答案：C 解析：开关闭合后，由于开始时自感线圈对电流的阻碍作用很大，传感器支路的电流较大，随着自感线圈的阻碍作用减小，外电路的电压逐渐减小，传感器支路的电流（方向向左）逐渐减小；开关断开时，由于自感电动势的作用，线圈中的电流方向与原来相同，此时传感器中电流方向与原来相反，又由于电阻R的阻值小于D的阻值，而开关闭合后电流稳定时，线圈所在支路的电流大于流过传感器的电流，故当开关断开瞬间，传感器中的感应电流也大于原来传感器中的电流，故选项C正确。 7.答案：C 解析：A（×）B（×）S刚闭合时，电容器C要充电，并且充电电流越来越小，线圈L的自感系数很大，故A亮一下又逐渐变暗，最后A被线圈L短路，A会熄灭。而后随着B的电流逐渐增大，B逐渐变亮。 C（√）S闭合足够长时间后，线圈相当于导线，将A短路，电容器充电结束，因此B发光。 D（×）S闭合足够长时间后再断开，电容器要对B放电，故B逐渐熄灭，而线圈L由于自感现象对A放电，导致A灯突然亮一下，然后再逐渐熄灭。 8.答案：C 解析：金属杆ab刚进入磁场区域时，产生的感应电动势，流过电阻R的电流，金属杆ab两端的电势差，故A错误，C正确；金属杆ab受到的安培力，对金属杆ab，由牛顿第二定律得，解得，故B错误；若只改变磁场方向，由右手定则可知，感应电流方向反向，由左手定则可知，金属杆ab所受安培力方向不变，故D错误. 9.答案：B 解析：杆OP产生的感应电动势的大小为，故A错误；回路中产生的感应电流为，则棒MN所受安培力大小为，故B正确；棒MN两端的电压为，故C错误；根据右手定则可知，杆OP上电流从O流向P，由于杆OP相当于电源，在电源内部电流从低电势流向高电势，则O点电势低于P点电势，故D错误. 10. 答案：D 解析：当线圈中通恒定电流时，穿过线圈的磁通量不变化，线圈中没有自感现象，不产生自感电动势，线圈自感系数与线圈的大小、形状、匝数及是否有铁芯等有关，因此线圈自感系数不为零，故A错误.线圈中电流变化越快，产生的自感电动势越大，线圈的自感系数与电流变化快慢无关，故B错误.根据楞次定律，当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流增大，自感电动势方向与原电流方向相反；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流减小，自感电动势方向与原电流方向相同，故C错误.根据可知，对于确定的线圈，自感系数L一定，其产生的自感电动势与其电流变化率成正比，故D正确. 11.答案：AD 解析：A（√）B（×）根据左手定则可知线圈中的电流沿俯视顺时针方向，线圈受到的安培力使指针向右转动。 C（×）指针向右转动，通过铝框平面向左的磁通量增加，由楞次定律知感应电流的磁场方向向右，由安培定则知感应电流（从上往下看）沿逆时针方向。 D（√）用铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时导致通过铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，铝框受到安培阻力，很快停止摆动。这样做的目的是利用电磁阻尼的作用阻碍铝框的转动。 12.答案：AD 解析：A.洛伦兹力始终与运动方向垂直，因此磁场力对小球一直不做功，A正确； BD.玻璃圆环所处均匀变化的磁场中，在周围产生稳定的涡旋电场，对带正电的小球做功，由楞次定律可知电场方向为顺时针，因此小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动，所以磁场力先减小后增大，B错误D正确； C.因为小球在水平方向的洛伦兹力不是始终在增大，且小球的速度也在变化，所以小球受到玻璃环的弹力不一定不断增大，C错误。 故选AD。 13.答案：（1） （2） （3） 解析：（1）时，导体棒MN全部接入电路，有效切割长度为2L，电阻为r 产生的感应电动势为 a、b两点的电势差为。 （2）时，导体棒MN接入电路的有效长度为L，此时有效电阻为 产生的感应电动势为 回路中的总电阻为 回路中的电流为。 （3）导体棒MN接入电路的有效长度为 有效电阻为 产生的感应电动势为 产生的感应电流为 当时，上式取最大值，故感应电流的最大值为。 14.答案：（1）方向由a到b （2）8 m/s （3）0.25 C 解析：（1）由右手定则可知通过金属棒的电流方向由a到b。 （2）金属棒匀速运动时速度最大，此时有 联立解得。 （3）设金属棒移动x所用时间为，则 联立解得。 学科网（北京）股份有限公司 $