2.2 法拉第电磁感应定律 同步练习 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

2.2 法拉第电磁感应定律 分层一：夯实基础训练 一、单选题：本题共7小题，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，每小题4分 1．下列物理量属于标量的是（    ） A．磁感应强度 B．洛伦兹力 C．感应电动势 D．感生电场 2．2024年9月，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体，成功产生了42.02T的稳态磁场（稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场），其磁感应强度约为地磁场磁感应强度的80万倍，打破了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体创造的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑，下列说法正确的是（　　） A．42.02T表示磁感应强度的大小 B．该稳态磁场可能激发出电场 C．磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场 D．将通电直导线放入该稳态磁场，受到的安培力一定很大 3．如图所示，虚线左侧有范围足够大的匀强磁场，矩形闭合导线框的一部分位于磁场中，磁场方向与线框平面垂直。下列说法正确的是（　　） A．线框向上平动时，会产生感应电流 B．线框绕轴小角度旋转时，不会产生感应电流 C．线框向左平动时（未全部进入磁场），会产生逆时针方向的感应电流 D．线框向右平动时（未全部离开磁场），不会产生感应电流 4．如图所示，一圆形线圈的半径为，、两点之间的距离远小于半径，线圈内部一半径为的圆形区域内存在方向垂直纸面向内的匀强磁场，其磁感应强度随时间均匀减小，且变化率为，则、两点之间的电压大小为（    ） A． B． C． D．0 5．现将某金属棒进行下述两种操作：图1，在竖直向下的匀强磁场中，将金属棒水平放置并以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平；图2，在垂直纸面向里的匀强磁场中，将金属棒绕其端在垂直于磁场的平面内匀速转动，关于金属棒在两次运动过程中（均不计阻力）产生的感应电动势说法正确的是（　　） A．图1中金属棒产生的感应电动势大小改变，且端电势高于端电势 B．图1中金属棒产生的感应电动势大小不变，且端电势等于端电势 C．图2中金属棒产生的感应电动势大小不变，且端电势低于端电势 D．图2中金属棒产生的感应电动势大小改变，且端电势低于端电势 6．如图甲所示，一个10匝的金属线圈固定在水平面内，线圈阻值，线圈外接一个阻值的电阻，其余电阻不计，、两点距离很近。线圈内的磁通量变化如图乙所示，规定磁场方向垂直纸面向里时磁通量为正，下列说法不正确的是（    ） A．0～1s内，线圈内的感应电流方向为顺时针 B．0～1s和1～2s内，线圈内的感应电流方向相同 C．0～1s内，线圈两端点、间的电压 D．1～2s内，线圈有收缩趋势，且感应电流大小为1A 7．图1是法拉第圆盘发电机的实物图，图2是其示意图。铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁场垂直。两铜片分别与转动轴和圆盘的边缘接触。当圆盘转动时，电阻R中有电流通过。现使圆盘顺时针转动（从左向右看），下列说法不正确的是（    ） A．圆盘的转动轴为负极，边缘为正极 B．当圆盘以恒定的角速度转动时，通过 R 的电流大小恒定 C．若所加磁场穿过整个圆盘，穿过圆盘的磁通量不变，R 中无电流通过 D．圆盘产生电动势的非静电力为圆盘内自由电子由于转动受到沿半径指向圆心的洛伦兹力 分层二：能力提升训练 二、多选题：本题共3小题，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。 8．如图所示，由互相垂直的两部分组成的导体棒放置在竖直平面内，两端点a、c的竖直高度差为，ab段与水平方向的夹角为，bc段的长度为d，空间存在磁感应强度大小为、垂直纸面向里的匀强磁场。现让导体棒以与磁场垂直的速度运动，下列说法不正确的是（　　） A．若沿水平方向，导体棒产生的电动势为 B．若与ab平行，导体棒产生的电动势为 C．若与ab垂直，导体棒产生的电动势为 D．若竖直向上，则导体棒产生的电动势为0 9．如图所示，在一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距L=0.1m的平行光滑金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R=0.3Ω的电阻。导轨上垂直放置着金属棒ab，其接入电路的电阻r=0.2Ω。当金属棒在水平拉力作用下以速度v=4.0m/s向左做匀速运动时（　　） A．ab棒所受安培力大小为0.02N B．N、Q间电压为0.12V C．a端电势比b端电势高 D．回路中感应电流大小为1A 10．如图所示，电阻不计、半径均为的两个正对的圆形金属导轨均固定在竖直平面内，圆心、间的距离为，、、、为左侧导轨上的四等分点，、与圆心等高，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向竖直向下.金属棒垂直于两圆面跨接在导轨上，在外力作用下沿圆形导轨以角速度沿图示方向匀速转动。已知电表均为理想交流电表，力始终垂直于金属棒，金属棒接入电路的电阻为，定值电阻的阻值为，不计一切摩擦阻力及其他电阻，则下列说法不正确的是（    ） A．电流表示数为 B．电压表示数为 C．金属棒运动到处时，外力的大小为 D．金属棒从运动到过程中，定值电阻产生的热量为分层三：拓展训练 三、实验题（本大题共2小题，共16.0分。第一小题8分，第二小题8分） 11．为探究影响感应电流方向的因素，某兴趣小组的同学们使用图甲所示的电磁感应实验装置进行实验，其中线圈A中有铁芯。 (1)如图甲所示，是小明同学进行“探究感应电流方向”的实验装置，为了完成该实验，请用笔画线代替导线完成余下电路： (2)小明同学将线圈A插入线圈B中，闭合开关S时，发现灵敏电流计G的指针向右偏转，接着保持线圈A、B不动，将线圈A中的铁芯拔出，则灵敏电流计G的指针将向 （填“左”或“右”）偏转； (3)图乙是小军同学对课本演示实验装置改进后制作的“楞次定律演示仪”。演示仪由反向并联的红、蓝两只发光二极管（简称LED）、一定匝数的螺线管、灵敏电流计G以及强力条形磁铁组成。正确连接好实验电路后，将条形磁铁从图示位置迅速向上移动过程中， （填“红”或“蓝”）色二极管发光； (4)小军同学发现，条形磁铁向上移动得越快，灵敏电流计G的示数越大，这说明感应电动势随 （填“磁通量”“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）的增大而增大。 12．几位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素 (1)实验过程中，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向左偏转的有________。 A．闭合开关时 B．开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动时 C．开关闭合后将B线圈从A线圈中拔出时 (2)连接好电路，闭合开关，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过灵敏电流计的电荷量大小关系是 （选填“＞”“＜”或“＝”）。 四、解答题（本大题共3小题，共38.0分。第一小题9分，第二小题13分，第三小题16分） 13．如图所示，光滑水平面上正方形导线框以初速度进入方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，磁场边界与边平行，线圈的质量为，边长为，线框完全进入磁场时的速度大小为。 (1)求线框边刚进入磁场时两端的电压； (2)在图示虚线位置给线框一个向右的瞬时冲量，使得线框离开和进入磁场的时间相同，求冲量的大小。 14．如图，两根完全相同的光滑平行导轨组成的斜面与水平面成夹角，导轨下端连接定值电阻R，导轨间距L=0.5m。在矩形区域内分布有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B=0.5T。t=0时刻，在导轨上与M1P1距离s0=0.9m处，有一根阻值r=0.25Ω、质量m=0.05kg的金属棒ab由静止释放，恰好匀速通过整个磁场区域。已知磁场上下边界M1P1、M2P2间的距离d=1.8m，重力加速度g取10m/s2，导轨电阻不计，ab棒始终与导轨垂直，且接触良好。求： (1)金属棒ab在磁场中运动产生的感应电动势大小； (2)电阻R的阻值及其产生的焦耳热。 15．如图所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为，，，规定磁场方向垂直于线圈平面向里为正方向，定值电阻，线圈电阻。求： (1)回路中感应电动势的大小。 (2)回路中电流的大小和方向。 (3)、两点间的电势差。 2.2 法拉第电磁感应定律参考答案 1．C 【详解】A．磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，为矢量，故A不符合题意； B．洛伦兹力是带电粒子在磁场中受的力，为矢量，故B不符合题意； C．感应电动势表示电路中因磁通量变化产生的电势差，为标量，故C符合题意； D．感生电场是由变化磁场激发的电场，为矢量，故D不符合题意。 故选C。 2．A 【详解】A．42.02T表示磁感应强度的大小，故A正确； B．根据麦克斯韦电磁场理论可知该稳态磁场不可能激发出电场，故B错误； C．磁感应强度不随时间变化的磁场为恒定磁场，在恒定磁场中，如果磁感应强度在空间各处完全相同，即大小和方向都不变，就是匀强磁场，故C错误； D．将通电直导线与磁场平行放入该稳态磁场，受到的安培力为零，故D错误。 故选A。 3．C 【详解】A．线框上下平动时，线框中的磁通量没有发生变化，线框中没有感应电流，故A错误； B．线框绕MN轴小角度旋转时，线框中的磁通量发生变化，线框中有感应电流，故B错误； C．线框向左平动时（未全部进入磁场），根据右手定则，整个回路中电流方向为逆时针方向，故C正确； D．线框向右平动时（未全部离开磁场），线框中的磁通量变小，会产生感应电流，故D错误。 故选C。 4．B 【详解】由题意可知磁场的变化率为 根据法拉第电磁感应定律可知 可知、两点之间的电压大小为 故选B。 5．C 【详解】AB．将一水平放置的长为l的金属棒以某一水平速度v0抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平，由右手定则可知a端电势低于b端电势，金属棒产生的电动势，公式中速度应与金属棒的切割长度垂直，金属棒做平抛运动，水平速度不变，所以金属棒的电动势保持不变，故AB错误； CD．金属棒绕其端在垂直于磁场的平面内匀速转动，金属棒产生的电动势为保持不变，由右手定则可知b端电势高于a端电势，故C正确，D错误。 故选C。 6．C 【详解】A．0～1s内，磁通量减小，由楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相同，根据右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，故A正确； B．1～2s内，磁通量反向增加，根据楞次定律可知，感应磁场与原磁场方向相反，根据右手螺旋定则可知，感应电流方向为顺时针，与0～1s电流方向相同，故B正确； C．0～1s内，由法拉第电磁感应定律可得 可得线圈两端点、间的电压，故C错误； D．1～2s内，磁通量反向增加，根据楞次定律可知线圈有收缩趋势，感应电流大小为，故D正确。 故选C。 7．C 【详解】A．根据右手定则可知，边缘电势高，为正极；转动轴（圆心）电势低，为负极，故A正确； B．圆盘切割磁感线产生的感应电动势大小为 其中L为圆盘半径，为转动角速度。当圆盘以恒定的角速度转动时，产生的感应电动势E是恒定的。根据闭合电路欧姆定律（r为圆盘内阻） 可知通过电阻R的电流大小也是恒定的，故B正确； C．法拉第圆盘发电机产生感应电动势的原理是导体（圆盘的半径）切割磁感线，属于动生电动势，在转动过程中，半径不断“扫过”磁场，切割磁感线，从而产生电动势，只要电路闭合，就会有电流通过，故C错误； D．电动势的产生源于非静电力对电荷做功。在此装置中，非静电力就是洛伦兹力。圆盘内的自由电子（负电荷）随圆盘转动，受到洛伦兹力的作用。根据A项的分析，自由电子（负电荷）受到的洛伦兹力方向相反，即从边缘指向圆心（沿半径指向圆心）。这个力使得电子向圆心聚集，从而产生电动势。故D正确。 故选C。 8．CD 【详解】A．若沿水平方向，导体棒切割磁感线的有效长度为L，导体棒产生的电动势为，故A正确； B．若与ab平行，则导体棒切割磁感线的有效长度为bc段的长度d，导体棒产生的电动势为，故B正确； C．若与ab垂直，则导体棒切割磁感线的有效长度为ab段的长度l，由几何关系可得，导体棒产生的电动势为，故C错误； D．若竖直向上，则导体棒切割磁感线的有效长度为a、c两点沿水平方向的距离，此距离不为0，则导体棒产生的电动势不为0，故D错误。 故选CD。 9．ABC 【详解】AD．ab棒产生的电动势为 回路中感应电流大小为 ab棒所受安培力大小为，故A正确，D错误； B．N、Q之间的电压为，故B正确； C．金属棒向左做匀速运动，由右手定则可知a端电势比b端电势高，故C正确。 故选ABC。 10．AC 【详解】A．切割磁感线产生电动势的有效值 电流表的示数，A错误； B．电压表的示数，B正确； C．金属棒运动到处时受到的安培力大小 力沿水平方向的分力等于，竖直方向的分力无法确定，C错误； D．从运动到过程中，定值电阻产生的热量，D正确。 故选AC。 11．(1) (2)左 (3)蓝 (4)磁通量的变化率 【详解】（1）电路连接如图所示 （2）依题意知，当穿过线圈B的磁通量增加时，电流计指针向右偏，将铁芯拔出，穿过线圈B的磁通量会减小，根据楞次定律，可知电流计指针向左偏； （3）将条形磁铁向上移动一小段距离，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律以及安培定则可知回路中的电流沿顺时针方向，故蓝色二极管发光； （4）依题意可知，条形磁铁向上移动得越快，越大，越大 由 得越大，越大 说明感应电动势随磁通量的变化率的增大而增大。 12．(1)A (2)= 【详解】（1）甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，说明当穿过线圈A的磁通量减小时指针右偏，则 A．闭合开关时，穿过线圈A的磁通量增加，则指针左偏，故A正确； B．开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流减小，则穿过线圈A的磁通量减小，指针右偏，故B错误； C．开关闭合后将B线圈从A线圈中拔出时，穿过线圈A的磁通量减小，指针右偏，故C错误。 故选A。 （2）流过线圈的电荷量为 把线圈从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量变化量相同，故=。 13．(1) (2) 【详解】（1）线框边刚进入磁场时，切割磁感线产生动生电动势，有 边为电源，四条边为四个等大的电阻串联，则两端的电压为 （2）线框离开和进入磁场的时间相同，则需要线框的BC边离开磁场时的瞬时速度为，线框进出磁场均做加速度减小的变加速运动，由动量定理可知 14．(1)0.75V (2)0.5Ω，0.3J 【详解】（1）金属棒ab进入磁场前做匀加速直线运动，根据动能定理有 解得进入磁场的瞬间金属棒ab的速度v=3m/s 金属棒ab在磁场中运动产生的感应电动势的大小为E=BLv=0.75V （2）金属棒ab匀速通过磁场，受力平衡，则有mgsinθ=BIL 解得电流I=1A 由闭合电路欧姆定律可得，回路总电阻 定值电阻R与金属棒ab串联，故 金属棒ab匀速通过磁场的时间 R上产生的焦耳热 15．(1) (2)，沿顺时针方向 (3) 【详解】（1）根据题意可知 根据法拉第电磁感应定律，有 （2）根据楞次定律，垂直线圈平面向里的磁通量减小，感应电流磁场向里，根据安培定则，电流沿顺时针方向；根据闭合电路欧姆定律，有 （3）根据电源内部电流方向由负极流向正极，左侧相当于电源，则a为负极，电势小于b点，根据欧姆定律，则有 2 学科网（北京）股份有限公司 $