单元检测卷(二) 电磁感应-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（粤教版）

单元检测卷(二)　电磁感应 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有(　　) A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作 B．取走磁体，电吉他仍能正常工作 C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D．弦振动过程中，线圈中的电流大小不断变化、方向不变 答案：C 解析：按照题意，磁体附近的金属弦被磁化，铜质弦不具备这种“本领”，A错误；取走磁体，导体不能切割磁感线，所以电吉他将不能正常工作，B错误；根据法拉第电磁感应定律判断出C正确；振动过程中，金属弦靠近或远离磁体，由楞次定律知，线圈中的电流方向不断变化，D错误。 2．某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为L的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动(俯视)，转动角速度为ω。该处地磁场的水平分量为Bx，竖直分量为By。叶片的近轴端为a，远轴端为b。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为(　　) A．BxLω，a端电势高于b端电势 B．BxL2ω，a端电势低于b端电势 C．ByL2ω，a端电势高于b端电势 D．ByL2ω，a端电势低于b端电势 答案：D 解析：我国某地上空地磁场方向有向下的分量，大小为By，当螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动(俯视)时，根据右手定则可知，a端电势低于b端电势，大小为E＝ByL＝ByL2ω，故选D。 3．电阻为r、边长为R的正三角形金属导体框，放在光滑绝缘水平面上，在水平力F作用下以恒定速率v进入圆形匀强磁场区域，如图所示，磁场方向垂直水平面向下，磁场区域的半径为R，下列说法正确的是(　　) A．导体框从进入到离开磁场，导体中电流方向先逆时针再顺时针 B．导体框所受力F为恒力 C．导体框中产生的电流大小恒定 D．导体框中产生的电流大小随时间呈线性变化 答案：A 解析：根据楞次定律，导体框进入磁场过程，感应电流方向为逆时针，离开磁场过程为顺时针，故A正确；取导体框刚进入磁场中到左边框未进入磁场的这一段时间进行分析，设用时为t，在磁场中切割磁感线的有效长度为l，产生的感应电动势为E＝Blv，感应电流I＝＝，安培力F＝BIl＝，电流随时间变化，力的大小随时间变化，切割磁感线的有效长度与时间不是线性关系，故电流与时间也不是线性关系，故B、C、D错误。故选A。 4．将P、Q两单匝闭合圆形导线环按如图所示放置，导线环Q恰好与正方形的匀强磁场区域边界内切，磁场方向垂直于两导线环的平面，P、Q导线环的半径之比rP∶rQ＝2∶1。若磁感应强度均匀增大，则P、Q导线环中感应电动势之比为(　　) A．1∶1 B．4∶1 C．4∶π D．2∶π 答案：C 解析：匀强磁场的磁感应强度随时间均匀增大，设＝k，k为常量，由题图可知穿过P的磁场的面积SP＝(2rQ)2＝4rQ2，穿过Q的磁场的面积SQ＝πrQ2，根据法拉第电磁感应定律有E＝n＝n·S，所以P、Q导线环中感应电动势之比为＝＝，故A、B、D错误，C正确。 5．如图所示，有两个完全相同的灯泡A、B，A与一自感线圈L相连接，线圈L的直流电阻阻值为R；B与一定值电阻相连，定值电阻的阻值为R。下列说法正确的是(　　 ) A．开关闭合瞬间A、B两灯一起亮 B．稳定后A灯比B灯亮 C．开关断开瞬间A灯会闪亮一下，B灯不会闪亮一下 D．开关断开后两灯缓慢熄灭 答案：D 解析：由于A、B为两个完全相同的灯泡，当开关闭合瞬间，B灯泡立刻发光，由于线圈的自感现象，导致A灯泡渐渐变亮，因线圈L的直流电阻阻值为R，当电流稳定时，两个灯一样亮，故A、B错误；因线圈L的直流电阻阻值为R，说明稳定时，两个支路电阻相等，两个支路电流相等，所以开关断开瞬间，通过两个灯泡的电流不会突然变大，所以两灯都不会闪亮，而是缓慢熄灭，故D正确，C错误。 6．如图所示，一电阻可忽略的U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab、dc足够长，一根电阻为R的导体棒MN置于金属框上，现给金属框水平向右的初速度v0，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。则金属棒加速度a、速度v、产生的感应电动势EMN、回路中电流强度i随时间t变化的关系图像可能正确的是(　　) 答案：A 解析：金属框向右运动，由右手定则可知，bc边产生的感应电流从c流向b，由左手定则可知，金属棒MN受到向右的安培力作用，金属棒向右做加速运动，设金属框的加速度为a1，金属棒的加速度为a2，金属框的速度为v1，金属棒的速度为v2，ab、dc间距为L，回路的感应电流可表示为I＝，设金属框的质量为M，金属棒的质量为m，对金属框由牛顿第二定律可得BIL＝Ma1，对金属棒MN，由牛顿第二定律可得BIL＝ma2，可知金属框做减速运动，金属棒做加速运动，感应电流I逐渐减小，加速度均逐渐减小，当满足v1＝v2时，感应电流为零，加速度均为零，金属框和金属棒均做匀速直线运动，故金属棒做加速度减小的加速运动，最后匀速运动，A正确，B、D错误；金属棒产生的感应电动势为EMN＝BLv2，可知其逐渐增大，最后保持不变，C错误。故选A。 7．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO′上，随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、极板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态，已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是(　　) A．棒产生的电动势为Bl2ω B．电容器所带的电荷量为 C．电阻消耗的电功率为 D．微粒的电荷量与质量之比为 答案：B 解析：金属棒在磁场中垂直于磁场转动切割磁感线，由于磁场局限于金属圆环内，则金属棒产生的电动势为E＝Brω·r＝Br2ω，A错误；由于金属棒电阻不计，则电容器所带的电荷量Q＝CE，结合上述解得Q＝，B正确；由于金属棒电阻不计，则电阻消耗的电功率P＝EI＝，结合上述解得P＝，C错误；带电微粒在电容器极板间处于静止状态，则有mg＝q，结合上述解得＝，D错误。故选B。 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，部分选对的得3分，有选错的得0分) 8. 下列甲、乙、丙、丁四幅图是法拉第电磁感应现象中产生感应电流的几种情况，根据已经学过的知识，请判断下列说法正确的是(　　) A．甲图中磁场均匀增大，线圈中感应电动势均匀增大 B．乙图中线圈abcd放置于垂直于纸面向里的磁场中，导体棒MN向右运动过程中，导体棒MN电流方向为由N到M C．丙图在条形磁铁N极向下插入螺旋管的过程中，电容器上极板带负电 D．丁图在PQ向右匀速运动中，N金属圈中将产生逆时针方向电流 答案：BC 解析：由法拉第电磁感应定律可知，甲图中磁场均匀增大，线圈中感应电动势恒定不变，故A错误；由右手定则可知，乙图中导体棒MN向右运动过程中，导体棒MN电流方向为由N到M，故B正确；丙图中，由楞次定律可知，条形磁铁N极向下插入螺旋管的过程中，螺线管中感应电流由上端导线流入，由下端导线流出，对电容器充电，则电容器下极板带正电，上极板带负电，故C正确；丁图在PQ向右匀速运动中，线圈M中产生恒定的电流，则N金属圈中无感应电流产生，故D错误。故选B、C。 9．如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片电路组成。当饭卡处于感应区域时，会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作。已知线圈面积为S，共n匝，回路总电阻为R。某次刷卡时，线圈平面与磁感应强度方向垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间t内，磁感应强度由0增大到B，此过程中(　　) A．线圈有扩张的趋势 B．通过线圈平面的磁通量变化量为nBS C．线圈的平均感应电动势为 D．通过导线某截面的电荷量为 答案：CD 解析：线圈平面的磁通量增加，根据楞次定律可知线圈有收缩的趋势，故A错误；磁通量变化量为BS，与匝数无关，故B错误；线圈的平均感应电动势E＝n＝，故C正确；通过导线某截面的电荷量q＝Δt＝，故D正确。故选C、D。 10．如图所示，均匀导线框abc为边长为L的正三角形，有界匀强磁场宽为2L，导线框从磁场左边界开始向右做匀速直线运动穿过有界磁场，直至恰好完全穿出。此过程中，关于回路产生的感应电流I、ab两端的电势差Uab、施加的外力F及回路产生的电功率P随时间t的变化关系中(规定电流逆时针为正)，下列图像中正确的是(　　) 答案：AD 解析：线框进入磁场过程，切割磁感线的有效长度先均匀增大，后均匀减小，故产生的感应电动势和感应电流先均匀增大，后均匀减小，感应电流方向为逆时针，进入阶段I -t图像正确，整个线框完全在磁场中运动阶段，回路磁通量不变，产生的总电动势和感应电流为零，第二阶段I -t图像也正确；出磁场阶段切割磁感线的有效长度仍先均匀增大，后均匀减小，故产生的感应电动势和感应电流先均匀增大，后均匀减小，感应电流方向为顺时针，第三阶段I -t图像正确，故A正确；线框完全在磁场阶段，虽然回路产生的总电动势为零，但ab和bc均切割磁感线，各自产生的感应电动势不为零，故ab两端的电势差不为零，故B错误；外力和安培力相等，根据F＝F安＝BIL有＝BL有＝，由于导线框匀速穿过有界磁场，可知产生安培力阶段过程，切割磁感线的有效长度与时间是一次函数关系，故外力与时间是二次函数关系，应该为曲线，故C错误；回路产生的电功率为P＝I2R＝＝，可知功率与切割磁感线的有效长度为二次函数变化关系，而切割磁感线的有效长度与时间是一次函数关系，故功率与时间是二次函数关系，应该为曲线，且进出两段完全相同，完全在磁场中无感应电流，无电功率，故D正确。故选A、D。 三、非选择题(本题共5小题，共54分。按题目要求作答。计算题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．(7分)小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题： (1)要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是________。 A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中 B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管 C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 (2)已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将___________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势___________(选填“高于”“等于”或“低于”)b点电势。 答案：(1)B　(2)向左　高于 解析：(1)螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，A错误；螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，螺线管中磁通量发生变化，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，B正确；磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动的过程，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，C、D错误。故选B。 (2)将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，螺线管中的磁场向下，磁通量增加，据楞次定律可知，灵敏电流计G的指针将向左偏转。当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，螺线管中磁场向上，磁通量减小，据楞次定律可知，产生的感应电流为俯视逆时针方向，a点等效为电源正极，a点电势高于b点电势。 12．(8分)如图甲为研究自感实验电路图，并用电流传感器显示出在t＝1×10-3 s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图乙)。已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡的阻值R1＝6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。 (1)线圈的直流电阻RL＝________Ω； (2)开关断开时，该同学观察到的现象是________________________________，并计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________V。 答案：(1)2　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭　15 解析：(1)断开开关前，通过线圈的电流为1.5 A，则I＝，解得RL＝2 Ω。 (2)断开开关前，通过灯泡的电流为＝1.0 A，断开开关后瞬间，通过灯泡的电流为1.5 A，最后灯泡的电流为0，所以灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭，断开开关瞬间通过灯泡的电流为1.5 A，I＝，解得E自＝15 V。 13．(11分)如图所示，正方形闭合线圈边长为0.2 m，质量为0.1 kg，电阻为0.1 Ω，在倾角为30°的斜面上的砝码质量为0.4 kg，匀强磁场磁感应强度为0.5 T，不计一切摩擦，砝码沿斜面下滑线圈开始进入磁场时，它恰好做匀速运动(g取10 m/s2)。 (1)求线圈匀速上升的速度大小； (2)线圈进入磁场的过程中产生多少焦耳热？ 答案：(1)10 m/s　(2)0.2 J 解析：(1)设绳子的拉力大小为T 对砝码：T＝m1g sin 30°＝2 N 对线框：T＝m2g＋F安 又F安＝ 代入数据得v＝10 m/s。 (2)绳的拉力对线圈做的功为 W＝Tl＝2×0.2 J＝0.4 J 由能量守恒定律得 Q＝W－m2gl＝0.4 J－0.1×10×0.2 J＝0.2 J。 14．(14分) 如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度B随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积S＝0.02 m2，匝数n＝1 000，线圈电阻r＝1.0 Ω。线圈与电阻R构成闭合回路，电阻R＝4.0 Ω。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求： (1)在0～4.0 s内，通过电阻R的感应电流的大小和电阻R消耗的电功率； (2)0～6.0 s内整个闭合电路中产生的热量。 答案：(1)0.2 A　0.16 W　(2)7.2 J 解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，0～4.0 s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。感应电动势E1＝n＝nS 根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流 I1＝ 解得I1＝0.2 A 电阻消耗的电功率P1＝I12R＝0.16 W。 (2)根据焦耳定律，0～4.0 s内闭合电路中产生的热量Q1＝I12Δt1＝0.8 J 4．0～6.0 s内E2＝n＝S＝4 V 根据闭合电路欧姆定律，闭合回路中的感应电流 I2＝＝0.8 A 闭合电路中产生的热量Q2＝I22Δt2＝6.4 J 0～6.0 s内闭合电路中产生的热量 Q＝Q1＋Q2＝7.2 J。 15．(14分)(2025·佛山市高二校考)如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3 Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1 m。整个装置处于磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量m＝1 kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1 Ω，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨且与导轨接触良好。已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10m/s2。求： (1)金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度大小vm； (2)金属棒ab达到最大速度后，电阻R上再产生QR＝1.5 J的内能的过程中，ab杆下滑的距离s。 答案：(1)2 m/s　(2)1 m 解析：(1)金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度vm后保持匀速运动，受力分析如图，则 mg sin θ＝F＋f 安培力F＝BIL 摩擦力f＝μmg cos θ 由闭合电路欧姆定律得I＝ 感应电动势E＝BLvm 解得vm＝2 m/s。 (2)R上产生的热量QR＝I2Rt＝1.5 J r上产生的热量Qr＝I2rt 因为R＝3 Ω，r＝1 Ω，得Qr＝0.5 J ab杆下滑过程中系统能量守恒，则 mgs sin θ＝QR＋Qr＋μmgs cos θ 解得s＝1 m。 学生用书第77页 学科网（北京）股份有限公司 $