第2章 电磁感应 阶段·评估 质量检测（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

第二章质量检测 阶段•评估 一、单项选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项符合题目要求) 1.如图所示，长直导线与心形金属线框放在光滑绝缘的水平面上，且长直导线与心形线框的对称轴MN垂直。当长直导线中通以图示方向的电流I，且电流增大时，下列关于心形线框的说法正确的是(　　) A.线框有面积扩大的趋势 B.线框中产生顺时针方向的感应电流 C.线框在水平面内沿逆时针方向旋转 D.线框沿垂直于直导线方向向右平动 √ 解析：直导线中的电流增大，线框中向里的磁通量增大，由楞次定律知，线框有面积缩小的趋势，线框中产生逆时针方向的感应电流，故A、B错误；由对称性知，线框对称轴MN上、下两部分受到平行于直导线方向的安培力的合力为零，受到垂直于直导线方向的安培力的合力沿对称轴向右，线框沿垂直于直导线方向向右平动，故C错误，D正确。 2.如图所示，导体小球在光滑的绝缘水平圆形轨道上处于静止状态，现在使小球正上方的条形磁铁在轨道正上方做匀速圆周运动，转速为n。关于小球的运动，下列说法正确的是 (　　) A.磁铁转动过程中远离小球时小球加速，靠近小球时小球减速 B.安培力对小球做的功大于小球动能的增加量 C.安培力对小球做的功等于小球内部产生的焦耳热和小球动能的增加量 D.运动稳定后，小球的转速最后等于n √ 解析：磁铁转动过程中无论远离还是靠近小球，小球在安培力作用下都做加速运动，故A错误；安培力对小球做的功等于小球动能的增加量，故B、C错误；运动稳定后，小球的转速最后等于磁铁的转速，故D正确。 3.如图为法拉第最初发现电磁感应现象的实验装置，软铁环上绕有P、Q两个线圈，将一小磁针悬挂在直导线ab的正右方，开关断开时小磁针处于静止状态，N、S极方向如图所示。下列说法中正确的是 (　　) A.开关闭合后的瞬间，ab导线中电流的方向沿a→b B.开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动 C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直于纸面向外的方向 D.开关闭合并保持一段时间后，将滑动变阻器的滑片快速向d端移动，小磁针的N极朝垂直于纸面向外的方向转动 √ 解析：开关闭合后的瞬间，由安培定则可知，线圈P中产生顺时针方向的磁场，由楞次定律可知，线圈Q中感应出逆时针方向的磁场，则由安培定则可知，ab导线中电流的方向沿b→a，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动，故A错误，B正确；开关闭合并保持一段时间后，线圈P中的磁场稳定，不发生变化，ab导线中无感应电流，小磁针保持题图所示方向，故C错误；将滑动变阻器的滑片快速向d端移动的过程中，通过线圈P的电流增大，由楞次定律结合安培定则可知，ab导线中感应电流的方向沿b→a，小磁针的N极朝垂直于纸面向里的方向转动，故D错误。 4.为了研究电磁炉的工作原理，某同学制作了一个简易装置。如图所示，将一根电线缠绕在铁芯外部，接通交流电源，放置在铁芯上方的不锈钢锅具开始发热。下述可以增大锅具的发热功率的办法，可行的是 (　　) A.增大交流电源的频率 B.把不锈钢锅换成玻璃锅 C.将电源换成电动势更大的直流电源 D.把线圈内部铁芯去掉 √ 解析：当下方线圈通入交流电时，在不锈钢锅具中会产生感应电动势，形成涡流而产生热量，因感应电动势与电流的变化率成正比，增大交流电源的频率，感应电动势增大，电流增大，热功率增大，故A正确；玻璃不是导体材料，把不锈钢锅换成玻璃锅，则不会产生涡流，不发热，故B错误；将电源换成直流电源，恒定电流产生恒定的磁场，穿过锅具的磁通量不变，锅具中不会有感应电流，热功率为0，故C错误；把线圈内部铁芯去掉，则磁场减弱，感应电动势减小，感应电流减小，热功率变小，故D错误。 5.某同学研究自感现象时，设计了如图所示的电路，自感线圈的直流电阻小于小灯泡电阻，则下列说法正确的是 (　　) A.开关S闭合瞬间，灯泡逐渐变亮 B.开关S闭合瞬间，灯泡立即变亮 C.开关S断开瞬间，灯泡逐渐熄灭 D.开关S断开瞬间，灯泡闪亮后再熄灭 √ 解析：开关S闭合瞬间，灯泡所在支路没有自感线圈，灯泡立即变亮，故A错误，B正确；开关S断开瞬间，在灯泡和线圈组成的回路中，由自感现象可知，线圈充当电源的作用，灯泡与二极管串联，二极管通反向电流时电阻极大，故灯泡会直接熄灭，故C、D错误。 6.物理学中有很多关于圆盘的实验。图甲为法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面的电阻相连。图乙为阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针。下列说法正确的是 (　　) A.法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，无感应电动势，无感应电流 B.阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动；反之，转动小磁针，圆盘则不动 C.阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘 D.法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 √ 解析：法拉第圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，故A错误；阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因磁场力的作用，另一个物体也会跟着转动，则转动圆盘，小磁针会同向转动，但会滞后于圆盘，故B错误，C正确；如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。 7.如图所示，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线阻值为R=0.008 Ω，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B=0.3-0.1t(T)，规定竖直向下为安培力的正方向，则在0~6 s内安培力随时间的变化关系图像是 (　　) √ 解析：金属框中的感应电动势为E==S=0.1××0.402 V= 0.008 V，金属框中的感应电流为I==1 A，方向为逆时针，金属框受到的安培力为F=IBL=1××0.4 N=0.12-0.04t，故选A。 8.如图甲所示，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的i⁃t图像，如图乙所示，t2时刻电流为0，空气阻力不计，则(　　) A.t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大 B.t2时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度 C.若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小 D.在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量 √ 解析：由题图乙可知，t2时刻电流为0，说明此时线圈中感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量的变化率为0，A错误；t2时刻电流为0，则强磁铁不受磁场力，只受重力，所以强磁铁的加速度等于重力加速度，B正确；若只增加强磁铁释放高度，强磁铁通过线圈的速度变大，则穿过线圈的磁通量的变化率变大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的峰值变大，则线圈中感应电流的峰值变大，C错误；在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能的增加量，故强磁铁重力势能的减少量大于其动能的增加量，D错误。 9.如图所示，光滑绝缘水平面上两虚线之间区域内存在范围足够大的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里，边长为a、总电阻为R的正方形导线框PQMN沿与磁 场边界成45°角方向进入磁场。当对角线PM刚进入 磁场时，线框的速度大小为v，此时线框 (　　) A.感应电流大小为 B.感应电流大小为 C.受安培力大小为 D.受安培力大小为 √ 解析：当对角线PM刚进入磁场时，线框切割磁感线的有效长度为a，产生的感应电动势大小为E=Bva，感应电流大小为I==，A、 B错误；计算安培力大小时导线框的有效长度为a，故受安培力大小为F=BIL=，C错误，D正确。 10.如图所示，间距为L的竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，质量为m、接入电路的电阻为r的金属棒ab垂直于平行导轨放置，垂直导轨平面向里的水平匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计导轨电阻及一切摩擦，且ab与导轨接触良好。若金属棒ab在竖直向上的外力F作用下以速度v匀速上升，则下列说法正确的是 (　　) A.a、b两点的电势差等于BLv B.a、b两点的电势差大于BLv C.拉力F所做的功等于重力势能的增加量和电路中产生的热量之和 D.拉力F所做的功与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热量 √ 解析：ab棒切割磁感线产生的电动势为E=BLv，ab棒相当于电源，由于电源有内阻，所以a、b两点的电势差小于BLv，故A、B错误；根据能量守恒定律可知，拉力F做的功等于重力势能的增加量和电路中产生的热量之和，故C正确，D错误。 二、非选择题(本题共5小题，共60分) 11.(10分)如图甲所示，单匝圆形线圈电阻r=0.3 Ω，MN左侧存在垂直纸面向里的磁场，ac为线圈的直径，线圈面积S=0.2 m2。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，求： (1)线圈中电流的大小及方向；(6分) 答案： 0.15 A　逆时针 解析：根据法拉第电磁感应定律有E= 则有E=· 代入数据解得E=0.045 V 根据闭合电路的欧姆定律有I= 解得I=0.15 A 根据楞次定律结合安培定则可知，线圈中电流的方向为逆时针。 (2)0~2 s时间内通过线圈横截面的电荷量大小。(4分) 答案： 0.3 C 解析：根据电流的定义式有q=It 解得q=0.3 C。 12.(10分)磁悬浮列车是高速低耗交通工具，如图(a)所示，它的驱动系统简化为如图(b)所示的物理模型。固定在列车底部的正方形金属线框的边长为L，匝数为N，总电阻为R;水平面内平行长直导轨间存在磁感应强度均为B、方向交互相反、边长均为L的正方形组合匀强磁场。线框中形成顺时针感应电流I时，求: (1)线框受到磁场的作用力;(4分) 答案:2NIBL，方向向右　 解析:线框受到磁场的作用力为 F=N(IBL+IBL)=2NIBL 根据左手定则可知线框受到磁场的作用力方向向右。 (2)磁场与线框的相对速度v。(6分) 答案:，磁场相对线框速度方向向右 解析:线框中产生的感应电动势为E=2NBLv 根据欧姆定律有E=IR 可得磁场与线框的相对速度大小v= 磁场相对线框速度方向向右。 13.(12分)用绳子将质量m=4 kg、边长L=1 m、匝数n=100匝、总电阻R=2 Ω的正方形线框吊在天花板下，线框竖直静止且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度大小随时间变化的关系如图乙所示，g=10 m/s2。 (1)判断线框中的电流方向；(2分) 答案：顺时针方向 解析：由题图乙可知，穿过线框的磁通量在减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向也是垂直纸面向里，由安培定则可知，线框中的电流方向为顺时针方向。 (2)求6 s内流过线框横截面的电荷量q；(5分) 答案： 15 C　 解析：根据法拉第电磁感应定律可知，线框中的感应电动势E=n·=5 V 通过线框的电流I==2.5 A 6 s内流过线框横截面的电荷量q=It=15 C。 (3)求在t=4 s时绳子的拉力大小F。(5分) 答案： 140 N 解析：由题图乙可知，t=4 s时磁感应强度大小B=0.4 T，此时线框受到安培力的大小F安=nBIL=100 N 根据左手定则可知，安培力的方向竖直向下，根据平衡条件可得，绳子的拉力大小为F=F安+mg=140 N。 14.(12分)如图所示，固定光滑绝缘斜面与水平面的夹角θ=30°，斜面所在空间存在两个相邻且互不影响的有界匀强磁场Ⅰ、Ⅱ，磁场边界水平，磁场Ⅰ的方向垂直斜面向下、磁感应强度大小B1=0.5 T，磁场Ⅱ的方向垂直斜面向上、磁感应强度大小B2=0.5 T，磁场Ⅰ、Ⅱ的宽度均为L=2 m。现有一边长也为2 m、电阻R=2.0 Ω的正方形闭合导线框abcd从距磁场Ⅰ上边界x=1.6 m处由静止释放，已知线框ab边刚进入磁场Ⅰ时线框恰好做匀速直线运动，进入磁场Ⅱ经一段时间后，在ab边出磁场Ⅱ区域下边界之前线框又做匀速直线运动，整个线框在穿过磁场区域的过程中，ab边始终水平，重力加速度大小g取10 m/s2。求： (1)线框abcd的质量m；(6分) 答案：0.4 kg　 解析：线框由静止开始到线框ab边到达磁场Ⅰ上边界的过程中做匀加速运动，设加速度大小为a，线框ab边到达磁场Ⅰ上边界时速度为v1，根据牛顿第二定律有mgsin θ=ma 根据运动学公式有=2ax 线框ab边刚进入磁场Ⅰ时切割磁感线产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律有E=B1Lv1 根据闭合电路欧姆定律有I= 线框ab边受到的安培力大小FA=B1IL 线框ab边刚进入磁场Ⅰ时恰好做匀速直线运动， 根据受力平衡有FA=mgsin θ 解得m=0.4 kg。 (2)线框ab边刚到达磁场Ⅱ下边界时线框的速度大小。(6分) 答案： 1 m/s 解析：当ab边进入磁场Ⅱ后，设线框再次做匀速运动时的速度为v2，线框ab边和cd边同时切割磁感线，产生同方向的感应电流，此时回路的感应电动势E'=B1Lv2+B2Lv2 此时线框中的电流I'= 此时线框ab边和cd边同时受到沿斜面向上的安培力，由受力平衡可得B1I'L+B2I'L=mgsin θ 解得v2=1 m/s。 15.(16分)如图所示，一“U”型金属导轨固定在竖直平面内，一电阻不计、质量为m的金属棒ab垂直于导轨，并静置于绝缘固定支架上。边长为L的正方形cdef区域内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场。支架上方的导轨间，存在竖直向下的匀强磁场。两磁场的磁感应强度大小B随时间的变化关系均为B=kt(SI)，k为常数(k>0)。支架上方的导轨足够长，两边导轨单位长度的电阻均为r，下方导轨的总电阻为R。t=0时， 对ab施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，整个运动过程中ab与两边导轨接触良好。已知ab与导轨间动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。不计空气阻力，两磁场互不影响。 (1)求通过面积Scdef的磁通量大小随时间t变化的关系式，以及感应电动势的大小，并写出ab中电流的方向；(6分) 答案：Φ=kL2t　kL2　从a流向b 解析：通过面积Scdef的磁通量大小随时间t变化的关系式为Φ=BS=kL2t， 根据法拉第电磁感应定律得E=n==kL2， 由楞次定律和安培定则可知，ab中的电流方向从a流向b。 (2)求ab所受安培力的大小随时间t变化的关系式；(4分) 答案：F安=　 解析：根据左手定则可知，ab受到的安培力方向垂直纸面向里，大小为F安=BIL，其中B=kt， 设金属棒向上运动的位移为x，根据运动学公式x=at2，所以支架上方的导轨电阻为R'=2xr， 由闭合电路欧姆定律得I=， 联立解得ab所受安培力的大小随时间t变化的关系式为F安=。 (3)求经过多长时间，对ab所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。(6分) 答案：　+m 解析：由题知t=0时，对ab施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，则对ab受力分析，由牛顿第二定律得F-mg-μF安=ma，其中F安=， 联立可得F=+m(g+a)，整理有F=+m(g+a)， 根据均值不等式可知，当=art时，F有最大值， 故解得t=，F的最大值为Fm=+m(g+a)。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $