第2章 电磁感应及其应用 测评卷（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册（教科版）

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 第二章　电磁感应及其应用 注意事项 1.本试卷满分100分,考试用时75分钟。 2.无特殊说明,本试卷中重力加速度g取10 m/s2。 一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求) 1.下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是 (　　) 甲　乙　丙　丁 A.甲图中,当蹄形磁体顺时针转动(从上往下看)时,铝框将沿逆时针方向转动 B.乙图中,真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时,线圈会产生大量热量使金属熔化,从而冶炼金属 C.丙图中磁电式仪表,把线圈绕在铝框骨架上,起到电磁阻尼的作用 D.丁图中,铜盘在转动过程中,当手持蹄形磁体靠近铜盘时,铜盘的转速不变 2.四个完全相同的小灯泡L1、L2、L3、L4按图示电路连接,圆形区域内存在垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小随时间均匀增大。下列说法正确的是 (　　) A.通过灯泡L2的电流方向为b到a B.灯泡L3逐渐变亮 C.灯泡L2的亮度最暗 D.灯泡L1的亮度最亮 3.近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通信,其天线类似一个压平的线圈,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度的变化率为103 T/s,则线圈产生的感应电动势为 (　　) A.0.30 V　　　B.0.44 V　　　C.0.59 V　　　D.4.3 V 4.航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的。电磁驱动原理如图所示,在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环,铝环和铜环的形状、大小相同,已知铜的电阻率较小,则合上开关S的瞬间 (　　) A.两个金属环都向左运动 B.两个金属环都向右运动 C.从左向右看,铝环中感应电流沿顺时针方向 D.铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力 5.如图所示,一个矩形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面向里。一个三角形闭合导线框由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0),规定逆时针方向为电流的正方向,则下列能正确反映线框中电流与时间关系的是 (　　) A　　　B　　　C　　　D 6.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S1、S2断开,S闭合后,两灯泡均能发光。现先断开S,闭合S1、S2,然后进行下列操作,则 (　　) A.闭合S时,A灯立即亮,然后逐渐变暗,最后稳定在一定亮度 B.闭合S时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭 C.闭合S足够长时间后,A灯不发光而B灯发光 D.闭合S足够长时间后再断开,流过B灯中的电流反向并逐渐减小至零 7.如图所示,足够长的光滑导轨OM、ON固定在竖直平面内,电阻不计,两导轨与竖直方向夹角均为30°。空间存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、长为L的导体棒在竖直向上的拉力F作用下,从O点开始沿y轴向下以大小为v的速度做匀速直线运动,棒始终与y轴垂直且关于y轴对称,与导轨接触良好。导体棒单位长度的电阻值为r,重力加速度为g。则在导体棒从开始运动到离开导轨的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.导体棒中的感应电流逐渐增大 B.导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能等于导体棒产生的焦耳热 C.通过回路中某横截面的电荷量为 D.导体棒在导轨上运动时拉力F与y的关系为F=mg-y 二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 8.如图甲所示,粗糙水平面上固定一长直导线,其左侧放置一个长方形的金属线框(俯视图),现导线中通以如图乙所示的电流,线框始终保持静止状态,规定导线中电流方向向下为正,在0~2t0时间内,则 (　　) 甲 乙 A.线框中感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向 B.线框受到的安培力先向右,后向左 C.线框中感应电流一直沿顺时针方向 D.线框受到的安培力方向始终向左 9.如图所示,光滑平行水平导轨ab、cd之间有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨间距为L,金属棒A、B置于导轨上,与导轨垂直且接触良好。现给金属棒B一个瞬时冲量使其获得沿导轨向右的初速度v,已知金属棒A、B的电阻均为R、质量均为m,初始时A、B之间的距离为s,导轨电阻不计且足够长,则下列说法中正确的是 (　　) A.金属棒A、B的最终速度大小为 B.金属棒A上产生的焦耳热为 C.流过金属棒A的电荷量为 D.最终金属棒A、B之间的距离为s+ 10.如图甲所示,为保证游乐园中过山车的进站安全,过山车安装了磁力刹车装置,磁性很强的钕磁铁安装在轨道上,正方形金属线框安装在过山车底部。过山车返回站台前的运动情况可简化为图乙所示的模型,初速度为v0的线框abcd沿轨道平面加速下滑s后,bc边进入匀强磁场区域,此时线框开始减速,bc边出磁场区域时,线框恰好做匀速直线运动,已知线框边长为l、匝数为n、总电阻为r,轨道平面与水平面的夹角为θ。过山车的总质量为m,所受摩擦阻力大小恒为f,磁场区域上、下边界间的距离为l,磁感应强度大小为B,方向垂直于轨道平面向上,重力加速度为g。则下列说法正确的是 (　　) 甲 乙 A.线框刚进入磁场时,从线框上方俯视,感应电流沿顺时针方向 B.线框刚进入磁场时,线框受到的安培力大小为 C.线框进入磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量为 D.线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为(mg sin θ-f)(s+2l)+ 三、非选择题(本题共5小题,共54分) 11.(6分)在“研究电磁感应现象”的实验中: (1)如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下,那么闭合开关后可能出现的情况有: ①将原线圈迅速插入副线圈时,灵敏电流表指针将　　　　(选填“左偏”“不动”或“右偏”);  ②原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时,灵敏电流表指针将　　　　(选填“左偏”“不动”或“右偏”)。  (2)在做“研究电磁感应现象”实验时,如果副线圈两端不接任何元件,则副线圈电路中将 (　　) A.因电路不闭合,无电磁感应现象 B.有电磁感应现象,但无感应电流,只有感应电动势 C.不能用楞次定律判断感应电动势方向 D.可以用楞次定律判断感应电动势方向 12.(7分)图甲为某同学研究自感现象的实验电路图,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为6 Ω,电阻R的阻值为2 Ω。 甲 乙 (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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是　　　　V。  13.(11分)如图甲所示,单匝圆形线圈置于水平桌面上,线圈半径r=10 cm,质量m=20 g,电阻R=0.1 Ω,与桌面间的动摩擦因数μ=。线圈左侧半圆空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示。设线圈与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果均保留π。求: (1)在0~2 s内线圈产生的感应电流的大小和方向; (2)在t=1 s时线圈所受安培力的大小F; (3)线圈滑动前所产生的焦耳热Q。 甲　乙 14.(14分)如图所示,足够长的U形导体框架的宽度L=0.5 m,下端有一阻值为R=0.8 Ω的定值电阻,导轨其余部分电阻忽略不计,其所在平面与水平面成θ=37°角。有一磁感应强度大小为B=0.8 T的匀强磁场,方向垂直于导体框架平面斜向上。一质量m=0.4 kg、接入电路阻值r=0.2 Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上,某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5, sin 37°=0.6, cos 37°=0.8,求: (1)导体棒运动过程中的速度最大值; (2)从导体棒开始下滑到刚达到最大速度的过程中,导体棒沿框架向下运动的位移为x=10 m,此过程定值电阻R产生的焦耳热Q; (3)从导体棒开始下滑到刚达到最大速度的过程中,导体棒沿框架向下运动的位移为x=10 m时,导体棒运动的时间t。 15.(16分)如图所示,两根完全相同的金属导轨平行固定,导轨间距L=2 m,不计导轨电阻。导轨由三部分组成,MM'左侧部分光滑(MM'为倾斜部分水平末端),MG、M'G'在水平面内,GH、G'H'部分是半径为r=0.1 m的四分之一光滑圆弧轨道,G'刚好在圆心O正上方,所有交接处平滑连接。H、H'间串联R=0.2 Ω的电阻,PP'G'G区域有磁感应强度大小B=0.2 T、方向竖直向上的匀强磁场。PP'、GG'间距x1=1.25 m,M'G'、MG长度x=4.75 m,两导体棒a、b质量均为m=1 kg,电阻分别为Ra=0.2 Ω、Rb=0.1 Ω。a、b与金属导轨水平部分之间的动摩擦因数μ=0.1。初始时刻b静止在MM'处,将a从距水平面高h=0.8 m的导轨上由静止释放,a沿导轨滑下后与b在MM'处发生弹性碰撞,b最终从GG'处刚好无压力水平飞出,运动过程中导体棒与导轨始终垂直并接触良好,求: (1)a、b刚碰后b的速度大小v1和b水平飞出时的速度大小v3; (2)b运动过程中,R上产生的焦耳热QR; (3)b在MM'到GG'段的平均速度大小v。 答案与解析 第二章　电磁感应及其应用 1.C 2.D 3.B 4.C 5.C 6.C 7.C 8.BC 9.AD 10.ACD 1.C　根据电磁驱动原理可知,当蹄形磁体顺时针转动(从上往下看)时,铝框也顺时针转动,A错误;真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时,周围空间产生高频磁场,炉内的金属内部就产生很强的涡流,从而冶炼金属,B错误;磁电式仪表,把线圈绕在铝框骨架上,线圈通电受力后带动铝框转动,铝框内产生涡流,在电磁阻尼的作用下,线圈很快停止摆动,C正确;铜盘在转动过程中,当手持蹄形磁体靠近铜盘时,铜盘中产生涡流,铜盘受到电磁阻尼作用,铜盘的转速变小,D错误。 2.D　由于圆形区域内磁场的磁感应强度大小随时间均匀增大,由楞次定律结合安培定则可知回路中产生顺时针方向的感应电流,则通过灯泡L2的电流方向为a到b,A错误;由法拉第电磁感应定律可知,回路中产生恒定的感应电流,故灯泡L3的亮度不变,B错误;L3与L4串联之后与L2并联,L1在干路上,电流最大,故灯泡L1最亮,灯泡L3、L4的亮度最暗,故C错误,D正确。 3.B　根据法拉第电磁感应定律可得E==103×(1.02+1.22+1.42)×10-4 V=0.44 V,故选B。 4.C　开关S闭合后,固定线圈中的电流从右侧流入,由安培定则可知,固定线圈右侧为S极,左侧为N极,线圈内部的磁场方向向左;可知合上开关S的瞬间,穿过两金属环的向左的磁场变强,由楞次定律结合安培定则可知,从左侧向右看,两金属环中感应电流均沿顺时针方向,故C正确。把两金属环等效为小磁针,两金属环的左侧均为S极,右侧均为N极,则铝环被固定线圈排斥向左运动,铜环被固定线圈排斥向右运动,A、B错误。由于铜的电阻率较小,铜环和铝环的形状、大小相同,所以铜环的电阻较小,根据对称性可得,两金属环中产生的感应电动势大小相等,故铜环中的感应电流较大,则铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力,D错误。 5.C　线框进入磁场的过程,磁通量向里增加,根据楞次定律可知感应电流的磁场向外,由安培定则可知感应电流沿逆时针方向,即电流i为正;线框有效切割长度先均匀增大后均匀减小,由E=BLv可知,感应电动势先均匀增大后均匀减小,感应电流先均匀增大后均匀减小。线框完全在磁场中运动的过程,磁通量不变,没有感应电流产生。线框穿出磁场的过程,磁通量向里减小,根据楞次定律可知感应电流的磁场向里,由安培定则可知感应电流沿顺时针方向,即电流i为负;线框有效切割长度先均匀增大后均匀减小,由E=BLv可知,感应电动势先均匀增大后均匀减小,感应电流先均匀增大后均匀减小。综上可知A、B、D错误,C正确。 6.C　闭合S时,由于线圈自感系数很大,对电流变化的阻碍作用很强,相当于断路,电容器的电容很大,说明容抗很小,电容器将B灯短路,故A灯立即变亮,B灯之后变亮;因线圈L的直流电阻为零,电路稳定后A灯被短路熄灭,电容器充电结束,B灯变得更亮,稳定在一定亮度,故A、B错误,C正确。闭合S足够长时间后再断开,电容器与B灯构成回路,电容器要对B灯放电,流过B灯的电流并没有反向,D错误。 7.C　设导体棒在两导轨间的长度为l,导体棒产生的感应电动势E=Blv,根据闭合电路欧姆定律,可得导体棒中的感应电流I=,由于v、r、B恒定,可得I恒定,A错误;导体棒沿导轨下落过程中,除了重力做功,还有拉力F、安培力做负功,减小的机械能等于克服拉力F做功与克服安培力做功之和,其中克服安培力做的功等于导体棒产生的焦耳热,B错误;通过回路中某横截面的电荷量q=It=,C正确;导体棒在导轨上匀速运动时,导体棒受到的重力、拉力F和安培力平衡,有F+BIl=mg,其中l=2y tan 30°,解得拉力F=mg-y,D错误。选C。 8.BC　在0~t0时间内,长直导线中电流向下且减小,根据安培定则可知,线框所在处的磁场方向垂直于纸面向里,根据楞次定律结合安培定则可知,线框中感应电流沿顺时针方向,同理,在t0~2t0时间内,感应电流也沿顺时针方向,A错误,C正确;根据楞次定律可知,线框受到的安培力先向右,后向左,B正确,D错误。 9.AD　规定向右为正方向,由动量守恒有mv=2mv共,解得A、B的最终速度大小为v共=,A正确;由能量守恒可知,整个回路产生的热量Q=mv2,则金属棒A上产生的焦耳热为QA=mv2,B错误;对于整个运动过程,对A由动量定理有BLt=mv共,则流过金属棒A的电荷量q=,C错误;根据q=,解得Δx=,则最终金属棒A、B之间的距离为x=s+Δx=s+,D正确。 10.ACD　线框刚进入磁场时,根据右手定则,从线框上方俯视,感应电流沿顺时针方向,A正确;设线框刚进入磁场时的速度为v,根据动能定理可得mgs sin θ-fs=,此时线框所受安培力为F=nBIl=nB,联立得安培力大小为F=,B错误;线框进入磁场的过程中,通过线框导线横截面的电荷量为q=,C正确;设线框匀速运动的速度为v1,根据平衡条件可得mg sin θ=f+,线框穿过磁场过程中,由动能定理可得mg·2l sin θ-f·2l+W安=mv2,由W安=-Q得,线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为Q=(mg sin θ-f)(s+2l)+,D正确。 11.答案　(1)①右偏(2分)　②左偏(2分)　(2)BD(2分) 解析　(1)①闭合开关瞬间,穿过副线圈的磁通量增加,灵敏电流表指针向右偏转;将原线圈迅速插入副线圈,穿过副线圈的磁通量增加,则灵敏电流表的指针将向右偏转。 ②原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时,电路中的电阻增大,则电流减小,穿过副线圈的磁通量减小,则灵敏电流表的指针向左偏转。 (2)如果副线圈两端不接任何元件,穿过副线圈的磁通量发生变化时,仍会产生感应电动势,但由于没有闭合回路,没有感应电流存在,但是可根据楞次定律来判断感应电动势的方向,B、D正确。 12.答案　(1)2(2分)　(2)灯泡闪亮一下后逐渐变暗,最后熄灭(3分)　15(2分) 解析　(1)由题图乙可知,S闭合电路稳定时,IL=1.5 A,则RL= Ω-2 Ω=2 Ω。 (2)电路稳定时,通过小灯泡的电流I1= A=1 A。S断开后,L由于自感产生感应电动势,相当于电源,L、R、灯泡组成闭合回路,电流由1.5 A逐渐减小为零,所以灯泡会闪亮一下后逐渐变暗,最后熄灭;开关断开瞬间线圈产生的自感电动势E=IL(R+RL+R1)=15 V。 13.答案　(1) A　逆时针　(2) N　(3) J 解析　(1)根据法拉第电磁感应定律可知,0~2 s内线圈产生的感应电动势为E= V(2分) 感应电流为I= A(1分) 根据楞次定律结合安培定则可知,在0~2 s内线圈中产生的感应电流方向为逆时针。 (1分) (2)根据图乙可知,t=1 s时的磁感应强度大小为B1=1 T(1分) 线圈在磁场中的有效长度L=2r 则在t=1 s时线圈所受安培力的大小F=B1I·2r= N(2分) (3)若线圈恰好滑动,则有B2I·2r=μmg (1分) 解得B2==2 T(1分) 根据图乙可知,滑动前经历的时间为t2=2 s(1分) 则线圈滑动前所产生的焦耳热Q=I2Rt2= J(1分) 14.答案　(1)5 m/s　(2)2.4 J　(3)4.5 s 解析　(1)导体棒由静止释放,将沿导体框架下滑,受到沿框架向上的摩擦力作用,并且导体棒下滑时切割磁感线,产生感应电动势,回路中产生感应电流,导体棒会受到安培力作用,安培力的方向沿导体框架向上,当导体棒所受的合外力为零时,速度达到最大,则有 mg sin θ=F安+μmg cos θ (2分) F安=BIL (1分) I= (1分) E=BLvm (1分) 联立解得vm=5 m/s(1分) (2)从导体棒开始下滑到刚达到最大速度的过程中,根据能量守恒定律有mgx sin θ=Q总+μmgx cos θ+ (2分) 定值电阻R产生的焦耳热Q= (1分) 联立解得Q=2.4 J(1分) (3)从导体棒开始下滑到刚达到最大速度的过程中,通过导体棒的电荷量q= (1分) 取沿导体框架向下为正方向,对导体棒,由动量定理可得 (mg sin θ-μmg cos θ)t-BLt=mvm-0 (2分) 联立解得t=4.5 s(1分) 15.答案　(1)4 m/s　1 m/s　(2)0.687 5 J　(3)2.375 m/s 解析　(1)对a棒在斜轨道运动过程,由动能定理可得 mgh=, (1分) 由于a、b棒发生弹性碰撞,且a、b棒质量相同,故碰撞后a、b交换速度,即碰撞后瞬间a静止在MM'处,b的速度大小为 v1=v0=4 m/s, (1分) b从GG'处刚好无压力水平飞出,则有mg=m, (1分) 解得v3=1 m/s。 (1分) (2)碰后b棒在滑动摩擦力作用下从MM'减速运动到PP',设b到达PP'速度为v2,则-μmg(x-x1)=, (1分) b棒在磁场内运动过程,由能量守恒定律有 , (1分) b棒在磁场中运动时其等效电路如图所示。 根据电路特点,a与电阻R并联后的电阻R并=, (1分) a与电阻R上产生的总焦耳热为, (1分) 电阻R上产生的焦耳热为QR=, (1分) 解得QR=0.687 5 J。 (1分) (3)对b进入磁场前分析,有x-x1=t1, 解得t1=1 s, (1分) 设b在磁场内运动t2时间,以水平向左为正方向,由动量定理可得 LBt2+μmgt2=m(-v3)-m(-v2), (1分) 根据电路特征有, (1分) , (1分) 解得t2=1 s, (1分) 故b在轨道水平部分的平均速度大小为v==2.375 m/s。 (1分) 学科网（北京）股份有限公司 $