2.2 法拉第电磁感应定律应用—线圈进出磁场 专题训练-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

《法拉第电磁感应定律应用——线圈进出磁场专题训练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A B C B ACD CD AC BC AC ABD 1．A 【详解】在内，线框进入磁场区域，穿过线框的磁通量垂直纸面向里且不断增大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的感应电流以阻碍磁通量的增大，此时感应电流大小为 根据左手定则，线框所受的安培力向左，大小为 代入得 在内，整个线框在匀强磁场中运动，穿过线框的磁通量不变，线框中不产生感应电流，不受安培力的作用。在内，线框离开磁场区域，穿过线框的磁通量垂直纸面向里且不断减小，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的感应电流以阻碍磁通量的减小，此时感应电流大小为 根据左手定则，线框所受的安培力向左，大小为 代入得 综上所述，A正确； 故选A。 2．B 【详解】进入磁场的过程中，cd边切割磁感线，有 根据分压原理，有 故选B。 3．C 【详解】c点由M运动到N的过程中，导线切割的有效长度 电流方向逆时针，根据公式有 c点由N运动到R的过程中，导线切割的有效长度 电流方向顺时针，根据公式有 边由N运动到R的过程中，导线切割的有效长度 电流方向逆时针，根据公式有 故选C。 4．B 【详解】当线圈在外力作用下以速度v进入磁场区域，d、c两点间产生的感应电动势为 根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向为逆时针方向，故此时a点的电势高于b点的电势，a、b两点间的电势差相当于a、b两点间的电压，为 故选B。 5．ACD 【详解】A．根据右手定则可知，当ab边进入磁场瞬间，线框中的感应电流沿adcba方向，故A正确； B．ab边进入磁场瞬间，线框中的感应电流大小为，故B错误； C．列车从开始刹车到停止，根据能量守恒定律可得 所以线框产生的焦耳热为，故C正确； D．设线框完全进入左侧第一个磁场时速度为v1，根据动量定理可得， 所以 同理，线框离开磁场的过程，有 依此类推，当列车经31L停下，有 所以列车从开始刹车到停止，所经历的时间为，故D正确。 故选ACD。 6．CD 【详解】A．t1时刻，导线框开始进入磁场区域，减速运动，安培力大于恒力F，加速度逐渐变小，安培力减小，故A错误； B．t2～t3时间内，导线框的感应电流为零，但两边都切割磁感线，ad两端的电压不为0，故B错误； C．t2时刻，导线框全部进入磁场区域，t3时刻，导线框开始离开磁场区域，t1～t3时间段图线和坐标轴围成的面积表示磁场的宽度L，故C正确； D．因为t3～t4段的安培力大于恒力，位移是，故导线框产生的焦耳热大于，故D正确。 故选CD。 7．AC 【详解】A．当金属框部分进入磁场区域时，金属框的bc边切割磁感线，相当于电源，根据右手定则，电流方向向上，即电流方向为a→d→c→b→a，故A正确； BC．当金属框全部进入磁场区域时，金属框的ad边和bc边分别切割磁感线，相当于两个电源的并联，根据右手定则，电流方向向上，即通过电阻R的电流方向从e向下到f，故B错误，C正确； D．当金属框部分从磁场区域出来时，金属框的ad边切割磁感线，相当于电源，根据右手定则，电流方向向上，即通过电阻R的电流方向从e向下到f，故D错误。 故选AC。 8．BC 【详解】A．由感应电动势 E=BLv 可知电动势之比为1：2，电流之比为1：2，A错误； B．由安培力公式 F=BIL 和受力平衡可得作用在线圈上的外力大小之比为1：2，B正确； C．由焦耳热公式 可知线圈中产生的焦耳热之比为1：2，C正确； D．电荷量 电荷量之比为1：1，D错误； 故选BC。 9．AC 【详解】A．将线框拉出磁场的过程中，穿过线框的磁通量都减小，由楞次定律判断出感应电流的方向都沿顺时针方向，方向相同．A正确； B．设正方形的边长为L，线框沿v方向运动时，dc边中感应电动势为 ab边两端电势差为 线框沿3v方向运动时，ad边中感应电动势为 ab边两端电势差为 则导体框ab边两端电势差不相同．B错误； C．将线框拉出磁场的过程中，穿过线框的磁通量的变化量相同，根据推论 得知，通过导体框截面的电荷量相同．C正确； D．线框沿v方向运动时，产生的焦耳热为 Q1=== 线框沿3v方向运动时，产生的焦耳热为 Q2==3=3Q1 D错误。 故选AC。 10．ABD 【详解】AB.根据题意得，当直径与边界重合时，电动势最大，所以，根据图2可知进入磁场时间是0.1s，所以，联立解得：v=20m/s，R=1 m，AB正确 C.线圈从全进入到刚要出磁场共用了0.1s，所以：，C错误 D.根据题意可知，0.05s时，电动势为40V，等效切割长度2R，此时感应电流：，安培力为：，D正确 11．(1) (2) (3)， 【详解】（1）bd边切割磁感线产生的电动势E＝BLv 根据欧姆定律有 联立解得 则b、d两点间电压U＝E－IR 联立解得 （2）线框进入磁场的过程，规定向右为正方向，根据动量定理有 其中，代入解得 （3）根据动量定理有 其中通过R的电荷量 联立解得 由系统能量守恒得系统产生的总焦耳热 解得 根据 其中 联立解得定值电阻R上产生的焦耳热 12．(1) (2)， 【详解】（1）ab边产生的动生电动势大小为E，则有 解得 （2）根据闭合电路欧姆定律有 金属框的输出电功率 13． 【详解】cd边刚进入磁场时，线框切割磁感线产生感应电动势 E＝2BLv 线框中的电流 依题意，ab边的电阻为 则ab两点间电压为 14．(1) (2) 【详解】（1）依题意，最终线框完全静止在磁场中，由能量守恒定律有 即此过程产生的热量 （2）由法拉第电磁感应定律有 其中 由欧姆定律有 由有 解得 15．（1）0.05Wb，；（2） 【详解】（1）磁通量的变化为                    △Φ=Φ′-Φ=0.10-0.05=0.05Wb 由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为                   （2）线圈中感应电流为        通过导线截面的电量 16．（1）；（2） 【详解】（1）感应电动势的大小为 E=Blv 根据闭合欧姆定律得 I=BlvR （2）因为线圈被匀速拉出，所以 F=F安 则拉力为 F=F安=B2l2vR 线圈克服安培力所做的功 W=F安l=B2l3vR 17． 向左 等于 【详解】[1]根据右手定则可知，ab边感应电流的方向是向左； [2] 当整个线圈进入磁场后，磁通量不变，无感应电流，无安培力，导体框只受重力，所以线圈的加速度等于重力加速度。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 法拉第电磁感应定律应用——线圈进出磁场专题训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图所示，一匀强磁场区域宽，磁场方向垂直纸面向里，一边长为的正方形导线框以垂直于磁场边界的恒定速度通过该磁场区域。在线框通过该磁场区域的过程中，线框速度方向始终与磁场边界垂直，线框刚进入磁场时开始计时，规定线框中电流逆时针方向为正方向，线框所受的安培力向左为正方向，下列图线能正确反映该过程中电流强度和安培力随时间变化的规律的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，金属导线框每边长，每边电阻均为，线框平面与纸面平行，有界匀强磁场磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。现用外力使线框以的速度匀速进入磁场，则进入磁场的过程中，c、d两点间的电压是（　　） A． B． C． D． 3．如图，间距均为L的平行虚线M'、N、R间存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。纸面内有一等腰直角三角形导线框，长为L的边与虚线M垂直。现让线框沿方向以速度v匀速穿过磁场区域，从c点经过虚线M开始计时，线框中电功率P与时间t的关系正确的是（　　） A． B． C． D． 4．所示，在虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，一粗细均匀材质相同的正方形线圈边长为L，总电阻为R。在外力作用下以速度v进入磁场区域。则在进入磁场的过程中，a、b两点间的电势差为（　　） A． B． C． D． 二、多选题 5．如图，采用电磁刹车技术的列车质量为m，其下方固定有边长为L、匝数为N、总电阻为R的正方形闭合线框abcd。垂直于钢轨间隔分布的匀强磁场，磁感应强度为B，每个磁场区域的宽度及相邻两磁场区域的间距均为L。当ab边以初速度v0进入磁场区域时，列车开始刹车，经31L停下。已知钢轨宽度为D，刹车过程，列车所受钢轨及空气阻力的合力恒为f，则（　　） A．ab边进入磁场瞬间，线框中的感应电流沿adcba方向 B．ab边进入磁场瞬间，线框中的感应电流大小为 C．列车从开始刹车到停止，线框产生的焦耳热为 D．列车从开始刹车到停止，所经历的时间为 6．如图1所示，光滑水平桌面上有竖直向下、宽度为L的匀强磁场，正方形闭合导线框abcd的边长为l，放在桌面上，bc边与磁场边界平行，L>l。让导线框在沿ab方向的恒力F作用下穿过匀强磁场，导线框的v-t图像如图2所示。以下判断正确的是 （    ） A．t1～t2时间内，导线框受到的安培力逐渐增大 B．t2～t3时间内，导线框ad两端的电压恒为0 C．t1～t3时间内，v-t图中阴影部分的面积表示磁场的宽度L D．t3～t4时间内，导线框产生的焦耳热大于Fl 7．如图所示，宽度为2L的区域内存在方向垂直于桌面的匀强磁场，在桌面上固定两条间距为L的光滑长直金属导轨，导轨与磁场边界垂直，其左端接有电阻R。边长为L的金属框置于导轨上，金属框电阻为r。让金属框从左向右穿过磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。则（　　） A．当金属框部分进入磁场区域时，金属框中感应电流方向为a→d→c→b→a B．当金属框全部进入磁场区域时，电阻R中无感应电流 C．当金属框全部进入磁场区域时，通过电阻R的电流方向从e向下到f D．当金属框部分从磁场区域出来时，通过电阻R的电流方向从f向上到e 8．如图所示，先后以速度和匀速把一正方形线圈拉出有界的匀强磁场区域，，在先后两种情况下，下列说法正确的是（　　） A．线圈中的感应电流之比 B．作用在线圈上的外力大小之比 C．线圈中产生的焦耳热之比 D．通过线圈某一截面的电荷量之比 9．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中（　　）    A．导体框中产生的感应电流方向相同 B．导体框ab边两端电势差相同 C．通过导体框截面的电荷量相同 D．导体框中产生的焦耳热相同 10．如图1所示，两条平行实线间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B=1T．一总电阻为r=0.2Ω的圆形线圈从靠近左侧实线的位置开始向右做匀速直线运动．圆形线圈产生的感应电动势随时间变化的图线如图2所示．下列说法正确的是(    ) A．圆形线圈的半径为R=1 m B．圆形线圈运动速度的大小为v=20m/s C．两实线之间的水平距离L=6m D．在0.05 s，圆形线圈所受的安培力大小为400 N 三、解答题 11．如图，两条平行光滑金属导轨水平放置，间距为L，中间有宽度为L、磁感应强度为B的匀强磁场；导轨右侧接有一个阻值为R的定值电阻。一个边长为L的正方形导线框abcd置于导轨左侧，其ab、cd边始终与导轨接触良好。导线框总电阻为4R，现给导线框一个初速度v，当它完全进入磁场区域时，速度变为，求： (1)线框进入磁场区域左边界瞬间bd两点间的电压U； (2)线框的质量m； (3)上述过程中通过导轨右侧定值电阻R的电荷量q以及其上产生的焦耳热Q。 12．电动汽车刹车时利用储能装置储蓄能量，其原理如图所示，矩形金属框部分处于匀强磁场中，磁场方向垂直金属框平面向里，磁感应强度大小为B，金属框的电阻为r，ab边长为L。刹车过程中ab边垂直切割磁感线，某时刻ab边产生的动生电动势大小为E，金属框中的电流为I。求此时刻： (1)ab边相对磁场运动的速度大小v； (2)储能装置两端的电压U和金属框的输出电功率P。 13．如图所示，虚线内有一匀强磁场区域，其平行边界宽度为2L，磁感应强度为B，方向垂直纸面向外。abcd是由相同材料做成的矩形线框，ab＝dc＝2L，ad＝bc＝L，总电阻为R。线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域。在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。求：cd边刚进入磁场时，ab两点间的电压。 14．光滑水平面上虚线右侧区域存在磁感应强度大小为B，垂直纸面向里的匀强磁场，如图所示。边长为L、每边电阻为R总质量为m的正三角形金属线框以速度v从虚线边界处进入磁场，最终线框完全静止在磁场中。求： (1)此过程产生的热量Q； (2)线框运动过程中，通过导线横截面的电荷量q。 15．如图所示，一个匝数为n=10、电阻R=2的矩形线圈放在桌面上，在线圈上方有一竖直的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.05Wb。现将条形磁铁逐渐靠近线圈，经0.5s线圈内的磁通量变为0.10Wb，求： （1）此过程线圈内磁通量的变化量以及线圈中产生的感应电动势大小； （2）0.5秒内通过线圈导线截面的电量。 16．如图所示，将边长为、总电阻为的正方形闭合线圈，从磁感强度为的匀强磁场中以速度匀速拉出（磁场方向垂直线圈平面），求： （1）线圈中感应电流的大小； （2）线圈克服安培力所做的功。 四、填空题 17．如图所示，线框abcd自由下落进入匀强磁场中，则当只有dc边进入磁场时，ab边感应电流的方向是_____（填向左或向右）。当整个线圈进入磁场后，线圈的加速度________（填“大于”、“等于”或“小于”）重力加速度。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $