高中人教物理選擇性必修二2.2法拉第電磁感應(yīng)定律 練習(xí)（解析版）

1、第二章 電磁感應(yīng)第2節(jié) 法拉第電磁感應(yīng)定律一、單選題1如圖所示，兩個(gè)互連的金屬圓環(huán)，粗金屬環(huán)的電阻是細(xì)金屬環(huán)電阻的一半，磁場(chǎng)垂直穿過粗金屬環(huán)所在的區(qū)域，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化時(shí)，在粗環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E，則ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為（）ABCDE【答案】C【解析】設(shè)粗環(huán)的電阻為R，則細(xì)環(huán)的電阻為2R，ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差即為電路的外電壓，有故選C。2如圖所示，相距為d的兩水平虛線L1和L2分別是水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的上下兩個(gè)邊界，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，正方形線框abcd邊長為L（L d），質(zhì)量為m，將線框在磁場(chǎng)上方高h(yuǎn)處由靜止釋放。如果ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v0，剛好勻速進(jìn)入磁場(chǎng)。cd邊剛穿出磁場(chǎng)時(shí)的速

2、度也為v0，則從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的整個(gè)過程中（）A線框中一直有感應(yīng)電流B線框有一階段做減速運(yùn)動(dòng)C線框進(jìn)、出磁場(chǎng)的時(shí)間相等D線框中產(chǎn)生的熱量為mg（d+h+L）【答案】B【解析】A線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程，穿過線框的磁通量增加，有感應(yīng)電流，線框離開磁場(chǎng)的過程，磁通量減少，有感應(yīng)電流，線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)過程，穿過線框的磁通量不變，沒有感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤。B線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度是v0，完全進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，剛離開磁場(chǎng)時(shí)的速度也是v0，由此可判斷線框離開磁場(chǎng)的過程做減速運(yùn)動(dòng)，B正確。C因線框是減速穿出磁場(chǎng)且末速度等于v0，所以出磁場(chǎng)過程的平均速度大于v0，又因?yàn)檫M(jìn)出磁場(chǎng)

3、的過程中位移相等，所以進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)間大于穿出磁場(chǎng)的時(shí)間，C錯(cuò)誤。D從ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊剛穿出磁場(chǎng)的整個(gè)過程中，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有所以D錯(cuò)誤。 故選B。3如圖所示，兩根金屬導(dǎo)軌MN、PQ相互平行，上端接入一個(gè)定值電阻，構(gòu)成U型導(dǎo)軌。金屬棒ab恰好能靜止在導(dǎo)軌上并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且接觸良好，現(xiàn)在導(dǎo)軌所在空間加一垂直于導(dǎo)軌的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始隨時(shí)間均勻增大，經(jīng)一段時(shí)間后金屬棒開始運(yùn)動(dòng)，從加磁場(chǎng)到金屬棒開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，金屬棒ab受力情況中（）A安培力方向始終向上，安培力大小隨時(shí)間均勻增大B安培力方向始終向下，安培力大小保持不變C摩擦力方向始

4、終向上，摩擦力大小先減小后增大D摩擦力方向始終向下，摩擦力大小保持不變【答案】A【解析】AB當(dāng)加磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為由于磁感應(yīng)強(qiáng)度從零開始隨時(shí)間均勻增大，所以定值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E不變，則安培力大小為由于E、R、L為定值，B均勻增大，所以安培力大小隨時(shí)間均勻增大，根據(jù)左手定則可判斷，安培力方向始終沿斜面向上，故A正確，B錯(cuò)誤；CD未加磁場(chǎng)時(shí)，金屬棒ab恰好能靜止在導(dǎo)軌上，可得方向沿斜面向上，由AB選項(xiàng)可知，安培力方向始終向上，安培力大小隨時(shí)間均勻增大，則摩擦力方向先沿斜面向上，大小逐漸減小到零；當(dāng)時(shí)，摩擦力為零；當(dāng)安培力繼續(xù)增大時(shí)，摩擦力方向沿斜面向下，大小逐漸增大，直到金屬棒開始滑動(dòng)，綜上所

5、述，故C、D錯(cuò)誤。故選A。4如圖甲所示，空間中存在一大小為0.2T、方向與豎直面（紙面）垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)的上、下邊界（虛線）間的距離為0.2m且兩邊界均為水平面；紙面內(nèi)磁場(chǎng)上方有一質(zhì)量為0.01kg的正方形導(dǎo)線框abcd，導(dǎo)線框的總電阻為0.002，其上、下兩邊均與磁場(chǎng)邊界平行。線框自由下落，從ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始，直至cd邊到達(dá)磁場(chǎng)上邊界為止，該過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力，重力加速度大小為10m/s2，下列判斷正確的是（）A導(dǎo)線框的邊長為0.2mBab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的速度大小為0.25m/sCab邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的速度大小為1.5m/sDab邊剛離開

6、磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的加速度大小為30m/s2【答案】C【解析】A電動(dòng)勢(shì)不變，所以線框受力平衡，有解得A錯(cuò)誤；B線框進(jìn)入磁場(chǎng)過程為勻速運(yùn)動(dòng)，所以ab邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)線框的速度大小為B錯(cuò)誤；C線框全部進(jìn)入磁場(chǎng)后，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有解得C正確；Dab邊剛離開磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律得解得D錯(cuò)誤。故選C。5如圖所示，光滑水平面上存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m、邊長為a的正方形線框ABCD斜向穿進(jìn)磁場(chǎng)，當(dāng)AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度為v，方向與磁場(chǎng)邊界成角，若線框的總電阻為R，則（）A線框穿進(jìn)磁場(chǎng)過程中，線框中電流的方向?yàn)镈CBABAC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框中感應(yīng)電流為CAC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，線框所受安培力

7、為DAC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，CD兩端電壓為【答案】D【解析】A線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，穿過線框的磁通量增大，由楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，則感應(yīng)電流的方向?yàn)锳BCD方向，故A錯(cuò)誤；BAC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)CD邊切割磁感線，有效的切割長度為a，所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為則線框中感應(yīng)電流為故B錯(cuò)誤；CAC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框的CD邊產(chǎn)生的安培力與v的方向相反，AD邊受到的安培力的方向垂直于AD向下，它們的大小都是且AD邊與CD邊受到的安培力的方向相互垂直，所以AC剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框所受安培力為AD邊與CD邊受到的安培力的矢量和，即為故C錯(cuò)誤；DCD兩端的電壓是外電壓故D正確。故選D。6如圖所示，半徑為R

8、的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直且向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一根長為2R的導(dǎo)體桿ab水平放置，a端處在圓形磁場(chǎng)的邊界，現(xiàn)使桿繞a端以角速度逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)桿旋轉(zhuǎn)了30時(shí)（）Aa端的電勢(shì)高于b端的電勢(shì)，桿電動(dòng)勢(shì)為Ba端的電勢(shì)低于b端的電勢(shì)，桿電動(dòng)勢(shì)為Ca端的電勢(shì)高于b端的電勢(shì)，桿電動(dòng)勢(shì)為Da端的電勢(shì)低于b端的電勢(shì)，桿電動(dòng)勢(shì)為【答案】A【解析】當(dāng)桿旋轉(zhuǎn)了30時(shí)，由幾何關(guān)系可得，在磁場(chǎng)中的桿的長度為L=R由法拉第電磁感應(yīng)定律可得桿電動(dòng)勢(shì)為由右手定則可判斷a端的電勢(shì)高于b端的電勢(shì)，所以A正確；BCD錯(cuò)誤；故選A。二、多選題7單匝矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸垂直于磁場(chǎng)，若線圈所圍面積里磁通量隨時(shí)間變化

9、的規(guī)律如圖所示，則其中錯(cuò)誤的是（） A線圈中O時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大B線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零C線圈中D時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大D線圈中O至D時(shí)間內(nèi)平均感電動(dòng)勢(shì)為0.4V【答案】CD【解析】A由圖知t=0時(shí)刻圖象切線斜率最大，磁通量的變化率為最大，則由法拉第電磁感應(yīng)定律得知：此刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，故A正確；BC在D時(shí)刻切線斜率為零，磁通量的變化率為零，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零。故B正確C錯(cuò)誤；D根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：圈中0到D時(shí)間內(nèi)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)故D正確。故選CD。8如圖所示，一導(dǎo)線彎成直徑為d的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，

10、直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列說法中正確的是（）A感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向BCD段直導(dǎo)線始終不受安培力C感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值D感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值=Bdv【答案】AD【解析】A根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，A正確；B根據(jù)左手定則，CD段直導(dǎo)線受到的安培力方向向下，B錯(cuò)誤；C當(dāng)半圓形閉合回路進(jìn)入一半時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，有效切割長度為半徑，即最大電動(dòng)勢(shì)為C錯(cuò)誤；D進(jìn)入時(shí)間為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得D正確。故選AD。9如圖，固定在同一水平面內(nèi)的平行光滑金屬導(dǎo)軌M、N，處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，左端接有定值電阻R。一定質(zhì)量的硬直金屬棒PQ放在導(dǎo)軌上，棒在平行于

11、導(dǎo)軌的拉力F作用下從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。導(dǎo)軌電阻不計(jì)。則拉力F隨時(shí)間t、棒中的電流i隨棒的位移x變化的圖像可能是（）ABCD【答案】AC【解析】AB設(shè)導(dǎo)軌間距為L，棒的質(zhì)量為m、電阻為r，在外力F作用下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電流受到向左的安培力為根據(jù)牛頓定律有而所以F與t成線性關(guān)系，則A正確；B錯(cuò)誤；CD感應(yīng)電流所以所以C正確；D錯(cuò)誤；故選AC。10如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)K與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場(chǎng)B中，兩板間放一臺(tái)小壓力傳感器，壓力傳感器上表面（絕緣）靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為

12、的小球，K斷開時(shí)傳感器上有示數(shù)（K斷開時(shí)兩極板電荷量為零），K閉合后傳感器上的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?。（重力加速度為g）則（）A線圈中磁場(chǎng)B的變化情況為均勻增強(qiáng)B線圈中磁場(chǎng)B的變化情況均勻減弱C磁通量變化率D磁通量變化率【答案】AC【解析】ABK閉合時(shí)傳感器上的示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，有平衡關(guān)系可知，電場(chǎng)力等于重力的一半，且恒定不變，方向豎直向上，所以上方的金屬板帶負(fù)電，根據(jù)楞次定律可知，磁場(chǎng)正在均勻增強(qiáng)，故A正確，B錯(cuò)誤；CD由題意可知又因?yàn)閯t故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。11一環(huán)形線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，設(shè)第1s內(nèi)磁感線垂直線圈平面向里，如圖甲所示。若磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，那么下列選

13、項(xiàng)正確的是（）A第1s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小逐漸增加B第2s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的大小恒定C第3s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向D第4s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向【答案】BD【解析】根據(jù)B-t圖中同一條直線磁通量的變化率是相同的，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得可知，各段時(shí)間內(nèi)的電流為定值，且大小相等。由題意可知，第1s內(nèi)磁感線垂直線圈平面向里，則有A在第1s內(nèi)，磁場(chǎng)正向增大，由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向； 感應(yīng)電流是恒定的，故A錯(cuò)誤；B在第2s內(nèi)，磁場(chǎng)反向減小，由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向； 感應(yīng)電流是恒定的，故B正確；C在第3s內(nèi)，磁場(chǎng)正向增大，由楞次定律知，感應(yīng)電

14、流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向； 故C錯(cuò)誤；D在第4s內(nèi)，磁場(chǎng)反向減小，由楞次定律知，感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向； 故D正確；故選BD。12如圖所示，邊長為、電阻為的正方形導(dǎo)線框沿軸正方向運(yùn)動(dòng)。在外力作用下以速度勻速穿過三個(gè)寬度均為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域、，已知三個(gè)區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為，、區(qū)域中的磁場(chǎng)方向分別為垂直紙面向里、向外和向里。若以磁感線垂直紙面向里時(shí)穿過線框的磁通量為正，產(chǎn)生的電流沿順時(shí)針方向的電動(dòng)勢(shì)為正，外力向右為正，從線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，則下列反映線框中的磁通量、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、外力和線框的電功率隨時(shí)間變化的圖象正確的是（）。ABCD【答案】BC【解析】在線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的過程中，穿過

15、線框的磁通量所以在時(shí)間內(nèi)，磁通量隨時(shí)間均勻增加，由可知在時(shí)間內(nèi)電動(dòng)勢(shì)為定值，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值，因感應(yīng)電流故在此段時(shí)間內(nèi)也為定值，且方向向右，故為正，功率同樣為定值。同理，在時(shí)間內(nèi)，先逐漸減小到零再反向增大，電動(dòng)勢(shì)、電流為正值且均變成原來的兩倍，外力、功率變?yōu)樵瓉淼乃谋丁Ｔ跁r(shí)間內(nèi)，從負(fù)的最大逐漸減小到零再變?yōu)檎淖畲螅妱?dòng)勢(shì)為負(fù)值且是時(shí)間內(nèi)電動(dòng)勢(shì)的兩倍，外力和功率仍與時(shí)間內(nèi)大小相同。在時(shí)間內(nèi)，磁通量逐漸減小，外力、功率與時(shí)間內(nèi)大小相同，電動(dòng)勢(shì)與時(shí)間內(nèi)大小相同但方向相反。故選BC。三、解答題13如圖甲所示，一個(gè)圓形線圈的匝數(shù)，線圈面積，線圈的電阻，線圈外接一個(gè)阻值的電阻，把線圈放

16、入一個(gè)方向垂直于線圈平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于多少？（2）線路中的電流等于多少？（3）若電阻R為可變電阻，當(dāng)R阻值是多少時(shí)R消耗的功率最大？R消耗的最大功率等于多少？【答案】（1）；（2）；（3）；【解析】（1）由電磁感應(yīng)定律得（2）由閉合電路歐姆定律得（3）當(dāng)時(shí)R消耗的功率最大由得14如圖，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面上，相距，左端與一電阻相連；整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向豎直向下。一質(zhì)量為的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在恒定水平外力作用下沿導(dǎo)軌勻速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的

17、電阻均可忽略。求：(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)的速度；(2)電阻的功率。【答案】(1)；(2)【解析】(1)導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為感應(yīng)電流為聯(lián)立解得(2)電阻的功率15兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在同一水平面內(nèi)，其間距L=0.60m，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面豎直向下，兩導(dǎo)軌之間連接有阻值R=2.8的電阻。在導(dǎo)軌上有一質(zhì)量m=0.10kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌垂直，金屬棒在兩導(dǎo)軌間的電阻r=0.20，如圖所示。給金屬棒一個(gè)瞬時(shí)沖量使其以v0=10m/s的初速度開始運(yùn)動(dòng)。設(shè)金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。(1)當(dāng)金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的速度為料v1=5.0m/s時(shí)，求：電阻R兩

18、端的電壓及其電功率；金屬棒的加速度大?。?2)請(qǐng)通過論述定性說明，金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過程中速度和加速度的變化情況。【答案】(1)1.4V，0.70W；1.5m/s2；(2)加速度隨速度的減小而減小【解析】(1)當(dāng)金屬棒的速度為v1=5.0m/s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv1=1.5V電路中的電流I=0.50A電阻R兩端的電壓U=IR=1.4V電阻R的電功率P=IU=0.70W金屬棒所受安培力F安=BIL=0.15N金屬棒的加速度a=1.5m/s2(2)金屬棒沿光滑水平導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)過程中，水平方向只受安培力作用，由于安培力的方向與速度方向相反，所以金屬棒做減速運(yùn)動(dòng)由于安培力F安=BIL=所以加速度a=因B、L、R、r和m均為定值，所以加速度隨速度的減小而減小。16如圖所示，平行長直光滑固定的金屬導(dǎo)軌平面與水平面的夾角，導(dǎo)軌間距為，上端接有的電阻，在導(dǎo)