2.2 法拉第电磁感应定律 课后巩固 2021—2022 学年高中物理人教版（2019）选择 性必修第二册 一、单选题 1．如图甲所示，光滑金属导轨 ab 、 ac 成 45�角固定放置在水平面上，处于磁感应强 度大小为 B、方向竖直向下的匀强磁场中。一导体棒在水平拉力作用下，以某一初速 度由 MN 处减速到 PQ 处，此过程中棒始终与 ac 垂直，所受安培力 F 随位移 x 变化的 图像如图乙所示。除阻值为 R 的电阻外，其余电阻不计， MN  L0 。在棒由 MN 处运 动到 PQ 处的过程中（　　） A．棒做匀减速直线运动 B．通过电阻的电流恒定 BL20 C．通过电阻的电荷量为 2 R 3F0 L0 D．电阻产生的焦耳热为 2 2．关于感应电动势的大小，下列说法中正确的是（　　） A．磁通量越大，感应电动势越大 B．磁通量变化得越多，感应电动势越大 C．磁通量变化时，感应电动势一定变化 D．磁通量变化得越快，感应电动势越大 3．有一个半径为 4cm 、共计 100 匝的圆形线圈处在磁感应强度为 4T 的匀强磁场中， 初始时线圈平面与磁场垂直，现把线圈平面旋转 60�，则在此过程中穿过线圈的磁通量 的变化量大小约为（　　） A． 1.73Wb B． 0.0173Wb C．1Wb D． 0.01Wb 4．用电阻率为 ρ、横截面积为 S 的硬质导线，做成边长为 2R 的正方形导线框，垂直 导线框所在平面的磁场充满其内接圆形区域。 t  0 时磁感应强度的方向如图甲所示， 磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示，则在 t0 到 t  2t0 的时间内（　　） t0 4B0 R 2 A． 时刻磁通量大小为 4B02 R 3 S B．导线框中产生的热量为 t0   B0 RS C．导线框中的感应电流大小为 8  t0 D．导线框中的感应电流方向先沿顺时针方向后沿逆时针方向 5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨 MN、PQ 间距为 L，与水平面成 θ 角， 上端接入阻值为 R 的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为 B 的匀强 磁场，质量为 m 的金属棒 ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接 触良好。不计导轨及金属棒 ab 的电阻，则金属棒 ab 沿导轨下滑过程中（　　） A．金属棒 ab 将一直做加速运动 B．通过电阻 R 的电流方向为从 Q 到 N C．金属棒 ab 的最大加速度为 gsinθ D．电阻 R 产生的焦耳热等于金属棒 ab 减少的重力势能 6．如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平面内，整个导轨处于竖 直向下的匀强磁场中，质量均为 m  0.2kg 的导体棒 MN、PQ 垂直静止于平行导轨上， s， 与导轨构成矩形闭合回路。某时刻给导体棒 MN 一个水平向右的瞬时冲量 I  0.4N � 则从此时至 PQ 达到最大速度的过程中，回路中产生的焦耳热为（　　） A．0.1J B．0.2J C．0.3J D．0.4J 7．光滑金属导轨宽 L  0.25m ，电阻不计，均匀变化的磁场充满整个轨道平面，如图 甲所示，磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示．金属棒 ab 的电阻为 2 ， 垂直固定在导轨上静止不动，且与导轨左端距离 d  0.4m ，则（　　） A． 1s 末回路中的电动势为 0.1V B． 1s 末回路中的电流为 0.1A C． 2s 内回路产生的电热为 0.1J D． 2s 末， ab 所受安培力大小为 0.2N 8．如图所示，阻值不计、足够长的平行光滑导轨竖直放置，上端连接一电阻，一金属 棒（电阻不计）水平放置与导轨接触良好，导轨平面处于匀强磁场中且与磁场方向垂 直，金属棒从某处由静止释放向下运动，设运动过程中棒的加速度为 a、动量为 p、通 过的电荷量为 q、重力势能为 ） Ep 、位移为 x、运动时间为 t．下列图像不正确的是（　 A． B． C． D． 二、多选题 9．如图甲所示，光滑的水平面内 MN、QP 间存在一匀强磁场，磁场方向竖直向下， 一正方形金属线框放置在绝缘水平面上。 t  0 时，该线框在水平向右的外力 F 作用下 紧贴 MN 从静止开始做匀加速直线运动，外力 F 随时间 t 变化的图像如图乙所示，已 知线框的质量 m  0.2kg 、电阻 R  1Ω ，则下列说法正确的是（　　） A．线框边长为 0.5m B．磁场宽度为 2.5m C．匀强磁场的磁感应强度大小为 2T D．线框进入磁场过程中，通过线框任一横截面的电荷量为 1C 10．如图所示，直角三角形金属框 abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，方 向平行于 bc 边竖直向上，从上向下看，当金属框绕 bc 边以角速度  顺时针转动时， a、b、c 三点的电势分别为 a 、 b 、 c 。已知 ab 边的长度为 l。下列说法正确的是（ ） A． B． a  c b   c ，金属框中无电流 ，金属框中电流方向沿 a→b→c→a C． U ba  1 2 Bl  ，金属框中无电流 2 D． U ca  1 2 Bl  ，金属框中电流方向沿 a→c→b→a 2 11．如图所示，半径分别为 r 和 3r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为 2r ， 电阻为 R 的均匀金属棒 MN 置于圆导轨上， NM 的延长线通过圆导轨中心 O，在两环 之间接阻值为 R1  R2  2 R 的两定值电阻，装置的俯视图如图所示，整个装置位于匀强 磁场中，磁感应强度的大小为 B，方向竖直向下，金属棒在水平外力作用下以角速度  绕圆心 O 顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导轨电阻不计。 下列说法正确的是（　　） A．金属棒中电流从 N 流向 M B．金属棒转动产生的电动势为 4B r 2 2B r 2 C．电阻 R1 中的电流为 R 8B 2 2 r 4 R D．整个电路消耗的电功率为 12．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和 2L 的两只正方形单匝闭合线框 a 和 b，以相同的速度从磁感应强度为 B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则下 列说法正确的是（　　） A．产生的焦耳热之比为 1∶4 B．产生的焦耳热之比为 1∶1 C．通过铜丝某截面的电量之比为 1∶2 D．通过铜丝某截面的电量之比为 1∶4 三、实验题 13．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用 了如图甲所示的实验装置。 （1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度△d，如图乙所示， △d=___________mm； （2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间△t 内感应电 动势的平均值 E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实 验中常用的控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是∶在△t 时间内__________； （3）得到多组△t 与 E 的数据之后，若以 E 为纵坐标、△t 为横坐标画出 E-△t 图像， 发现图像是一条曲线不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最 简单的改进办法是以__________为横坐标； （4）根据改进后画出的图像得出的结论是∶在误差允许的范围内__________。 14．如图所示，将条形磁体从同一高度插入线圈的实验中。 （1）快速插入和缓慢插入，磁通量的变化量 ΔΦ 相同吗？指针偏转角度相同吗？ （2）分别用一根磁体和两根磁体以同样速度快速插入，磁通量的变化量 ΔΦ 相同吗？ 指针偏转角度相同吗？ （3）感应电动势的大小取决于什么？ 四、解答题 15．在光滑绝缘水平面上，一矩形线圈 abcd 置于磁感应强度 B  1.0T 的匀强磁场的 左侧，bc 边恰在磁场左边缘，磁场的宽度等于线圈 ab 边的长度，已知 ab  1.0m ， bc  0.5m ，线圈总电阻 v  6.0m / s R  1.0Ω ，如图所示。矩形线圈在水平向右的拉力 F 作用下以 的速度匀速通过磁场区域。求： （1）该过程中线圈中感应电流 I 的大小和方向； （2）该过程中拉力 F 的大小。 16．如图所示，匝数为 N、电阻为 r、面积为 S 的圆形线圈 P 放置于匀强磁场中，磁 场方向与线圈平面垂直，线圈 P 通过导线与阻值为 R 的电阻以及两平行金属板相连， 两金属板之间的距离为 d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场．当线图 P 所在位置的 磁场均匀变化时，一质量为 m、带电荷量大小为 q 的油滴在两金属板之间的竖直平面 内做圆周运动，重力加速度为 g，求： （1）流过电阻 R 的电流； （2）线圈 P 所在磁场磁感应强度的变化率的绝对值。 17．如图甲所示电路，定值电阻 R0 、小灯泡 L 与金属圆线圈连成闭合回路，在金属圆 线圈区域内存在匀强磁场， t  0 时刻，磁感应强度方向垂直线圈所在平面向里，磁感 应强度 B 的大小随时间 t 的变化关系如图乙所示。已知线圈匝数 N  100 匝、半径 r  10cm 、总电阻 R  2 ，定值电阻 R0  3 ，小灯泡电阻 RL  6 且阻值不随温度变 化。取   3 ，求： （1）线圈中产生的感应电动势和感应电流的大小； （2） 0 ~ 2s 内流过小灯泡的电流方向和小灯泡消耗的电能。 18．如图平行金属导轨 MN、PQ 固定在水平面内，间距 d  1m ，导轨间存在一个宽 度 L  1m 的匀强磁场区域，磁感应强度大小为 B  0.5T ，方向如图，导轨在磁场内的 部分是光滑的。金属棒 a 静止在距离磁场左边界 右边界 d  1m x2  0.21m ，两金属棒的质量均为 。现在给金属棒 a 一个初速度 m  0.1kg v0  3m/s x1  1.25m ，金属棒 b 静止在距离磁场 ，阻值均为 R  0.5 ，长度均为 从开始沿导轨向左滑动。两金属棒始终 与导轨垂直且接触良好，导轨在磁场外的部分与金属棒间的动摩擦因数为 轨足够长且电阻不计， g  10m/s2 。求： （1）金属棒 a 进入磁场时的速度大小； （2）通过计算说明金属棒 a 最终停在距磁场右边界多远处。 （3）金属棒 b 产生的焦耳热。   0.2 ，导 参考答案 1．D 2．D 3．D 4．C 5．C 6．B 7．B 8．B 9．AC 10．AC 11．BD