2.2 法拉第电磁感应定律 课后提升 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 a 图为某中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作的一个“特斯拉线圈”。 其原理图如图 b 所示，线圈匝数为 n，面积为 S，若在 t 时间内，匀强磁场平行于线圈 轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1 均匀增加到 B2，则该段时间内线圈两端的电势 差的大小（　　） S  B2  B1  t A．恒为 nS  B2  B1  t B．恒为 S  B2  B1  t C．从 0 均匀变化到 nS  B2  B1  t D．从 0 均匀变化到 2．如图，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为 d、磁感应强度为 B 的匀强磁 场．质量为 m、电阻为 R 的正方形线圈边长为 L（L<d），线圈下边缘到磁场上边界的 距离为 h。将线圈由静止释放，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时刻的速度都是 v0 在整个线圈穿过磁场的全过程中（从下边缘进入磁场到上边缘穿出磁场），下列说法 中正确的是（　　） A．线圈可能先加速后减速 B．线圈的最小速度一定是 mgR B 2 L2 C．线圈的最小速度一定是 2 g ( h  d  L) D．线圈产生的焦耳热为 2mgd 3．如图所示，某同学在电磁炉面板上竖直放置一纸质圆筒，圆筒上套一环形轻质铝箔， 电磁炉产生的交变磁场的频率、强弱可以调节。现给电磁炉通电，发现铝箔悬浮了起 来，则（　　） A．只减小磁场，铝箔悬浮高度将不变 B．只增大频率，铝箔中产生的感应电流增大 C．更换薄铝箔，铝箔中产生的感应电流变大 D．在产生图示方向磁场时，断开电源，铝箔中会产生图示方向的电流 4．如图所示，长为 L 电阻值为 R 的直导体棒平放在纸面上，大小为 B 的匀强磁场垂直 于纸面分布，现使直棒以垂直于棒大小为 v 的速度匀速运动，下列说法中正确的是（ ） A．棒中感应电流由 a 到 b，大小为 BLv R B．棒中感应电动势小于 BLv ，a 端电势低于 b 端 C．棒中感应电动势等于 BLv ，a 端电势高于 b 端 D．棒中感应电动势等于 BLv ，a 端电势低于 b 端 5．将一半径为1m 、电阻 R     重力未知的金属闭合圆环用一带有力传感器的细线 悬挂于天花板的 O 点，同时在圆环圆心等高点的上方加一按 B  2  kt （k 未知且为恒 量，式中各量的单位均为国际单位）随时间逐渐增大的磁场如图甲所示，现发现拉力 传感器的示数变化如图乙所示。不考虑金属圆环的形变和电阻的变化，整个研究过程 细线未断且圆环始终处于静止状态。则以下说法正确的是（　　） A．金属环的重力为 6N B．k 值为 3T/s C． 0  2s 时间内金属环的功率为   W D． 0  2s 时间内通过金属环某一截面的电荷量为 2  C  6．一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示位置时（　　） A．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 B．穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 C．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D．穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 7．如图所示，间距为 L 的平行光滑足够长的金属导轨固定倾斜放置，倾角 θ=30°， 虚线 ab、cd 垂直于导轨，在 ab、cd 间有垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场。质量均为 m、阻值均为 R 的金属棒 PQ、MN 并靠在一起垂直导轨放在导 轨上。释放金属棒 PQ，当 PQ 到达 ab 瞬间，再释放金属棒 MN；PQ 进入磁场后做匀 速运动，当 PQ 到达 cd 时，MN 刚好到达 ab。不计导轨电阻，重力加速度为 g。则 MN 通过磁场过程中，PQ 上产生的焦耳热为（　　） 2m3 g 2 R 2 A． B 4 L4 m3 g 2 R 2 B． B 4 L4 m3 g 2 R 2 C． 4 B 4 L4 m3 g 2 R 2 D． 2 B 4 L4 8．如图所示 abcd 水平放置的平行“‫”׆‬形光滑金属导轨，间距为 l，导轨间有垂直于导 轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，导轨电阻不计， 已知金属杆 MN 倾斜放置， 与导轨成 θ 角，单位长度的电阻为 r，保持金属杆以速度 v 沿平行于 cd 的方向滑动（金 属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（　　） A．金属杆中电流从 M 端流向 N 端 C．金属杆所受安培力的大小为 2 Blv sin  r B．电路中感应电流的大小为 Bv sin  r D．电路中感应电动势的大小为 Blv sin  二、多选题 9．如图，水平虚线 L1、L2 之间存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场区域 的高度为 h。竖直平面内有一质量为 m 的直角梯形线框，其底边水平，上、下边长之 比为 1：5，高为 2h。现将线框 ABCD 在磁场边界 L2 的下方 h 处用外力 F=2mg 作用， 从静止开始运动（上升过程底边始终水平，线框平面始终与磁场方向垂直），当 AB 边 刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零，在 DC 边刚进入磁场前的一段时间内，线框 做匀速运动。重力加速度为 g，下列说法正确的是（　　） A．AB 边刚进入磁场时线框的速度为 B．AB 边刚进入磁场时线框的速度为 gh 2gh C．从线框开始运动到 DC 边刚进入磁场的过程中，线框产生的焦耳热为 47 mgh 16 3 D．DC 边刚进入磁场时，线框加速度的大小为 g 4 10．如图甲所示，一质量为 m、边长为 L，电阻为 R 的单匝正方形导线框 abcd 放在绝 缘的光滑水平面上。空间中存在一竖直向下的单边界匀强磁场，线框有一半在磁场内。 其 ad 边与磁场边界平行。t=0 时刻起，磁场的磁感应强度随时间均匀减小，如图乙所 示。线框运动的 v-t 图像如图丙所示，图中斜向虚线为过 O 点速度图线的切线，则（　 ） A．线框中的感应电流沿顺时针方向 mv0 R 3 B B．磁感应强度的变化率为 0t1L 4m 2 v02 R C．t3 时刻，线框的热功率为 B02 L2t12 mv0 D．0-t2 时间内，通过线框的电荷量为 B0 L 11．如图所示，在磁感应强度 B=2T 的匀强磁场中，有一个半径 r=0.5m 的金属圆环， 圆环所在的平面与磁感线垂直。 OA 是一个金属棒，它沿着顺时针方向以 20rad/s 的角 速度绕圆心 O 匀速转动，且 A 端始终与圆环相接触， OA 棒的电阻 R  0.1Ω ，图中定值 电阻 R1  100Ω ， R2  4.9Ω ，电容器的电容 C  100pF ，圆环和连接导线的电阻忽略不 计，则（　　） A．电容器上极板带正电 B．稳定后电容器所带电荷量为 4.9×10-7C C．电路中消耗的电功率为 5W D．稳定后的金属棒转动一周时在棒上产生的焦耳热为  J 100 12．如图所示，在磁感应强度 B＝2.0 T 的匀强磁场中，金属杆 PQ 在外力 F 作用下在 粗糙 U 形导轨上以速度 v＝2 m/s 向右匀速滑动。两导轨间距离 l＝1.0 m，电阻 R＝ 2.0 Ω，金属杆的电阻 r＝1.0 Ω，导轨电阻忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．通过 R 的感应电流的方向为由 a 到 d B．金属杆 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为 4.0 V C．金属杆 PQ 受到的安培力大小为 4.0 N D．外力 F 做功的数值等于电路产生的焦耳热 三、实验题 13．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置。 如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的 情况有： （1）原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向__ _____（填“左”或者“右”）偏转一下。 （2）如上图所示，把原线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第 二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是 E1 _______ E2 ，（填＞， ＝，或＜） 14．小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。 （1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电表及开关按如图所示部 分连接，要把电路连接完整且正确，则 N 连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或 “c”），M 连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或“c”）。 （2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片 P 向右匀 速滑动时，灵敏电流计的指针向右偏转，由此可以判断___________。 A．滑动变阻器的滑片 P 向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转 B．线圈 A 中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转 C．滑动变阻器的滑片 P 匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央 （3）实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比 第二次指针摆动的幅度大，原因是线圈中第一次的___________（选填“磁通量”、“磁通 量的变化量”或“磁通量的变化率”）比第二次的大。 四、解答题 15．如图 1 所示，间距 L=1m 的足够长倾斜导轨倾角  =37�，导轨顶端连一电阻 R  1 ，左侧存在一面积 S=0.6m2 的圆形磁场区域 B，磁场方向垂直于斜面向下，大 小随时间变化如图 2 所示，右侧存在着方向重直于斜面向下的恒定磁场 B1=1T，一长 为 L=1m，电阻 r=1Ω 的金属棒 ab 与导轨垂直放置，t=0 至 t=1s，金属棒 ab 恰好能 静止在右侧的导轨上，之后金属棒 ab 开始沿导轨下滑，经过足够长的距离进入 EF， 且在进入 EF 前速度已经稳定，最后停止在导轨上。已知 EF 左侧导轨均光滑，EF 右侧 导轨与金属棒间的动摩擦因数   tan  ，取 g=10m/s2，不计导轨电阻与其他阻力， sin37 �=0.6，cos37 �=0.8。求： （1）t=0 至 t=1s 内流过电阻的电流和金属棒 ab 的质量； （2）金属棒 ab 进入 EF 时的速度大小； （3）金属棒 ab 进入 EF 后通过电阻 R 的电荷量。 16．如图甲所示，AB、CD 是间距 l  1m 的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与 水平面夹角为  ，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导 轨电阻不计，长为 1m 的导体棒 ab 垂直 AB，CD 放置在导轨上，导体棒电阻 R=2Ω； AB、CD 右侧连接一电路，已