第二章电磁感应及其应用练习题 2021-2022 学年高二下学期物理教科版 （2019）选择性必修第二册 一、单选题 1．如图所示，一通有图示方向恒定电流的长直导线和一单匝闭合金属线圈放在光滑的水平面上，现给线圈一个初 速度 v ， v 的方向与电流方向的夹角为  ，电流足够大，则下列说法正确的是（　　） A．线圈最终停在水平面上 B．线圈中感应电流沿逆时针方向 C．线圈中的感应电流大小恒定 D．线圈最终以 v cos  的速率做匀速直线运动 2．下列说法正确的是（　　） A．为了纪念韦伯在电磁领域做出的贡献，磁通密度的单位定义为韦伯 B．奥斯特发现了电流的磁效应 C．伽利略制造出了人类历史上的第一台发电机 D．安培发现了法拉第电磁感应定律 3．如图所示，MN 与 PQ 为在同一水平面内的平行光滑金属导轨，间距 l=0.5m，电阻不计，在导轨左端接阻值为 R=0.6Ω 的电阻。整个金属导轨置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 B=2T。将质量 m=1kg，电阻 r=0.4Ω 的金属杆 ab 垂直跨接在导轨上。金属杆 ab 在水平拉力 F 的作用下由静止开始向右做匀加速运动，开始时， 水平拉力为 F0=2N，则下列说法正确的是（　　） A．2s 末回路中的电流为 10A B．回路中有顺时针方向的感应电流 C．若 2s 内电阻 R 上产生的热量为 6.4J，则水平拉力 F 做的功约为 18.7J D．若 2s 内电阻 R 上产生的热量为 6.4J，则金属杆克服安培力做功 6.4J 4．如图为研究自感现象的实验电路图，其中自感线圈直流电阻很小可忽略不计。下列可能出现的实验现象是（　 ） A．闭合开关，灯泡缓缓亮起来 B．闭合开关，灯泡立即亮起来，且亮度一直保持不变 C．断开开关，灯泡立即熄灭 D．断开开关，灯泡闪亮一下，然后熄灭 5．如图甲所示，一个圆形线圈用绝缘杆固定在天花板上，线圈的匝数为 n，半径为 r，总电阻为 R，线圈平面与匀 强磁场垂直，且下面一半处在磁场中，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。下列说法正确的是（　　） A．在 0~2t0 的时间间隔内线圈内感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向 B．在 0~2t0 的时间间隔内线圈受到的安培力先向上后向下 n r 2 B0 C．在 0~t0 的时间间隔内线圈中感应电流的大小为 2t0 R n r 3 B02 3 D．在 2 t0 时线圈受到的安培力的大小为 2t0 R 6．将匝数为 N 的闭合线圈放在随时间变化的匀强磁场 B 中，线圈平面与磁场重直．依据法拉第探究的结果，下列 关于线圈中产生的感应电动势 E 的表述正确的是（　　） A．感应电动势 E 的大小与线圈的匝数 N 无关 B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势 E 越大 C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势 E 越大 D．匝数一定时，感应电动势 E 的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率 7．电磁感应现象揭示了电与磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了很多电器设备，下列电器设备中利用电磁 感应原理工作的是（　　） A．微波炉 B．电磁炉 C．充电宝 D．白炽灯 8．如图所示为电磁炮的简化原理示意图，它由两条水平放置的平行光滑长直轨道组成。轨道间放置一个导体滑块 作为弹头。当电流从一条轨道流入，经弹头从另一条轨道流回时，在两轨道间产生磁场，弹头就在安培力推动下 以很大的速度射出去。不计空气阻力，将该过程中安培力近似处理为恒力，为了使弹头获得更大的速度，可适当( ) A．减小平行轨道间距 B．增大轨道中的电流 C．缩短轨道的长度 D．增大弹头的质量 9．一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在 1s 时间内均 匀地增大到原来的 3 倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在 1s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的 三分之一，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为（　　） 1 A． 3 B．1 C．3 D．4 10．如图所示，有两个完全相同的灯泡 A、B，A 与一自感线圈 L 相连接，B 与一定值电阻相连，线圈 L 的直流电 阻阻值与定值电阻 R 的阻值相等，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合瞬间 A、B 两灯一起亮 B．开关断开瞬间 B 灯会闪亮一下，A 灯不会闪亮一下 C．开关闭合稳定后 A 灯比 B 灯亮 D．断开开关瞬间，流过 A 灯的电流方向不变 11．如图所示，有一足够大的光滑水平面上存在非匀强磁场，其磁场分布沿 x 轴方向均匀增大，沿 y 轴方向是不变 的，磁场方向垂直纸面向外。现有一闭合的正方形金属线框（线框有电阻），质量为 m，以速度大小为 v0、方向 沿其对角线且与 x 轴成 45°角开始运动，以下关于线框的说法中正确的是（　　） A．线框中的感应电流方向沿逆时针方向 B．线框将做匀减速直线运动 1 2 C．线框运动中产生的内能为 mv0 4 D．线框最终将静止于平面上的某个位置 12．雅礼中学 99 级校友阳萌发现不同系统的智能手机都有其各自的充电器，且不能通用。阳萌和他的团队花了一 年多时间研发出一种带有万能芯片可以自动识别不同系统智能手机的充电器 Anker，其中有一款产品支持无线充电 技术，该技术使用的是以下哪一种物理原理（　　） A．电流热效应 B．电磁感应 C．静电感应 D．霍尔效应 二、填空题 13．如图，A、B 两个线圈置于同一水平桌面上，从上往下看，A 线圈通有顺时针方向的电流，则 B 线圈内的磁场 方向为向______（选填“上”或“下”）；当 A 线圈电流增大时，B 线圈会产生______（选填“顺”或“逆”）时针方向的感 应电流． 14．如图，桌面上放一闭合金属线圈，把一竖立的条形磁铁从位置 A 快速移到桌面上的位置 B，则此过程线圈中__ ___（填“有”或“无”）感应电流．若此实验做了两次，磁铁从位置 A 移到位置 B 的时间第一次比第二次长，则线圈 中产生的感应电动势第一次比第二次_______（填“大”或“小”）． 15．边长为 L 的正方形线框，t=0 时由静止进入大小为 B 的匀强磁场，做匀加速直线运动，t=T 时刚要完全进入磁 场，此时线框中的感应电流为 I0，则加速度 a 的大小为___________；线框电阻 R 的大小为___________． 16．如图所示，两根相距为 L 的竖直平行金属导轨位于磁感应强度为 B 方向垂直纸面向里的匀强磁场中，导轨电 阻不计，另外两根与上述光滑导轨保持良好接触的金属杆 ab、cd 质量均为 m，电阻均为 R；若要使 cd 静止不动， 则 ab 杆应向_______运动，速度大小为___________，作用于 ab 杆上的外力大小为_________ . 三、解答题 17．在学校举办的高楼落蛋活动中，为保证鸡蛋从高处落地后能完好无损，小明设计了如图甲所示的装置。装置 下端安装了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，其内、外分别为圆柱形和圆筒形。两者固定在一起，且两者 间存在沿径向向外的磁场，不考虑磁体在其他区域产生的磁场。圆筒形磁体与两条平行金属导轨 AH 和 BG 固定在 一起，CDEF 是一个金属线框，DE、CF 被约束在导轨的凹槽内，可沿导轨无摩擦滑动，线框 CD 的正中间接有一 个半径为 r（r 略大于圆柱形磁体的半径）、匝数为 N、总电阻为 R 的线圈，EF 之间接有一只装有鸡蛋的铝盒，铝 盒的电阻也为 R。导轨上方固定有一根绝缘细棒 HG。细棒与铝盒间连接了一根劲度系数为 k 的轻质绝缘弹簧。小 明将该装置置于距离水平地面高 h（h 远大于装置自身高度）处，并保持导轨竖直，待铝盒静止后将弹簧锁定，此 时线圈恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，整个装置竖直落到水平地面上后弹簧立即解除锁定，且磁体 连同两导轨和绝缘棒 HG 的速度立即变为零。已知线框 CDEF（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为 m，线框第一次 运动到最低点时弹簧的形变量是装置刚落地时的两倍，此时 EF 仍未进入磁场，线圈所在处的磁感应强度大小均为 B，重力加速度为 g，弹簧始终在弹性限度内，除线圈和铝盒外，线框其他部分的电阻不计，忽略空气阻力。求： （1）落地时线圈切割磁感线产生的感应电动势 E 以及线圈中感应电流的方向（俯视）； （2）从落地到线框最终静止的过程中，回路产生的总焦耳热 Q； （3）从落地到线框第一次运动到最低点的过程中，通过回路某截面的电荷量 q。 18．如图所示，在水平面上有两根足够长的平行光滑导轨 PQ 和 MN，其间的距离为 L，导轨的电阻不计。在导轨 的 P、M 端之间有一阻值为 R 的电阻，另一根电阻为 r 的金属棒 ab 垂直导轨放置并与导轨接触良好，在导轨所在 的空间存在着竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度为 B。若用水平外力拉动 ab 棒以速度 v 向右作匀速直线运 动，试求： （1）电阻 R 两端的电压； （2）作用在 ab 棒的水平外力 F 的大小和方向； （3）整个电路的发热功率。 19．如图，固定在匀强磁场中的正方形导线框 abcd 边长为 l，其中 ad 边和 bc 边是电阻为 R 的电阻丝，其余两边是 电阻可忽略的铜导线。匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与 ad 边 相同的电阻丝 PQ 架在线框上，在外力作用下，由静止开始从 ad 边滑向 bc 边。PQ 在滑动过程中与导线框接触良 好。当 PQ 经过 ab 边中点时，速度为 v，求： （1）电阻丝 PQ 经过 ab 边中点时，PQ 中的电流大小和方向； （2）从静止开始到运动至 ab 边中点的过程中，通过电阻丝 PQ 横截面的电荷量。 20．如图所示，半径为 R 的光滑圆形金属轨道固定在竖直面内，ab 为一条直径，b 点处有缺口。一根长度大于 2R、质量分布均匀的导体棒 PQ 置于圆形轨道上的 a 点，且与 ab 垂直，整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场 （未画出）中，磁感应强度大小为 B。t＝0 时刻，导体棒在竖直向上的外力 F0（未知量）作用下以速度 v 匀速向上 运动，在运动过程中始终与圆形轨道接触良好，并始终与 ab 垂直。已知导体棒单位长度的电阻为 r0，圆形轨道的 电阻忽略不计，重力加速度大小为 g。求： （1）t 时刻通过圆形轨道的电流大小和方向； （2）t 时刻外力 F0 的功率。 参考答案： 1．D 2．B 3．C 4．D 5．C 6．D 7．B 8．B 9．B 10．D 11．C 12．B 13． 上 顺 14． 有 小 15． 2L T2 16． 上 2BL2