第 2 章 电磁感应及其应用 章末综合提升训练 一、单选题 1．（2022·河南洛阳·高二期末）如图所示，虚线边界 MN 右侧充满垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强 度大小为 B，纸面内有一个边长为 L，粗细均匀的正方形导线框 abcd，cd 边与 MN 平行，导线框在外力的 作用下，先后以 v 和 2v 的速度垂直 MN 两次匀速进入磁场，运动过程中导线框平面始终与磁场垂直，则 （　　） A．两次进入磁场的过程中，导线框中的电流均为逆时针方向 B．导线框以速度 v 进入磁场时，c、d 两点的电压为 1 BLv 4 C．导线框先后两次进入磁场的过程中，产生的热量之比为 1：2 D．导线框先后两次进入磁场的过程中，外力做功的功率之比为 1：2 2．（2021·福建·上杭县才溪中学高二阶段练习）一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面，规定垂直纸面向里 的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图甲所示。现令磁感应强度 B 随时间 t 变化，先按图乙中所示的 Oa 图线变化，后来又按图线 bc 和 cd 变化，令 E1、E2、E3 分别表示这三段变化 过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3 分别表示对应的感应电流，则（　　） A．E1>E2，I1 沿逆时针方向，I2 沿顺时针方向 B．E1<E2，I1 沿逆时针方向，I2 沿顺时针方向 C．E1<E2，I1 沿顺时针方向，I2 沿逆时针方向 D．E2＝E3，I2 沿顺时针方向，I3 沿逆时针方向 3．（2022·浙江·宁波市奉化区教师进修学校高二期末）如图所示，有一闭合的金属线框 abcd，放置在垂 直于纸面的匀强磁场中，匀强磁场方向与线框平面垂直。在仅有线框移动的情况下，发现 ab 边受到竖直 向上的安培力，则此时线框处于以下哪种运动（　　） A．水平向左平移 B．水平向右平移 C．沿磁场边界向上平移 D．沿磁场边界向下平移 4．（2022·江苏省丹阳高级中学高二开学考试）空间中存在竖直向下的匀强磁场，有两根相互平行的金属 导轨（足够长）水平放置，如图所示（俯视图）。导轨上静止放置着两金属棒 AB、CD，某时刻在 AB 棒 上施加一恒力 F，使 AB 棒向左运动，导轨对金属棒的摩擦力不计，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且 接触良好，下列说法正确的是（　　） A．回路中有顺时针方向的电流 B．磁场对金属棒 AB 的作用力向左 C．金属棒 CD 一直做加速直线运动 D．金属棒 AB 先做加速度减小的加速运动，之后做匀速直线运动 5．（2017·四川·成都外国语学校高三期末）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 mgR B．线圈的最小速度一定是 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 二、多选题 6．（2021·福建·上杭县才溪中学高二阶段练习）如图所示，A、B 是两盏完全相同的白炽灯，L 是电阻不 计的电感线圈，如果断开开关 S1，接通 S2，A、B 两灯都能同样发光。若最初 S1 是接通的，S2 是断开的， 那么下列描述中正确的是（　　） A．刚接通 S2，A 灯就立即亮，B 灯延迟一段时间才亮 B．刚接通 S2 时，线圈 L 中的电流为零 C．接通 S2 以后，A 灯变亮，B 灯由亮变暗 D．接通 S2，电路稳定后再断开 S2 时，A 灯立即熄灭，B 灯先亮一下，然后熄灭 7．（2022·安徽省定远中学高二阶段练习）如图所示为家用单相电能表的结构示意图，其中电流线圈串联 在电路中，电压线圈并联在电路中，通过电流线圈和电压线圈的交变电流产生的交变磁场使铝盘中产生 涡旋电流，交变磁场对涡旋电流的安培力推动铝盘转动，转动方向如图中箭头所示。旁边还固定一块形 永久磁铁，铝盘转动时要从磁铁两极之间通过。关于家用单相电能表，下列说法正确的是（ ） A．用户功率越大，电压线圈在铝盘中产生的涡流越大 B．用户功率越大，电流线圈在铝盘中产生的涡流越大 C．永久磁铁在铝盘中产生的安培力推动铝盘转动 D．当停止用电时，永久磁铁可以使铝盘尽快停止转动，避免由于惯性继续转动而带来计量误差 8．（2022·四川省内江市第六中学高二开学考试）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 R1  100Ω ， R2  4.9Ω O 匀速转动，且 ，电容器的电容 A 端始终与圆环相接触， C  100pF OA 棒的电阻 R  0.1Ω ，图中定值电阻 ，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 9．（2022·全国·高三专题练习）如图所示是用电流传感器（相当于电流表，其内阻可以忽略不计）研究 自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为 R，L 是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值 也为 R.图甲、乙、丙、丁是某同学画出的在 t0 时刻开关 S 切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图 象．关于这些图象，下列说法中正确的是（　　） A．图甲是开关 S 由断开变为闭合，通过传感器 1 的电流随时间变化的情况 B．图乙是开关 S 由断开变为闭合，通过传感器 1 的电流随时间变化的情况 C．图丙是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况 D．图丁是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况 10．（2022·四川西昌·高二期末）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 11．（2022·全国·模拟预测）如图所示，电阻不计的光滑 U 形金属导轨固定在绝缘水平面上。区域Ⅰ、Ⅱ 中存在方向均竖直向上的磁场，Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加，Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金 属棒在外力 F 作用下从无磁场区域中 a 位置由静止开始向右做匀加速运动，到达区域Ⅱ的左边界时撤去 外力 F，金属棒经Ⅱ区的 b 位置到达 c 位置时速度变为零。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好， 下列说法正确的是（　　） A．金属棒能够返回无磁场区 B．在无场区运动过程中，通过金属棒的电量为 0 C．金属棒第一次经过 b 时的加速度大于第二次经过 b 时的加速度 D．从 a 至 c 外力 F 做的功等于回路中的焦耳热 三、填空题 12．（2021·黑龙江·齐齐哈尔市第八中学校高二期中）现把电阻与线圈两端相连构成闭合回路，在线圈正 上方放一条形磁铁，如图所示，磁铁的 S 极朝下，在将磁铁的 S 极插入线圈的过程中，通过电阻的感应电 流的方向由___________，线圈与磁铁相互___________（填“吸引”或“排斥”）。 13．（2021·甘肃·卓尼县柳林中学高二期中）如图所示，将直径为 d、电阻为 R 的闭合金属环从匀强磁场 B 中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为_________。 14．（2021·上海市控江中学高二期中）如图为法拉第发现电磁感应现象的实验示意图，产生电磁感应现 象的是___________（填“A”或“B”）线圈。当电键闭合瞬间，通过灵敏电流计的电流方向为___________ （填“D 到 C”或“C 到 D”）。 四、解答题 15．（2017·四川·树德中学高二期末）如图所示，面积为 0.2 m2 的 100 匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向 垂直于线圈平面。已知磁感应强度随时间变化的规律为 B=(2＋0.2t)T，定值电阻 R1=6 Ω，线圈总电阻 R2=4 Ω，求 b、a 两点间的电势差 Uba。 16．（2022·全国·高三专题练习）如图甲所示，在水平放置的足够长的平行金属导轨上，左右两端各接有 一个阻值为 R 的电阻，导轨电阻不计，匀强磁场的方向垂直导轨平面向下。一质量 m＝0.1kg、电阻 r＝ R 2 的金属棒置于导轨上，与导轨垂直且接触良好。现用一大小 F＝（0.3＋0.2t）N 的水平拉力（平行于导 轨）作用在金属棒上，经过 2s 后撤去 F，再经过 0.55s 金属棒停止运动，图乙为金属棒运动的 vt 图象，取 g＝10m/s2。求： （1）金属棒与导轨之间的动摩擦因数 μ； （2）整个过程中金属棒运动的距离 l。 17．（2022·浙江·高二期末）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨竖直固定放置，导轨间距 L  0.5m 。 两金属棒 ab 、 cd 均垂直于导轨放置且与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，两棒的质量均为 m  0.2kg ，金属棒 ab 电阻 R1  0.2 ，金属棒 cd 电阻 R2  0.3 ，回路中其余电阻忽略不计。 cd 棒放置在 水平绝缘平台上，整个装置处在垂直于导轨平面向里的匀强磁场中，磁感应强度 B  1T 。棒 ab 在恒力 F 作用下由静止开始向上运动。当棒 ab 上升距离为 x  2m 时，它达到最大速度 vm ，此时 cd 棒对绝缘平台 的压力恰好为零。 g 取 10m/s ，求： 2 （1）恒力 F 的大小；（2） ab 棒达到的最大速度 （4）在此过程中 cd 棒产生的焦耳热。 vm ；（3）在此过程中通过 ab q 棒的电荷量 ； 参考答案： 1．C 2．B 3．A 4．C 5．D 6．BCD 7．BD 8．ACD 9．BC 10．AB 11．AC 12． b-a 排斥 B d 2 13． 4 R 14． B D到C 15．-2.4 V 16．（