2.3 感应电动势的大小—法拉第电磁感应定律基础巩固 2021—2022 学 年高中物理沪教版（2019）选择性必修第二册 一、选择题（共 15 题） 1．穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系，如图所示，在下列各个时刻，线圈中感应电动势最小的是（ ） A．1s 末 B．3s 末 C．4s 末 D．8s 末 2．物理学的发展是世界顶尖科学家智慧的结晶，如：伽利略、牛顿、法拉第，安培等科学家为物理学的 发展拓荒开道，下列说法中符合物理史实的是（　　） A．伽利略利用斜面实验研究自由落体运动的规律，建立了平均速度、瞬时速度和加速度的概念 B．牛顿在伽利略斜面实验的基础上，利用合理外推驳斥了亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点 C．法拉第发现了产生感应电流的条件和规律，并对理论和实验资料进行严格分析后得出电磁感应定律 D．安培在研究磁场的来源时，发现通电导线周围存在磁场，提出分子电流假说 3．穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒钟均匀地减少 2Wb，则（　　） A．线圈中感应电动势每秒钟增加 2V B．线圈中感应电动势每秒钟减少 2V C．线圈中无感应电动势 D．线圈中感应电动势保持 2V 不变 4．如图甲所示，平行纸面放一环形闭合导体线圈，线圈所在空间充满垂直纸面的匀强磁场，该磁场方向 垂直纸面向里为 B 的正方向，线圈中感应电流方向沿顺时针方向为正方向，如要产生如图乙所示的随时间 变化的感应电流，则磁感应强度 B 随时间变化图象可能是图中的（ ） A． B． C． D． 5．半径为 r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直 于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为 d，如图所示。有一变化的磁场垂直于纸面，规定向内为 正，变化规律如图所示。在 t=0 时刻平板之间中心有一重力不计，电荷量为+q 的微粒，从静止释放，两板 间距足够长。则以下说法正确的是（　　） A．第 1 秒内上极板的电势高于下极板的电势 B．第 1 秒内与第 2 秒内粒子所受电场力方向相反 C．第 1 秒时粒子将的速度最大 D．2 秒内粒子的位移为零 6．一根导体棒 ab 在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直。如图所示， 则有（　　） A． C． U ab  0V  a  b ，  a  b B． U ab 越来越大 D．  a  b ， U ab ， U ab 越来越大 保持不变 7．如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框 abcd ，线框由均匀电阻丝制成，边长为 L，总电阻值 为 r。两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场方向竖直向下。线框 abcd 沿垂直于 cd 方向的速度进入磁场，当对角线 ac 刚进入磁场时线框的速度大小为 v，方向与磁场边界成 45�角，则对角 线 ac 刚进入磁场时（　　） A．线框产生的感应电动势为 2BLv BLv B．线框中的感应电流为 r B 2 L2v C．线框所受安培力大小为 r D． ac 两端的电压为 BLv 8．在匀强磁场中放置一匝数为 100 匝的闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直，线圈面积为 1×10-2m2。磁场 的磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图所示，下列说法正确的是（　　） A．线圈在第 1s 内产生的感应电动势大于第 3s 内产生的感应电动势 B．第 2s 内穿过线圈的磁通量为 2×10-2Wb C．在 t＝2s 到 t＝4s 内穿过线圈的磁通量变化量等于 0 D．在第 3s 末线圈中的感应电动势等于 0 9．英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示,一个半径为 r 的绝缘细圆环 水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场 B,环上套一带电荷量为+q 的小球,已知磁感应强度 B 随时间均匀增 加,其变化率为 k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是(　 　) A．0 B． r2qk/2 C．2πr2qk D．πr2qk 10．如图所示，单匝金属线圈半径为 r1，电阻为 R，内部存在一圆形区域匀强磁场，磁场区域半径为 r2， 磁感应强度随时间的变化为 B=kt(k>0），磁场方向垂直纸面向外，下列说法正确的是 A．线圈中感应电流的方向为逆时针方向 B．线圈具有收缩趋势 k r2 2 C．线圈中感应电流的大小为 R D．线圈中感应电动势的大小为  kr12 11．如图甲所示，固定闭合线圈 abcd 处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强 度大小 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．t＝1s 时，ab 边受到的安培力方向向右 B．t＝1s 时，ab 边受到的安培力方向向左 C．t＝2s 时，ab 边受到的安培力最大 D．t＝4s 时，ab 边受到的安培力最大 l2 12．轨道列车利用磁场制动的原理可简化为如图所示的物理模型。水平面上间距为 的平行光滑导轨间分 l1 布着一系列磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向如图所示。相邻磁场边界的间距为 ，磁场边界与轨道垂直。 矩形的线框的质量为 m， ad  bc  l1 ， ab  cd  l2 ，初始时刻线框的速度为 v， 导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．线框做匀减速直线运动直到静止 B．初始时刻线框切割磁感线产生的总电动势为 Bl1v ab 边恰好要进入下一磁场， C．若增大磁感应强度后线框减速到停下的距离不变 D．线框减速到 0 的过程中，安培力对 1  mv 2 ab 边做的功为 4 13．如图甲所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，磁感线方向与导线框所在平面垂直．规定垂直纸面向里 方向为磁场的正方向，磁感应强度 B 随时间 t 变化的规律如图乙所示．则( ) A．从 0 到 t1 时间内，导线框中电流越来越小 B．从 0 到 t1 时间内，导线框 ab 边受到的安培力不变 C．从 0 到 t2 时间内，导线框中电流的方向先为 adcba 再为 abcda D．从 0 到 t2 时间内，导线框中电流的方向始终为 adcba 14．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感 应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的是（　　） A．为了减小电阻，电吉他应选用银质弦 B．使磁体 N、S 位置互换，电吉他将不能正常工作 C．减少线圈的匝数可以减小线圈中的感应电动势 D．弦振动过程中，线圈中的电流大小发生变化，方向保持不变 15．如图所示，用一根横截面积为 S 的硬导线做成一个半径为 r 的圆环，把圆环部分置于均匀变化的匀强 B 磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率 t  k （k＞0），ab 为圆环的一条直径， 导线的电阻率为 ρ。则（ ） A．圆环具有扩张的趋势 B．圆环中产生顺时针方向的感应电流 1 C．图中 ab 两点间的电压大小为 k 2 krS D．圆环中感应电流的大小为 4  二、填空题（共 4 题） 16．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数 n=1500 匝，横截面积 S=20cm2，螺线管导线电阻 r=1.0Ω，R1=4.0Ω，R2=5.0Ω，C=30μF．闭合开关，在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 按如 图乙所示的规律变化．电路中电流稳定后电容器两板间的电压是_____V，下极板带_____电． 17．一个 20 匝的闭合线圈，面积为 S=0.1m2，总电阻为 R=2Ω，垂直通过线圈的匀强磁场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图所示，则在 0～1s 的时间内通过线圈导线截面的电量为_______________C。若 t0 时刻通过线圈的感应电流等于 0～t0 时间内通过线圈的平均感应电流，则 t0=_____________s。 18．小明同学设计了一个“电磁天平”，如图 1 所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平 衡．线圈的水平边长 L=0.1m，竖直边长 H=0.3m，匝数为 N1．线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 B0=1.0T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在 0～2.0A 范围内调节的电流 I．挂盘放上待测物体后， 调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．（重力加速度取 g=10m/s2） （1）为使电磁天平的量程达到 0.5kg，线圈的匝数 N1 至少为___________匝． （2）进一步探究电磁感应现象，另选 N2=100 匝、形状相同的线圈，总电阻 R=10Ω，不接外电流，两臂平 衡，如图 2 所示，保持 B0 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间均匀变 大，磁场区域宽度 d=0.1m．当挂盘中放质量为 0.01kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率 B t 等于___________T/s． 19．在研究电磁感应现象的实验中所用的实验仪器如图所示，它们是：（1）电流计（2）直流电源（3） 带铁芯的线圈 a（4）线圈（5）电键（6）滑动变阻器。 ① 某同学将实物连成电路，检查无误后，闭合电键的瞬间发现电流计的指针向右偏转。在闭合电键一段时 间后电路达到稳定，电流计的指针指在________位置（填写“0 刻线的左方”或“0 刻线”或“0 刻线的右方”）。 断开电键的瞬间，电流计的指针将________偏转（填写“向左”或“不”或“向右”）。 ② 某同学第一次将滑动变阻器的触头 P 从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头 P 从变 阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，第一次比第二次的幅度________（填 写“大”或“小”），原因是线圈中__________（填写“磁通量”或“磁通量的变化”或“磁通量变化率”）第一次比第 二次的大。 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示，固定在水平面上间距为 L 的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒 MN 和 PQ 长度也为 L、电阻均为 R，两棒与导轨始终接触良好。MN 两端通过开关 S 与电阻为 R 的单匝金属线圈 相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量 k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向 下的匀强磁场，磁感应强度大小为 B．PQ 的质量为 m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。 （1）闭合 S，若使 PQ 保持静止，需在其上加多大的水平恒力 F； （2）断开 S，PQ 在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为 v 的加速过程中