鲁科版 (2019)选择性必修 第二册第2节 法拉第电磁感应定律同步训练题

2.2法拉第电磁感应定律同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第二册

一、选择题（共15题）

1．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Ob之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度匀速转动，则外力做功的功率是（ ）

A． B． C． D．

2．如图所示，边长为2L的等边三角形abc区域内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，a为x轴的坐标原点一个长为L，宽为L的矩形线框置于x轴上，t=0时刻线框D点在坐标原点，线框以恒定的速度v穿过磁场。用i表示线框中的电流（逆时针为正），F表示线框所受的安培力的大小，P表示安培力的功率，表示线框中的磁通量，则下列图像正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3．法拉第圆盘发动机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，下列说法正确的是（   ）

A．圆盘虽然转动，但由于通过圆盘的磁通量没有变化，没有电流通过电阻R

B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流过电阻R

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的两倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

4．如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形团合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论不正确的是（　　）

A．感应电流方向不变 B．CD段直线始终不受安培力

C．感应电动势最大值E=Bav D．感应电动势平均值

5．如图甲所示，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2，螺线管导线电阻r=2Ω，电阻R=4Ω，磁感应强度B的B-t图像如图乙所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（　　）

A．电阻R中的电流方向是从A到C B．感应电流的大小均匀变化

C．电阻R两端的电压为4V D．C点的电势为6V

6．如图所示，A、B为同种金属材料制成的正方形线框，且导线横截面积相同，A的边长是B的二倍，当它们的底边在同一高度时同时开始竖直下落，垂直进入如图所示的磁场中，A恰能匀速下落，那么（　　）

A．B框一定匀速下落

B．刚进入磁场时，A中感应电流是B中感应电流的2倍

C．二框全部进入磁场后将匀速运动

D．二框全部进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量相等

7．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2，在先后两种情况下（　　）

A．线圈中的感应电动势之比为E1：E2＝2：3

B．线圈中的感应电流之比为I1：I2＝1：2

C．线圈中产生的焦耳热之比Q1：Q2＝2：1

D．通过线圈某截面的电荷量之比q1：q2＝1：2

8．如图所示，在x≤0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里. 矩形线框abcd从t=0时刻起由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流I（取逆时针方向的电流为正）随时间t的变化图线是

A．

B．

C．

D．

9．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为L，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的直角梯形线圈，ab与dc间的距离也为L。t=0时刻，ab边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→d→c→b→a的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是 （       ）

A． B．

C． D．

10．如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的金属导轨，间距d=0.5m。导轨右端连接一阻值为4Ω的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，aC长为2m。在t=0时，电阻为1Ω的金属棒ab在水平恒力F=0.6N作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从CD运动到EF过程中，小灯泡的亮度始终没有发生变化。则：（　　）

A．金属杆产生的感应电动势始终为2.4V

B．金属杆在t时刻的加速度大小为

C．金属杆的质量为0.15kg

D．从a到F，水平恒力对金属杆做的功为15.6J

11．如图甲所示，空间中存在一大小为0.2T、方向与竖直面（纸面）垂直的匀强磁场区域，磁场的上、下边界（虚线）间的距离为0.2m且两边界均为水平面；纸面内磁场上方有一质量为0.01kg的正方形导线框abcd，导线框的总电阻为0.002Ω，其上、下两边均与磁场边界平行。线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至cd边到达磁场上边界为止，该过程中产生的感应电动势如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度大小为10m/s2，下列判断正确的是（　　）

A．导线框的边长为0.2m

B．ab边刚进入磁场时，导线框的速度大小为0.25m/s

C．ab边刚离开磁场时，导线框的速度大小为1.5m/s

D．ab边刚离开磁场时，导线框的加速度大小为30m/s2

12．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（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

C．图中ab两点间的电压大小为

D．圆环中感应电流的大小为

13．如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆（　　）

A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下

B．穿过磁场Ⅰ的时间可能等于在两磁场之间的运动时间

C．穿过两磁场产生的总热量为3mgd

D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度一定大于

14．用同种材料粗细均匀的电阻丝做成 ab、cd、ef 三根导线，ef 最长，分别放在电阻 可忽略的光滑的平行导轨上，如图所示，磁场均匀且垂直于导轨平面，用外力使导线 水平向右做匀速运动（每次只有一根导线在导轨上），而且每 次外力做功的功率相等，则下列说法正确的是（       ）

A．ab 运动的最快

B．ef 运动的最快

C．导线产生的感应电动势相等

D．每秒钟产生的热量不相等

15．在PQ、QR区域中存在着磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，一导线框位于纸面内，线框的邻边都相互垂直，边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图。从t＝0时刻开始线框匀速横穿两个磁场区域。以为线框中电动势的正方向。用e表示回路的电动势，，则以下e-t示意图中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

二、填空题（共4题）

16．一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面垂直，若磁感应强度在0.05 s内由0.1 T增加到0.5 T。在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是______Wb；磁通量的平均变化率是________Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是________V。

17．如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框，边长大于边长，置于垂直纸面向里、边界为的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于。第一次边平行进入磁场，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面积的电荷量为；第二次边平行于进入磁场，线框上产生的热量为，通过线框导体横截面的电荷量为，则______（选填“”、“”或“”），______（选填“”、“”或“”）。

18．一个闭合的导线圆环，处在匀强磁场中，设导线粗细均匀，当磁感应强度随时间均匀变化时，线环中电流为I，若将线环半径增大1/3，其他条件不变，则线环中的电流强度为________.

19．一水平放置、半径为r的金属圆盘绕过其圆心O的竖直轴在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，盘边缘上固定一竖直的挡光片．盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图甲所示．乙为光电数字计时器的示意图．光源A中射出的光可照到B中的接收器上，若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮断的时间．

圆盘直径用20分度的游标卡尺测得，结果如图丙所示(只画了部分图)；挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图丁所示(只画了部分图)．由图可知：

(1) 圆盘的直径d为________cm；

(2) 挡光片的宽度l为________mm；

(3) 若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms，则圆盘转动的角速度为_______rad/s

(保留3位有效数字)．

(4) 金属圆盘中心O与边缘的电压为___________．(用字母B、d、ω表示)

三、综合题（共4题）

20．有电阻的导电圆盘半径为R，其边缘用电阻不计的导电材料包裹，可绕固定点O在水平面内转动，其轴心O和边缘处电刷A均不会在转动时产生阻力，空气阻力也忽略不计．用导线将电动势为E的电源、导电圆盘、电阻和开关连接成闭合回路，如图1所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场，如图2所示只在A、O之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，两图中磁场的磁感应强度大小均为B，且磁场区域固定．如果将开关S闭合，圆盘将会转动起来．

（1）在图1中，将开关S闭合足够长时间后，圆盘转速达到稳定．

a．从上往下看，圆盘的转动方向是顺时针还是逆时针？

b．求稳定时圆盘转动的角速度ω1的大小．

（2）在图2中，进行了两次操作：第一次，当圆盘加速到ω0时将开关断开，圆盘逐渐减速停下；第二次，当圆盘加速到2ω0时将开关断开，圆盘逐渐减速停下．已知从理论上可以证明：在圆盘减速过程中任意一个极短的时间△t内，角速度的变化量△ω=kF△t，F是该时刻圆盘在磁场区域受到的安培力的大小，k为常量．求两次操作中从开始减速到停下的过程中圆盘转过的角度之比θ1：θ2．

（3）由于图1中的磁场范围比图2中的大，所以刚闭合开关瞬时，图1中圆盘比图2中圆盘加速得快．有人认为：断开开关后，图1中圆盘也将比图2中圆盘减速得快．请分析说明这样的想法是否正确．

21．如图所示，直导线MN可在平行导轨上接触良好且无摩擦地滑动，导轨一端接有定值电阻R=10Ω，直导线MN的电阻r=2Ω，有效长度L=0.4m，磁感强度B=0.6T的匀强磁场方向与导轨所在平面垂直．当直导线MN以v=10m/s的速度向右匀速滑动时，求：

(1)电阻R中通过的电流大小．

(2)直导线MN两端的电压．

(3)沿速度方向维持直导线MN作匀速滑动的外力大小．

22．如图所示，竖直放置、半径为R的圆弧导轨与水平导轨ab、在处平滑连接，且轨道间距为2L，cd、足够长并与ab、以导棒连接，导轨间距为L，b、c、在一条直线上，且与平行，右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，均匀的金属棒pq和gh垂直导轨放置且与导轨接触良好．gh静止在cd、导轨上，pq从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与gh没有接触．当pq运动到时，回路中恰好没有电流，已知pq的质量为2m，长度为2L，电阻为2r，gh的质量为m，长度为L，电阻为r，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑，重力加速度为g，求：

（1）金属棒pq到达圆弧的底端时，对圆弧底端的压力；

（2）金属棒pq运动到时，金属棒gh的速度大小；

（3）金属棒gh产生的最大热量．

23．如图甲所示，电阻r＝2Ω的金属棒ab垂直放置在水平导轨正中央，导轨由两根长L＝2m、间距d＝1m的平行金属杆组成，其电阻不计，在导轨左端接有阻值R＝4Ω的电阻，金属棒与导轨接触良好。从t＝0时刻开始，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化如图乙所示，在t＝0.1s时刻，金属棒恰好沿导轨开始运动。取重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）在0.1s内，导体棒上所通过的电流大小和方向；

（2）在0.1s内，电阻R上所通过的电荷量q及产生的焦耳热Q；

（3）在0.05s时刻，导体棒所受磁场作用力的大小F和方向。

参考答案：

1．C

2．D

3．B

4．B

5．C

6．A

7．C

8．D

9．A

10．D

11．C

12．D

13．D

14．B

15．C

16．     8×10－4     1.6×10－2     3.2

17．         

18．   

19．     24.815     9.970     1.58～1.62    

20．（1）a．从上往下看，圆盘的转动方向是逆时针．b．稳定时圆盘转动的角速度ω1的大小是．（2）θ1：θ2是1：2．（3）这样的想法错误

21．(1)0.2A(2)2v(3)0.048N

22．(1)          (2)        (3)

23．（1）2A，从b到a；（2）0.2C，1.6J；（3）1.2N，水平向左