高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律精品练习

2.2法拉第电磁感应定律课后练

1. 下列关于电磁感应的说法正确的是（    ）

A. 在电磁感应现象中，有感应电动势，就一定有感应电流

B. 穿过某回路的磁通量变化量越大，产生的感应电动势就越大

C. 闭合回路置于磁场中，当磁感应强度为零时，感应电动势可能很大

D. 感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化量成正比

2. 两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为、总电阻为的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是（  ）

A. 磁感应强度的大小为 T

B. 导线框运动速度的大小为

C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外

D. 在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为

3. 如图甲所示，一矩形线圈置于匀强磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。则线圈中产生的感应电动势的情况为（　　）

A. t1时刻感应电动势最大 B. t=0时刻感应电动势为零

C. t1时刻感应电动势为零 D. t1～t2时间内感应电动势增大

4. 夏天将到，在北半球，当我们抬头观看教室内的电风扇时，发现电风扇正在逆时针转动。金属材质的电风扇示意图如图所示，由于地磁场的存在，下列关于A、O两点的电势及电势差的说法，正确的是（　　）

A. A点电势比O点电势高             B. A点电势比O点电势低

C. A点电势和O点电势相等           D. 扇叶长度越短，UAO的电势差数值越大

5. 如图为綦江南州中学物理兴趣小组为研究无线充电技术，动手制作了一个“特斯拉线圈”，线圈匝数为，面积为，若在到时间内，匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，其磁感应强度大小由均匀增加到，则该段时间线圈两端的电势差的大小为（　　）

A. 恒为         B. 从0均匀变化到

C. 恒为        D. 从0均匀变化到

6. 水平平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面，如图一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计。当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流强度为（　　）

A.  B.  C.  D.

7. 如图三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，皆处于匀强磁场中．在外力作用下使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨和金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是　（ ）

A. 电路中的感应电流大小不变         B. 电路中的感应电动势大小不变

C. 电路中的感应电动势逐渐增大       D. 电路中的感应电流减小

8. 如图所示，左侧竖直长导线通有向下方向的恒定电流，一矩形线圈 abcd 可绕其竖直对称轴O1O2 转动.当线圈绕轴以角速度沿逆时针沿轴线从上往下看方向匀速转动，从图示位置 开始计时，下列说法正确的是

A. t=0时，线圈产生的感应电动势最大                 B. 时间内，线圈中感应电流方向为 abcda

C. 时，线圈的磁通量为零，感应电动势也为零   D. 线圈每转动一周电流方向改变一次

9. 由粗细相同、同种材料制成的A、B两线圈分别按图甲、乙两种方式放入匀强磁场中,甲、乙两图中的磁场方向均垂直于线圈平面,A、B线圈的匝数之比为2∶1,半径之比为2∶3,当两图中的磁场都随时间均匀变化时 (　　)

A. 甲图中,A、B两线圈中电动势之比为2∶3     B. 甲图中,A、B两线圈中电流之比为3∶2

C. 乙图中,A、B两线圈中电动势之比为8∶9     D. 乙图中,A、B两线圈中电流之比为2∶3

10. 空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内（　　）

A. 圆环所受安培力的方向始终不变

B. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

C. 圆环中的感应电流大小为

D. 圆环中的感应电动势大小为

11. 如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以随时间变化，时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器P板（　　）

A. 不带电

B. 所带电荷量与t成正比

C. 带正电，电荷量是

D. 带负电，电荷量是

12. 如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好，现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上，现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触，R1＝，S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是(　　)

A. 通过R1的电流方向为自下而上

B. 感应电动势大小为2Br2ω

C. 理想电压表的示数为Br2ω

D. 理想电流表的示数为

13. 如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（  ）

A.  B.  C.  D.

14. 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（　　）

A. Ua＞Uc，金属框中无电流            B. Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a

C. Ubc=﹣Bl2ω，金属框中无电流      D. Ubc=Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a

15. 如图甲所示，边长为a的n匝正方形导线框ABCD垂直于磁场放置，磁感应强度方向垂直于纸面向里。

（1）若磁感应强度随时间的变化如图乙所示，求0～t1时间内线框产生的感应电动势的大小；

（2）若磁感应强度B=B0不变，线框以AB边为轴、CD边向里以角速度ω匀速转过60°角，求这一过程中线框产生的平均感应电动势的大小。

16. 在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B=0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l=0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、接入电路的电阻为1 Ω的金属杆cd，金属杆与框架垂直且接触良好，框架电阻不计。若cd杆在水平外力的作用下以恒定加速度a=2 m/s2由静止开始向右沿框架做匀变速直线运动，则：

（1）在5 s内，回路产生的平均感应电动势是多大？

（2）第5 s末，回路中的电流是多大？

（3）第5 s末，作用在cd杆上的水平外力大小为多少？

1. C

【详解】A.在电磁感应现象中，有感应电动势，不一定有感应电流，只有当电路闭合时才有感应电流，选项A错误；

B.穿过某回路的磁通量变化率越大，产生的感应电动势就越大，选项B错误；

C.闭合回路置于磁场中，当磁感应强度为零时，磁通量的变化率可能很大，则感应电动势可能很大，选项C正确；

D.感应电动势的大小跟穿过回路的磁通量变化率成正比，选项D错误.

2. BC

【详解】由E–t图象可知，线框经过0.2 s全部进入磁场，则速度，选项B正确；E=0.01 V，根据E=BLv可知，B=0.2 T，选项A错误；线框进磁场过程中，感应为电流顺时针，根据右手定则可知，原磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内，导线框中的感应电流，所受的安培力大小为F=BIL=0.04 N，选项D错误．

3. CD

【详解】AC．t1时刻磁感应强度最大，磁感应强度的变化率为零，感应电动势为零，A错误，C正确；

B．由于线圈内磁场面积一定、磁感应强度变化，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为

∝

由题图乙可知，t=0时刻磁感应强度的变化率不为零，则感应电动势不为零，B错误；

D．t1～t2时间内磁感应强度的变化率增大，故感应电动势增大，D正确。

故选CD。

4. A

【详解】ABC．因北半球地磁场方向斜向下，电风扇逆时针方向转动，切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则知，感应电流方向从O到A，则A点相当于电源的正极，O点相当于电源的负极，所以A点的电势高于O点的电势，故A正确，B、C错误；

D．转动切割的电动势为

则知转速一定，扇叶长度越短，电势差越小，故D错误。

故选A。

5. C

【详解】穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有

故选C。
 

6. B

【详解】由于金属棒与磁场垂直，当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，金属棒切割磁感线有效的切割长度为，产生感的应电动势为

根据闭合电路欧姆定律，通过R的电流为

故选B。

7. AC

【详解】设导轨和金属棒单位长度的电阻为r．∠EOF=α．从O点开始金属棒运动时间为t时，有效的切割长度 L=vt•tanα，感应电动势大小 E=BLv=Bvt•tanα•v∝t，则知感应电动势逐渐增大，故B错误，C正确．根据电阻定律得t时刻回路中总电阻为 R=（vt+vt•tanα+）r；感应电流大小为与t无关，说明感应电流大小不变，故A正确，D错误．

8. B

【详解】A．由右手定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，则t=0时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势最小，选项A错误；

B．由楞次定律可知0～时间内，线圈转过90°角，此时线圈中感应电流方向为abcda，选项B正确；

C．t= 时，线圈的磁通量为零，由于线圈的ab和cd边切割磁感线的速度方向与磁场方向不平行，则感应电动势不为零，选项C错误；

D．线圈每转动一周电流方向改变两次，选项D错误；

故选B.

9. BCD

【详解】AB．甲图中磁通量的变化率一样，由公式可知，则感应电动势与匝数成正比为2：1，由公式可知，电阻之比为4：3，则电流之比为3：2，故A错误，B正确；

CD．乙图中磁场变化率一样，由公式可得，电动势之比为8：9，电阻之比为4：3，则电流之比为2：3，故CD正确。

10. BC

【详解】AB、根据B-t图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向的方向在t0时刻发生变化，则A错误，B正确；

CD、由闭合电路欧姆定律得：，又根据法拉第电磁感应定律得：，又根据电阻定律得：，联立得：，则C正确，D错误．

故本题选BC．

11. D

【详解】磁感应强度以随时间变化，由法拉第电磁感应定律得

而

经时间t电容器P板所带电荷量

由楞次定律知电容器P板带负电。

故选D。

12. AC

【详解】A.由右手定则可知辐条中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极，因此通过R1的电流方向为自下而上，选项A正确；

B.由题意可知，始终有长度为r的辐条在转动切割磁场线，因此感应电动势大小为E=Br2ω，选项B错误；

C.由图可知，在磁场内部的半根辐条相当于电源，磁场外部的半根辐条与R1并联，则外电路电阻为，内阻为，则因此理想电压表的示数为=Br2ω，选项C正确；

D.电路的总电流为，则理想电流表的示数为，选项D错误．

13. C

【详解】设半圆弧的半径为L，导线框的电阻为R，当从静止开始绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，根据转动切割感应电动势公式得：线框中产生的感应电动势大小为

由欧姆定律得感应电流为

当线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化时，根据法拉第电磁感应定律得

又

根据欧姆定律得感应电流为

由题设知

于是得

解得，故选C。

14. C

【详解】AB．金属框bc、ac边做切割磁感线运动，产生感应电动势，根据右手定则，感应电动势的方向从b到c，或从a到c，故

AB错误；

CD．ac、bc产生的感应电动势大小均为

由于

所以

穿过金属框的磁通量一直为零，不变，金属框中无电流， D错误C正确。

故选C。

15.【答案】（1）；（2）

【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律可得，0～t1时间内线框产生的感应电动势大小

（2）由θ=ωt，可知导线框以角速度ω匀速转过60°角经历的时间为

这一过程中线框内磁通量的减小量

ΔΦ′=B0a2-B0a2cos60°=B0a2

所以这一过程中线框产生的平均感应电动势为

16. 【答案】（1）0.4 V；（2）0.8 A；（3）0.164 N

【详解】（1）金属杆5 s内的位移

金属杆5 s内的平均速度

故平均感应电动势

（2）金属杆第5 s末的速度

此时回路中的感应电动势

则回路中的电流

（3）金属杆做匀加速直线运动，则

又

故