2018-2019学年高二物理人教版选修3-2第四章电磁感应单元练习

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1、2018-2019学年高二物理选修3-2第四章电磁感应单元练习一、单选题1. 如图所示，在能够绕竖直轴自由转动的横杆两端，固定着A、B两个铝环，其中铝环A闭合，B不闭合，则（）A. 当条形磁铁插入A环时，A环中产生感应电流同时远离磁铁B. 当条形磁铁插入A环时，A环中产生感应电流同时靠近磁铁C. 当条形磁铁插入B环时，B环中产生感应电流同时远离磁铁D. 当条形磁铁插入B环时，B环中产生感应电流同时靠近磁铁2. 如图所示，绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成一闭合回路，在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环a，下列各种情况铜环a中不产生感应电流的是（）A. 线圈中通以恒定的电流B. 通电时，

2、使滑动变阻器的滑片P匀速移动C. 通电时，使滑动变阻器的滑片P加速移动D. 开关闭合瞬间3. 如图所示的四个选项中，虚线上方空间都存在方向垂直纸面向里的匀强磁场A、B中的导线框为正方形，C、D中的导线框为直角扇形各导线框均绕垂直纸面轴O在纸面内匀速转动，转动方向如箭头所示，转动周期均为T从线框处于图示位置时开始计时，以在OP边上从P点指向O点的方向为感应电流i的正方向则在如图所示的四个情景中，产生的感应电流i随时间t的变化规律如图所示的是（）A. B. C. D. 4. 如图甲所示，面积为S=1m2的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场，磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示（B取向里

3、为正），以下说法中正确的是（）A. 环中产生顺时针方向的感应电流B. 环中产生逆时针方向的感应电流C. 环中产生的感应电动势大小为2VD. 环中没有产生的感应电动势5. 如图所示，导体棒ab沿水平面内的光滑导线框向右做匀速运动，速度v=5.0m/s线框宽度l=0.4m，处于垂直纸面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=0.1T则感应电动势E的大小为（）A. 0.1VB. 0.2VC. 0.3VD. 0.4V6. 如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界的匀强磁场区域，v2=2v1，在先后两种情况下( ) A. 线圈中的感应电流之比I1：I2=2：1B. 作用在线圈上的外力大小之比F1:

4、F2=1:2C. 线圈中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1D. 通过线圈某一截面的电荷量之比q1:q2=1:27. 如图所示，一个质量为M、长为L的铜管用细线悬挂在天花板上，现让一强磁铁(可视为质点)从铜管上端由静止下落，强磁铁在下落过程中与铜管不接触，在强磁铁穿过铜管过程中( ) A. 铜管中没有感应电流B. 整个系统机械能守恒C. 细线中的拉力FMgD. 强磁铁穿过铜管的时间t8. 如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈，下列说法中正确的是（）A. 电键S闭合瞬间，B灯先亮，A灯逐渐变亮B. 电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮C. 断开电键S的瞬

5、间，A、B灯同时熄灭D. 断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然亮一下再熄灭9. 如图所示，两根固定的平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，导体棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，不计导体棒ab与导轨间的摩擦阻力，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下在一个垂直于导体棒的水平恒力F作用下，导体棒ab由静止从位置1开始运动，从位置1到位置2过程导体棒变速运动，从位置2到位置3过程导体棒匀速运动，下列说法错误的是( )A. 导体棒ab中的感应电流方向始终由b到aB. 从位置l到位置2过程速度增大，力F做的功与电路中产生的电能数值相同C. 从位置2到位置3过程速度不变，力F做的功

6、与电路中产生的电能数值相同D. 从位置l到位置3过程克服安培力做的功等于电路中产生的电能10. 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，力F做的功等于A. 棒的机械能增加量B. 棒的动能增加量C. 棒的机械能增加量与电阻R上放出的热量之和D. 电阻R上放出的热量二、多选题11. 某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系描

7、述正确的是( ) A. 当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B. 当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C. 当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D. 当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向12. 如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置），导线框的速度为v0经

8、历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置），导线框的速度刚好为零此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置则（）A. 上升阶段线框进入和穿出磁场的过程，通过导线框横截面的电量相等B. 下降过程中，导线框的加速度逐渐增大C. 上升过程中，合力做的功与下降过程中合力做的功相等D. 上升过程中，克服安培力做的功比下降过程中的多13. 如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场由图所示的位置开始释放金属环，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（）A. 金属环会一直在摆动B. 金属环最终会停下来C. 整个摆动过程一直有热能增加D. 只有摆进或摆出磁场时

9、有热能增加14. 如图所示，倾角为的足够长的绝缘光滑斜面上的水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的磁感强度为B的匀强磁场。边长为L的单匝正方形线圈abcd质量为m，电阻为R，从PQ上方某一位置静止滑下（ab始终平行于PQ），恰好匀速进入磁场，则线圈进入磁场的整个过程中（）A. 速度v=B. 重力的功率p=C. 通过任一横截面的电荷量q=D. 产生的热量Q=mgLsin三、计算题15. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计

10、在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度求： 感应电动势E和感应电流I；拉力F的大小；若将MN换为电阻的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U16. 如图所示，水平桌面上放有电阻不计的光滑导轨和长为10cm导体棒，它们与电阻为R=10的小灯泡组成闭合电路，整个装置处于方向竖直向上的磁场中，当磁通量在0.1s内从0.2Wb均匀增加到0.4Wb时，求： （1）电路中产生的感应电动势；（2）小灯泡在10s内产生的热量为多少。17. 如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距L=0.20m，电阻R=8，有一电阻r=2，质量m=1kg的金属棒ab垂直平放在轨道上，轨道电阻

11、可忽略不计，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=5T，现用一外力F沿轨道方向拉金属棒，使之做初速为零的匀加速直线运动，加速度a=1m/s2试求：（1）2s内通过电阻R的电量Q大小；（2）外力F与时间t的关系；（3）求当t=5s时电阻R上的电功率PR和F的功率PF的大小，并用能量守恒的观点说明两者为何不相等？答案和解析1.【答案】A【解析】解：由题意可知，A环闭合，B环不闭合； A、当条形磁铁插入A环时，A环中产生感应电流，从而阻碍磁通量的增加，所以会远离磁铁，故A正确，B错误； C、当条形磁铁插入B环时，B环中不会产生感应电流，则磁铁不会转动，故CD错误； 故选：A穿过闭合

12、回路的磁通量发生变化，闭合回路中会产生感应电流，感应电流受到磁场力的作用，横杆转动； 如果金属环不闭合，穿过它的磁通量发生变化时，只产生感应电动势，而不产生感应电流，环不受力的作用，杆不转动本题难度不大，是一道基础题，知道感应电流产生的条件，分析清楚图示情景即可正确解题，注意学会使用楞次定律的相对运动来解题2.【答案】A【解析】【分析】感应电流产生的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化根据这个条件分析判断有没有感应电流产生。本题考查了感应电流的产生条件；产生感应电流的条件细分有两个：一是电路要闭合；二是磁通量要发生变化；基础题。【解答】A.线圈中通以恒定的电流时，线圈产生稳恒的磁场，穿过铜环a的

13、磁通量不变，没有感应电流产生，选项A正确；B.通电时，使变阻器的滑片P作匀速滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，回路中电流增大，线圈产生的磁场增强，穿过铜环A磁通量增大，产生感应电流；不符合题意，选项B错误；C.通电时，使变阻器的滑片P作加速滑动时，变阻器接入电路的电阻变化，回路中电流变化，线圈产生的磁场变化，穿过铜环A磁通量变化，产生感应电流；不符合题意，选项C错误；D.将电键突然闭合的瞬间，线圈产生的磁场从有到无消失，穿过铜环A的磁通量减小，产生感应电流，不符合题意，选项D错误。故选A。3.【答案】C【解析】解：A、B图中正方形线框绕O转动时，有效切割长度不断变化，因此产生感应电流大小是变化

14、的，因此AB错误； C、D图中，有效切割长度为半径不变，因此产生的电流方向不变，根据右手定则，则有D中开始产生电流方向从O到P，而C图中产生电流方向从P到O，故C正确，D错误 故选：C当线框以O为转轴进入磁场时，磁通量发生变化有感应电流产生，根据有效切割长度判断出电流大小变化，根据楞次定律或右手定制判断出感应电流方向，即可正确解答在求导体切割磁感线类型的感应电流时，一定要会正确求解有效切割长度，同时掌握判定感应电流方向的规律，理解楞次定律与右手定则的不同4.【答案】B【解析】解：磁场垂直于纸面向里，由图乙所示可知，磁感应强度增加，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向；感应

15、电动势为：E=n=11=1V，故B正确，ACD错误；故选：B。由楞次定律可以判断出感应电流方向；由法拉第电磁感应定律E=n可以求出感应电动势本题考查了判断感应电流方向、求感应电动势的方法，本题属于磁感应强度变化引起磁通量变化的问题，要注意根据B的变化率求解磁通量的变化率5.【答案】B【解析】解：ab棒切割磁感线产生的感应电动势为： E=Blv=0.10.45.0V=0.2V 故选：B导体棒ab垂直切割磁感线，根据公式E=Blv求感应电动势E的大小。解决本题的关键是掌握切割感应电动势公式E=Blv，要注意该公式的适用条件是导体棒垂直切割磁感线。6.【答案】B【解析】【分析】由法拉第电磁感应定律得

16、出电流之比；由安培力公式可到安培力之比；由速度之比得出时间之比结合电流之比和焦耳定律得到焦耳热之比；由通过截面的电荷量的公式，可知电荷量之比。本题采用比例法，根据物理规律用相同的物理量表示出所求的量，再求比例，是常用的方法。【解答】A.根据，得感应电流，可知感应电流与速度成正比，所以感应电流之比为：，故A错误；B.匀速运动时，作用在线圈上的外力大小等于安培力大小，根据，可知安培力与电流成正比，则知，故B正确；C.因，可知时间比为2：1，根据，知热量之比为1：2，故C错误；D.根据，因磁通量的变化相等，可知通过某截面的电荷量之比为1：1，故D错误。故选B。7.【答案】D【解析】【分析】强磁铁通过

17、钢管时，导致钢管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，出现感应磁场要阻碍原磁场的变化，导致强磁铁受到一定阻力，再依据自由落体运动，可判定运动时间的长短。本题考查了楞次定律的应用，正确理解楞次定律阻碍的含义是解题的关键，并掌握机械能守恒定律的条件。【解答】A.强磁铁通过钢管时，导致钢管的磁通量发生变化，从而产生感应电流，故A错误；B.磁铁在铜管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力做功产生热能，所以系统机械能不守恒，故B错误；C.由于磁铁与圆管间存在阻力，则细线中的拉力FMg，故C错误；D.因圆管对磁铁有阻力，所以运动时间与自由落体运动相比会变长，即有，故D正确。故选D。8.【答案

18、】D【解析】解：A、开关K闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，B灯逐渐增大，则A灯变暗，B灯变亮，故A错误，B错误； C、断开开关K的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当电源，自感电流流过A灯，所以A灯突然闪亮一下再熄灭，故C错误，D正确 故选：D开关K闭合的瞬间，电源的电压同时加到两灯的两端，两灯同时发光由于线圈的电阻可以忽略，灯A逐渐被短路，随后A灯变暗，B灯变亮断开开关K的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭对于自感线圈，当电流变化时产生自感电动势，相当于电源，当

19、电路稳定时，相当于导线，将所并联的电路短路9.【答案】B【解析】【分析】根据右手定则判断电流的方向；根据能量守恒定律分析能量的转化与力做功的情况即可。本题考查了感应电流方向的判断、电磁感应中能量的转化的分析，抓住右手定则、由力做功的情况分析能量转化是关键。【解答】A.ab向右运动，利用右手定则可知电流有b流向a，故A正确；B.从位置l到位置2过程，ab由静止开始加速，外力做功等于电路中产生的电能数值与ab的动能之和，故B错误；C.从位置2到位置3过程速度不变，力F做的功与电路中产生的电能数值相同，故C正确；D.从位置l到位置3过程克服安培力做的功等于电路中产生的电能，故D正确。故选B。10.【

20、答案】C【解析】【分析】棒在竖直向上的恒力F作用下加速上升的一段时间内，F做正功，安培力做负功，重力做负功，动能增大。根据动能定理分析力F做的功与安培力做的功的代数和。本题运用功能关系分析实际问题。对于动能定理理解要到位：合力对物体做功等于物体动能的增量，哪些力对物体做功，分析时不能遗漏。【解答】AC.棒受重力G、拉力F和安培力FA的作用，由动能定理：WF+WG+W安=EK得WF+W安=EK+mgh，或WF=EK+mgh-W安，-W安为电阻R上放出的热量，即力F做的功与安培力做功的代数和等于机械能的增加量或力F做的功等于棒的机械能增加量与电阻R上放出的热量之和，故A错误，C正确；B.由动能定理

21、，动能增量等于合力的功，合力的功等于力F做的功、安培力的功与重力的功代数和，故B错误；D.棒克服安培力做功等于电阻R上放出的热量，故D错误 。故选C。11.【答案】AD【解析】【分析】 由图示可知，穿过线圈的磁场方向向上，磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量增大，磁感应强度减小时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可以判断出感应电流的方向。 本题考查了判断感应电流方向，知道穿过线圈的磁场方向，根据磁通量的变化，由楞次定律即可判断出感应电流方向，本题难度不大，是一道基础题。 【解答】由图示可知，穿过线圈的磁场方向向上； A.当磁感应强度增大时，穿过线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，从上向下看，线圈中

22、感应电流沿顺时针方向，故A正确，B错误； C.当磁感应强度减小时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，线圈中感应电流沿逆时针方向，故C错误，D正确； 故选AD。 12.【答案】AD【解析】解：A、电荷量：q=It=t=t=，上升阶段线框进入和穿出磁场的过程B、S、R都相等，则通过导线框横截面的电量相等，故A正确；B、下降过程中，线框做加速运动，则有mg-=ma，可见，随着速度的增大，加速度减小。故B错误。C、由于电磁感应，线框中产生电能，根据能量守恒定律可知，线框返回原位置时速率减小，则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小，根据动能定理得知，上升过程中合力做功较大

23、。故C错误。D、根据能量守恒定律可知，线框经过同一位置时：上升的速率大于下降的速率，上升过程的安培力大小较大，而位移大小相等，所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多。故D正确。故选：AD。根据电流定义式求出电荷量，然后判断电荷量多少；根据牛顿第二定律得到加速度与速度的关系，即可分析加速度的变化情况；根据能量守恒分析线框返回原位置时速率关系，由动能定理判断上升和下降两过程合力做功关系根据安培力公式分析线框克服安培力做功的关系本题关键是分析受力，根据牛顿第二定律研究加速度如何变化根据能量守恒分析安培力做功关系13.【答案】BD【解析】解：当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流

24、，根据楞次定律得出感应电流的方向，从而阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能；当环没有磁通量的变化时，无感应电流，只有重力做功，环的机械能守恒；据以上可知，环在运动过程中只有摆进或摆出磁场时有机械能转化为热能，所以换最终静止；故AC错误，BD正确 故选：BD首先分析环的运动，据楞次定律的进行判断感应电流的方向；从能量守恒的角度分析即可本题考查楞次定律的应用和能量守恒相合注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化14.【答案】BCD【解析】解：A、正方向线框匀速进入磁场 区域，根据平衡条件，有： mgsin=FA

25、， 根据安培力公式，有： FA=BIL， 根据欧姆定律，有： I=， 根据切割公式，有： E=BLv， 联立解得： v=， I=， 故A错误； B、重力的功率：P=mgsinv=，故B正确； C、通过任一横截面的电荷量q=It=，故C正确； D、根据焦耳定律，产生的热量Q=mgLsin，故D正确； 故选：BCD线框匀速进入磁场区域，受重力、支持力、平行斜面向上的安培力，根据平衡条件列式求解安培力，根据切割公式、欧姆定律和安培力公式联立求解速度和电流，根据q=It求解电荷量，根据焦耳定律求解产生的电热。本题关键是明确金属框的受力情况和运动情况，结合平衡条件、切割公式、安培力公式和欧姆定律公式列式

26、后联立分析。15.【答案】解：（1）根据动生电动势公式得：E=BLv=10.45V=2.0V，故感应电流为：；（2）金属棒匀速运动过程中，所受的安培力大小为：F安=BIL=120.4N=0.8N；因为是匀速直线运动，所以导体棒所受拉力为：F=F安=0.8N ；（3）导体棒两端电压为：。【解析】本题考查了切割产生的感应电动势和闭合电路欧姆定律的综合运用，知道导体棒两端的电压不是内电压，而是电源的外电压。（1）根据切割产生的感应电动势公式求出感应电动势的大小，结合闭合电路欧姆定律求出感应电流；（2）根据导体棒所受的安培力，得出拉力的大小；（3）根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小，结合部分电路欧

27、姆定律求出导体棒两端的电压。16.【答案】解：（1）当磁通量发生变化时，闭合电路中要产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为： （2）小灯泡上的电流为，根据焦耳定律，10s钟内产生的热量为：Q=I2Rt=0.221010J=4J【解析】考查法拉第电磁感应定律的应用，掌握焦耳定律，注意单位的正确性（1）根据法拉第电磁感应定律，即可求解；（2）根据闭合电路欧姆定律和焦耳定律列式，即可求解。17.【答案】解：（1）t=2s时，金属棒通过的位移为x=回路磁通量的变化量为=BxL=2Wb 感应电流为则电量代入解得 Q=0.2C（2）安培力表达式为FA=BIL=BL=代入解得，根据牛顿第二

28、定律得F-FA=ma则得F=1+0.1t（3）当t=5s时，则PR=I2R=2W，因F=1.5N，v=at=5m/s，则PF=Fv=7.5W外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率，而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率，所以有PRPF答：（1）2s内通过电阻R的电量Q大小是0.2C；（2）外力F与时间t的关系是F=1+0.1t；（3）当t=5s时电阻R上的电功率PR是2W，F的功率PF的大小是7.5W，外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率，而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率，所以有PRPF【解析】（1）金属棒做初速为零的匀加速直线运动，由运动学公式位移求出2s通过的位移，由Q=It、I=、E=结合求解电量Q； （2）推导出安培力的表达式，根据牛顿第二定律得到外力F与时间t的关系式； （3）当t=5s时，求出感应电流，即可求出电阻R上的电功率PR，PF=Fv分析能量如何转化来解释：外力F的功率转化为用于导体棒动能增加的机械功率和电阻上的发热功率，而发热功率还包括电阻R上的功率和导体棒电阻r的功率，所以有PRPF本题中用到两个经验公式：一是感应电荷量公式q=；二是安培力公式FA=对于能量问题，关键要分析能量有几种形式，把握能量是如何转化的第13页，共13页