高中物理 第四章 电磁感应单元练习1 新人教版选修3-2

第四章电磁感应单元练习第I卷（选择题）一、选择题1.如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外一个矩形闭合导线框abcd，沿纸面由位置1（左）匀速运动到位置2（右）则g（）A导线框进入磁场时，感应电流方向为abcdaB导线框离开磁场时，感应电流方向为adcbaC导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向左D导线框进入磁场时，受到的安培力方向水平向右2.图中能产生感应电流的是（）ABCD3.如图所示，矩形线圈abcd位于通电长直导线附近，线圈与导线在同一平面内，线圈的ad、bc边与导线平行下面的操作不能使线圈中产生感应电流的是（）A使线圈水平向左平移B使线圈水平向右平移C使线圈竖直向下平移D使线圈以bc边为轴转动4.竖直向上的匀强磁场中，水平放置一单匝金属圆形线圈，线圈所围的面积为0.1m2，线圈的电阻为1规定图（a）所示感应电流的方向为正方向磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图（b）所示，则以下说法正确的是（）A第1s内，线圈具有扩张趋势B第3s内，线圈的发热功率最大C第4s时，感应电流的方向为负D05 s时间内，感应电流的最大值为0.1A5.（多选题）如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化的电流i，电流随时间变化的规律如图乙所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（）At1时刻，FNGBt2时刻，FNGCt3时刻，FNGDt4时刻，FN=G6.矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴匀速转动时，线圈平面跟中性面重合的瞬间，下面的说法中正确的是（）A线圈中的磁通量为零B线圈中的感应电动势最大C线圈的每一边都不切割磁感线D线圈所受的磁场力不为零7.如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示则在0t0时间内电容器（）A上极板带正电，所带电荷量为B上极板带正电，所带电荷量为C上极板带负电，所带电荷量为D上极板带负电，所带电荷量为8.（多选题）如图所示，在匀强磁场区域的上方有一半径为R的导体圆环，将圆环由静止释放，圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等已知圆环的电阻为r，匀强进场的磁感应强度为B，重力加速度为g，则（）A圆环进入磁场的过程中，圆环中的电流为逆时针B圆环进入磁场的过程可能做匀速直线运动C圆环进入磁场的过程中，通过导体某个横截面的电荷量为D圆环进入磁场的过程中，电阻产生的热量为2mgR9.（多选题）如图所示，电池内阻不计，L是电阻不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡对于这个电路，下列说法中正确的是（）AS刚闭合瞬间，D1、D2同时亮BS刚闭合瞬间，D1先亮，D2后亮C闭合S电路达到稳定后则D1熄灭，D2比S刚闭合时亮D闭合S待电路达到稳定后，再将S断开时，D1亮一下再逐渐变暗，D2立即熄灭10.如图所示，L为一个带铁芯的线圈，R是纯电阻，两支路的直流电阻相等，那么在接通和断开开关瞬间，两表的读数I1和I2的大小关系分别是（）AI1I2，I1I2BI1I2，I1I2CI1I2，I1=I2DI1=I2，I1I211.（多选题）如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（空气阻力不计）（）A圆环向右穿过磁场后，不能摆至原高度B在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C圆环进入磁场后离最低点越近速度越大，感应电流也越大D圆环最终将静止在最低点12.如图所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r由此可知，下列说法正确的是（）A电容器所带电荷量为B电容器所带电荷量为C电容器下极板带正电D电容器上极板带正电13.（多选题）如图A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近放置当A线圈中通有如图（a）所示的变化电流i，则（）A在t1到t2时间内A、B两线圈相吸B在t2到t3时间内A、B两线圈相斥Ct1时刻两线圈间作用力为零Dt2时刻两线圈间吸力最大14.图中甲图所示的线圈为5匝，其端点a，b与电压表相连，线圈内磁通量变化规律如（b）图所示，则a，b两点的电势高低及电压表读数为（）Aab，2伏Bab，1伏Cab，2伏Dab，1伏15.（多选）如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示t=0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是（） 16.（多选）如图所示，两根间距为的光滑平行金属导轨与水平面夹角为a，图中虚线下方区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向上，两金属杆质量均为m，电阻均为R，垂直于导轨放置，开始时金属杆a6处在与磁场上边界相距的位置，金属杆cd处在导轨的最下端，被与导轨垂直的两根小柱挡住，现将金属杆ab由静止释放，当金属杆ab刚进入磁场便开始做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则 A.金属杆ab进入磁场时的感应电流的方向为由b到a B金属杆ab进入磁场时的速度大小为 C.金属杆a进入磁场后产生的感应电动势为 D.金属杆ab进入磁场后金属杆cd对两根小柱的压力大小为零17.如图所示，匀强磁场区域宽度为l，使一边长为d(dl)的矩形线框以恒定速度 v 向右通过磁场区域，该过程中没有感应电流的时间为（） A. B. C. D. 第II卷（非选择题）二、计算题18.如图所示，面积为0.2m2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，线圈电阻R2=4，求：（1）回路中的感应电动势大小；（2）回路中电流的大小和方向；（3）a、b两点间的电势差19.金属杆ab放在光滑的水平金属导轨上，与导轨组成闭合矩形电路，长l1=0.8m，宽l2=0.5m，回路的总电阻R=0.2，且回路处在竖直向上的磁场中，金属杆用水平绳通过定滑轮连接质量M=0.04kg的木块（轻绳处于绷紧状态），磁感应强度从B=1T开始随时间均匀增强，5s末木块将离开水平面，不计一切摩擦，g取10m/s2，求回路中的电流20.如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角=37，整个金属导轨处在磁感应强度B=1T、方向垂直于水平面向上的竖直匀强磁场中金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50的直流电源现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒处于静止状态导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5，金属导轨电阻不计，g取10m/s2已知sin 37=0.60，cos 37=0.80，求：（1）通过导体棒的电流；（2）导体棒受到的安培力大小；（3）导体棒受到的摩擦力试卷答案1.C【考点】楞次定律【分析】线框进入时dc边切割磁感线，出来时ab边切割磁感线，因此根据右手定则可以判断出电流方向，注意完全进入时，磁通量不变，无感应电流产生；然后根据左手定则判断安培力方向也可以利用楞次定律直接判断电流和受力方向【解答】解：A、线框进入磁场时，由右手定则可知，感应电流沿顺时针方向，即方向为adcba，故A错误；B、由右手定则可知，导线框离开磁场时，感应电流方向为逆时针方向，故B错误；C、由左手定则可知，导线框离开磁场时，受到的安培力方向向左，故C正确；D、导线框进入磁场时，受到的安培力方向向左，故D错误；故选：C2.B【考点】感应电流的产生条件【分析】本题考查了感应电流产生的条件：闭合回路中的磁通量发生变化据此可正确解答本题【解答】解：A、线圈是不闭合的，不能产生感应电流故A错误；B、线框的面积增大，穿过线框的磁通量增大，能够产生感应电流故B正确；C、由于直导线在线圈的直径的上方，所以穿过线圈的磁通量等于0，电流增大，线圈的磁通量仍然是0故C错误；D、线圈整体垂直于磁场运动，线圈的磁通量始终是最大，没有发生变化，没有感应电流故D错误故选：B3.C【考点】感应电流的产生条件【分析】当通过线圈的磁通量发生变化时，线圈中将会产生感应电流【解答】解：A、使线圈水平向左平移，垂直纸面向里的磁场，穿过线圈的磁通量增加，因此有感应电流B、当线圈向右移动，逐渐远离线圈，穿过线圈的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流C、当线圈向下平动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流D、线圈以bc直导线为轴转动，穿过线圈的磁通量减小，则产生感应电流本题选不能使线圈中产生感应电流的，故选：C4.C【考点】楞次定律【分析】根据楞次定律判断感应电流的方向和线圈的面积的变化趋势，通过法拉第电磁感应定律E=求出感应电动势的大小，结合闭合电路欧姆定律求出电流的大小【解答】解：A、第1s内，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈的面积缩小可以阻碍磁通量的增大，所以线圈具有缩小趋势故A错误；B、第3s内，穿过线圈的磁通量保持不变，所以线圈的发热功率为0故B错误；C、第4s时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向逆时针方程，为负值故C正确；D、由图可知，穿过线圈的磁通量刚刚开始变化时，B的变化率：则产生的电动势： V感应电流：I=A故D错误故选：C5.AD【考点】楞次定律【分析】开始电流增大，磁通量变化，设逆时针为电流正方向，形成感应的磁场，由楞次可知，总是阻碍磁通量的变化，所以确定下面的磁场，再可知该线圈顺时针电流，由安培力知，异向电流相互排斥知，支持力与重力的关系【解答】解：线圈总是阻碍磁通量的变化，所以t1电流增大，磁通量变大，下面线圈阻碍变化，就向下运动的趋势，所以FNGt2时刻与t4时刻无电流变化，t3时刻Q中没有电流；所以t2时刻、t3时刻、t4时刻FN=G，故AD正确，BC错误故选：AD6.C【考点】法拉第电磁感应定律；磁通量【分析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零【解答】解：A、在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大故A错误 B、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零故B错误 C、在中性面时，没有边切割磁感线，且每一边都不切割磁感线，感应电动势为零，故C正确 D、在中性面时，没有边切割磁感线，感应电动势为零，没有感应电流，则没有磁场力作用，故D错误故选：C7.A【考点】法拉第电磁感应定律；电容；闭合电路的欧姆定律【分析】根据法拉第电磁感应定律求出产生感应电动势的大小，根据楞次定律判断出感应电动势的方向，从而确定电容器上极板所带电荷的电性，根据Q=CU求出电容器所带的电荷量【解答】解：根据法拉第电磁感应定律，电动势E=，电容器两端的电压等于电源的电动势，所以电容器所带的带电量根据楞次定律，在环形导体中产生的感应电动势的方向为逆时针方向，所以电容器的上极板带正电故A正确，B、C、D错误故选A8.AD【考点】电磁感应中的能量转化【分析】分析清楚圆环穿过磁场的过程，根据楞次定律判断感应电流的方向；根据线圆环进入与离开磁场的速度判断线框的运动性质；根据q=求电荷量根据动能定理求出线框的ab边刚进人磁场到ab边刚离开磁场这段过程中克服安培力做的功，即可知道线框从进入到全部穿过磁场的过程中克服安培力做的功【解答】解：A、圆环进入磁场的过程中，垂直纸面向里的磁通量增加，根据楞次定律，圆环中感应电流的磁通量应垂直纸面向外，由右手定则判断感应电流为逆时针方向，故A正确B、由于圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等，该过程感应电流不同，安培力不同，故线圈不可能匀速，故B错误；C、根据q=，得q=，故C错误D、由于圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间速度相等，根据动能定理得：mg2RW=0，所以W=2mgR故D正确故选：AD9.ACD【考点】自感现象和自感系数【分析】线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡D1构成电路回路【解答】解：A、S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A正确B错误；C、闭合开关S待电路达到稳定时，D1被短路，D2比开关S刚闭合时更亮，C正确；D、S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要过一会在熄灭，故D正确；故选：ACD10.C【考点】自感现象和自感系数【分析】当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据这一特点来分析电流的大小【解答】解：当开关接通瞬间，R中电流立即增大到正常值I2而线圈中的电流从零开始增大，产生自感电动势阻碍电流的增大，则电流I1只能逐渐增大，故I1I2断开开关瞬间，线圈产生的自感电流流过线圈和电阻R，两者串联，电流相同，I1=I2故选项C正确，选项ABD错误故选：C11.AB【考点】涡流现象及其应用【分析】圆环向右穿过磁场后，会产生电流，根据能量守恒求解当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流整个圆环在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒【解答】解：A、圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A正确B、当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流故B正确C、整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒离平衡位置越近速度越大，感应电流为零故C错误D、在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置故D错误故选：AB12.D【考点】法拉第电磁感应定律；电容；闭合电路的欧姆定律【分析】磁场均匀增强，线圈中产生恒定的感应电动势，相当于电源根据法拉第定律可求得感应电动势的大小，由电路的结构求出路端电压带电微粒P处于平衡状态，电场力与重力平衡，由平衡条件列式，即可求出P的电荷量，由楞次定律判断电容器极板的电性，从而判断P的电性【解答】解：AB、闭合线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路，线圈相当与电源，电容器两极板间的电压等于路端电压，线圈产生的感应电动势为：E=nS=nSk，路端电压：U=，则电容器所带电荷量为：Q=CU=，故AB错误；CD、根据磁场向右均匀增强，并由楞次定律可知，电容器上极板带正电，故C错误，D正确故选：D13.ABC【考点】法拉第电磁感应定律；楞次定律【分析】根据安培定则确定电流与磁场的方向关系，再根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同最后运用同向电流相互吸引，异向电流相互排斥【解答】解：A、在t1到t2时间内，若设逆时针（从左向右看）方向为正，则线圈A电流方向逆时针且大小减小，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向右的磁通量大小减小，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，因此A、B中电流方向相同，出现相互吸引现象，故A正确；B、在t2到t3时间内，若设逆时针方向（从左向右看）为正，则线圈A电流方向顺时针且大小增大，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，因此A、B中电流方向相反，A、B出现互相排斥，故B正确；C、由题意可知，在t1时刻，线圈A中的电流最大，而磁通量的变化率是最小的，所以线圈B感应电流也是最小，因此两线圈间作用力为零，故C正确；D、在t2时刻，线圈A中的电流最小，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B感应电流也是最大，但A、B间的相互作用力最小，故D错误；故选：ABC14.B【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律【分析】根据法拉第电磁感应定律求出线圈中感应电动势根据楞次定律判断感应电流的方向结合电路知识求出a、b两点电势差【解答】解：从图中发现：线圈的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手定则，我们可以判断出线圈中感应电流的方向为：逆时针方向在回路中，线圈相当于电源，由于电流是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势大于b点的电势根据法拉第电磁感应定律得：E=n=50.2 v=1v电压表读数为1v故选B15.AC法拉第电磁感应定律；安培力解：A、02s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，为正值根据法拉第电磁感应定律，E=n = B0S为定值，则感应电流为定值，I1=B0S/R在23s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，为正值，大小与02s内相同在34s内，磁感应强度垂直纸面向外，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与02s内相同在46s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与02s内相同故A正确，B错误C、在02s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据FA=BIL，则安培力逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值0时刻安培力大小为F=2B0I0L在2s3s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据FA=BIL，则安培力逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，为正值，3s末安培力大小为B0I0L在23s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向右，为负值，第4s初的安培力大小为B0I0L在46s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6s末的安培力大小2B0I0L故C正确，D错误故选AC16.【知识点】 导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化L3 L4 L5【答案解析】 AB 解析：A、由右手定则可知，ab进入磁场时产生的感应电流有b流向a，故A正确；B、从ab开始下滑到进入磁场过程，ab的机械能守恒，由机械能守恒定律得：mglsin=mv2，解得：v=，故B正确；C、ab进入磁场产生的感应电动势：E=Blv=Bl，故C错误；D、由左手定则可知，cd受到的安培力平行与斜面向下，则cd对两根小柱的压力不为零，故D错误；故选：AB【思路点拨】由右手定则可以判断出感应电流方向；由机械能守恒定律可以求出ab进入磁场时的速度；由E=BLv可以求出感应电动势；由左手定则判断出cd所受安培力的方向，然后答题本题是电磁感应与力学相结合的题，分析清楚运动过程，应用左手定则与右手定则，机械能守恒定律即可正确解题17.C矩形线框从左边进入磁场时由于面积逐渐变大，磁通量发生变化，能产生感应电流，当到达如下图甲所示位置(矩形线框右边刚好到达磁场右边界)，再向右运动至下图乙所示位置(矩形线框左边刚好到达磁场左边界)的过程中线圈的磁通量未发生变化，当然不能产生感应电流；当线圈从图乙向右运动时，通量发生变化，又能产生感应电流。因此不产生感应电流的时间t= 18.解：（1）根据法拉第电磁感应定律，则有：E=N=1000.20.2=4V； （2）根据楞次定律，垂直向里的磁通量增加，则电流方向是逆时针方向； 依据闭合电路欧姆定律，则有：I=0.4A （3）根据欧姆定律，则有：Uab=IR=0.46=2.4V；答：（1）回路中的感应电动势大小4V；（2）回路中电流的大小0.4A和逆时针方向；（3）a、b两点间的电势差2.4V【考点】法拉第电磁感应定律；电势差；闭合电路的欧姆定律【分析】线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发