【高中物理】电磁感应单元练习-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

电磁感应综合练习（简化版1）（任卓维）一、电磁感应基本概念1．下列说法中错误的是（

）A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在的某种联系B．法拉第发现了电磁感应现象，并总结出了法拉第电磁感应定律C．安培提出分子电流假说，指出磁体和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验“捕捉”到了电磁波2．关于产生感应电流的条件，以下说法中正确的是（）A．闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流产生B．闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电流产生C．穿过闭合电路的磁通量为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流D．无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感线条数发生变化，闭合电路中一定会有感应电流产生二、楞次定律与右手定则3．如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是（）A．图示位置中辐条上A点比B点电势低B．左车把的电势比右车把的电势低C．自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势高D．自行车左拐改为南北骑向，自行车车把两端电势差要减小4．如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（N极朝下），当条形磁铁下落时，可以判定（）A．环中将产生俯视顺时针的感应电流B．环对桌面的压力将增大C．环有面积增大的趋势D．磁铁将受到竖直向下的电磁作用力(多选题)5．如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ向右做减速运动，在之后的运动过程中，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（）A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向B．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向C．可能T具有收缩趋势，PQ受到向右的安培力D．可能T具有扩张趋势，PQ受到向左的安培力(多选题)6．金属杆cd原来静止。要使金属杆cd将向右运动，可以使金属杆ab（）A．向右匀速运动B．向右加速运动C．向左加速运动D．向左减速运动三、单杆平动切割(多选题)7．如图所示，电阻不计的水平U形光滑导轨上接一个阻值为R0的电阻，放在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个半径为L、质量为m、电阻为r的半圆形硬导体棒AC（直径与导轨垂直，并接触良好），在水平向右的恒定外力F的作用下，由静止开始运动，当速度为v时，位移为d，下列说法正确的是（）A．此时AC两端电压为UAC=2BLvBC．此过程中导体棒AC的平均速度小于v2D．此过程中通过电阻R08．如图所示，两根平行的金属导轨MN和PQ放在水平面上，左端连接阻值为R的电阻。导轨间距为L，电阻不计。导轨处在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为B。一根质量为m、阻值为r的金属棒放在水平导轨上。给金属棒一个水平向右的初速度v0使其沿导轨运动。设金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，不计一切摩擦。（1）金属棒的速度为v时受到的安培力是多大？（2

9．如图所示，间距为L两根平行长直金属导轨MN、PQ固定在倾角为θ的绝缘斜面上，导轨上端接有阻值为R的电阻，一根长为L、电阻为3R的直导体棒ab垂直放在两导轨上．整个装置处于方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．ab由静止释放后沿导轨运动，下滑位移大小为s时到达cd位置并开始以最大速度vm做匀速运动．ab在运动过程中与导轨接触良好，导轨电阻及一切摩擦均不计，重力加速度大小为g．求：（1）ab棒的质量m和ab在匀速运动过程中的热功率P；（2）从ab棒由静止释放到开始匀速运动的整个过程中电阻R产生的热量Q；（3）从ab棒由静止释放到开始匀速运动整个过程所经历的时间t．四、单杆转动切割10．如图所示，O点是两个光滑圆形金属导轨的圆心，两导轨之间存在着磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，粗细均匀的金属棒OQ绕O点在导轨上以角速度ω逆时针旋转，且始终与导轨接触良好。若导轨的电阻不计，金属棒PQ部分的电阻为R，在两导轨之间连接的定值电阻的阻值也为R，电容器的电容为C，OP、PQ的长度均为r，则下列说法正确的是（

）A．金属棒PQ两端的电压为3Br2ω2C．电容器的上极板带负电D．电容器所带的电荷量为3B11.(多选题)．1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机。结构示意图如甲图，可等效为乙图所示圆盘中任意一个半径CD都在切割磁感线，在CD之间接上电阻R，已知转盘匀速转动的角速度为ω，CD的长度为L，每条半径对应的电阻都为r，匀强磁场的磁感应强度为B，下列说法正确的是（）A．C点电势比D点高B．电阻R两端的电压为1C．流过电阻R的电流是BL2ω2(R+r)D12.如图所示，固定在水平面上的半径为d=1m的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场，在外力作用下长为d=1m的金属棒CD可绕着圆环圆心匀速转动。从圆环边缘和圆心所在竖直轴OO'用细导线连接足够长的两固定平行金属导轨MN、PQ，导轨与水平面的夹角为α=37°，空间内存在垂直导轨平面向上的磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场。质量m=1kg的金属棒ab垂直于导轨处于静止状态，导轨的宽度和金属棒ab的长度均为L=2m，金属棒ab与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.8，金属棒CD的电阻r=1Ω，金属棒ab的电阻为R=4Ω，其余电阻不计，sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度（1）闭合开关S，若金属棒CD以ω0=10rad/s的角速度顺时针（俯视）匀速转动，求流过金属棒CD的电流方向和金属棒CD两端的电压；（2）要使金属棒ab与导轨保持相对静止，求金属棒CD转动的角速度应满足的条件；（3）若金属棒CD五、感生磁场13．一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为l=0.40m的正方形金属框的D点上。金属框的一条对角线AC水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。己知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3Ω/m。在t=0到t=3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B（t）=0.3-0.1t（SI制）。则下列说法正确的是（）A．t=0到t=3.0s时间内，金属框中产生的感应电动势为0.016VB．t=0到t=3.0s时间内，金属框中的电流方向为A→D→C→B→AC．t=2.0s时金属框所受安培力的大小为0.042D．在t=0到t=2.0s时间内金属框产生的焦耳热为0.032J(多选题)14．用同种导线制成的圆环a、b水平同心放置，环a半径为r，环b半径为R，R=2r，环a中有与环面成30°角的匀强磁场，A．0~t0时间内，环aB．0~tC．0~t0时间内，环a与环bD．0~t0时间内，环b五、感生磁场15．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 B．线框中的感应电流为BLvC．线框所受安培力大小为B2L2vr D．16．如图所示，相隔一定高度的两水平面间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、边长为d的单匝正方形金属框从磁场上方某处自由落下，恰好能匀速穿过磁场区域，已知金属框平面在下落过程中始终与磁场方向垂直，且金属框上、下边始终与磁场边界平行，不考虑金属框的形变，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则金属框穿过磁场的过程中，下列说法正确的是（

）A．金属框中电流的方向先顺时针后逆时针B．金属框所受安培力的方向先向上后向下C．金属框穿过磁场所用时间为t=2B2d17．如图，垂直纸面向里的水平匀强磁场的磁感应强度为B，上下边界宽度为4d，边长为d的正方形金属框在竖直平面内从磁场上边界上方h处由静止释放，并穿过匀强磁场，金属框上下边始终保持与磁场边界平行。已知金属框下边刚要离开磁场时的速度与它刚进入磁场时速度相同，金属框质量为m、电阻为R，重力加速度为g，不计空气阻力。求：（1）金属框刚进入磁场时的加速度大小；（2）金属框离开磁场过程中产生的热量。(多选题)18．如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在两个大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向与斜面垂直，两磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场时，线框恰好以速度v0做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v做匀速直线运动，则（）A．v0=4vB．线框离开MN的过程中电流方向为adcbaC．当ab边刚越过JP时，线框加速度的大小为gsinθD．从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中，线框产生的热量为2mgL六、动生电动势和感生电动势结合19．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，MN与框架MDEN构成一个边长为l的正方形。t=0时，磁感应强度为B0，此时，金属棒MN沿框架向右做初速度为零，加速度为a的匀加速直线运动。为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，下列磁感应强度B随时间tA．B=2l2l+at2C．B=latB(多选题)20．如图所示，间距L=1m、足够长的平行金属导轨固定在绝缘水平面上，其左端接一阻值R=1Ω的定值电阻。直线MN垂直于导轨，在其左侧面积S=0.5m2的圆形区域内存在垂直于导轨所在平面向里的磁场，磁感应强度B随时间的变化关系为B=6tT，在其右侧（含边界MN）存在磁感应强度大小B0=1T、方向垂直导轨所在平面向外的匀强磁场。t=0时，某金属棒从MN处以vA．t=0时，闭合回路中有大小为5A的顺时针方向的电流B．闭合回路中一直存在顺时针方向的电流C．金属棒在运动过程中受到的安培力方向先向左再向右D．金属棒最终将以1m/s的速度匀速运动电磁感应综合练习（简化版2）（任卓维）七、感应电动势产生的环形电场21．英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间产生感生电场。如图所示，一个半径为r的光滑、绝缘细圆环水平放置，环上套一带电荷量为＋q的小球，环内存在竖直向上的匀强磁场。已知磁场的磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为k。则感生电场对小球的作用力的大小是（）A．rqk2 B．qk C．2rqk D．(多选题)22．在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口径的带正电的小球，正以速度v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，设运动过程中小球的电荷量不变，那么（）A．磁场力对小球一直不做功B．小球受到的磁场力不断增大C．小球受到玻璃环的弹力不断增大D．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动八、图像结合(多选题)23．如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，磁场在y轴方向足够宽,在x轴方向宽度为a。一直角三角形导线框ABC（BC边的长度为a）从图示位置向右匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下图中感应电流i、BC两端的电压UBC与线框移动的距离x的关系图像正确的是（）A．B．C．D．(多选题)24．如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域。规定顺时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图像i-x、ab两端电势差随位移变化的关系图像Uab-x，可能正确的是（

）A．

B．

C．

D．

九、单杆与动力学结合25.MM'、NN'是光滑水平导轨，直流电源连接在两导轨左端，衔铁P放置在两导轨间，弹丸放置在P的右侧（图中未画出）．闭合开关K后，电源、导轨和衔铁形成闭合回路，通过导轨的电流产生磁场，衔铁P在安培力作用下沿导轨加速运动．已知电源的电动势大小为E，衔铁P与弹丸总质量为m，整个电路的总电阻恒为R，两导轨间距为L，导轨间的磁场可认为是垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小与通过导轨的电流成正比，即B=kI．某时刻，衔铁P的速度大小为v，此时衔铁PA．E2mv2B．kLE2(多选题)26．如图甲所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，两导轨间距为l，电阻均可忽略不计。在M和P之间接有阻值为R的定值电阻，导体杆ab质量为m、电阻为r，并与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。现给杆ab一个初速度v0A．当杆ab刚具有初速度v0时，杆ab两端的电压U=Blv0RB．通过电阻R的电流I随时间t的变化率的绝对值逐渐减小C．若将M和P之间的电阻R改为接一电容为C的电容器，如图乙所示，同样给杆ab一个初速度v0，使杆向右运动，则杆ab稳定后的速度为D．在图乙中，若ab杆电阻为0，在ab杆上加一水平向右的恒力，ab杆将水平向右做匀加速直线运动27．如图所示，固定在水平面上的足够长的光滑平行直导轨处于垂直平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。一端连接着一个电容器和电源，电容为C，电源电动势为E。导轨上放着一根质量为m，长度为L与导轨间距相同，有固定阻值的均匀导体棒。与电容器连接的单刀双掷开关先与左边闭合，待充电结束后，某时刻与右边闭合，随后导体棒在运动的过程中始终与导轨接触良好，不计其他位置的电阻，求：（1）判断导体棒运动规律，求出稳定后的最大速度v；（2）稳定后电容器所带电量Q。

28．足够长的平行金属导轨ab、cd水平放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，ac之间连接有电容为C的电容器，导轨间距为L，长度为L的光滑金属棒垂直导轨放置，与导轨接触良好，俯视图如图所示。金属棒在水平恒力F的作用下开始向右运动，当金属棒运动距离为x时撤去外力F整个过程电容器未被击穿，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．在外力F作用下金属棒做加速度越来越小的加速运动B．撤去外力F后金属棒做减速运动直至静止C．在外力F的作用下，电容器中的电荷量随时间均匀增大D．撤去外力F时金属棒的速度为Fx十、双杆与动力学问题29．两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上，所在空间有方向垂直于水平面、磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场，导轨的间距为L，电阻不计；导轨上静置两根长度均为L的导体棒PQ和MN，其中PQ的质量为2m、阻值为R，MN的质量为m、阻值为2R。若在t=0时刻给PQ一个平行于导轨向右的初速度vo，不计运动过程中PQ和MN的相互作用力，则（）A．t=0时刻，两导体棒的加速度大小相等B．t=0时刻，PQ两端的电压为2C．PQ匀速运动时的速度大小为13v0D．从t=0时刻到PQ匀速运动的过程中，导体棒(多选题)30．如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，虚线OO'垂直导轨，OO'两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度大小均为B的方向相反的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在OO'左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使a获得一个水平向右的初速度v0，下列关于a、b两棒此后整个运动过程的说法正确的是（）A．a、b两棒组成的系统动量守恒B．a、b两棒最终都将以大小为v0C．整个过程中，a棒上产生的焦耳热为18mv0231．如图所示，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框质量为M，电阻可忽略。一根质量为m的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行，若经过一段时间后，金属框、MN的速度分别为v1、v2（v1＞v2）。设bc边长度为L，MN电阻为R，匀强磁场的磁感应强度为B。求：（1）此时回路MbcN电流的大小；（2）此时金属框与MN杆的加速度大小；（3）最终金属框的加速度会趋于恒定值，试求最终金属框的加速度和回路MbcN的电流大小(多选题)32．如图所示，足够长的光滑水平金属导轨置于竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为B，右侧导轨宽度为L，左侧导轨宽度为2L。电阻相等的两导体棒a、b垂直静置于导轨上，质量分别为m和2m。现使两导体棒分别获得相反的初速度v0，在以后的运动过程中，下列说法正确的是（）A．a、b棒最终停止运动B．稳定后a、b棒均以v0C．通过a棒的电量为mv0BLD．a33．如图所示，宽度为2d与宽度为d的两部分金属导轨衔接良好，固定在绝缘的水平面上，空间存在竖直向下的匀强磁场，导轨左、右侧磁场的磁感应强度大小分别为B、2B。两完全相同的导体棒甲和乙按如图的方式置于左、右侧的导轨上，已知两导体棒的质量均为m、两导体棒单位长度的电阻均为r0，现给导体棒甲一水平向右的初速度v0。假设导轨的电阻忽略不计，导体棒与导轨之间的摩擦忽略不计，且两部分导轨足够长，金属棒甲始终未滑A．当导体棒甲开始运动瞬间，甲、乙两棒的加速度大小满足aB．运动足够长的时间后，最终两棒以相同的加速度做匀加速运动C．最终两棒均做匀速运动，速度大小满足vD．最终两棒以相同的速度匀速运动，该过程甲棒中产生的焦耳热为1(多选题)34．如图所示，两电阻不计的光滑平行导轨水平放置，MN部分的宽度为2l，PQ部分的宽度为l，金属棒a和b的质量分别为2m和m，其电阻大小分别为2R和R，a和b分别静止在MN和PQ上，垂直于导轨且相距足够远，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。现对金属棒a施加水平向右的恒力F，两棒运动时始终保持平行且a总在MN上运动，b总在PQ上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（

）A．金属棒a与b均做匀速直线运动且距离逐渐减小B．金属棒a与b均做匀变速运动且加速度之比为1：2C．流过金属棒a的电流大小为2FD．回路中的感应电动势保持不变大小为FR35．如图所示，两足够长的光滑平行导轨固定在同一水平面上，虚线MN与导轨垂直，其左、右侧的导轨间距分别为L2和L