第二章 电磁感应 章末检测题-2022-2023学年高二物理备课讲义（人教2019选择性必修第二册 ）（原卷版）

第二章电磁感应章末检测题

一、单选题

1.如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈。儿小则（）

a\----\b

I，、

dc

A.若线圈向左平动，其中感应电流方向是a玲人玲cf4

B.若线圈竖直向下平动，没有感应电流产生

C.当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是。好人玲。玲d

D.当线圈以劭边为轴转动时，其中感应电流方向是玲］

【答案】B

【解析】A.根据右手螺旋定则可知，通电导线右侧磁场方向垂直纸面向里，若线圈向左平动，一

开始线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是。好”＞。玲从故A错误：

B.若线圈竖直向下平动，线圈的磁通量不变，没有有感应电流产生，故B正确；

C.当线圈向导线靠近时，线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向是

a今d今c）b、故C错误；

D.当线圈以附边为轴转动时，线圈的磁通量周期性发生变化，其中感应电流方向也在周期性发生

变化，故D错误。

故选Bo

2.在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的Z点无初

速度释放，则下列说法中正确的是（）

A.圆环最终停在轨道的最低点8B.圆环能滑到轨道右侧与/点等高处C

C.圆环运动过程中机械能守恒D.圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方

向

【答案】A

【解析】A.由于小环运动的范围内，各处的磁场强度不同，所以小环运动的过程中机械能不断转

化为电能，故小球的机械能会越来越小，最终停在最低点从故A正确；

B.因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电

能，故不能上升到右侧与C点等高处，故B错误；

C.整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，故C错误；

D.圆环来回运动，磁通量不断变化，所以感应电流方向不断变化，故D错误。

故选Ao

3.穿过同一闭合回路的磁通量①随时间r变化的图象分别如图中的①所示，下列关于回路中

感应电动势的论述正确的是（）

o-~曾

①

A.图①回路产生恒定不变的感应电动势

B.图②回路产生的感应电动势一直在变大

C.图③回路0~彳时间内产生的感应电动势大于6时间内产生的感应电动势

D.图④回路产生的感应电动势先变大再变小

【答案】C

【解析】根据法拉第电磁感应定律我们知道感应电动势与磁通量的变化率成正比，即£=〃”，

△/

结合数学知识我们知道：穿过闭合回路的磁通量①随时间f变化的图象的斜率加="；

△t

A.图①中磁通量中不变，无感应电动势，A错误；

B.图②中磁通量中随时间f均匀增大，图象的斜率k不变，也就是说产生的感应电动势不变，B

错误；

C.图③中网路在0~6时间内磁通量中随时间，变化的图象的斜率为幻，在彳时间内磁通量中

随时间，变化的图象的斜率为上，从图象中发现：自大于依的绝对值。所以在0~4时间内产生的感

应电动势大于在4时间内产生的感应电动势，C正确:

D.图④中磁通量中随时间/变化的图象的斜率先变小后变大，所以感应电动势先变小后变大，D

错误。

故选C»

4.某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼

动仪线圈面积为S,匝数为N,处于磁感应强度为8的匀强磁场中，f=0时，线圈平面平行于磁

场。，=4时线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为〃处，则0-4时间内磁通量的平均变化率是

()

一产、如

1眼球)0

BScos0BSsin0NBSsmeNBScos0

A.B.C..D.

4A

【答案】B

【解析】开始时线圈与磁场的方向平行,则穿过线圈的磁通量为零；经过时间/,面积为S的线圈

平面逆时针转动至与磁场夹角为，处，磁通量变化为

A0=8Ssin。

则0-4时间内磁通量的平均变化率是

A①BSsin。

Art

故选Bo

5.如图，矩形线圈。灰W的长与宽分别为2乙和£,虚线内有界匀强磁场的磁感应强度为8,。口

。2分别为儿的中点，下列判断正确的是()

11

XXXX；°I,

a_______a

；xBxXX;

11

；XX,XX：

b\-----------J------------\c

\XXXx\02

A.此时穿过线圈的磁通量为28广

B.线圈绕/边向纸外旋转60。角时，穿过线圈的磁通量为8/7，回路中无电流产生

C.线圈绕cd边向纸外旋转60。角时，穿过线圈的磁通量为8Z?，回路中无电流产生

D.在线圈绕儿边向纸外旋转60。角的过程中，穿过线圈磁通量的变化量为8Z?

【答案】B

【解析】A.此时只有一半的线圈在磁场中，穿过线圈的磁通量为

①।=BS0=B13

故A错误；

B.线圈绕曲边向纸外旋转60。角时，根据几何关系可知，线圈整个进入磁场，线圈在垂直于磁场

方向的投影面积为

5=L-2Z,cos60°=L2

穿过线圈的磁通量为

①之=8S=B13

磁通量不变，没有感应产生电流，故B正确；

C.线圈绕加边向纸外旋转60。角时，根据几何关系可知，线圈刚好出磁场，则穿过线圈的磁通量

为

①3=0

故C错误；

D.在线圈绕儿边向纸外旋转60。角的过程中，线圈在垂直于磁场方向的投影面积为

S'=LLcos60°=0.5Z?

磁通量为

(D4=0.5BZ?

磁通量为标量，则穿过线圈磁通量的变化量为

△①-①4=0.5“

故D错误。

故选Bo

6.如图，小林开展实验探究，用直径小于空心铝管和塑料管管径的强磁体同时从竖直放置的等长

空心铝管和塑料管的上端口静止释放，发现强磁体通过空心铝管时间较长。关于此现象，下列说法

正确的是（）

A.强磁体吸引铝管，相互摩擦致磁体下落得慢

B.强磁体下落时，铝管产生感应电流的磁场对强磁体运动产生阻碍作用

C.只要铝管足够长，强磁体可能减速至静止

D.强磁体在空心铝管的下落过程中保持机械能守恒

【答案】B

【解析】AB.强磁体下落时，铝管中产生感应电流，由楞次定律可知，感应电流的磁场对强磁体运

动产生阻碍作用导致磁体下落得慢，A错误，B正确；

C.强磁体运动时才能在铝管中产生感应电流，因此，强磁体不可能在管中处于静止状态，C错

、口

I天；

D.强磁体下落时，由于铝管中产生感应电流，电能增加，所以机械能减少，D错误。

故选Bo

7.如图所示，虚线左侧的匀强磁场垂直纸面向外，右侧的匀强磁场垂直纸面向里。一金属小球从

固定的光滑绝缘圆弧轨道上的点。无初速度释放后向右侧运动到最高点b的过程中，下列说法正确

的是（）

••••:XXXX

•XX

A.a,6两点等高

B.小球在最低点处于平衡状态

C.小球在穿过虚线时内部会产生涡流

D.小球在穿过虚线时受到竖直向上的磁场力

【答案】C

【解析】BCD.小球在穿过虚线时内部会产生涡流，穿过小球的磁通量发生变化，小球内部会产生

涡流，小球在最低点除需做圆周运动的向心力以外，水平方向还受到向左的电磁阻尼，选项BD均

错误，选项C正确；

A.由于电磁阻尼，6点一定低于。点，选项A错误。

故选Co

8.如图所示，L是自感系数很大、直流电阻不计的电感线圈，Di、Dz是完全相同的灯泡，E是一内

阻不计的电源，s是开关。下列说法正确的是（）

L

B.闭合开关S时，Di、D2同时亮，并始终保持一样亮

C.电路稳定后再断开开关S时，%、D2同时熄灭

D.电路稳定后再断开开关S时，Dz熄灭，Di闪亮再逐渐变暗，直至熄灭

【答案】D

【解析】AB.闭合开关S时，电路中立即建立了电场，立即就有了电流，故必、D?同时亮，但通

过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加，当电流稳定后，线圈相当于导线，Di被

短路，故闭合开关S时，D］、Dz同时亮，但D】逐渐熄灭，D?更亮，故AB错误；

CD.电路稳定后再断开开关S时，Dz立即熄灭，线圈产生自感电动势和Di构成回路，必先闪亮一

下，后逐渐变暗，直至熄灭，故C错误，D正确。

故选D„

二、多选题

9.如图所示，电阻R与水平放置的线圈〃相连，M放在垂直于环面的磁场中。要使流经电阻R的

电流方向为。到匕，下列关于线圈M中磁场的方向及变化说法正确的是（）

A.垂直环面向上，减弱B.垂直环面向上，增强

C.垂直环面向下，减弱D.垂直环面向下，增强

【答案】BC

【解析】由题知，要使流经电阻R的电流方向为。到b,根据右手螺旋定则可知，感应磁场垂直环

面向下，故原磁场可能是垂直环面向上，不断增强，或者是垂直环面向下，不断减弱。

故选BC。

10.如图所示，一根足够长水平滑杆SS'上套有一质量为机的光滑铝环，在滑杆的正下方放置一足

够长光滑绝缘轨道PP'，PP'与杆SS平行。现使质量为M的条形磁铁正对铝环的圆心以水平初速度

V。沿绝缘轨道向右运动，圆环平面始终垂直于滑杆，则()

A.从左往右看，圆环中感应电流的方向始终为顺时针

B.磁铁不会穿过滑环，且最终二者共速

C.磁铁与圆环的最终速度为d—%

M

D.整个过程最多能产生热量不整y%?

2(M+加)

【答案】CD

【解析】A.若金属环能穿过条形磁铁，在条形磁铁的左端时，靠近磁铁，向左的磁通量就越大，

会感应出向右的磁场，电流方向从左向右看为顺时针方向，在右端远离磁铁时，向左的磁通量减

小，感应出向左的磁场，电流方向从左向右看为逆时针，故A错误；

BC.磁铁在靠近金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向相反，所以磁铁

受到阻力的作用，同理，在离开金属环的过程中金属环的感应电流方向产生的磁场与原磁场的方向

相同，也是受到阻力的作用，但是由于不知道初速度以及环与磁铁的质量之间的关系，所以不能判

断出磁铁是否能够会穿越滑环运动：选取磁铁与圆环组成的系统为研究的系统，系统在水平方向受

到的合力为0,满足动量守恒；选取磁铁运动的方向为正方向，则最终可能到达共同速度时

Mv0=(M+/n)v

解得

M

v=--------------V.)

M+m°

故B错误，C正确；

D.磁铁若能穿过金属环，运动的过程中系统的产生的热量等于系统损失的动能，二者的末速度相

等时损失的动能最大，为

八I/**\2M1TI2

Q==%

222(M+nt)

故选CDo

11.如图所示，一"日"字形矩形闭合导线框，其中ab=6c=cd=4e=d=%=0.1m,ab、cf、

加段电阻均为3C,cd、在段电阻均为1.5Q,6c、4段电阻均为零，匀强磁场8的方向与框面垂

直朝内，大小为B=1T,磁场的边界与曲平行，如图中虚直线所示。现取图中向右的方向为正、

将线框以丫=24m/s的速度匀速地拉出磁场区域，下列说法正确的是（）

XXX：

a,______f____.e

XXBXI

A.ed离开磁场后,。'离开磁场前，㈤两端的电势差为2.4V

B.ed离开磁场后，离开磁场前，流过久的电流大小为0.32A

C.行离开磁场后，而离开磁场前，流过久的电流大小为0.16A

D.整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为8.0x10-”

【答案】BCD

【解析】A.当ed离开磁场后，在离开磁场前，必与^切割磁感线，产生电动势，两电源部分

并联，对整个电路供电，等效电路图如图

有

£=3/U=2.4V

故A错误；

B.ed离开磁场后，离开磁场前，必与。■切割磁感线，产生电动势，两电源部分并联，对整个

电路供电，外电路部分为./Wc,等效电路图如图

则电路的总电阻

N=7.5Q

流过久的电流大小为

/=—=0.32A

故B正确;

C.离开磁场后，时离开磁场前，必切割磁感线，产生电动势，对外电路供电，外电路并联,

=3+3(3+1.5+1.5)Q=5C

-3+3+1.5+15

而

£=3/U=2.4V

总电流为

=—=0.48A

因此流过〃的电流大小为

3

r=0.16A

3+1.5+1.5+3

故C正确;

D.当ed离开磁场后,在4离开磁场前

Qt=1st.=J=3.2xl0-3j

RF

当cf离开磁场后外电路部分为4■与龙加段并联。

-l

Q,=1st=—r=4.8x10-3j

R2V

整个矩形导线框在拉出磁场的过程中产生的焦耳热为

Q=Qi+Q2=8Oxi0-j

故D正确。

故选BCDo

12.如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈/8CZ）,在水平外力作用下以大小为v的速度向

右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为;的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法

正确的是（）

口A4三m.*

BCL

A.第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为3:1

B.第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1:9

C.第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1:3

D.第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1:1

【答案】BCD

【解析】A.设磁感应强度为从8边长度为L,4。边长为//,线圈电阻为/?；线圈进入磁场过

程中，产生的感应电动势为

E=BLv

感应电流为

EBLv

RR

感应电流/与速度v成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比为

V

Wi=-：v=]:3

故A错误;

B.线圈进入磁场时受到的安培力为

B-

=BIL=

R

线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力为

B2l}y

=BIL=

R

所以外力功率为

R

功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为

^:/]=(-)2:V2=1:9

故B正确；

C.线圈进入磁场过程中产生的热量为

产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比为

V

。2：Qi=§：口=1：3

故C正确；

D.通过导线横截面电荷量为

一A①人BLL'

a=I\t=-----Ar=--------

R\tR

电荷量与速度无关，电荷量之比为1:1.故D正确。

故选BCD。

三、实验题

13.(1)小陶同学利用如图甲所示的线圈进行“探究电磁感应的产生条件"实验。为了看到明显的实

验现象，线圈的两个接线柱与哪个电表连接更合理？答：—o

A.直流电流表B.直流电压表C.交流电流表D.交流电压表

(2)为了测出图甲所示线圈的电阻值，小陶用伏安法进行测量，实验电路如图乙所示，请按要求

完成下列问题。

①改变滑动变阻器滑片，待电路稳定得到的多组电流、电压值如表所示，请在答题卡相应位置作

出/一。图像。

电压U(V)0.000.300.500.801.101.401.602.00

电流/(mA)0.011.817.427.836.657.055.870.2

②由图像可得该线圈的电阻值为Q。（结果保留两位小数）

③有同学认为，实验中该线圈会产生感应电动势，从而影响实验数据的测量。你认为该说法是否

合理？并说明理由。

答：。（填"合理"或"不合理"）

28.00~30.00之间均算对不合

【解析】（1）⑴"探究电磁感应的产生条件”实验。为了看到明显的实验现象，线圈的两个接线柱与

直流电流表相接，电压表内阻太大，交流电表测量的是有效值，故A正确BCD错误。

故选Ao

（2）①⑵作出/-U图像如下图

②⑶根据图像可知，斜率代表电阻的倒数

R=—^^0=28.57。

70x10-3

（3）[4][5]不合理，因为电路电流稳定，线圈磁通量不变，不会产生感应电动势。

14.某学习小组在"研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系"的实验中采用了如图甲所

示的实验装置。

甲

（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度M,如图乙所示，则△”=mm；若实验

中没有现成的遮光条，某同学用金属片替代，用20分度的游标卡尺测量金属片的宽度如图丙所

示，其读数为mm,这种做法是否合理？（填"合理"或"不合理”）。

（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间加内感应电动势的平均值

E,改变速度多次实验，得到多组数据。这样实验的设计满足了物理实验中常用的"控制变量法”，

你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在4时间内。

（3）得到多组加与E数据之后，若以E为纵坐标、以加为横坐标作出E-4图像，发现图像是一

条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以

____________为横坐标。

（4）根据改进后作出的图像得出的结论是：在误差允许的范围内。

【答案】4.80070.15不合理磁通量的变化量△①相同；感应电动势与磁通量变化

率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）

【解析】（1）[1]螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm,可动刻度读数为

0.01x30.0mm=0.300mm

所以最终读数

4.5mm+0.300mm=4.800mm

[2]游标卡尺的七尺读数为70mm,游标尺读数为

0.05x3mm=0.15mm

所以最终读数为

70mm+0.15mm=70.15mm

⑶遮光条的宽度越小，经过光电门时的平均速度越接近瞬时速度，遮光条的宽度越大，速度误差越

大，不能用宽金属片替代遮光条，所以这种做法不合理。

(2)[4]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈

磁通量的变化量△中都相同。

(3)⑸根据

.△①

E=n----

Ar

因△①不变，E与成正比，横坐标应该是

ArAr

(4)⑹感应电动势与磁通量变化率成正比(或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时

间成反比)。

四、解答题

15.如图所示的一个螺线管，匝数”=100,横截面积为S=200cm,电阻厂=1C,在螺线管外接一

个阻值R=4C的电阻，电阻的一端匕跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强

度随时间变化规律如图线B-f所示，求：

(1)在，=2s时穿过螺线管的磁通量。

(2)在f=5s时螺线管产生的电动势刍。

(3)在前6s内电阻R上产生的热量。

【答案】(1)6.0x102Wb;(2)4V；(3)5.76J

【解析】(1)由B-f图线可知，在f=2s时，磁感应强度为B=3T,则穿过螺线管的磁通量为

中=8S=3x200x1O'*'wb=6.0xlO-2Wb

(2)在4~6s内有

4X200X.0-

E=悭=|00XV=4V

2Ar2

即在，=5s时电阻螺线管产生的电动势为

E2=4V

（3）在0~4s内产生的电动势为

=〃2=100x2x200x107v=w

△t4

产生的焦耳热为

Qi=

在4~6s内，产生的电动势为

4x200x102

E==1QOxV=4V

2\t4

产生的焦耳热为

E

Q=2|私喑J

R+r

在前6s内电阻R上产生的热量为

Q=2+&=5.76J

16.如图，阻值不计的平行光滑金属导轨与水平面夹角为。，导轨间距为3下端接一阻值为R的

定值电阻，磁感应强度大小为8的匀强磁场垂直于导轨平面向上。质量为机的金属杆由静止开

始沿导轨运动一段距离时，速度恰好达到最大，且通过定值电阻的电荷量为外已知MN接入电路

的电阻为厂，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g,则在此过程中，求：

（1）导体棒沿导轨下滑的距离X；

（2）金属杆运动的最大速度上。

R0

【答案】⑴A吗/；⑵%（R+r）,〃gsin。

B21?

【解析】(1)由法拉第电磁感应定律

Nt

其中

Ad>=BLx

通过定值电阻的电荷量为

q=It

由闭合电路欧姆定律得

联立可得，导体棒沿导轨下滑的距离为

x/（R+「）

BL

(2)金属杆MN运动的速度达到最大时,有

mgsin0=BIL

由闭合电路的欧姆定律

E

R+r

此时感应电动势为

E=B%

联立解得，金属杆MN运动的最大速度为

(/?+r)mgsin0

嗑=F?

17.如图所示，半径为2的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为8的匀强磁场中，长

为L的导体杆。尸绕圆心。以角速度。匀速转动，N、。间接阻值为R的电阻，杆。尸的电阻为r,

框架电阻不计，求杆沿框架转动过程中：

(1)电阻R两端电压；

(2)电阻R消耗的电功率。

B2lf(o2R

【答案】（1）(2)

2(R+r)4(R+r>

【解析】（1）设杆末端的速度为v，则

v=a)L

杆绕。点匀速转动产生的感应电动势为

E=BLv=-B[?a）

2

则R两端电压

U=J=型处

R+r2（R+r）

（2）回路中电流

j_EBI}co

~R+r~2（R+r）

消耗的电功率

p=/2R=B^R

4（/?+r）2

18.如图甲所示，匝数为小总电阻为八横截面积为S的竖直螺线管与两足够长的固定平行光滑

导轨相连，导轨间距为L,倾角为导轨间有磁感应强度大小为综、方向垂直导轨平面向上的匀

强磁场。长为£、电阻为6厂的导体棒放在导轨上，始终与导轨垂直且接触良好。螺线管内有竖直方

向分布均匀的变化磁场（图中未画出），磁感应强度8随时间[变化的规律如图乙所示。滑动变阻

器R的最大电阻为6八重力加速度大小为g,不计导轨的电阻，忽略螺线管磁场对导体棒的影响。

闭合开关S,将滑动变阻器的滑片移至最下端，导体棒处于静止状态。

（1）求导体棒的质量机;

（2）用外力固定导体棒，缓慢向上移动滑动变阻器的滑片，求螺线管的最大输出功率%以及此时

滑动变阻器接入电路的电阻凡;

（3）断开开关S,撤去外力，请通过计算判断导体棒沿导轨上滑还是下滑，并求导体棒在导轨上

滑动的最大速度%。

甲乙

"SB；n2B2526nS

【答案】（1）m=---------•IN)0&=-r-,(3)上滑,％=西

8g%sin60'匕=4"；0

【解析】（1）根据题图乙可知

△B_B<)

根据法拉第电磁感应定律可知，螺线管产生的感应电动势

△t

回路的总电阻

根据闭合电路的欧姆定律可得，通过螺线管的电流

/=A

R迄

通过导体棒的电流

1~2

对导体棒，根据物体的平衡条件有

=BJL

解得

nLSB~

m=---{---------

8g/sin00

（2）设滑动变阻器接入电路的电阻与导体棒并联的总电阻为K，螺线管的输出功率

2E2

p=1

&=---r

Rt+2r+—

R

由于

2

为定值，因