鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册《第2章 电磁感应及其应用》单元测试卷【含答案】

第=page1515页，共=sectionpages1818页鲁科版（2019）选择性必修第二册《第2章电磁感应及其应用》单元测试卷一、单选题1.如图所示，匀强磁场中固定一水平金属棒F1F2，金属棒两端点F1、F2刚好是绝缘椭圆轨道的两焦点，磁场方向垂直于椭圆面向外，一根金属丝绕过绝缘笔P与F1、F2相接，金属丝处于拉直状态，且绝缘笔刚好能沿椭圆轨道运动。在绝缘笔沿椭圆轨道从A.感应电流方向始终是F2→F1→P→F2

2.如图为电吉他中电拾音器的基本结构。磁体附近的金属弦被磁化，在金属弦振动过程中线圈会产生感应电流，经电路放大后传送到音箱发出声音，下列说法正确的是(

)A.拾音器的工作原理是利用了电流的磁效应现象

B.取走磁体，电吉他也能正常工作

C.减少线圈匝数，可减小线圈中的感应电动势

D.弦振动过程中，线圈中的电流方向不变3.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量随时间变化的规律如图所示，下列说法正确的是(

)A.0～0.3s时间内线圈中产生的瞬时电动势在均匀增加

B.t=0.2s时刻和t=0.4s时刻线圈中产生的瞬时电动势的方向相同

C.t=0.9

4.中国中车发布了当前世界上时速600公里的高速磁浮交通系统，该系统的悬浮原理如图甲所示，牵引原理如图乙所示(俯视图)，图乙中在水平面上，边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域内磁感应强度方向相反、大小均为B，质量为m的矩形金属线框abcd处于匀强磁场中，当匀强磁场沿直线向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为v0。已知金属线框abcd的总电阻为R，ab边与导轨平行且长为L，金属线框运动过程中受到的阻力恒为f，则两者的速度差v-v0可表示为(

)A.fR4B2L2 B.fR35.如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方有一个固定在水平桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁竖直向下拉至某一位置后放开，磁铁开始上下振动。下列说法正确的是(

)A.磁铁振动过程中，线圈中电流的方向保持不变

B.磁铁振动过程中，线圈对桌面的压力始终大于线圈的重力

C.磁铁振动过程中，弹簧和磁铁组成系统的机械能守恒

D.磁铁远离线圈时，线圈有扩张的趋势

6.如图所示，一匀强磁场区域宽40cm，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形线框以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/A. B.

C. D.7.如图所示，T是绕有两个线圈的闭合铁芯，一个线圈接电流计G，另一个线圈接导轨，金属棒ab可沿导轨左右滑动，且始终处于匀强磁场中，导轨的电阻不计，在下列情况下，有电流从下向上通过电流计G的是(

)

A.ab向右匀速运动时 B.ab向左减速运动时 C.ab向左加速运动时 D.ab向右减速运动时8.电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学依据电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图乙所示。在线圈上放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是(

)

A.家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物

B.家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差

C.简易电磁炉工作时，利用自感产生的电流来加热水

D.仅增大简易电磁炉所接交流电源的频率，可以缩短从开始加热到水达到沸腾的时间9.如图所示，空间存在垂直纸面向里的有界匀强磁场，磁场区域宽度为2L，以磁场左边界为坐标原点建立x轴。一边长为L的正方形金属线框abcd，在外力作用下以速度v匀速穿过匀强磁场。从线框cd边刚进磁场开始计时，线框中产生的感应电流i、线框ab边两端的电压Uab随位移x的变化图像正确的是(

)

A. B.

C. D.10.CPU卡是一种基于芯片的智能卡，内部集成了处理器、存储器和加密模块等多个组件，正常工作电流约为5mA，其天线为如图所示的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大，共3匝，其边长分别为2.0cm、2.2cm和2.4cm，正常工作时匀强磁场垂直穿过线圈，磁感应强度的变化率为103T/A.2.2mW B.4.2mW C.7.3mW11.2023年11月我国首颗高精度地磁场探测卫星投入使用，该卫星将大幅提高我国地球磁场探测技术水平。地磁场的磁感线从地理南极出发，回到地理北极，磁感线分布如图1所示。在地面上不太大范围内，地磁场都可以看成是匀强磁场。设在北京某处有一个半径为r、总电阻为R的单匝闭合线圈，初始状态线圈水平放置，线圈所在位置地磁场的磁感应强度大小为B，方向与线圈面成α(α<45°)。若以东西方向的直径为轴，从东向西看，把线圈逆时针转过π2，如图A.Bπr2R(cosα-sinα) 12.某空间中存在一个有竖直边界的方向水平的匀强磁场区域，现将一个如图所示的等腰梯形闭合导线圈，从图示位置沿垂直于磁场的方向以速度ν匀速拉过这个区域。磁场区域宽度为L，取向右为力的正方向，图中能正确反映该过程线圈所受安培力F随时间t变化的是(

)

A. B.

C. D.13.如图所示，足够长的磁铁在空隙产生一个径向辐射状磁场，一个圆形细金属环与磁铁中心圆柱同轴，由静止开始下落，经过一段时间，速度达最大值v，此过程中金属环面始终水平。已知金属环质量为m、半径为r、电阻为R，金属环下落过程中所经过位置的磁感应强度大小均相等，重力加速度大小为g，不计空气阻力，则(

)A.在俯视图中，金属环中感应电流沿逆时针方向

B.金属环中最大的感应电流大小为mgvR

C.金属环下落过程中所受重力的冲量等于其动量变化量

D.金属环下落速度为v14.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域(虚线区域)朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域(虚线区域)朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是(

)

A.铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场

B.铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场

C.磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速

D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力更大二、填空题15.在磁感应强度均为B的匀强磁场中，图甲、图乙、图丙三幅图中金属导体产生的感应电动势的大小分别为______、______、______。(用B、l、v、θ表示)16.如图所示，水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，MN平行于y轴，PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。则N点的磁感应强度______(选填“大于”“小于”或“等于”)M点的磁感应强度，线圈从P到M过程的感应电动势______(选填“大于”“小于”或“等于”)从P到N过程的感应电动势。17.如图所示，一线圈处于一均匀增强的磁场中，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈电阻为R，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，两个电阻的阻值均为2R。则电容器上极板带______(选填“正电”或“负电”)，电容器所带的电荷量为______。18.如图所示，线圈竖直放在绝缘的地面上，两端与灵敏电流计G相连。电流计中通过由a到b的电流时，指针向右偏转。则条形磁铁从线圈内拔出的过程中，请判断：

(1)穿过线圈的磁通量将______(选填“增大”“减小”或“不变”)；

(2)灵敏电流计的指针会向______(选填“左”或“右”)偏转；

(3)地面对线圈的支持力______(选填“大于”“小于”或“等于”)线圈的重力。19.某飞机正在地球北半球飞行，机翼保持水平，飞行高度不变，已知北半球地磁场的竖直分量向下，由于地磁场的作用，飞机两侧金属机翼末端之间存在电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，若飞机从西往东飞，则φ1______(选填“>”“<”或“=”)φ2，若飞机从南往北飞，则φ1______(选填“>”“<”或“20.如图所示，一足够长通电直导线固定在光滑水平面上，一质量为0.04kg的硬质金属环在该平面上运动，初速度大小为2m/s，方向与导线的夹角为60°，则该金属环最多产生______三、计算题21.如图所示，有一对足够长的倾斜光滑导轨，倾角θ=30∘，间距L=1m，导轨电阻不计.整个导轨处在垂直轨道平面向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T.导轨上端接一阻值R=3Ω的定值电阻，有一质量m(1)求金属棒能达到的最大速度v(2)当金属棒下滑距离d=6.5m22.如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜质圆盘安装在水平铜轴上，两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。圆盘处于水平向右的匀强磁场中，圆盘平面与磁感线垂直，从左向右看，圆盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B，圆盘半径为r，定值电阻的阻值为R。

(1)判断通过电阻R

的电流方向及这个发电机的电动势E；(2)如果圆盘不转动，使磁场的磁感应强度以B=kt规律变化(k为常数)，请判断圆盘上是否产生了感应电流？是否有电流通过电阻R23.(1)在研究自感现象时，自感系数较大的线圈一般都有直流电阻，某同学利用如图甲所示的电路采用伏安法测定线圈的直流电阻，在实验测量完毕后，将电路拆去时应______

A.先断开开关S1

B.先断开开关S2C.先拆去电流表

D.先拆去电阻R

(2)如图乙所示是甲同学研究自感现象的实验电路图，并用电流传感器显示出在t=1×10-3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流(如图丙)。已知电源电动势E=9V，内阻不计，灯泡R1的阻值为9Ω，电阻R的阻值为3Ω。

a、开关断开时，流过灯泡的电流方向______(左到右、右到左24.如图1所示的电路是研究断电自感现象的常用电路，线圈L的直流电阻为R1，灯泡A的电阻可视为恒定，大小为R2，且R1<R2，电源电动势为E，内阻为r，设图中箭头所示的方向为电流的正方向。将开关S闭合，待电路达到稳定后，设通过线圈L的电流为i1，通过灯泡A的电流为i2，(i1和i2的大小未知)。然后在t1时刻将开关S断开，求：

(1)开关断开的瞬间通过自感线圈L的电流的大小(用r、R1、R2和E表示)25.如图所示，光滑平行金属导轨的水平部分处于经直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T。两导轨间距为L=0.5m，导轨足够长。金属棒a和b的质量分别为ma=1.5kg、mb=1kg，电阻分别为Ra=1Ω、Rb=4(1)a棒刚进入磁场时，b棒的加速度大小(2)从a棒进入磁场到a棒匀速运动的过程中，流过a棒的电荷量q(3)从a棒进入磁场到a棒匀速运动的过程中，a棒中产生的焦耳热Qa。

答案和解析1.【答案】D

【解析】AB.在绝缘笔沿椭圆轨道从A到B带动金属丝运动过程中，△F1PF2的面积先增大后减小，磁感应强度不变，根据磁通量的公式Φ=BS可知，磁通量先增加后减少，由楞次定律可知感应电流方向先沿顺时针后沿逆时针，故AB错误；

C.根据“增缩减扩”，可知金属丝先有收缩趋势后有扩张趋势，故C错误；

D.金属棒F1F2中的感应电流先向左后向右，根据左手定则可知，金属棒所受安培力方向先向上后向下，故【解析】A.拾音器由磁铁和线圈组成，钢弦被磁化，具有磁性，弹动钢弦，相当于线圈切割磁感线，产生对应音频电流，利用了电磁感应原理，故A错误；

B.取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，故B错误；

C.根据法拉第电磁感应定律，减少线圈的匝数可以减小线圈中的感应电动势，故C正确；

D.弦振动过程中，螺线管磁通量有增加过程，有减小过程，所以线圈中电流方向变化，故D错误。

故选：C。

3.【答案】C【解析】A.由题图可以看出，0～0.3s时间内图线斜率不变，即ΔΦΔt不变，结合法拉第电磁感应定律的表达式E=NΔΦΔt，可知线圈中产生的瞬时电动势不变，故A错误；

B.在本题中，图线斜率的正负表示线圈中产生的感应电动势的方向，t=0.2s时刻图线斜率为正值，t=0.4s时刻图线斜率为负值，则这两个时刻线圈中产生的瞬时电动势的方向相反，故B错误；

C.t=0.9s时刻线圈中产生的瞬时电动势等于此时刻图线斜率的绝对值，则t=0.9s时刻线圈中产生的瞬时电动势E=|0-61-0.8|V=30V，故【解析】磁场以速度v向右匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为v0，此时金属框相对于磁场的运动速度大小为v-v0，回路中产生的感应电动势E等于ad、bc边分别产生感应电动势之和，即有

E=2BL(v-v0)

根据闭合电路欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流大小为

I=ER=2BL(v-v0)R

金属框的两条边ad和bc都受到安培力作用，ab边长等于L说明ad和bc边处于的磁场方向一直相反，电流方向也相反，根据左手定则可知，它们所受安培力方向一致，所以金属框受到的安培力大小为

F【解析】A.磁铁向下振动过程中，穿过线圈的磁通量向下增大，磁铁向上振动过程中，穿过线圈的磁通量向下减小，由楞次定律可知，线圈中电流的方向会变化，故A错误；

B.磁铁振动过程中，由“来拒去留”的规律，可知磁铁向下振动过程中，线圈对桌面的压力大于重力，磁铁向上振动过程中，线圈对桌面的压力小于重力，故B错误；

C.磁铁振动过程中，由于线圈中产生了感应电流，即有电能产生，由能量守恒定律，可知弹簧和磁铁组成系统的机械能会一直减小，故C错误；

D.磁铁靠近线圈时，由“增缩减扩”的规律，可知线圈有收缩的趋势，故D正确；

故选：D6.【答案】C

【解析】线框进入磁场过程，时间为：t1=Lv=20cm20cm/s=1s，根据楞次定律判断可知感应电流方向是逆时针方向，为正；

感应电流大小为：I=BLvR，则知I不变；

线框完全在磁场中运动过程：磁通量不变，没有感应产生，经历时间为：t2=d-Lv=40cm-20cm20cm/s=1s

线框穿出磁场过程，时间为：t3=【解析】A、当ab向右匀速运动时，根据法拉第电磁感应定律，可知右边线圈会产生恒定的感应电流，铁芯内部的磁场恒定，左边的线圈中不会产生感应电流，故A错误；

BCD、金属棒ab向右加速运动时，由右手定则判断可知，棒中产生向上的感应电流，而且感应电流增大，电流产生的磁感应强度增大，穿过右侧线圈磁场向下，磁通量增大，由楞次定律可知，通过G的电流向上；同理当金属棒ab向左减速运动时，通过G的电流向上；当金属棒ab向左减速运动时，通过G的电流向下，故B正确，CD错误；

故选：B。

8.【答案】D

【解析】AC.家用电磁炉工作时，通过金属杯的磁通量发生变化，金属杯产生的涡流，利用涡流来加热食物或者水，是互感现象，ACB.家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷不能产生涡流，金属锅能产生涡流，B错误；D.仅增大简易电磁炉交流电的频率，通过金属杯的磁通量变化率增大，感应电动势增大，感应电流增大，电功率增大，可以缩短水达到沸腾的时间，D正确。故选D。9.【答案】D

【解析】进入磁场的过程中，Uab=14BLv，完全进入磁场的过程中，ab边的电势差Uab=10.【答案】C

【解析】由图可知，每匝线圈相当于一个电源，3匝线圈为串联关系，根据法拉第电磁感应定律可得

E=E1+E2+E3=ΔBΔtL12+ΔBΔtL22+ΔBΔtL32

已知【解析】线圈从图示位置开始，以直径为轴转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量变化量为

ΔΦ=BScosα-BSsinα=Bπr2(cosα-sinα)

根据法拉第电磁感应定律得

E=NΔΦΔt

根据闭合电路欧姆定律得

I=ER

【解析】根据楞次定律知：感应电流总要阻碍导体和磁场间的相对运动，所以线圈所受安培力F一直向左，为负值。

设线圈的电阻为R，线框切割磁感线的有效长度为l，则安培力大小为F=B2l2vR，方向向左。

在0-Lv这段时间内，有效长度l从L开始均匀增大到2L，所以F增大，且F-t图像斜率的绝对值增大；

在Lv-2Lv这段时间内，有效长度l始终等于L，所以F大小不变；

在2Lv-3Lv这段时间内，有效长度l从2L开始均匀增大到3【解析】A、根据右手定则，在圆环上取一段分析可知环中感应电流沿顺时针方向，故A错误；

B、当重力等于安培力时，环下落的速度最大，此时感应电流最大，根据：mgv=I2R，所以最大电流为I=mgvR，故B正确；

C、环下落过程中受重力和安培力作用，做加速运动直到速度最大，加速过程中由动量定理可知，IG-I安=Δp，那么重力的冲量大于其动量变化，故C错误；

D、从静止开始到速度为v，根据功能关系和动能定理有：WG=|【解析】A.铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；B.铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B错误；C.由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C正确；D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D错误。15.【答案】Blv2

Blvsinθ

Blv【解析】图甲产生的感应电动势为E1=Blv-=Bl0+v2=Blv2，乙图中的感应电动势为E2=Blvsinθ，丙图中的感应电动势为E3【解析】由于水平地面下的导线为通有恒定电流I的长直导线，且平行于y轴，而MN也平行于y轴，所以N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同。线圈从P到M过程和从P到N过程，穿过线圈的磁通量变化量相同，而P到M和N点的距离sPM>sPN，又速率相同，可知从P到M和N的时间满足tPM>tPN，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈从P到M过程产生的感应电动势小于从P到N过程产生的感应电动势。

【解析】由楞次定律可知，线圈中感应电流的磁场方向向左。由安培定则易知电容器上极板带正电；通过线圈的电流大小I=E3R=nkS3R，又UC=I⋅218.【答案】减小；

左；

小于

【解析】(1)条形磁铁从线圈内拔出的过程中，穿过线圈的磁通量将减小；

(2)条形磁铁从线圈内拔出的过程中，穿过线圈的磁通量向下且减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流产生的磁场的方向向下，线圈中产生从上到下的电流，则流过灵敏电流计的电流方向从b到a，指针会向左偏转；

(3)根据“来拒去留”可知，线圈对磁铁有向下的作用力，由牛顿第三定律可知，磁铁对线圈有向上的作用力，则地面对线圈的支持力小于线圈的重力。

故答案为：(1)减小；(2)左；(3)小于。

19.【答案】>

>

【解析】当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的竖直分量方向竖直向下，由右手定则可判知，在北半球，飞机不论沿何方向水平飞行，飞机机翼上都产生从右向左的感应电动势，所以左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有φ1比φ2高。

故答案为：>；>

20.【答案】【解析】金属环周围有环形的磁场，金属环大致向右运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力与运动方向相反，使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，只剩沿导线方向的速度，最后磁通量不变，最终导体环沿平行于导线方向做匀速直线运动。