2022-2023人教版（2019）选择性必修二第二章 电磁感应 单元测试卷（答案）

第二章 电磁感应 单元测试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1、如图所示，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，E为电源，S为开关，关于三盏灯泡，下列说法正确的是( )
A.合上开关，c先亮，a、b后亮
B.合上开关，a、b立刻一样亮
C.断开开关，c马上熄灭，a、b一起缓慢熄灭
D.断开开关，b会先闪亮一下再熄灭
2、闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按图变化，方向如图，则回路中( )
A.电流方向为逆时针方向 B.电流强度越来越大
C.产生的感应电动势越来越大 D.磁通量的变化率恒定不变
3、三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为、和。则( )
A. B. C. D.
4、如图所示，为两条竖直放置且相互平行的金属导轨，相距为d，下端连接一阻值为r的定值电阻，导体棒斜放在两导轨上，与两导轨接触良好，不计导轨和导体棒的电阻。整个装置置于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，设导体棒与导轨间的夹角为60°，以速度v竖直向上匀速运动，则流过导体棒的电流大小为( )
A. B. C. D.
5、学完电磁感应涡流的知识后，某个同学回家制作了一个简易加热器，如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )
A.减少线圈的匝数
B.将金属杯换为陶瓷杯
C.将交流电源换成电动势更大的直流电源
D.提高交流电源的频率
6、如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（重力加速度为g）( )
A.P、Q会互相靠拢
B.磁铁下落的加速度大于g
C.磁铁的动能的增加量等于其势能的减少量
D.P、Q会互相远离
7、如图1所示，矩形导线框固定在匀强磁场中，规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向，磁感应强度B随时间t变化情况如图2所示，在时间内，下列说法正确的是( )
A.线框中产生逆时针方向感应电流 B.线框中感应电流逐渐减小
C.边安培力方向向右 D.边安培力逐渐减小
8、如图所示，两个相同导线制成的开口圆环，大环半径为小环半径的2倍，现用电阻不计的导线将两环连接在一起，若将大环放入一均匀变化的磁场中，小环处在磁场外，两点间电压为，若将小环放入这个磁场中，大环在磁场外，两点间电压为，则( )
A. B. C. D.
9、如图所示，L是电阻不计的自感线圈，C是电容器，E为电源，在开关S闭合和断开时，关于电容器的带电情况，下列说法正确的是( )
A.S闭合瞬间，A板带正电，B板带负电
B.S保持闭合，A板带正电，B板带负电
C.S断开瞬间，A板带正电，B板带负电
D.由于线圈L的电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下电容器均不带电
10、如图甲所示的LC振荡电路中，通过P点的电流随时间变化的图线如图乙所示，若把通过P点向右规定为电流的正方向，则( )
A.0.5~1ms内，电容器两端电压逐渐减小
B.0.5~1ms内，电容器的上极板带负电荷
C.1~1.5ms内，Q点比P点电势低
D.1~1.5ms内，电容器电场能正在增加
二、填空题
11、如图所示，一对与水平方向成θ角且间距为L的平行导轨上有一导体棒处于静止状态，导轨底端接有一电源，导体棒与导轨间的动摩擦因数为，装置处在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则导体棒中的电流的最大值为_________；如果轨道光滑，棒仍然能处于静止状态，则此时电流为_________。
12、如图所示，长为L的导体棒在磁场中绕O点在纸面内以角速度ω匀速转动，磁感应强度为B，则导体棒OA在切割磁感线运动时产生的感应电动势的大小为___________。
13、如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向里，在左侧的无磁场区域内有一半径很小的金属圆环，圆环与导轨在同一平面内。假设构成的回路总电阻不变，当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界处由静止开始向右加速运动过程中，圆环内产生大小____（选填“变大”“不变”或“变小”）的感应电流，圆环有____（选填“扩张”或“收缩”）的趋势。
14、1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机，该发电机是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机。这个圆盘发电机的示意图如图甲所示：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片分别与转动轴和圆盘的边缘接触。使圆盘转动，电阻R中就有电流通过。说明圆盘发电机的原理______________；圆盘如图方向转动，请判断通过R的电流方向_______。
三、计算题
15、如图甲所示，一电阻不计且足够长的固定平行金属导轨，间距，上端接有阻值的电阻，导轨平面与水平面间的夹角，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，一质量、阻值的金属棒垂直于导轨放置。金属棒由静止释放后，沿导轨方向下滑的位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中OA为曲线，AB为直线，金属棒与导轨之间的动摩擦因数为，金属棒与金属导轨按触良好，g取，，，求：
（1）6s~10s金属棒运动的速度；
（2）匀强磁场的磁感应强度的大小：
（3）0~6s内电阻R产生的热量。
16、如图所示，间距为、倾角为的足够长的两光滑平行导轨的底端固定在绝缘水平面上，两导轨的底端通过导线连接的电阻，空间存在垂直导轨所在平面向下的匀强磁场，质量为、长为L、电阻为的导体棒垂直导轨放置，并用销钉挡住，时刻将销钉同时撤走使导体棒由静止释放，时导体棒刚好以的速度开始匀速下滑，重力加速度，导轨足够长且电阻不计。
（1）求磁感应强度的大小；
（2）求0~0.5 s时间内导体棒沿导轨向下滑动的距离；
（3）时刻，若在导体棒上施加一沿导轨向上的恒力，通过定值电阻的电荷量时，导体棒的加速度刚好为零，求该过程中导体棒上产生的热量。
四、实验题
17、小华同学正在进行“探究法拉第电磁感应现象”的实验。
（1）已将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关按如图所示部分连接，要把电路连接完整且正确，则N连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或“c”），M连接到接线柱___________（选填“a”、“b”或“c”）。
（2）正确连接电路后，开始实验探究，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动时，灵敏电流计的指针向右偏转，由此可以判断___________。
A.滑动变阻器的滑片P向右加速滑动，灵敏电流计的指针向左偏转
B.线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，都能引起灵敏电流计的指针向右偏转
C.滑动变阻器的滑片P匀速向左滑动，灵敏电流计的指针静止在中央
（3）实验中小华同学发现在两次电磁感应现象中，第一次电流计的指针摆动的幅度比第二次指针摆动的幅度大，原因是线圈中第一次的___________（选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）比第二次的大.
参考答案
1、答案：C
解析：AB、开关S闭合瞬间，因线圈L的电流增大，导致出现自感电流阻碍电流的增大，则bc先亮，a后亮，故AB错误。
CD、断开开关S的瞬间，由电感的特性可知：L和ab组成的回路中有电流，导致ab一起缓慢熄灭；而c没有电流，则马上熄灭，故C正确，D错误。
故选：C。
2、答案：D
解析：
3、答案：C
解析：设线框的面积为S，周长为L，导线的横截面积为，由法拉第电磁感应定律可知，线框中感应电动势，而线框的总电阻，所以线框中感应电流，由于三个线框处于同一线性变化的磁场中，且绕制三个线框的导线相同，设正方形线框的边长为l，则三个线框的面积分别为，三个线框的周长分别为，则，C正确。
4、答案：A
解析：本题考查电磁感应定律。当导体棒以速度v竖直向上匀速运动时，导体棒切割磁感线产生感应电动势，导体棒的有效切割长度为d，切割磁感线产生的感应电动势，则流过导体棒的电流大小，故A正确。
5、答案：D
解析：
6、答案：A
解析：
7、答案：D
解析：A.由题意可知，线框中磁通量垂直纸面向里减小，根据楞次定律可知线框中产生顾时针方向感应电流，故A错误；
B.由于时间内磁感应强度随时间均匀变化，所以磁通量随时间均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，所以感应电流恒定，故B错误；
C.根据左手定则可知边安培力方向向左，故C错误;
D.根据安培力公式可知边安培力逐渐减小，故D正确。
故选D。
8、答案：B
解析：大环与小环的半径之比为2:1，故周长之比为2:1，根据电阻定律可知电阻之比为2:1，
两点间电势差大小为路端电压
磁感应强度变化率恒定的变化磁场，故根据法拉第电磁感应定律公式
圆环面积之比为4:1，得到两次电动势的大小之比为4:1，故两次的路端电压之比为
故选B。
9、答案：A
解析：A、S闭合瞬间，给电容器充电，且A与电源的正极相连，故A板带正电，B板带负电，故A正确；
B、S保持闭合，电容器支路断路，但两端的电压与并联的支路电压相同为零，故电容器不带电，故B错误；
C、S断开瞬间，由于线圈产生感应电流，电流的方向与原电流方向相同，故A带负电，B带正电，故C错误；
D、根据ABC可知，D错误；
故选A
10、答案：B
解析：A.0.5~1ms内，电流为正方向减小，所以正在充电，电容器两端电压逐渐增大，故A错误；
B.0.5~1ms内，电流为正方向，电子经过P点向左移动，所以电容器的上极板带负电荷，故B正确；
C.1~1.5ms内，电流为负方向，电子经过P点向右移动，通过回路电流为逆时针，电感线圈产生自感电动势，由楞次定律知电感线圈下端为高电势，上端为低电势，故Q点比P点电势高，故C错误；
D.1~1.5ms内电流增大，故磁场能在增大，电容器处于放电过程，故电场能在减小，故D错误。
故选B。
11、答案：；
解析：本题考查安培力与受力分析。对导体棒受力分析可得，其受到的摩擦力可能沿导轨平面向上，也可能沿导轨平面向下，当电流为时，其受到沿导轨平面向下的最大静摩擦力作用，导体棒中的电流最大，受力分析图如图所示，由平衡条件可得，解得；如果轨道光滑，棒仍然能处于静止状态，由平衡条件有，解得。
12、答案：
解析：导体棒OA在切割磁感线运动时产生的感应电动势的大小为
13、答案：变小；收缩
解析：根据右手定则，当金属棒ab在恒力F的作用下向右加速运动时，回路中会产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，回路中的感应电流逐渐增大，穿过圆环的磁通量也逐渐增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大；回路中的感应电流
感应电流的变化率
=
又由于金属棒向右运动的加速度
随速度增加a减小，所以感应电流的变化率减小，圆环内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小。
14、答案：铜盘可以看成由无数根半径为r的铜导线组成，铜盘转动过程铜导线在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，圆盘相当于电源对外供电；由下到上
解析：铜盘可以看成由无数根半径为r的铜导线组成，铜盘转动过程铜导线在磁场中做切割磁感线运动产生感应电动势，圆盘相当于电源对外供电。
圆盘如题图方向转动，根据右手定则可知，电流由C流向D，则通过R的电流方向由下到上。
15、答案：（1）1m/s（2）2.5T（3）3.375J
解析：（1）由图可知6s~10s金属棒运动的速度
（2）由图可知6s~10s金属棒做匀速运动，受力分析可知
物体所受安培力
回路中感应电流
联立解得
（3）根据动能定理可知
电阻R产生的热量
联立解得
16、答案：（1）5 T
（2）0.3 m
（3）5.55 J
解析：（1）导体棒沿导轨匀速下滑时，导体棒产生的感应电动势为
回路中的感应电流为
导体棒所受的安培力为
由力的平衡条件有
联立解得
（2）0~0.5 s时间内，对导体棒由动量定理得
又
解得
（3）导体棒上升过程中，平均感应电动势
平均电流
通过导体棒某截面的电荷量
代入数据可得，导体棒沿导轨运动的距离为
加速度为零时根据平衡条件有
速度为时导体棒产生的感应电动势为
又
代入数据可得导体棒的速度为
由动能定理得
由功能关系得整个电路产生的焦耳热为
又有
代入数据解得
17、答案：（1）a；c（2）B（3）磁通量的变化率
解析：（1）N端是产生感应电流的输出端，因此N连接到接线柱a；而M端是产生磁场的线圈端，需要接在有电源的电路中，滑动变阻器串联在电路中，故接c。
（2）A、滑动变阻器的滑片P向右加速滑动与题干中匀速滑动都是电阻增大，电流减小，电磁铁磁感应强度减小，故感应电流的方向相同，故A错误；
B、滑动变阻器的滑片P向右匀速滑动时，电阻增大，电磁铁磁感应强度减小，线圈A中的铁芯向上拔出或断开开关，电磁铁磁感应强度也减小，故灵敏电流计的指针向右偏转，故B正确；
C、滑动变阻器的滑片P匀速向左滑动，电阻减小，电流增大，电磁铁磁感应强度增加，故灵敏电流计的指针向左偏转，故C错误。
故选：B。
（3）感应电动势受磁通量的变化率的影响，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，感应电流越大，则原因是线圈中第一次的磁通量的变化率比第二次的大。

2022-2023人教版（2019）选择性必修二第二章 电磁感应 单元测试卷（答案）