物理人教版 (2019)第二章 电磁感应2 法拉第电磁感应定律同步训练题

课时2法拉第电磁感应定律分层作业进阶拓展（2）第二章电磁感应2021_2022学年高二物理选择性必修第二册（人教版2019）

练习

一、单选题，共10小题

1．一个10匝的线圈置于磁场中，穿过线圈的磁通量在0.1s内由0.04Wb均匀增加到0.12Wb，此过程线圈中产生的感应电动势为（　　）

A．4V B．0.4V C．8V D．0.8V

2．关于感应电动势的大小，下列说法正确的是（　　）

A．穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定最大

B．穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势一定为零

C．穿过闭合电路的磁通量变化量越大，其感应电动势一定越大

D．穿过闭合电路的磁通量变化率越大，其感应电动势一定越大

3．照片中的情景发生在义亭中学的创新实验室。当实验老师从液氮中取出一块“亿钡铜氧”合金并将它靠近一块永磁体时，合金块能悬浮在磁体的上方；老师又从液氮中取出一块外形相似、质量更小的铝块并将它靠近同一块永磁体时，“悬浮”却没有发生。造成这一区别的主要原因是（　　）

A．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下电阻几乎为零

B．质量更小的铝块靠近永磁体时内部不会形成电流

C．穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量更大

D．穿过“亿钡铜氧”合金的磁通量变化得更快

4．如图所示，固定于绝缘水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿金属架以速度v向右匀速运动。时，磁感应强度为，此时，到达的位置恰好使构成一个边长为L的正方形。为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式正确的是（　　）

A． B．

C． D．

5．如图所示，100匝的线圈两端M、N与一个理想电压表V相连。线圈内有方向垂直纸面向内的磁场，线圈中的磁通量按如图所示规律变化。则下列说法正确的是（　　）

A．电压表示数为150V，M端接电压表正接线柱 B．电压表示数为150V，N端接电压表正接线柱

C．电压表示数为50.0V，M端接电压表正接线柱 D．电压表示数为50.0V，N端接电压表正接线柱

6．如图所示为手机无线充电的原理示意图。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在受电线圈中感应出电流为手机电池充电。在充电过程中（　　）

A．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失

B．送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递

C．受电线圈中感应电流的大小不变

D．受电线圈中感应电流的方向不变

7．如图所示，三根等长的绝缘细线一端系于一金属圆环A上的三等分点上，另一端共系于一悬挂的固定点上，在圆环正下方的水平桌面上有一侧面均匀分布负电荷的橡胶圆盘B，圆环A和圆盘B的轴线重合且为，现使圆盘绕逆时针转动，则下列说法中正确的是（　　）

A．若圆盘B匀速转动，圆环A中感应电流方向如图中箭头所示方向

B．若圆盘B匀速转动，圆环A中感应电流方向与图中箭头所示方向相反

C．若圆盘B加速转动，细线的拉力增大

D．若圆盘B加速转动，细线的拉力减小

8．如图甲所示，固定导线MN和固定矩形线框abcd共面。MN通以图乙所示的电流，电流沿NM方向，T时间后达到稳定，下列说法正确的是（　　）

A．0~T时间线框感应电流方向沿adcba

B．0~T时间线框感应电流逐渐增大

C．0~T时间ab边始终不受安培力的作用

D．T时间后线框感应电流恒定

9．提起电动汽车无线充电技术，我们绕不开10年前那位旷世奇才特斯拉（NikolaTesla），如图所示，由地面供电装置将电能传送至电动车底部的感应装置，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右，无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车即可对电动车充电。目前无线充电桩允许的充电有效距离一般为15-20cm，错位误差一般为15cm左右，关于汽车无线充电下列说法正确的是（　　）

A．无线充电桩的优越性之一是在数米开外也可以对车快速充电

B．若线圈均采用超导材料，能量的传输效率可达100%

C．在充电有效距离范围内充电时间都相同

D．车上线圈中感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

10．一个面积S = 0.05m2匝数n = 100的闭合线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（     ）

A．0 ~ 2s内线圈中感应电流的方向发生了改变

B．2 ~ 4s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零

C．0 ~ 2s内线圈中产生的感应电动势等于10V

D．在第3s末线圈中的感应电动势等于零

二、多选题，共4小题

11．将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，条形磁铁两次插入线圈的过程中，下列物理量不相同的是（　　）

A．线圈中磁通量的变化量 B．线圈中磁通量的变化率

C．线圈中感应电动势的大小 D．流过线圈某横截面的电荷量

12．如图所示，在竖直面内有垂直于竖直面向外、磁感应强度大小为B的有界匀强磁场区域，磁场上下边界相距H。边长为l、电阻为R、质量为m的正方形导线框从边距离磁场上边界l处由静止下落（），边运动到磁场的下边界线框匀速穿出磁场。已知重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（　　）

A．线框进入磁场的过程中产生的感应电流沿逆时针方向

B．线框ab边离开磁场时，线框的速度大小为

C．线框从磁场区域上边界进入过程必做加速运动

D．线框穿过整个磁场区域的过程中，线框产生的焦耳热为

13．如图，光滑斜面PMNQ的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，其中ab边长为l1，bc边长为l2，线框质量为m、电阻为R，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于斜面向上，ef为磁场的边界，且ef∥MN。线框在恒力F作用下从静止开始运动，其ab边始终保持与底边MN平行，F沿斜面向上且与斜面平行。已知线框刚进入磁场时做匀速运动，则下列判断正确的是（　　）

A．线框进入磁场前的加速度为

B．线框进入磁场时的速度为

C．线框进入磁场时有a→b→c→d→a方向的感应电流

D．线框进入磁场的过程中产生的热量为（F－mgsinθ）l1

14．如图所示，A、B两个闭合线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，半径RA=2RB，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小。下列说法正确的是（　　）

A．A、B线圈中产生的感应电动势之比EA：EB=2：1

B．A、B线圈中产生的感应电流之比IA：IB=2：1

C．A、B线圈中产生的感应电流方向都是顺时针方向

D．A、B线圈中产生感应电流的方向都是逆时针方向

三、填空题，共4小题

15．n匝线圈组成的电路中，磁通量的变化率为，感应电动势的大小E=____________；在远距离输电中，提高输电电压的设备是_________ ．

16．如图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆环内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左向右匀速滑动，电路中的定值电阻阻值为R，其余部分电阻忽略不计.在MN从圆环的左端到右端的过程中，定值电阻上的电流的平均值为________，通过的电荷量为________.

17．如图所示，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置，第一次快插，第二次慢插，两种情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1_____E2．

18．如图所示，桌面上放一10匝的线圈，线圈中心上方一定高度处有一竖立的条形磁体．当磁体竖直向左运动时，穿过线圈的磁通量将______（选填“变大”或“变小”）．在上述过程中，穿过线圈的磁通量变化了1.0Wb，经历的时间为0.5s，则线圈中的感应电动势为_____V．

四、解答题，共4小题

19．在开展研究性学习的过程中，某同学设计了一个利用线圈测量转轮转速的装置。如图所示，在转轮的边缘贴上小磁体，将小线圈靠近轮边放置，接上数据采集器和计算机（DIS实验器材）。如果小线圈的面积为S，圈数为N匝，小磁体附近的磁感应强度最大值为B，回路的总电阻为R。实验中发现，轮子转过θ角，小线圈的磁感应强度由最大值变为零。因此，该同学说“只要测得此时感应电流的平均值I，就可测出转轮转速的大小。”请你运用所学的知识，通过计算对该同学的结论作出评价。

20．一个100匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁通量从0.02Wb均匀增加到0.08Wb，求：

（1）线圈中磁通量的变化率；

（2）线圈中的感应电动势。

21．在有磁铁矿的地方，地磁场会出现异常。地质工作常利用这一现象探矿、找矿。用一个灵敏电流计、一个多大线圈，你能进行简单的模拟测试吗?说说你的测试方法及可能遇到的问题。

22．如图所示，矩形线圈由100匝组成，总电阻为。在匀强磁场中，以两短边中点的连线为轴转动，线圈从图所示的位置起转过90°的过程中，磁通量从减小到0所用时间为。则这段时间内，求：

（1）线圈中产生的平均感应电动势；

（2）通过线圈的电荷量。

参考答案：

1．C

【解析】

【分析】

【详解】

根据法拉第电磁感应定律，有

代入数据，可得

故选C。

2．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量无关，所以穿过闭合电路的磁通量为零时，其感应电动势不一定最大，也不一定为零，AB错误；

C．根据法拉第电磁感应定律，感应电动势与磁通量的变化量无关，所以穿过闭合电路的磁通量变化量越大，其感应电动势不一定越大，C错误；

D．根据法拉第电磁感应定律，穿过闭合电路的磁通量变化率越大，其感应电动势一定越大，D正确。

故选D。

3．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导态的超导体电阻几乎为零，由于完全抗磁性能够悬浮在磁体的上方，故A正确；

B．质量更小的铝块靠近永磁体的过程中，磁通量发生变化，会有电流，故B错误；

CD．“亿钡铜氧”合金在液氮温度下，已经转变为超导体，由于超导体具有完全抗磁性，其内部的总磁场强度保持为0，故CD错误。

故选A。

4．A

【解析】

【分析】

【详解】

为使MN棒中不产生感应电流，则要使得穿过闭合回路的磁通量不变，即

解得

故选A。

5．C

【解析】

【分析】

【详解】

根据法拉第电磁感应定律得

根据楞次定律，M端接电源正极，所以电压表示数为50.0V，M端接电压表正接线柱。

故选C。

6．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．无线充电器的优点之一是不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上的充电器，但充电过程中仍有电能量损失，A错误；

B．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，B正确；

CD．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电，产生的磁场也是周期性变化的，CD错误。

故选B。

7．D

【解析】

【分析】

【详解】

AB．若圆盘B匀速转动，相当于B中的电流恒定不变，穿过A的磁通量保持不变，因此圆环A中没有感应电流，AB错误；

CD．若圆盘B加速转动，穿过圆环A的磁通量增多，A中产生感应电流与B中的电流方向相反，相互排斥，使细线的拉力减小，C错误，D正确。

故选D。

8．A

【解析】

【分析】

【详解】

A．0~T时间内，导线MN中的电流向上增大，根据右手定则可知穿过线框中的磁通量垂直纸面向里也增大，从而在线框中产生感应电流。根据楞次定律，可判断得线框中感应电流方向沿adcba，故A正确；

B．0~T时间内，导线MN中的电流向上增大，但电流的变化率却减小，所以穿过线框中的磁通量的变化率减小，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电流逐渐减小，故B错误；

C．0~T时间内，由于ab边始终有感应电流且磁场垂直ab边不为零，故一直受到安培力的作用，故C错误；

D．T时间后，由于导线MN中的电流恒定，所以产生的磁场也恒定，使得穿过线框的磁通量保持不变，磁通量的变化率为零，所以线框中感应电流为零，故D错误。

故选A。

9．D

【解析】

【分析】

【详解】

A．无线充电桩允许的充电有效距离一般为15-20cm，所以在数米开外不能对车快速充电。A错误；

B．即使线圈均采用超导材料，由于电磁辐射等因素，能量的传输效率也不可达到100%。B错误；

C．充电有效距离越小，电磁辐射损耗的能量越少，充电时间越短。C错误；

D．根据楞次定律，车上线圈中感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。D正确。

故选D。

10．C

【解析】

【分析】

【详解】

A．在0 ~ 2s内线圈的磁通量变化率是恒定的，则产生的电流为恒定电流，A错误；

B．在2 ~ 4s内穿过线圈的磁通量的变化量为Φ = 2BS不等于零，B错误；

C．在0 ~ 2s内线圈中产生的感应电动势为

E = n = 100 × 0.1V = 10V

C正确；

D．在2 ~ 4s内线圈的磁通量变化率是恒定的且不为零，则产生的电流为恒定电流，所以在第3s末线圈中的感应电动势不等于零，D错误。

故选C。

11．BC

【解析】

【分析】

【详解】

AB．将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化量相同，磁通量变化率不同，A错误，B正确；

C． 根据法拉第电磁感应定律，第二次线圈中产生的感应电动势更大，C正确；

流过线圈某横截面的电荷量

D．由于磁通量变化量相同，电阻不变，所以通过线圈横截面的电荷量不变，D错误。

故选BC。

12．BC

【解析】

【分析】

【详解】

A．线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁感应强度方向向外，线框的磁通量增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流沿顺时针方向，A错误；

B．线框cd边运动到磁场的下边界时以速度v匀速穿出磁场，则线框受力平衡，根据平衡条件可得

解得

B正确；

C．导体框进入磁场时受到重力和安培力

作用，则完全进入磁场后只受重力作用加速运动，出磁场时是匀速穿出磁场，则

所以进入磁场时的重力肯定大于安培力，是加速进入，C正确；

D．根据能量关系可得线框穿过整个磁场区域的过程中，线框产生的焦耳热为

D错误。

故选BC。

13．ABC

【解析】

【分析】

【详解】

A．线框进入磁场前，根据牛顿第二定律得：线框的加速度为

A正确；

B．线框刚进入磁场时做匀速运动时，由

而

解得

B正确；

C．线框进入磁场时，穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律判断知线框中感应电流方向为a→b→c→d，C正确；

D．由于线框刚进入磁场时做匀速运动，根据功能关系可知：产生的热量为

D错误。

故选ABC。

14．BC

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据法拉第电磁感应定律

半径，且磁感应强度随时间均匀减小，则得到

RA=2RB

且磁感应强度随时间均匀减小，则得到

故A错误；

B．根据电阻定律

又S截面相等，联立解得，两线圈中电阻之比

根据闭合电路欧姆定律

可知两线圈中感应电流之比

故B正确；

CD．磁感应强度随时间均匀减小，由楞次定律“增反减同”可知，应电流方向都是顺时针方向，故C正确D错误。

故选BC。

15．     (1)      (2) 变压器

【解析】

【分析】

感应电动势的大小与磁通量的变化率正比．在远距离输电中，提高输电电压的设备是变压器．

【详解】

感应电动势的大小与磁通量的变化率正比，即感应电动势大小为．在远距离输电中，提高输电电压的设备是变压器．

16．                

【解析】

【分析】

(1)根据法拉第电磁感应定律，从而求出从左端滑到右端导体棒产生的平均感应电动势，再由闭合电路欧姆定律可求出通过电阻的平均电流；

(2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流与电量的关系式求解通过导体棒的电荷量．

【详解】

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：

平均感应电流：；

MN从左端到右端的整个过程中，通过R的电荷量：

．

【点睛】

考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律，且电量与磁通量的变化及电阻有关．并体现了平均感应电动势与瞬时感应电动势的区别及如何求解．

17．大于

【解析】

【分析】

两次磁铁的起始和终止位置相同，知磁通量的变化量相同，应用法拉第电磁感应定律比较感应电动势的大小．

【详解】

条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量的变化量△Φ相同，第一次快插，第二次慢插，△t1＜△t2，由法拉第电磁感应定律：可知，感应电动势：E1＞E2．

【点睛】

知道磁通量的变化量相等、应用法拉第电磁感应定律即可正确解题．

18．     变小     20

【解析】

【分析】

由磁通量的定义可知线圈中磁通量的变化；由法拉第电磁感应定律可求得线圈中的感应电动势，从而即可求解；

【详解】

当磁体竖直向左运动时，穿过线圈的磁感应强度减小，故磁通量变小；

由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势为：；

19．见解析

【解析】

【分析】

【详解】

该同学的结论是正确的．设转轮的角速度、转速分别为ω、n，轮子转过θ角所需要时间为△t，通过线圈的磁通量的变化量为，线圈中产生的感应电动势的平均值为E．根据法拉第电磁感应定律，则有

由闭合电路欧姆定律，则有

，

联立以上四式，解得

20．(1)；(2)

【解析】

【分析】

【详解】

(1) 线圈中磁通量的变化率

(2) )线圈中的感应电动势根据法拉第电磁感应定律有

21．能，见解析

【解析】

【分析】

【详解】

用一个灵敏电流计，一个多匝大线圈，能进行简单的模拟测试。测试的原理是电磁感应现象

测试的方法：将一个灵敏电流计，与一个多匝大线圈连接构成闭合回路，在地面上移动，若在有磁铁矿的地方，电流计指针会较大的偏转，其原因是穿过闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电流。

可能遇到的问题是灵敏电流计变化不明显，此时增大线圈磁通量变化率（增大线圈面积变化率），可使灵敏电流计指针变化明显。

22．（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由法拉第电磁感应定律，得

（2）由闭合电路得

由电流定义式，得