2.2法拉第电磁感应定律 练习（原卷版）.docx

第二章 电磁感应 第2节 法拉第电磁感应定律 一、单选题 1．如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的一半，磁场垂直穿过粗金属环所在的区域，当磁感应强度均匀变化时，在粗环内产生的电动势为E，则ab两点间的电势差为（　　） A． B． C． D．E 2．如图所示，相距为d的两水平虚线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的上下两个边界，磁场的磁感应强度为B，正方形线框abcd边长为L（L< d），质量为m，将线框在磁场上方高h处由静止释放。如果ab边进入磁场时的速度为v0，刚好匀速进入磁场。cd边刚穿出磁场时的速度也为v0，则从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程中（　　） A．线框中一直有感应电流 B．线框有一阶段做减速运动 C．线框进、出磁场的时间相等 D．线框中产生的热量为mg（d+h+L） 3．如图所示，两根金属导轨MN、PQ相互平行，上端接入一个定值电阻，构成U型导轨。金属棒ab恰好能静止在导轨上并与两导轨始终保持垂直且接触良好，现在导轨所在空间加一垂直于导轨的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度从零开始随时间均匀增大，经一段时间后金属棒开始运动，从加磁场到金属棒开始运动的时间内，金属棒ab受力情况中（　　） A．安培力方向始终向上，安培力大小随时间均匀增大 B．安培力方向始终向下，安培力大小保持不变 C．摩擦力方向始终向上，摩擦力大小先减小后增大 D．摩擦力方向始终向下，摩擦力大小保持不变 4．如图甲所示，空间中存在一大小为0.2T、方向与竖直面（纸面）垂直的匀强磁场区域，磁场的上、下边界（虚线）间的距离为0.2m且两边界均为水平面；纸面内磁场上方有一质量为0.01kg的正方形导线框abcd，导线框的总电阻为0.002Ω，其上、下两边均与磁场边界平行。线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至cd边到达磁场上边界为止，该过程中产生的感应电动势如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度大小为10m/s2，下列判断正确的是（　　） A．导线框的边长为0.2m B．ab边刚进入磁场时，导线框的速度大小为0.25m/s C．ab边刚离开磁场时，导线框的速度大小为1.5m/s D．ab边刚离开磁场时，导线框的加速度大小为30m/s2 5．如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成角，若线框的总电阻为R，则（　　） A．线框穿进磁场过程中，线框中电流的方向为DCBA B．AC刚进入磁场时，线框中感应电流为 C．AC刚进入磁场时，线框所受安培力为 D．AC刚进入磁场时，CD两端电压为 6．如图所示，半径为R的圆形区域内存在垂直且向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一根长为2R的导体杆ab水平放置，a端处在圆形磁场的边界，现使杆绕a端以角速度ω逆时针匀速旋转，当杆旋转了30°时（　　） A．a端的电势高于b端的电势，杆电动势为 B．a端的电势低于b端的电势，杆电动势为 C．a端的电势高于b端的电势，杆电动势为 D．a端的电势低于b端的电势，杆电动势为 二、多选题 7．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则其中错误的是（　　） A．线圈中O时刻感应电动势最大 B．线圈中D时刻感应电动势为零 C．线圈中D时刻感应电动势最大 D．线圈中O至D时间内平均感电动势为0.4V 8．如图所示，一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列说法中正确的是（　　） A．感应电流方向为逆时针方向 B．CD段直导线始终不受安培力 C．感应电动势的最大值 D．感应电动势的平均值=πBdv 9．如图，固定在同一水平面内的平行光滑金属导轨M、N，处于竖直向下的匀强磁场中，左端接有定值电阻R。一定质量的硬直金属棒PQ放在导轨上，棒在平行于导轨的拉力F作用下从静止开始做匀加速直线运动，运动中棒始终与导轨垂直并接触良好。导轨电阻不计。则拉力F随时间t、棒中的电流i随棒的位移x变化的图像可能是（　　） A． B． C． D． 10．如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中，两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面（绝缘）静止放置一个质量为m、电荷量为的小球，K断开时传感器上有示数（K断开时两极板电荷量为零），K闭合后传感器上的示数变为原来的一半。（重力加速度为g）则（　　） A．线圈中磁场B的变化情况为均匀增强 B．线圈中磁场B的变化情况均匀减弱 C．磁通量变化率 D．磁通量变化率 11．一环形线圈放在匀强磁场中，设第1s内磁感线垂直线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是（　　） A．第1s内线圈中感应电流的大小逐渐增加 B．第2s内线圈中感应电流的大小恒定 C．第3s内线圈中感应电流的方向为顺时针方向 D．第4s内线圈中感应电流的方向为逆时针方向 12．如图所示，边长为、电阻为的正方形导线框沿轴正方向运动。在外力作用下以速度匀速穿过三个宽度均为的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三个区域中磁场的磁感应强度大小均为，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域中的磁场方向分别为垂直纸面向里、向外和向里。若以磁感线垂直纸面向里时穿过线框的磁通量为正，产生的电流沿顺时针方向的电动势为正，外力向右为正，从线框刚进入磁场时开始计时，则下列反映线框中的磁通量、感应电动势、外力和线框的电功率随时间变化的图象正确的是（　　）。 A． B． C． D． 三、解答题 13．如图甲所示，一个圆形线圈的匝数，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一个方向垂直于线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。 （1）线圈中产生的感应电动势等于多少？ （2）线路中的电流等于多少？ （3）若电阻R为可变电阻，当R阻值是多少时R消耗的功率最大？R消耗的最大功率等于多少？ 14．如图，两平行光滑金属导轨固定在同一水平面上，相距，左端与一电阻相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为，方向竖直向下。一质量为的导体棒置于导轨上，在恒定水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略。求： (1)导体棒匀速运动的速度； (2)电阻的功率。 15．两根平行光滑金属导轨MN和PQ放置在同一水平面内，其间距L=0.60m，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场垂直轨道平面竖直向下，两导轨之间连接有阻值R=2.8Ω的电阻。在导轨上有一质量m=0.10kg的金属棒ab与导轨垂直，金属棒在两导轨间的电阻r=0.20Ω，如图所示。给金属棒一个瞬时冲量使其以v0=10m/s的初速度开始运动。设金属棒始终与导轨垂直且接触良好。 (1)当金属棒在导轨上运动的速度为料v1=5.0m/s时，求： ①电阻R两端的电压及其电功率； ②金属棒的加速度大小： (2)请通过论述定性说明，金属棒在导轨上运动过程中速度和加速度的变化情况。 16．如图所示，平行长直光滑固定的金属导轨平面与水平面的夹角，导轨间距为，上端接有的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为，磁感应强度大小为，磁场区域宽度为，放在导轨上的一金属杆质量为、电阻为，从距磁场上边缘处由静止释放，金属杆刚好匀速进入磁场上边缘。导轨的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为，求： (1)金属杆进入匀强磁场时的速度大小； (2)金属杆距磁场上边缘的距离 (3)金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热。