2021年高中物理选修二第二章《电磁感应》测试卷(答案解析)(1)

一、选择题
1．法拉第发明了世界上第一台发电机―法拉第圆盘发电机，原理如图所示。

铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R 连接起来形成回路，其他电阻均不计。

转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。

已知匀强磁场的磁感应强度为B ，圆盘半径为r ，电阻的功率为P 。

则（ ）
A ．圆盘转动的角速度为2PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从c 到d
B ．圆盘转动的角速度为
22PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从d 到c C ．圆盘转动的角速度为
22PR Br ，流过电阻R 的电流方向为从c 到d D ．圆盘转动的角速度为2PR Br
，流过电阻R 的电流方向为从d 到c 2．近日，第二架国产大飞机919C 在上海浦东国际机场首飞成功，919C 在上海上空水平匀速飞行，由于地磁场的存在，其机翼就会切割磁感线，下列说法正确的是（ ）
A ．机翼左端的电势比右端电势低
B ．机翼左端的电势比右端电势高
C ．飞机飞行过程中洛伦兹力做正功
D ．飞机飞行过程中洛伦兹力做负功 3．如图所示，A 、B 两个闭合单匝线圈用完全相同的导线制成，半径r A =3r B ，图示区域内有匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，则（ ）
A ．A 、
B 线圈中产生的感应电动势E A :E B =3:1
B ．A 、B 线圈中产生的感应电动势E A :E B =6:1
C ．A 、B 线圈中产生的感应电流I A :I B =3:1
D ．A 、B 线圈中产生的感应电流I A :I B =1:1
4．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN 所示。

一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上。

t ＝0时磁感应强度的方向如图所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图所示。

则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内圆环中的感应电流大小为（ ）
A ．002
B rS t ρ B ．2004B r t π
C ．004B rS t ρ
D ．200
2B r t π 5．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，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，则由O 到D 的过程中，下列说法错误的是（ ）
A ．O 时刻线圈中感应电动势不为零
B ．D 时刻线圈中感应电动势为零
C ．
D 时刻线圈中感应电动势最大
D ．由O 至D 时间内线圈中平均感应电动势为0.4 V
6．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触。

圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中。

圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是（ ）
A ．无论圆盘怎样转动，流过电阻R 的电流均为零
B ．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍7．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m、电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B 逐渐增加，则()
A．小球速度变大
B．小球速度变小
C．小球速度不变
D．以上三种情况都有可能
8．如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2，则在先后两种情况下（）
A．线圈中的感应电动势之比为E1∶E2=1∶2
B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=4∶1
C．线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2=2∶1
D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=2∶1
9．如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（）
A．开关S闭合瞬间，b、c灯立即亮，a灯逐渐亮
B．开关S闭合，电路稳定后，a、b、c灯均亮
C．开关S断开后，c灯立即熄灭，a、b灯逐渐熄灭
D．开关S断开后，a、b灯立即熄灭，c灯逐渐熄灭
10．如图甲所示，单匝正方形导线框左半部分处于垂直于线框的磁场中，该磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。

已知图甲中虚线ab处于正方形线框的正中央，与线框交于a、b两点，且刚好处于磁场的右边界上，正方形线框的边长为L，总电阻为R，图乙中的B0和t0均为已知。

下列说法正确的是（）
A．线框中的感应电流的大小为
2
B L I
t R =
B．a 、b 两点间的电压大小为
2
4
B L U
t =
C．在0~t0时间内，通过线框的电量为
2
B L q
R =
D．在0~t0时间内，线框的热功率为
24
4
B L P
t R =
11．如图所示，一宽40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20cm的正方形线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=20cm/s通过磁场区域。

在运动过程中，线框有一边始终与磁场边界平行，取它刚进入磁场的时刻t=0，在下列图线中，正确反映电流强度随时间变化规律的是（）
A．B．
C．D．
12．甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定的轴OO′无摩擦旋转，若分别加上如图甲、乙所示的匀强磁场，当同时给甲、乙相同的初速度旋转时（）
A．甲环先停
B．乙环先停
C ．两环同时停下
D ．无法判断两环停止的先后
13．如图所示，竖直放置的矩形导线框MNPQ 边长分别为L 和2L ，M 、N 间连接水平的平行板电容器，两极板间距为d ，虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场。

两极板间有一质量为m 、电荷量为q 的带负电油滴恰好处于平衡状态，已知重力加速度为g ，则下列磁场磁感应强度大小B 的变化情况及其变化率分别是（ ）
A ．正在减小，2ΔΔ2
B mgd t qL = B ．正在减小，
2ΔΔB mgd t qL = C ．正在增强，
2ΔΔ2B mgd t qL = D ．正在增强，2
ΔΔB mgd t qL = 14．如图甲所示，闭合圆形线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）
A ．0~1s 内线圈中的感应电流逐渐增大，2~4s 内感应电流逐渐减小
B ．第4s 末的感应电动势为0
C ．0~1s 内与2~4s 内的感应电流相等
D ．0~1s 内感应电流方向为顺时针方向
15．如图所示，L 是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。

A 和B 是两个相同的小灯泡。

下列说法正确的是（ ）
A ．当开关S 由断开变为闭合时，灯泡A 立即发光，灯泡
B 越来越明亮
B ．当开关S 由断开变为闭合时，灯泡A 立即发光，灯泡B 先发光后熄灭
C ．当开关S 由闭合变为断开时，A 、B 两个灯泡都立即熄灭
D ．当开关S 由闭合变为断开时，灯泡A 、B 都亮一下再慢慢熄灭
二、填空题
16．如图所示，在通电密绕长螺线管靠近左端处，吊一金属环a 处于静止状态，在其内部也吊一金属环b 处于静止状态，两环环面均与螺线管的轴线垂直且环中心恰在螺线管中轴上，当滑动变阻器R 的滑片P 向左端移动时，a 、b 两环的运动及变化情况将a 将___________，b 将___________（填“左摆”或“右摆”或“不动”）；a 有___________的趋势，b 有___________的趋势（填“收缩”或“扩张”）
17．如图所示，图1和图2为一电动势为E 的电源与阻值为R 的电阻，接在两间距为l 的平行导轨左端，两导轨间有垂直纸面向里磁感应强度为B 的匀强磁场（未画出），图1将一导体棒垂直导轨放置，图2将一导体棒与导轨成θ角放置，导轨与导体棒电阻不计，则两导体棒受到的安培力F 1=___________，F 2=__________。

图3和图4为一电阻连在同样相距为l 的两平行导轨间，导轨间有磁感应强度为B 的垂直纸面向里的匀强磁场（未画
出），图3将一导体棒垂直导轨放置，图4将导体棒与导轨成θ角放置，两导体棒均以平行于导轨方向的速度v 向右运动，则感应电动势E 3= _________，E 4= ________ 。

18．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数1500n =匝，横截面积220cm S =，螺线管导线电阻=1.0Ωr ，1=4.0ΩR ，2=5.0ΩR ，=30μF C 。

在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 按如图乙所示的规律变化，则螺线管中产生的感应电动势大小为________，闭合S ，电路中的电流稳定后，全电路电流的方向为_________（填“顺时针”或“逆时针”），闭合S ，电路中的电流稳定后，电阻1R 的电功率为__________，闭合S ，电路中的电流稳定后，电容器所带的电荷量为________。

19．如图为某手机无线充电情景。

充电的主要部件为两个线圈，分别安装在手机和无线充电器内部，其工作原理是：______；当B线圈中电流沿顺时针方向逐渐增大时，A线圈中会产生______方向的电流。

20．如图所示为磁悬浮列车模型，质量M=1.5kg的绝缘板底座与水平地面的动摩擦因数
μ=0.1，正方形金属框ABCD固定在绝缘底座，其质量m=0.5kg，边长为1m，电阻为
1
16
Ω。

OOˊ为AD、BC的中点。

在金属框内有可随金属框同步移动的磁场，OOˊCD区域内磁场
B1=kt，且k=0.5T/s，方向竖直向下；OOˊBA区域内磁场B2=2T，方向竖直向上。

若AB边恰在磁场边缘以内，CD边恰在磁场边缘以外，静止释放模型后，其加速度为
___________m/s2；若AB边和CD边恰都在磁场边缘以内，静止释放模型后，经过
___________s速度达到20m/s。

（重力加速度g取10m/s2）
21．两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。

两导轨间距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计。

长为2L的导体棒ab如图所示放置，开始时ab棒不导轨垂直，在ab棒绕a点紧贴导轨以角速度 顺时针旋转90°的过程中，通过电阻R的电流方向为_________（填“由上到下”或者“由下到上”）；电动势的最大值为_________；通过电阻R的电荷量是_________。

22．如图是一种风速仪示意图，试回答下列问题：
（1）有水平风吹来时磁体如何转动？（自上往下看）____________。

（填“顺时针”或“逆时针”）
（2）当条形磁体转到图示位置（与线圈轴线平行）时，电流计的示数________________（填“最大”或“最小”）
23．右手定则：伸开右手，让拇指跟其余四指_______，并且与手掌处于________，让磁感线_______穿过手心，拇指指向导体______的方向，则其余四指的指向就是导体中感应电流的方向．
24．如图所示，质量为m、电阻为R、边长为l的正方形闭合单匝导线框，从距离有水平边界的匀强磁场上方某一高度h处由静止开始自由下落，磁感应强度为B，线框下落过程中其底边始终保持水平，线框平面保持与磁场方向垂直.为使该线框在进入磁场过程中做匀速运动，则它开始下落的高度h=______.在线框全部进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量q=________.
25．如图所示，A、B为不同金属制成的正方形线框，导线粗细相同，A的边长是B的2倍，A的密度是B的1/2，A的电阻是B的4倍。

当它们的下边在同一高度竖直下落，垂直进入如图所示的磁场时，A框恰能匀速下落，那么：
（1）B框进入磁场过程将作________运动（填“匀速”“加速”“减速”）；
（2）两线框全部进入磁场的过程中，A、B两线框消耗的电能之比为_______。

26．如图所示，条形磁铁移近螺线管时螺线管和条形磁铁之间________（填“有”或“无”）相互电磁作用力；螺线管中A 点电势________ B 点电势．（填“高于”或“低于”）
三、解答题
27．如图所示，MN 、PQ 为固定的平行光滑导轨，间距L =0.1m ，电阻不计，与水平地面成30°，N 、Q 间接电阻R 1=12Ω，M 、P 端与电池和开关连接，电池内阻不计。

匀强磁场方向垂直导轨平面向上，磁感强度B =1T 。

现将质量m =0.01kg ，电阻R 2=12Ω的金属棒ab 置于导轨上，并保持水平。

（1）接通S ，ab 棒恰好静止不动，求电池的电动势；
（2）若某时刻断开S ，求ab 棒的最大速度。

（设导轨足够长）
28．如图甲所示，一个匝数200n =匝，面积210.6m S =，电阻4Ωr =的圆形线圈与阻值
6ΩR =的电阻连成闭合回路。

在线圈中存在面积220.4m S =垂直线圈平面指向纸外的匀强磁场区域，磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示。

问：
(1)感应电流的方向是顺时针还是逆时针？
(2)a 、b 哪点的电势高？
(3)ab 间的电压是多大？
29．如图，单匝线图ABCD 在外力作用下以速度v 向右匀速进入磁场，第二次以2v 进入同一匀强磁场，求：
(1)第二次与第一次进入时线圈中电流之比；
(2)第二次与第一次进入时外力做功之比；
(3)第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比。

30．光滑平行的金属导轨MN和PQ，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角α=30°，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值R=2.0Ω的电阻，其它电阻不计，质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置，如图（a）所示。

用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，由静止开始运动，v−t图像如图（b）所示。

g=10m/s2，导轨足够长。

求：
(1)恒力F的大小；
(2)金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小；
(3)前6s内电阻上产生的热量。