2021年高中物理选修二第二章《电磁感应》知识点总结(答案解析)(1)

一、选择题
1．如图所示，导轨间的磁场方向垂直于纸面向里，当导体棒MN 在导轨上沿水平方向在磁场中滑动时，正对电磁铁A 的圆形金属环B ，则（ ）
A ．若导体棒向左匀速运动时，
B 被A 排斥
B ．若导体棒向左加速运动时，B 被A 排斥
C ．若导体棒向右加速运动时，B 被A 吸引
D ．因导体棒运动方向未知，故不能确定B 被
A 吸引或排斥 2．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 2PR 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 3．如图所示，由一根金属导线绕成闭合线圈，线圈圆的半径分别为R 、2R ，磁感应强度B 随时间t 的变化规律是B kt （k 为常数），方向垂直于线圈平面，闭合线圈中产生的感应电动势为（ ）
A ．2k R π
B ．25k R π
C ．23k R π
D ．24k R π 4．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 5．图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图，L 1和L 2为电感线圈。

实验时，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度相同。

下列说法正确的是（ ）
A ．图1中，A 1与L 1的电阻值相同
B ．图1中，闭合S 1，电路稳定后，A 1中电流大于L 1中电流
C ．图2中，变阻器R 与L 2的电阻值相同
D ．图2中，闭合S 2瞬间，L 2中电流与变阻器R 中电流相等
6．如图所示，两个灯泡L 1、L 2的电阻相等，电感线圈L 的电阻可忽略，开关S 从断开状态突然闭合，稳定之后再断开，下列说法正确的是（ ）
A ．闭合开关之后L 1立刻变亮、L 2逐渐变亮，然后L 1、L 2逐渐变暗
B ．闭合开关之后L 1、L 2同时变亮，然后L 1逐渐变亮，L 2逐渐变暗
C ．断开开关之后L 1立即熄灭、L 2逐渐变暗
D ．断开开关之后L 1逐渐变暗，L 2闪亮一下再熄灭
7．关于物理学史，正确的是（ ）
A ．安培根据通电螺线管磁场与条形磁铁磁场极为相似提出分子电流假设，揭示磁现象的本质
B ．奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电磁感应
C ．法拉第通过电磁感应的实验总结出法拉第电磁感应定律
D ．楞次通过实验研究总结出楞次定律，可以判定通电直导线产生的磁场方向
8．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
9．如图所示，在半径为R 圆形区域内存在垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，圆外无磁场。

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 端以角速度为ω逆时针匀速旋转180°，在旋转过程中（ ）
A ．b 端的电势始终高于a 端
B ．ab 杆电动势最大值2E BR ω=
C ．全过程中，ab 杆平均电动势2E BR ω=
D ．当杆旋转120θ时，ab 间电势差212
AB U BR ω= 10．如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直。

三个线框是用相同的金属材料制成的，A 线框有一个缺口，B 、C 线相都闭合，但B 线框导线的横截面积比C 线框大。

现将三个线框从同一高度由静止开始问时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是（ ）
A ．A 线框最先落地，
B 、
C 整个过程中产生的焦耳热相等
B ．
C 线框在B 线框之后落地
C ．B 线框在C 线框之后落地
D ．B 线框和C 线框在A 线框之后同时落地
11．如图所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C 的平行板电容器
上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以00B B kt
k +=>（）随时间变化，0t =时，P 、Q 两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t ，电容器P 板（ ）
A ．不带电
B ．所带电荷量与t 成正比
C ．带正电，电荷量是kL C π24
D ．带负电，电荷量是kL C π
24 12．在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正．当磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示时，图丙中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
13．如图所示，绝缘水平面上有两个离得很近的导体环a、b.将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动()
A．a、b将相互远离B．a、b将相互靠近
C．a、b将不动D．无法判断
14．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
15．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。

线框由静止释放，在下落过程中（）
A．穿过线框的磁通量保持不变
B．线框中感应电流方向发生变化
C．线框所受安培力的合力为零
D．线框的机械能不断减小
二、填空题
16．某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。

他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。

经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。

(1)在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是_______。

(2)圆盘匀速转动时的周期是_______s。

(3)该同学猜测磁感强度传感器内有一线圈，当测得磁感强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时。

按照这种猜测_______。

A．在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
B．在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化
C．在t=0.1s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值
D．在t=0.15s时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值
17．如图所示，在一个光滑金属框架上垂直放置一根L=0.4m的金属棒ab，其电阻
r=0.1Ω。

框架左端的电阻R=0.4Ω。

垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T。

当用外力使棒ab以速度v=5m/s右移时，ab棒中产生的感应电动势E=______V，ab棒两端的电势差
U ab=____V，在电阻R上消耗的功率P R=_______W。

18．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。

19．小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示。

在该实
验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。

直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R。

若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度L。

则铜条匀速运动时所受安培力的方向是________，大小是_________，磁感应强度的大小是_______。

20．如图所示的电路，L1和L2是两个相同的小电珠，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，由于存在自感现象，在电键S刚接通时，__灯最亮；S断开时，__灯先熄灭．
21．如图所示，条形磁铁悬挂在天花板上，铜环与条形磁铁同轴放置，从离地h高处静止
释放，则铜环下落到地面的时间________（选填“大于”“等于”或“小于”）2h
g
．
22．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_______。

23．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内有一处于纸面内的正方形导体框abcd，现将导体框分别向右以速度v和向左以速度3v匀速拉出磁场，则在这两个过程中，安培力对导体框做功之比为_____，通过导体框的电量之比为____.
24．如下图左所示，竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路,导线所围区域内有一垂直纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环．导线abcd所围区域内磁场的磁感强度分别按下图右侧A、B、C、D图线所表示的方式随时间变化时
（1）导体圆环将受到向上的磁场作用力的是_______；
（2）导体圆环将受到向下的磁场作用力的是_______；
（3）导体圆环将不受到磁场作用力的是___________．
（请填入图线下方对应的字母）
25．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备．它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动．电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速．上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动．已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的
磁感应强度随时间的变化率为
B
k
t
∆
=
∆
（k为一定值）．
（1）为使电子加速，感生电场的方向应该沿__________ 方向（填“顺时针”或“逆时针”）；（2）为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该
_______（填“增大”或“减小”）；
（3）电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为___________． 26．如图所示，通有恒定电流的螺线管竖直放置，铜环A 沿螺线管的轴线加速下落，在下落过程中，环面始终保持水平，铜环先后经过轴线上的1、2、3位置时的加速度分别为a 1、a 2、a 3，位置2处于螺线管的中心，位置1、3与位置2等距离，则a 1、a 2、a 3的大小关系是_________.(假设铜环始终在加速)
三、解答题
27．如图所示，线圈匝数100n =，电阻10r =Ω，横截面积20.02m S =，处在2t B =均匀变化的磁场中。

电阻61210,210F R R C -==Ω=⨯，求：
(1)当开关K 闭合，电路稳定后通过电阻1R 的电流大小；
(2)当电路稳定后，断开开关K ，通过电阻1R 的电量。

28．如图甲，平行固定在水平面上的两足够长光滑导轨MN 、PQ 相距为L ，M 、P 两端连接一阻值为R 的电阻。

金属棒ab 垂直于导轨放置且接触良好，与导轨最左端的距离为d ，并通过水平细线跨过滑轮与物体A 相连，棒ab 两端的右侧各有一个自动控制的支柱E 、F 挡住棒ab ，当支柱受到棒的压力为零时，会自动撤去。

t =0时刻起，垂直于导轨平面向上的匀强磁场按图乙的规律变化，当磁感应强度从0增加到B 0时棒恰好开始运动，此后磁感应强度保持不变，并测得棒ab 开始运动到最大速度的过程中，流过电阻R 的电量为q 。

已知棒ab 、物体A 质量均为m ，重力加速度为g ，不计除R 外其余部分的电阻、一切摩擦以及细线和滑轮的质量。

求：
(1)棒ab 刚开始运动的时刻t 0；
(2)棒ab 运动过程中的最大速度v 的大小；
(3)棒ab 从开始运动到最大速度的过程中电阻R 上产生的焦耳热Q 。

29．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R1=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R2=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）
30．如图，MN、PQ两条平行的粗糙金属轨道与水平面成θ=37°角，轨距为L=1m，质量为m=0.6kg的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值r=0.1Ω。

空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T。

P、M间接有R1=4Ω的电阻，Q、N间接有
R2=6Ω的电阻。

杆与轨道间的动摩擦因数为μ=0.5，若轨道足够长且电阻不计，现从静止释放ab，当金属杆ab运动的速度为10m/s时，求：（重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
(1)金属杆ab之间的电压；
(2)金属杆ab运动的加速度大小。

(3)金属杆ab在下滑过程中的最大速度。