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第二章 电磁感应 单元测试
一、单选题
1．如图所示电路，开关S闭合稳定后，流过线圈L的电流为，流过灯泡的电流为。现将S突然断开，S断开前后，下列图中能正确表示流过灯泡的电流i随时间t变化关系的是（　　）
A． B．
C． D．
2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是（　　）
A．感应电流产生的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B．感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化
C．闭合线框放在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定产生感应电流
D．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
3．如图所示，矩形线框abcd与长直导线在同一平面内，直导线中通有向上的恒定电流I．当矩形线框从长直导线的右侧运动到左侧的过程中线框内感应电流的方向为（ ）
A．先dcba，后一直abcd B．先dcba，再abcd，后dcba
C．先abcd，后一直dcba D．先abcd，再dcba，后abcd
4．如图所示，水平面（纸面）内固定有光滑金属导轨ACD和OE，CD和OE平行且足够长，AC是以O为圆心的圆弧导轨，扇形OAC内有垂直纸面向里的匀强磁场，金属杆OP的P端与圆弧AC接触良好，金属杆MN处在垂直纸面向外的匀强磁场中，且与平行导轨接触良好。初始时杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点从C到A匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中（　　）
A．杆MN的加速度逐渐减小 B．杆MN中的电流逐渐增大
C．杆MN受到的安培力逐渐增大 D．杆MN产生的感应电动势不变
5．如图所示，边长为a的导线框ABCD处于磁感应强度为B0的匀强磁场中，BC边与磁场右边界重合．现发生以下两个过程：一是仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动；二是仅使磁感应强度随时间均匀变化。若导线框在上述两个过程中产生的感应电流大小相等，则磁感应强度随时间的变化率为（　　）
A． B． C． D．
6．黄冈市进入了高铁时代。如图所示为安检门原理图，左侧面有一通电线圈，右侧面有一接收线圈。从左往右看，工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向增大的电流，则（ ）

A．无人通过安检门时，接收线圈中无感应电流
B．若接收线圈中有感应电流，方向一定与左侧线圈电流方向相同
C．通过人员携带金属时，金属中会产生涡漩电流
D．通过人员携带金属时，接收线圈中无感应电流
7．在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大且电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关.下列关于两灯泡点亮和熄灭的说法正确的是（ ）
A．合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些
B．合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮
C．断开开关，a逐渐熄灭，b先变得更亮后再与a同时熄灭
D．断开开关，b逐渐熄灭，a先变得更亮后再与b同时熄灭
二、多选题
8．如图为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热下列说法中正确的是　　
A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流
B．线圈中通以正弦交流电，在金属材料中产生的涡流也是交流电
C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的
D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的
9．磁感应强度B的变化与感生电场的方向关系，下列说法描述正确的是（ ）
A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
10．如图所示，用同种材料制成的质量相等、粗细均匀的闭合金属圆环，它们围成的面积之比为，把它们垂直放在磁感应强度随时间均匀变化的磁场中，下列说法正确的是（　　）

A．穿过两环的磁通量之比为
B．两环内的感应电动势之比为
C．两环内的感应电流之比为
D．相同时间内通过两环某截面的电荷量相等
三、实验题
11．实验：探究影响感应电流方向的因素
（1）实验原理
a.由电流表指针偏转方向与电流方向的关系，找出感应电流的方向。
b.通过实验，观察、分析原磁场方向和磁通量的变化，记录感应电流的方向，然后归纳出感应电流的方向与原磁场方向、原磁通量变化之间的关系。
（2）实验器材
条形磁体，螺线管，电流表，导线若干，滑动变阻器，开关，干电池，电池盒。
（3）实验过程
a.探究电流表指针的偏转方向和电流方向之间的关系。
实验电路如图甲、乙所示：
结论：电流从哪一侧接线柱流入，指针就向哪一侧偏转，即左进左偏，右进右偏。（指针偏转方向应由实验得出，并非所有电流表都是这样的）
b.探究条形磁体插入或拔出线圈时感应电流的方向
（i）按图连接电路，明确螺线管的绕线方向。
（ii）按照控制变量的方法分别进行N极（S极）向下插入线圈和N极（S极）向下时抽出线圈的实验。
（iii）观察并记录磁场方向、电流方向、磁通量大小变化情况，并将结果填入表格。
甲 乙 丙 丁
条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈
原磁场方向（“向上”或“向下”）
穿过线圈的磁通量变化情况（“增加”或“减少”）
感应电流的方向（在螺线管上方俯视） 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应电流的磁场方向（“向上”或“向下”）
原磁场与感应电流磁场方向的关系
（iiii）整理器材。
（4）结果分析
根据上表记录，得到下述结果：
甲、乙两种情况下，磁通量都 ，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都 ，感应电流的磁场方向与原磁场方向 ，阻碍磁通量的减少。
实验结论：感应电流具有这样的方向，即 总要 引起感应电流的 。
（5）注意事项
a.确定电流方向与电流表指针偏转方向的关系时，要用试触法并注意减小电流强度，防止电流过大或通电时间过长损坏电流表。
b.电流表选用零刻度在中间的灵敏电流计。
c.实验前设计好表格，并明确线圈的绕线方向。
d.按照控制变量的思想进行实验。
e.完成一种操作后，等电流计指针回零后再进行下一步操作。
12．如图所示，PQ和MN为水平放置的光滑平行金属导轨，间距为L=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.02kg，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=0.03kg，悬在空中。在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s2.
(1)为了使物体c能保持静止，应该在棒中通入多大的电流I1？电流的方向如何？
(2)若在棒中通入方向a到b的电流I2=2A，导体棒的加速度大小是多少？
13．小李同学分别利用甲、乙两图所示的实验电路来研究自感现象，图中L是一带铁芯的线圈，A是一只灯泡：
(1)按甲图连接好电路，S闭合后，小灯泡将 （选填“慢慢变亮”或“立即变亮”），S断开后，小灯泡将 （选填“慢慢熄灭”或“立即熄灭”）；
(2)按乙图连接好电路，S闭合后，电路稳定后小灯泡正常发光，S断开的瞬间，通过灯泡A的电流方向是从 （选填“”或“”）。
14．某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素：
（1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是 。
A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光
C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光
（2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体 （选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。
（3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。
（4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最 （选填“左”或“右”）端。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B D A B C A BC AD AD
1．A
【详解】S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是0.4A，流过灯泡的电流是0.2A，当S断开后，灯泡原来的电流立即消失，线圈中电流要开始减小，将产生自感电动势，阻碍电流的减小，所以通过灯泡的电流不会立即消失，会从0.4A开始逐渐减小，根据楞次定律知，灯泡中电流方向与原来的电流方向相反；
故选A。
2．B
【详解】A．感应电流产生的磁场可能跟原来的磁场方向相反，也可能相同，选项A错误；
B．根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化，选项B正确；
C．如果闭合线框全部在匀强磁场中做切割磁感线运动，只产生感应电动势，不产生感应电流，选项C错误；
D．闭合线框放在变化的磁场中，若穿过线圈的磁通量发生变化，则一定能产生感应电流，选项D错误。
故选B。
3．D
【详解】由安培定则得，向上的恒定电流I在导线左边产生的磁场垂直纸面向外，在导线右边产生的磁场垂直纸面向里．
当线框abcd向导线靠近时，穿过线框的磁通量是向里的增大，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，则感应电流的方向为abcd．
当线框越过导线到线框中心轴线与导线重合时，穿过线框的磁通量是向里的减小，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向里，则感应电流的方向为dcba．
当线框继续向左运动，穿过线框的磁通量是向外的增大，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向里，则感应电流的方向为dcba．
当线框远离导线时，穿过线框的磁通量是向外的减小，根据楞次定律，感应电流的磁场垂直纸面向外，则感应电流的方向为abcd．
综上，线框中电流方向先abcd，再dcba，后abcd．故D项正确，ABC三项错误．
4．A
【详解】如图
OP顺时针转动时切割磁感线产生逆时针方向的感应电流。MN受到向右的安培力，开始向右运动，设设OP长为l，角速度为，MN的速度为v，则回路中的感应电动势为
感应电流为
由牛顿第二定律
故金属杆向右加速过程中，速度不断增大，感应电动势逐渐减小，感应电流逐渐减小，加速度逐渐减小，所以金属杆MN做加速度逐渐减小的加速运动。
故选A。
5．B
【详解】仅让线框以垂直于边界的速度v匀速向右运动时产生的感应电动势为
E1=B0av
仅使磁感应强度随时间均匀变化产生的感应电动势为
E2=a2
据题线框中感应电流大小相等，则感应电动势大小相等，即
E1=E2
解得
ACD错误，B正确。
故选B。
6．C
【详解】AB．虽无人通过安检门，但因当左侧线圈中存在顺时针方向增大的电流，可知穿过右侧线圈的磁通量向右且增大，根据楞次定律，右侧线圈中产生逆时针方向的电流，与左侧线圈电流方向相反，故AB错误；
CD．当通过人员携带金属时，穿过金属片中磁通量发生变化，金属片中会产生涡漩电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，金属片的电流会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化，故C正确，D错误。
故选C。
7．A
【详解】AB.由于a、b为两个完全相同的灯泡，当开关接通瞬间，b灯泡立刻发光，而a灯泡由于线圈的自感现象，导致灯泡渐渐变亮，由于两灯泡并联，L的电阻不能忽略，所以稳定后b比a更亮一些，选项A正确，B错误；
CD. 当开关断开瞬间，两灯泡串联，由线圈产生瞬间电压提供电流，亮度相同，稳定后b比a更亮一些，所以a、b不会先变得更亮，两灯泡同时熄灭，故C、D错误.
故选A。
8．BC
【详解】A、通过线圈的电流是高频交流，从而在金属材料中形成同频率的交流电，故A错误，B正确；
C、炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流，感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的，故C正确；
D、炉内金属中会产生涡流，主要是金属内的涡流从而产生热量，而不是线圈电阻产生的热量故D错误；
故选BC．
9．AD
【详解】AB.假设垂直磁场方向有一闭合环形回路，磁感应强度B向上，均匀增大时由楞次定律知，回路中感应电流的方向即感生电场的方向（从上向下看）为顺时针方向，故A正确B错误；
CD.磁感应强度B向上，均匀减小时由楞次定律知，回路中感应电流的方向即感生电场的方向（从上向下看）为逆时针方向，故D正确C错误。
故选AD。
10．AD
【详解】A．根据磁通量表达式
可知穿过两环的磁通量之比为
故A正确；
B．根据法拉第电磁感应定律可得
可知两环内的感应电动势之比为
故B错误；
C．根据
可知两环的半径之比为
设材料的密度为，横截面积为，则材料的质量为
由于两环质量相等，则两环的横截面积之比为
根据电阻定律可得
可知两环的电阻之比为
根据
可知两环内的感应电流之比为
故C错误；
D．根据
可知相同时间内通过两环某截面的电荷量之比为
故D正确。
故选AD。
11． 增加 相反 减少 相同 感应电流的磁场 阻碍 磁通量的变化
【详解】将表格内容完善：
甲 乙 丙 丁
条形磁体运动的情况 N极向下插入线圈 S极向下插入线圈 N极朝下时抽出线圈 S极朝下时抽出线圈
原磁场方向（“向上”或“向下”） 向下 向上 向下 向上
穿过线圈的磁通量变化情况（“增加”或“减少”） 增加 增加 减少 减少
感应电流的方向（在螺线管上方俯视） 逆时针 顺时针 顺时针 逆时针
感应电流的磁场方向（“向上”或“向下”） 向上 向下 向下 向上
原磁场与感应电流磁场方向的关系 相反 相反 相同 相同
根据上表记录，得到下述结果：
甲、乙两种情况下，磁通量都增加，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，阻碍磁通量的增加；丙、丁两种情况下，磁通量都减少，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减少。
实验结论：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
12．(1) 1.5A 方向由a到b ； (2) 2m/s2
【详解】(1)当导轨光滑时，根据平衡条件可知
Mg=BI1L
代入数据解得
I1=1.5A
由左手定则可知方向由a到b 。
(2)若在棒中通入方向a到b的电流I2=2A时，对整体由牛顿第二定律得
BI2L-Mg=（M+m）a
代入数据解得
a= 2m/s2
13． 慢慢变亮 立即熄灭
【详解】(1)[1]S闭合瞬间，电路中的电流瞬间增大，线圈L中的磁通量瞬间增大，会产生感应电动势，阻碍电路中电流的增大，但是等到闭合以后，电路中电流达到稳定，线圈L中的磁通量也不变，所以灯泡将慢慢变亮。
[2]S断开后，电路中的电流瞬间减小，线圈L中的磁通量瞬间减小，会产生感应电动势，但回路没有闭合，所以小灯泡将立即熄灭。
(2)[3]断开S，线圈中产生的感应电动势要阻碍电流的减小，所以电动势方向为从b到a，当开关断开后，线圈与灯泡连成一条闭合回路，所以灯泡的电流方向为。
14． B 向上 左
【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。
故选B。
（2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。
（4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增大，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。

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