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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修二单元测试 第二章 电磁感应
一、单选题
1．如下图，abcdef为“日”字形导线框，其中abdc和cdfe均为边长为l的正方形，导线ab、cd、ef的电阻相等，其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度略小于l的匀强磁场，磁感应强度为B，导线框以速度v匀速穿过磁场区域，运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中，ab两点电势差。随位移变化的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
2．汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为一个矩形线圈abcd，埋在地下的线圈分别为1、2，通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生的感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生的感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
3．如图甲所示为某隐身试验舰，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。舰艇沿海平面截面图如图乙所示，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使得M、N间海水内电流方向为M→N，此时加一定方向的磁场，可使得M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向右前进，则( )
A.所加磁场的方向应为水平向左
B.所加磁场的方向应为垂直纸面向外
C.所加磁场的方向应为垂直纸面向里
D.互换电源正负极的同时把磁场反向，能实现舰艇减速
4．磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示，当该磁场垂直穿过面积、匝数的导线框时，导线框产生的感应电动势为( )
A.1V B.2V C.3V D.4V
5．如图所示，过P点的水平虚线上方存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场。一金属圆环在纸面内以P点为轴沿顺时针方向匀速转动，转动周期为T，O为圆环的圆心，OP为圆环的半径。规定逆时针方向为电流的正方向，则金属圆环中的感应电流i随时间的变化关系可能正确的是( )
A. B.
C. D.
6．如图所示，水平放置的“”形光滑金属导轨处在竖直向下的匀强磁场中，左端接有电阻R。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力F作用下由静止开始做匀加速运动。不计导轨和金属杆的电阻，关于外力F随时间t变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
7．如图所示，用绳吊起一个铝环，用条形磁体的N极去靠近或者远离铝环，下列判断正确的是( )
A.磁体向右侧靠近铝环时，铝环向左摆动
B.使铝环摆动的力是磁场对铝环的安培力
C.若磁体向左侧远离铝环，铝环一定不会摆动
D.磁体向右侧靠近铝环时，从右向左看铝环产生逆时针的感应电流
8．下列说法正确的是( )
A.安培力的方向总是促进导体的运动，称为电磁阻尼
B.安培力阻碍导体的运动，称为电磁驱动
C.涡流都是有害的
D.安检门利用了涡流
9．在如图所示电路中，三个灯泡完全相同，电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S，电路稳定后，将开关S断开，下列对于S断开后各元件说法中正确的是( )
A.灯泡突然熄灭 B.灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭
C.灯泡逐渐熄灭 D.灯泡逐渐熄灭
10．如图所示平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框，边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则( )
A.线框中产生的感应电流方向为
B.线框中产生的感应电流逐渐增大
C.线框边所受的安培力大小恒定
D.线框整体受到的安培力方向水平向右
11．如图所示，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为m和3m，用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca（导线的电阻忽略不计），并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，两金属棒的电阻均为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，金属棒cd匀速下滑。下列说法正确的是( )
A.作用在金属棒ab上的安培力大小为
B.b、a两点的电势差为
C.金属棒运动的速度大小为
D.ab、cd减少的机械能等于系统产生的焦耳热
12．太空单车是利用电磁阻尼原理的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了如图的单车原理图：在铜质轮子外侧有一些磁铁（与轮子不接触），人在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变，则下列说法正确的是( )
A.轮子受到的阻力主要来源于铜制轮内产生的感应电流受到的安培力
B.轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关
C.若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果
D.磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小
二、多选题
13．如图甲所示，无线手机充电因其方便、科技感强，很受年轻人的喜爱。图乙为电磁感应式手机无线充电的原理示意图，与变压器类似，在充电基座上的送电线圈接入正弦交流电，手机中的受电线圈感应出电流，实现为手机充电的目的。则在充电过程中( )
A.无线充电与有线充电一样实现了能量的传递
B.送电线圈接入恒定电流也可以持续给手机充电
C.送电线圈中电流产生的磁场是均匀变化的磁场
D.受电线圈中感应电流产生周期性变化的磁场
14．如图所示，一矩形闭合金属框从高处自由下落，进入一个水平方向的匀强磁场，在金属框穿过磁场的边界MN的过程中，其运动速度与时间的关系图像可能是图中的( )
A. B.
C. D.
15．如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面间的夹角为，斜面上两平行水平边界MN和PQ之间有垂直于斜面向下的匀强磁场，PQ以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，PQ两侧匀强磁场的磁感应强度大小均为B。时刻将质量为m、边长为L的正方形导线框abcd由静止释放，开始释放时ab边恰好与边界MN重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两边界，其运动的图像如图乙所示，时刻导线框ab边已经越过边界PQ，且速度刚好达最大值，重力加速度为g，则( )
A.时间内，通过导线框的电流方向为abcda
B.导线框的总电阻为
C.时间内，导线框的总位移大小为2L
D.MN和PQ之间相距
16．在倾角为θ足够长的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等的匀强磁场，磁场方向一个垂直斜面向上，另一个垂直斜面向下，宽度均为L，如图所示，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形线框，在时刻以速度进入磁场，恰好做匀速直线运动，若经过时间，线框ab边到达与中间位置时，线框又恰好做匀速直线运动，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是( )
A.当ab边刚越过时，线框加速度的大小为
B.时刻线框匀速运动的速度为
C.时间内线框中产生的焦耳热为
D.离开磁场的过程中线框将做匀速直线运动
三、填空题
17．图甲为某同学研究自感现象的电路图，灯泡1的电阻比灯泡2小，线圈的自感系数很大，其直流电阻和电源内阻均可忽略。
(1)闭合开关，可观察到的现象是__________。
A.灯泡1立刻变亮
B.灯泡2立刻变亮且亮度保持不变
C.灯泡3立刻变亮然后缓慢变得更亮
(2)时刻断开开关，测得流过图中两个灯泡的电流随时间变化的图线如图乙、丙所示，图丙所测的是灯泡__________（选填“1”“2”或“3”）的电流，断开开关后，流过灯泡2的电流方向为__________（选填“从左向右”或“从右向左”），乙、丙两图中，的大小关系为__________（选填“<”“=”或“>”）。
18．如图，发射线圈和接收线圈分别安装在无线充电底座和手机内，工作时发射线圈中通有周期为T的余弦交流电（自上而下看，取顺时针方向为正）。则在时刻自上而下看，接收线圈中的感应电流方向为________方向，此刻两线圈________（选择：A.相互吸引B.相互排斥C.无相互作用D.可能相互吸引，也可能相互排斥）。
四、实验题
19．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度d，如图乙所示，______mm。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是______。
A.磁通量的变化量 B.磁通量的变化率 C.磁通量
（3）得到多组与E的数据之后，若以E为纵坐标、为横坐标作出图像，发现在误差范围内图线是过原点的倾斜直线，则得出的结论是：在误差允许的范围内____________。
（4）其他条件都不变，若换用匝数更多的线圈做实验，根据实验数据作出图像，其斜率______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
五、计算题
20．正方形线框的质量，边长，匝数匝，总电阻，用绳子将其吊在天花板下，线框竖直静止且上下两边水平，在线框的中间位置以下区域分布有与线框平面垂直的匀强磁场，磁场方向如图甲所示，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，求：
(1)判断线框中的电流方向；
(2)求通过线框的电流大小和6s内流过导线横截面的电量q；
(3)在时绳子的拉力大小F。
21．如图所示，水平面内有两根足够长的光滑平行金属导轨，间距，其中虚线MN右侧空间存在着垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小的匀强磁场，导轨左端接有一阻值为的定值电阻。质量分别为和的导体棒ab和cd静止放置在导轨上，两导体棒的长度均为，阻值均为，两导体棒通过长度的轻质绝缘细杆连接，导体棒cd到虚线MN的距离。现对两导体棒施加的水平向右的拉力，导体棒cd经过虚线MN时撤去拉力F。已知两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻，求：
(1)导体棒cd进入磁场前，细杆上的作用力大小；
(2)绝缘细杆进入磁场的过程中，通过定值电阻R的电荷量；
(3)撤去拉力F后的整个过程中，定值电阻R上产生的热量。
参考答案
1．答案：A
解析：由于匀强磁场的宽度略小于l，导线ab在磁场内时cd、ef在磁场外时，导线ab充当电源，表示路端电压；导线cd在磁场内时ab、ef在磁场外时，导线cd充当电源，是外电路并联电压，也是路端电压；导线ef在磁场内时ab、cd在磁场外时，导线ef充当电源，是外电路并联电压，也是路端电压。故A选项正确。
2．答案：C
解析：A（×）埋在地下的线圈1、2通顺时针（俯视）方向的电流，根据安培定则可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下。
B（×）汽车进入线圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量增大，根据楞次定律可知产生的感应电流方向为adcb（增反减同）。
C（√）汽车离开线圈1过程中，穿过线圈abcd的磁通量减小，根据楞次定律可知产生的感应电流方向为abcd（增反减同）。
D（×）汽车进入线圈2过程中，根据“增斥减引”可知，汽车受到的安培力方向与速度方向相反。
3．答案：B
解析：ABC.海水中电流从M流向N，舰艇向右运动，则舰艇受到海水对舰艇的作用力向右，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向左，根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，故AC错误，B正确；
D.互换电源正负极的同时把磁场反向，根据左手定则可知，海水所受的安培力方向不变，不能实现舰艇减速，故D错误。
故选B。
4．答案：A
解析：导线框产生的感应电动势为故选A.
5．答案：D
解析：在圆环进入磁场的过程中圆环中感应电流绕圆心O逆时针流动，圆环出磁场的过程中圆环中感应电流绕圆心O顺时针流动，由几何关系可知圆环进入磁场的过程中，圆环的圆心O的运动轨迹是以P点为圆心且半径与圆环的半径大小相等的圆，则圆环切割磁感线的有效长度为其中ω为圆环匀速转动的角速度，为OP与虚线的夹角，则圆环在纸面内以P点为轴沿顺时针方向匀速转动产生的感应电动势瞬时值大小为化简得根据数学知识可知感应电流图像应为D项。故选D。
6．答案：D
解析：
7．答案：B
解析：A.根据楞次定律“来拒去留”可知，磁体向右侧靠近铝环时，铝环向右摆动，选项A错误；
B.磁铁靠近或者远离线圈时，穿过线圈的磁通量发生变化从而在线圈中产生感应电流，从而受到安培力作用，即使铝环摆动的力是磁场对铝环的安培力，选项B正确；
C.根据楞次定律“来拒去留”可知，若磁体向左侧远离铝环，铝环一定向左摆动，选项C错误；
D.磁体向右侧靠近铝环时，穿过线圈的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，从右向左看铝环产生顺时针的感应电流，选项D错误。
故选B。
8．答案：D
解析：A.当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象，称为电磁阻尼，故A错误；
B.磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象，称为电磁驱动，故B错误；
C.真空冶炼炉熔化金属、安检门等都是利用了涡流原理，这些应用都是有益于人类生产生活的应用，故涡流不一定都是有害的，故C错误；
D.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，故D正确。
故选D。
9．答案：C
解析：三个灯泡完全相同，线圈直流电阻和灯泡电阻相等，可知闭合S稳定后，流过灯泡的电流比灯泡流过的电流大。某时刻将开关S断开，灯泡立即熄灭，而线圈的自感电动势阻碍电流减小，线圈相当于电源，与灯泡、灯泡重新形成回路，使得灯泡、灯泡都慢慢熄灭，但都不会闪亮。
故选C。
10．答案：D
解析：A.根据安培定则可知，通电直导线右侧的磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度随时间均匀增加，根据楞次定律可知线框中产生的感应电流方向为，A错误；
B.线框中产生的感应电流为
空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，故线框中产生的感应电流不变，B错误；
C.线框边感应电流保持不变，磁感应强度随时间均匀增加，根据安培力表达式，故所受的安培力变大，C错误；
D.线框所处空间的磁场方向垂直纸面向里，线框中产生的感应电流方向为，根据左手定则可知，线框边所受的安培力水平向右，线框边所受的安培力水平向左。通电直导线的磁场分部特点可知边所处的磁场较大，根据安培力表达式可知，线框整体受到的安培力方向水平向右，D正确。
故选D。
11．答案：A
解析：A.对金属棒cd受力分析，有对ab有联立可得B.b确；B.b、a两点的电势差由可得故B错误；C.由可得金属棒运动的速度大小故C错误；D.ab、cd减少的机械能等于系统产生的焦耳热加摩擦热，故D错误。故选A。
12．答案：A
解析：AB.轮子在磁场中做切割磁感线运动，会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关，故A正确，B错误；
C.轮子（导体）在磁场中做切割磁感线的运动，会产生感应电动势和感应电流，因此不能用绝缘材料替换，故C错误；
D.磁铁与轮子间的距离不变时，轮子转速越大，产生的感应电流越大，轮子受到的阻力越大，故D错误。
故选A。
13．答案：AD
解析: A.无线充电与有线充电一样实现了能量的传递。故A正确;
B.由于无线充电利用的是电磁感应原理，故送电线圈需接入交变电流。故B错误;
C，送电线圈中通入的是正弦式交变电流，产生的磁场呈周期性变化。故C错误;
D.由于送电线圈中通入正弦式交变电流，故受电线圈中感应电流产生周期性变化的磁场。D正确。
故选AD。
14．答案：ABC
解析: 线圈从高处自由下落，以一定的速度进入磁场，在cd边刚进入磁场时，如果重力等于安培力，进入磁场过程是匀速运动;在cd边刚进入磁场时如果重力大于安培力，加速度向下，线圈进入磁场做加速运动，由于速度增加会所得感应电流增加，安培力增加，所以线圈的合力是在减小的加速度也在减小，这个过程是变加速运动。当安培力增加到等干重力，线圈做匀速运动;在cd边刚进入磁场时，如果重力小干安培力，加速度户上，线圈进入磁场是减速运动，当安培力减小到等于重力，线圈做匀速运动。
故选ABC。
15．答案：ABD
解析:A.导线框刚进入磁场时，根据楞次定律判断可知，感应电流方向沿abcda方向，故A正确；
B.时间内，导线框下边界ab在PQ以下区域切割磁场，导线框做匀速直线运动，受力平衡，故有
又因为
解得，故B正确；
C.时刻，导线框开始做减速运动，说明此时导线框上边界cd刚好进入MN和PQ之间磁场，所以时间内，导线框的总位移大小为L，故C错误；
D.时间段内，导线框上边界cd在MN和PQ之间切割磁场，下边界ab在PQ以下区域切割磁场，所以导线框做加速度逐渐减小的减速运动，直至速度达到一定值时，导线框所受安培力和重力沿斜面的分力平衡，做匀速直线运动，这个过程导线框的位移大小即为MN和PQ之间的距离。时间内，设导线框的速度大小为v，有
又因为
解得
时间内，根据动量定理，有
且有
解得，故D正确。
16．答案：AB
解析：A.时刻以速度进入磁场，恰好做匀速直线运动，感应电动势
此时的感应电流
根据平衡条件有
当ab边刚越过时，产生的感应电动势
此时的感应电流
根据牛顿第二定律有
解得
故A正确；
B.时刻，产生的感应电动势
此时的感应电流
根据平衡条件有
结合上述解得
故B正确；
C.根据能量守恒定律有
解得
故C错误；
D.线框离开磁场前以做匀速直线运动，则离开磁场过程中感应电动势、感应电流均小于开始进入磁场时的感应电动势与感应电流，即离开下方磁场过程中安培力小于开始进入下方磁场时的安培力，可知离开时的安培力小于重力沿斜面向下的分力，即离开下方磁场的过程中线框将做加速直线运动，故D错误。
故选AB。
17．答案：(1)C
(2)2;从右向左;>
解析：（1）A.闭合开关，因为线圈产生自感，灯泡1的电流缓慢增大，缓慢变亮，A错误；
B.闭合开关，灯泡2立刻变亮；闭合开关时，线圈产生自感电动势，随着自感电动势的减小，灯泡2两端的电压减小，灯泡2的电流减小，灯泡2的亮度减小，当自感电动势减小到零时，灯泡2的电流保持不变，亮度保持不变，B错误；
C.闭合开关，灯泡3立刻变亮，然后随着灯泡1电流的增大灯泡3缓慢变得更亮，稳定时亮度保持不变，C正确。
故选C。
（2）断开开关时，灯泡3的电流立刻变为零；断开开关时，线圈产生自感电动势，右端为正级，给灯泡1和灯泡2供电，电流方向为顺时针，灯泡1的电流从左向右，灯泡2的电流从右向左，所以，图乙是灯泡1的电流，图丙是灯泡2的电流；
因为灯泡1的电阻比灯泡2小，所以。
18．答案：顺时针（正方向）；C
解析：0-时间段内发射线圈中电流正向减小，时间段内电流负向增大，即时间段内穿过接收线圈的磁通量先向下减小为0，再向上增大，则由楞次定律，可知时刻接收线圈中的感应电流为顺时针方向。
此刻发射线圈中电流为0，则两线圈无相互作用。
故选C。
19．答案：（1）5.665
（2）A
（3）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）
（4）增大
解析：（1）用螺旋测微器测量挡光片的宽度为。
（2）小车以不同速度靠近螺线管的过程中，磁铁与线圈之间的相对位置的改变量一样，穿过线圈的磁通量的变化量相同，故选项A正确。
（3）根据，线圈匝数和磁通量变化量一定，若发现在误差范围内图线是过原点的倾斜直线，则得出的结论是：在误差允许的范围内，感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。
（4）根据，其他条件都不变，若换用而数更多的线圈做实验，根据实验数据作出图像，其斜率增大。
20．答案：(1)顺时针
(2)2.5A；15C
(3)140N
解析：（1）穿过线圈的磁通量垂直纸面向里减小，由楞次定律可知，线框内的感应电流为顺时针方向；
（2）感应电动势
通过线框的电流大小
6s内流过导线横截面的电量
（3）线框受安培力方向向下，则在t=4s时绳子的拉力大小
其中
解得
21．答案：(1)
(2)
(3)
解析：（1）对两导体棒整体受力分析有
对导体棒受力分析有
解得
（2）绝缘细杆进入磁场的过程中，导体棒切割磁感线产生感应电动势，导体棒和定值电阻R为负载，回路中的电阻
导体棒切割磁感线产生的感应电动势
该过程中通过定值电阻R的平均电流
设绝缘细杆经过时间t进入磁场，则通过定值电阻R的电荷量
整理得
又
解得
（3）设导体棒运动至虚线时的速度大小为，由运动学公式可知
解得
细杆进入磁场的过程中，通过导体棒的平均电流
导体棒受到的平均安培力为
设导体棒经过虚线时的速度为，由动量定理可知
解得
根据能量转化可知。该过程中电路产生的热量
根据串并联电路规律可知定值电阻R上产生的焦耳热
当导体棒进入磁场后，两导体棒切割磁感线产生感应电动势，回路中的总电阻
最终两导体棒停止运动，该过程中回路产生的热量
根据串并联电路规律可知定值电阻R上产生的焦耳热
所以撤去拉力F后，定值电阻R上产生的热量
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