2020届高三物理二轮专题复习-电磁感应（强化练习）

第=page22页，共=sectionpages22页第=page11页，共=sectionpages11页2020届高三物理二轮专题复习——电磁感应（强化练习）一、单选题（本大题共8小题，共32分）如图，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个电阻为R的灯泡，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，已知导轨、导线与垂直导轨的导体棒ab总电阻为r，则导体棒ab在下滑过程中(

)A.感应电流从a流向b

B.导体棒ab受到的安培力方向平行斜面向下，大小保持恒定

C.机械能一直减小

D.克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能如图所示，电阻R和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，电路可能出现的情况是(    )A.A、B一起亮，然后B熄灭 B.A比B先亮，然后A熄灭

C.A、B一起亮，然后A熄灭 D.B比A先亮，然后B熄灭如图所示，直角坐标系xOy的二、四象限有垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，在第三象限有垂直坐标系向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，现将半径为L，圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ在外力作用下以恒定角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动，t=0时刻线框在图示位置，设电流逆时针方向为正方向，则下列关于导线框中的电流随时间变化的图线，正确的是(    )A. B.

C. D.下列哪些做法是减少涡流的产生(    )A.在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯

B.电动机、变压器内部铁芯都是由相互绝缘的硅钢片组成

C.在电磁冶金中，把交变电流改成直流

D.一些大型用电器采用特制的安全开关下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是(    )A. B.

C. D.如图所示，光滑的水平桌面上放着两个完全相同的金属环a和b，当一条形磁铁的S极竖直向下迅速靠近两环中间时，则A.a、b均静止不动

B.a、b互相靠近

C.a、b互相远离

D.a、b均向上跳起

如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时(    )A.AB中的电流减小，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流

B.AB中的电流不变，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流

C.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生逆时针方向的电流

D.AB中的电流增大，用楞次定律判断得线圈中产生顺时针方向的电流

如图所示，将直径为d，电阻为R的闭合金属环从匀强磁场B中拉出，这一过程中通过金属环某一截面的电荷量为(    )

A.Bπd24R B.2πBdR C.二、多选题（本大题共5小题，共20分）两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)。下列说法正确的是(    )A.磁感应强度的大小为0.5

T

B.导线框运动速度的大小为0.5m/s

C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外

D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是(    )A.人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流

B.线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流

C.人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流

D.金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一根上端固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(

)

A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g

B.金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b

C.若弹簧弹力为F时，金属棒获得最大速度vm，则vm=(如图所示，能产生感应电流的是(

)

A.磁铁向下运动

B.磁铁停在线圈中不动

C.磁铁向上运动

D.只要有磁铁就一定有电流

如图所示，矩形闭合线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度.)当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄板的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是(

)

A.摩擦力方向一直向左

B.摩擦力方向先向左、后向或右

C.感应电流的方向顺时针→逆时针→顺时针

D.感应电流的方向顺时针→逆时针三、填空题（本大题共2小题，共8分）如图，两条平行金属导轨ab、cd置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离l=60cm。金属杆MN沿两条导轨向右匀速滑动，速度v=10m/s，产生的感应电动势为3V。由此可知，磁场的磁感应强度B=___________T。

如图所示，匀强磁场中有一个固定的金属框，在框上放一根金属棒AB，金属框与金属棒构成闭合回路ABEF.当AB不动时，电路中____________(填“有”或“无”)感应电流；当AB向右移动时，电路中____________(填“有”或“无”)感应电流．当AB不动、磁场向左移动时，电路中____________(填“有”或“无”)感应电流．四、实验题（本大题共1小题，共10分）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如图所示，已知线圈由a端开始绕至b端，当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。

(1)将磁铁N极向下，从线圈L中向上抽出时，发现指针向左偏转，俯视线圈，其绕向为______(填：“顺时针”或“逆时针”)。

(2)当条形磁铁从图示中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转，俯视线圈，其绕向为______(填：“顺时针”或“逆时针”)。五、计算题（本大题共3小题，共30分）如图所示，两足够长的平行粗糙金属导轨MN,PQ相距L=1m.导轨平面与水平面夹角为α=30°，导轨电阻不计.磁感应强度B1=2T的匀强磁场垂直导轨平面向上，长L=1m的金属棒ab垂直于MN,PQ放置在导轨上，两者间的动摩擦因数μ=36，金属棒的质量m1=2kg，电阻R1=lΩ，两金属棒导轨的上端连接右侧电路.电路和中通过导线接一对水平放置的平行金属板，两板间的距离和板长增为d=0.5m，定值电阻R2=3Ω(1)求金属棒的最大加速度大小；

(2)求金属棒最终的速度大小．

(3)当金属棒稳定下滑时，在水平放置的平行金属板间加一垂直纸面向里的匀强磁场B2=3T，在下板的右端且非常靠近下板的位置有一质量为m2=1.5×10−4kg，带电量为q=−1×10−4C的液滴以初速度v水平向左射入两板间.该液滴可视为质点.要使带电粒子能从金属板间射出.如图所示，水平地面上方有一高度为H、界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B。矩形导线框abcd在磁场上方某一高度处，导线框ab边长为l1，bd边长为l2，导线框的质量为m，电阻为R。磁场方向垂直于线框平面，磁场高度H>l2。线框从某高处由静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为3g/5；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为g/5。运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边始终平行(1)线框开始下落时cd边距离磁场上边界PQ的高度h；(2)cd边刚离开磁场时，电势差U(3)从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场过程中，线框产生的焦耳热Q；(4)从线框的cd边进入磁场至线框的ab边刚进入磁场的过程中，通过线框导线某一横截面的电荷量q。

截面积为0.2m2的100匝圆形线圈A处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，如图所示，磁感应强度正按△B△t=0.02T/s的规律均匀减小，开始时S未闭合．R1=4Ω，R2=6Ω，C=30µF，线圈内阻不计．求：

(1)S闭合后，通过R2的电流大小；

答案和解析1.【答案】C

【解析】【分析】

根据右手定则判断感应电流的方向，再根据左手定则判断安培力的方向，通过速度的变化，得出电动势的变化，电流的变化，从而得出安培力的变化，根据能量守恒判断机械能的变化，根据克服安培力做功与产生的电能关系判断安培力做功与灯泡消耗电能的关系。

本题考查了法拉第电磁感应定律及其应用、安培力；解决这类导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键是分析导体棒受力，进一步确定其运动性质，并明确判断过程中的能量转化及功能关系，如安培力做负功量度了电能的产生，克服安培力做什么功，就有多少电能产生。

【解答】

AB.导体棒ab下滑过程中，由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a，由左手定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力F安，由分析知，导体棒ab开始速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，如果导轨足够长，当F安=mgsinθ时达到最大速度vm，之后做匀速直线运动，速度不再增大，安培力不变，故AB错误；

C.由于下滑过程导体棒ab切割磁感线产生感应电动势，回路中有灯泡电阻消耗电能，机械能不断转化为内能，所以导体棒的机械能不断减少，故C正确；

D.安培力做负功实现机械能转化为电能，安培力做功量度了电能的产生，根据功能关系有克服安培力做的功等于整个回路消耗的电能，包括灯泡和导体棒消耗的电能，故D错误。

故选C。

【解析】【分析】

当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会同时发光。根据电感线圈的电阻不计，会将A灯短路，分析A灯亮度的变化。

本题考查了电感线圈L对电流发生突变时的阻碍作用，关键要抓住线圈的双重作用：当电流变化时，产生感应电动势，相当于电源；而当电路稳定时，相当于导线，能将并联的灯泡短路。

【解答】

解：当开关S闭合时，电源的电压同时加到两个灯泡上，它们会一起亮。但由于电感线圈的电阻不计，线圈将A灯逐渐短路，A灯变暗直至熄灭，故C正确，ABD错误。

故选C。

3.【答案】B

【解析】【分析】根据转动切割磁感线感应电动势公式E=12Bω【解答】在0−t时间内，线框从图示位置开始(t=0)转过90°的过程中，产生的感应电动势为：E1=12Bωl2

；由闭合电路欧姆定律得，回路电流为：I1=E1r，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向沿逆时针。

在t−2t时间内，线框进入第3象限的过程中，回路电流方向为顺时针，回路中产生的感应电动势为：

E2=12BωR2+12×2BωR2=32BωR2=3E1；感应电流为：I

4.【答案】B

【解析】解：A、在电动机、变压器中的线圈中加入铁芯，是为了增强线圈的磁通量，与涡流无关，故A错误；

B、在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，用相互绝缘的硅钢片叠合而成，其目的是增大电阻，减小涡流，故B正确；

C、在电磁冶金中，是利用涡流产生的热量，把交变电流改成直流则不能使用，故C错误；

D、一些大型用电器采用特制的安全开关是为了防止断电时由于自感产生的高压，与涡流无关，故D错误。

故选：B。

线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。涡流会在导体中产生大量的热量。

掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等。电磁炉锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅。

5.【答案】B

【解析】【分析】

发电机原理是电磁感应现象，即闭合电路中一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，即发电机的原理图中没电源，有电源的实验装置图不是发电机原理图。

本题涉及的内容有电流的磁效应，电动机的原理和发电机的原理。注意电磁感应和通电导体在磁场中受力运动的装置的不同，前者外部有没有电源，后者外部有电源。

【解答】

A.该选项是奥斯特实验，该实验证明了通电导线周围存在着磁场，利用电生磁现象制成了电磁铁，故不符合题意，故A错误；

B.磁铁在进入线圈的过程，由于磁通量的变化，产生感应电流，这是用来探究电磁感应现象的，故B正确；

C.闭合开关，线圈中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故不符合题意，故C错误；

D.闭合开关，导线中有电流通过时，它就会运动起来，即说明通电导线在磁场中受力的作用，即是电动机的制作原理，故不符合题意，故D错误。

故选B。

6.【答案】C

【解析】【分析】解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用．在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化．如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等。

本题从力、运动的角度考察楞次定律，思维含量高，考察角度新颖，同时还可考查学生环与桌面的作用力如何。【解答】根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增大，因此两线圈产生顺时针感应电流，由于两线圈电流方向相反，所以a，b两环互相排斥，因此选项C正确，ABD错误。

故选C。

7.【答案】C

【解析】解：根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里；

A、AB中的电流减小，线圈中向里的磁通量减小，所以将产生顺时针方向的电流．故A错误；

B、AB中的电流不变，线圈中向里的磁通量不变，没有感应电流产生．故B错误；

C、AB中的电流增大，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律得到：线框中感应电流方向为逆时针方向．根据左手定则可知导线框所受安培力指指向线框内，由于靠近导线磁场强，则安培力较大；远离导线磁场弱，则安培力较小．因此线圈离开AB直导线，向右运动．故D错误，C正确；

故选：C．

直导线中的电流方向由B到A，根据安培定则判断导线框所在处磁场方向．根据楞次定律判断导线框中感应电流方向，由左手定则分析导线框所受的安培力情况．

本题考查安培定则、楞次定律和左手定则综合应用的能力．同时注意远离直导线的磁场较弱，靠近直导线的磁场较强．并根据线框所受安培力的合力大小来判定如何运动．

8.【答案】A

【解析】【分析】

由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由电流的定义式求出感应电荷量。

本题考查了求磁通量的变化量、感应电荷量等问题，应用磁通量的定义式、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式即可正确解题，求感应电荷量时，也可以直接用公式q=ΔΦR计算。

【解答】

金属环的面积：S=π(d2)2=πd24，

由法拉第电磁感应定律得：E=ΔΦΔt=ΔBSΔt，

由欧姆定律得，感应电流：I=ER，

感应电荷量：q=IΔt【解析】【分析】

本题考查了导线切割磁感线运动，掌握切割产生的感应电动势公式以及楞次定律，本题能够从图象中获取感应电动势的大小、方向、运动时间等。

根据线框匀速运动的位移和时间求出速度，结合E=BLv求出磁感应强度，根据感应电流的方向，结合楞次定律得出磁场的方向。根据安培力公式得出导线框所受的安培力。

【解答】解：AB、由图象可以看出，0.2−0.4s没有感应电动势，所以从开始到ab进入用时0.2s，导线框匀速运动的速度为：v=Lt=0.10.2m/s=0.5m/s，根据E=BLv知磁感应强度为：B=ELv=0.010.1×0.5T=0.2T0.2T，故A错误，B正确。

C、由b图可知，线框进磁场时，感应电流的方向为顺时针，根据楞次定律得，磁感应强度的方向垂直纸面向外，故C正确。

D、在

10.【答案】BD

【解析】【分析】安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，在空间产生交变的磁场，金属物品会产生感应电流，反过来，金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流。本题是金属探测器利用了涡流，实质是一种特殊的电磁感应原理。【解答】AC.金属物品一般不能被磁化，且地磁场很弱，即使被磁化，磁性很弱，人体的电阻很大，不能与金属构成回路产生感应电流．故AC错误；

BD.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．故BD正确．

故选BD

11.【答案】AC

【解析】解：A、由于刚开始时没有安培力也没有弹力，故金属棒只受重力，则释放瞬间金属棒的加速度为g，故A正确；

B、金属棒向下运动时，根据右手定则可判定通过R的电流方向为b→a，故B错误；

C、若弹簧弹力为F时，金属棒获得最大速度vm，此时受力平衡，则有：mg−F=BIL=B2L2vmR，解得：vm=(mg−F)RB2L2；故C正确；

D、根据功能关系可知，重力势能的减少量转化为内能和弹簧的弹性势能、金属棒的动能．电阻R上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少量，故D错误；

故选：AC．

明确金属棒的受力情况，从而求解对应的加速度变化情况；根据右手定则分析电流方向；根据E=BLv和安培力公式即可求得速度为v时的安培力表达式；【解析】试题分析：根据感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化进行分析判断有无感应电流产生

A、磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量增加，线圈产生感应电流；正确

B、磁铁停在线圈中不动，穿过线圈的磁通量没有变化，则线圈中没有感应电流产生；错误

C、磁铁向上运动，穿过线圈的磁通量减少，线圈产生感应电流；正确

D、有磁铁，穿过线圈的磁通不一定变化，线圈中不一定有感应电流；错误

故选AC

考点：感应电流产生的条件

点评：判断有无感应电流产生对照感应电流产生的条件，抓住两点：一是电路要闭合；二是磁通量要变化。

13.【答案】AC

【解析】【分析】

根据感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，我们可以这样理解：感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动。感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，我们可以这样理解：感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动，来使题目变得简单。

本题根据楞次定律：感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动，分析线圈所受的安培力方向是本题的解题关键。

【解答】

AB.当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原来磁场的方向相反，两个磁场产生相互排斥的作用力；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原来磁场的方向相同，两个磁场产生相互吸引的作用力，所以感应电流总要阻碍导体和磁极间的相对运动。当磁铁匀速向右通过线圈时，N极靠近线圈，线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动，给磁极向左的作用力，那么磁极给线圈向右的作用力，线圈静止不动，是因为受到了向左的摩擦力；当N极离开线圈，线圈的感应电流总要阻碍磁极的相对运动，给磁极向左的作用力，那么磁极给线圈向右的作用力，线圈静止不动，是因为受到了向左的摩擦力，所以整个过程线圈所受的摩擦力一直向左。故A正确，B错误；

CD.当原磁通量增加时，感应电流的磁场与原来磁场的方向相反；当原磁通量减少时，感应电流的磁场就与原来磁场的方向相同。当磁铁N极向右靠近线圈时，线圈中向上的磁场增加，感应电流的磁场向下，所以感应电流顺时针方向；当磁铁N极向右远离线圈时，线圈中向上的磁场减小，感应电流的磁场向上，所以感应电流逆时针方向；S极靠近时线圈时，向下的磁场增加，感应电流的磁场向上，所以感应电流逆时针方向。S极远离线圈时，向下的磁场减少，感应电流的磁场向下，所以感应电流顺时针方向，故C正确，D错误。

故选AC。

14.【答案】0.5

【解析】解：图中导体MN垂直切割磁感线，产生的感应电动势可由公式E=BLv求解．

由E=BLv得：

B=ELv=30.6×10T=0.5T

故答案为：0.5

15.【答案】【解析】解：根据题意可知，当AB不动时，则穿过回路的磁通量不变，则电路中没有感应电流；

当AB向右移动时，穿过闭合电路的磁通量增加，从而产生感应电流．当AB不动、磁场向左移动时，穿过闭合电路的磁通量不变，不产生感应电流．

故答案为：无，有，无．

16.【答案】(1)逆时针；(2)逆时针

【解析】【分析】

电流从左端流入指针向左偏转，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题。

熟练应用安培定则与楞次定律是正确解题的关键；要掌握安培定则与楞次定律的内容，注意电流方向与电线的绕向方向是解题的关键。

【解答】

(1)将磁铁N极向下，从线圈L中向上抽出时，磁铁离开线圈，穿过L的磁场向下，原磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，感应电流磁场应该向下，电流表指针向左偏转，电流从电流表左端流入，由安培定则可知，俯视线圈，线圈绕向为逆时针。

(2)当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，穿过L的磁通量向上，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场应向上，指针向右偏转，电流从右端流入电流表，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为逆时针。

故答案为：(1)逆时针；(2)逆时针。

17.【答案】解：(1)棒刚释放时，没有感应电流，不受安培阻力，则此时加速度最大，

依据牛顿第二定律，则有：m1gsinα−μm1gcosα=m1amax；

解得：amax=gsinα−μgcosα=(10×0.5−36×10×32)m/s2=2.5m/s2；

(2)当金属棒匀速运动时速度最大，设最大速度为vm，(要注意安培力向上)

则有m1gsin

α=F安+μm1gcosα

F安=ILB1，I=B1LvmR1+R2，

所以

解得最大速度vm=5

m/s

(3)金属棒匀速运动时，两板间电压U=IR2=52×3V=153V，

因为液滴在两板间有m2【解析】(1)依据棒下滑切割磁感应线，产生感应电动势，形成感应电流，从而出现安培阻力，导致棒向下做加速度减小的加速运动，刚释放时，棒的加速度最大，依据牛顿第二定律，结合滑动摩擦力等于最大静摩擦力，即可求解．

(2)分析金属棒运动的过程，知道当金属棒匀速运动时速度最大，根据力的平衡知