2021年高考物理真题训练12电磁感应(解析版)

专题12电磁感应（2020•新课标n卷）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为A.库仑 B.霍尔 C.洛伦兹 D.法拉第【答案】D【解析】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。（2020・新课标HI卷）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到A.拨至M端或N端，圆环都向左运动B.拨至M端或N端，圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动【答案】B【解析】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，故选B。（2020,江苏卷）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度为和当大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（ ）A.同时增大与减小当B.同时减小51增大约C.同时以相同的变化率增大仇和打D.同时以相同的变化率减小生和当【答案】B【解析】AB,产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确。CD.同时以相同的变化率增大丛和丛,或同时以相同的变化率较小从和田，两个磁场的磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0,不会产生感应电流，CD错误。故选B。（2020•浙江选考7月）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为8的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO'上，随轴以角速度/匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）B,微粒的电荷量与质量之比为2”Brcoc.电阻消耗的电功率为亚山2RD,电容器所带的电荷量为【答案】B【解析】A.如图所示，金属棒绕OO'轴切割磁感线转动，棒产生的电动势E=Br--=—Br~co22A错误；B.电容器两极板间电压等于电源电动势E,带电微粒在两极板间处于静止状态，则Eq方=mg

a即里=强_=dg=2dgmE1D2 Br2co—Brco2B正确：c.电阻消耗的功率RB2RB2r4a)24RC错误；D.电容器所带的电荷量Q=CE=CBrcoD错误。故选B。（2020•新课标II卷）如图，U形光滑金属框abed置于水平绝缘平台上，ab和de边平行，和儿边垂直。ab、de足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与防边保持平行。经过一段时间后TOC\o"1-5"\h\zXXXMxXXXa ]— 1bxXXXXFx AX XX X X Xd 1cX xNx X X XA.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框be边的距离趋于恒定值【答案】BC【解析】由边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN受到向右的安培力，做加速运动，be边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的板,边和导体棒MN一起切割磁感线，设导体棒和金属框的速度分别为匕、叭，则电路中的电动势E=BL(y2-vi)电流中的电流金属框和导体棒MN受到的安培力,与运动方向相反F安mn"七。二、），与运动方向相同K设导体棒和金属框的质量分别为加「用＞则对导体棒MN对金属框6识也—匕）F =———=maR--初始速度均为零，则©从零开始逐渐增加，牝从土开始逐渐减小。当。I=生时，相对速度m2_FR）%吗—匕=28*（叫+町）大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC选项正确：金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框机•边的距离也会一直增大，AD选项错误。故选BC。（2020•天津卷）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中受电线圈送电线圈受电线圈送电线圈A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失【答案】AC【解析】AB.由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化

的，A正确，B错误；C.根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确：D.手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有能量损失的，D错误。故选AC。（2019•新课标全国I卷）空间存在一方向与直面垂直、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p、横截面积为S,将该导线做成半径为，•的圆环固定在纸面内，圆心。在A/N上。六0时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度5随时间，的变化关系如图（b）所示,则在六0到f的时间间隔内图（a）图（a）A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为B°C.圆环中的感应电流大小为B°「S4fopD,圆环中的感应电动势大小为华

%【答案】BC【解析】AB【解析】AB、根据B-/图象，由楞次定律可知,线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向F.的方向在t。时刻发生变化，则A错误，B正确;CD、由闭合电路欧姆定律得：/=-,又根据法拉第电磁感应定律得：E=^=——,又根据电R ArAr22元r BjS阻定律得：R=Py联立得：/=3一，则C正确，D错误。故本题选BC。3 4ro/（2019•新课标全国II卷）如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为仇导轨电阻忽略不计。虚线。氏cd均与导轨垂直，在帅与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根

相同的导体棒P0、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。己知P。进入磁场时加速度变小恰好为零，从P0进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过P0的电流随时间变化的图像可能正确的是【答案】AD【解析】于P0进入磁场时加速度为零，AB.若P。出磁场时MN仍然没有进入磁场，则P0出磁场后至WN进入磁场的这段时间，由于磁通量夕不变，无感应电流。由于P。、MN同一位置释放，故MN进入磁场时与尸。进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，A正确B错误；CD.若P。出磁场前WN已经进入磁场，由于磁通量。不变，尸。、MN均加速运动，P。出磁场后，MN由于加速故电流比尸。进入磁场时电流大，故C正确D错误。（2019•新课标全国10卷）楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D.能量守恒定律【答案】D【解析】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程。（2019•新课标全国m卷）如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒外、cd静止在导轨上。上0时，棒时以初速度VO向右滑动。运动过程中，"、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用力、叱表示，回路中的电流用/表示。卜.列图像中可能正确的是

【答案】AC【解析】油棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，则受到向左的安培力，从而向左做减速运动，：金属棒cd受向右的安培力作用而做加速运动，随着两棒的速度差的减小安培力减小，加速度减小，当两棒速度相等时，感应电流为零，最终两棒共速，一起做匀速运动，故最终电路中电流为0，故AC正确,BD错误。H.（2019•天津卷）单匝闭合矩形线框电阻为R,在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量0与时间，的关系图像如图所示。卜.列说法正确的是B的磁通量0与时间，的关系图像如图所示。卜.列说法正确的是BA.1时刻线框平面与中性面垂直2B,线框的感应电动势有效值为叵空TC.线框转一周外力所做的功为更生RTD.从/=0到1=二过程中线框的平均感应电动势为工曳4 T【答案】BCT【解析】由图像可知彳时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，因此A错误；由图可知2交流电的周期为T,则。=」，由交流电的电动势的最大值为耳”=〃加口=©”，，则有效值为£=与=1祗，故B正确，线圈转一周所做的功为转动一周的发热量，卬=%丁=旦逸。丘T RRTTOC\o"1-5"\h\z△①① 4。T E=4 —m_故C正确；从0时刻到了时刻的平均感应电动势为一下一亍广，故D错误。4 —4

（2018•全国n卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,3区域宽度均为/,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为一/的正方形金属线框在导轨上向2左匀速运动，线框中感应电流/随时间t变化的正确图线可能是【解析】找到线框在移动过程中徒切割磁感线，并根据右手定则判断电流的方向，从而判断整个回路中总电流的方向。要分过程处理本题。第一过程从①移动②的过程中左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针，右边切割磁感线产生的电流方向也是顺时针，两根棒切割产生电动势方向相同所以石=26/u,则电流为，=二二「^,电流恒定且方向为顺时针，再从②移动到③的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等，方向相反，所以回路中电流表现为零,

然后从③到④的过程中，左边切割产生的电流方向逆时针，而右边切割产生的电流方向也是逆时针，所以电流的大小为，二王二竺生，方向是逆时针RR当线框再向左运动时，左边切割产生的电流方向顺时针，右边切割产生的电流方向是逆时针，此时回路中电流表现为零，故线圈在运动过程中电流是周期性变化，故D正确。（2018•新课标I卷）如图，导体轨道。尸2s固定，其中PQS是半圆弧，。为半圆弧的中心，。为圆心。轨道的电阻忽略不计。0M是有一定电阻。可绕。转动的金属杆。M端位于P2s上，0M与轨道接触良好。空间存在半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为&现使。。位置以恒定的角速度逆时针转到。S位置并固定（过程I）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到"（过程H）。在过程I、I【中，流过0M的电荷量相等，则2等于4D,2B4D,24【答案】B【解析】过程I回路中磁通量变化△电=，8兀/?2,设。M的电阻为凡流过。M的电荷量。尸△氏/心过4程n回路中磁通量变化tiR\流过。M的电荷量0尸凡2=01,联立解得：B7B=3/2,选项B正确。

【点睛】此题将导体转动切割磁感线产生感应电动势和磁场变化产生感应电动势有机融合，经典中创新。（2018•江苏卷）如图所示，竖直放置的n形光滑导轨宽为心矩形匀强磁场I、II的高和间距均为乩磁感应强度为质量为小的水平金属杆由静止释放，进入磁场I和I【时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆A.刚进入磁场I时加速度方向竖直向下B.穿过磁场I的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为D.释放时距磁场I上边界的高度/?可能小于竺点26乜4【答案】BC【解析】本题考杳电磁感应的应用，意在考查考生综合分析问题的能力。由于金属棒进入两个磁场的速度相等，而穿出磁场后金属杆做加速度为g的加速运动，所以金属感进入磁场时应做减速运动，选项A72..错误；对金属什受力分析，根据 -mg=ma可知，金属杆做加速度减小的减速运动，其进出磁场R的I图象如图所示,由于和八~/2图线与f轴包围的面积相等（都为d）,所以心（i），选项B正确；从进入I磁场到进入n磁场之前过程中，根据能量守恒，金属棒减小的机械能全部转化为焦耳热,所以川g.2d,所以穿过两个磁场过程中产生的热量为4〃//,选项c正确：若金属杆进入磁场做匀速运动，则”L—〃?g=o,得口=2丝，有前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于华，根据R B-L 5七丁得金属杆进入磁场的高度应大于2gnrg2丁得金属杆进入磁场的高度应大于2gnrg2R2_nrgR22g6b—25"选项D错误。点睛：本题以金属杆在两个间隔磁场中运动时间相等为背景，考查电磁感应的应用，解题的突破点是金属棒进入磁场I和I【时的速度相等，而金属棒在两磁场间运动时只受重力是匀加速运动，所以金属棒进入磁场时必做减速运动。（2018•全国HI卷）如图（a）,在同一平面内固定有一长直导线P。和一导线框R,R在尸。的右侧。导线尸。中通有正弦交流电流i,i的变化如图（b）所示，规定从。到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势图® 图®TA.在，二一时为零4TB.在，二不时改变方向2TC.在，二一时最大，且沿顺时针方向2D.在f=T时最大，且沿顺时针方向【答案】AC【解析】由图（b）可知，导线尸。中电流在/=774时达到最大值，变化率为零，导线框/?中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在尸774时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确：在仁772时，导线P。中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在占7Z2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t7Z2时，导线尸。中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在/=7时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误。点睛此题以交变电流图象给出解