2021新高考衡水名师物理：专题十电磁感应

2021新高考衡水名师物理专题卷专题十电磁感应考点29电磁感应现象考点30法拉第电磁感应定律考点31电磁感应8、9）考点32电磁感应10—12）考点33电磁感应13—17、19、20）共17个小题4分，共68分。每题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有楞次定律（1—3）自感（4—7、18）中的电路问题（中的图象问题（中的动力学与能量问题（一、选择题（本题，每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题意，有的有多个选项符合题选错或不答的得0分）1.随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手机，大到电动汽车都在无线充电方面实现了从理论研发到实际应用的转化。如图所示为某品牌无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电时，手机上接收线圈的工作原理是“电流的磁效应”B．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同C．只有将充电底座接到直流电源上，才能对手机进行充电D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电2.如图，无限长的通电直导线MN竖直固定，电（图中未画出），导线右侧有一带负电的粒子（不计重力）匀强电场方向为()流方向由NM，整个空间存在匀强电场，粒子竖直向上做直线运动，则A.水平向左B.水平向右C.竖直向上D.竖直向下3.如图所示，金属圆环放置在水平桌面上，一个质量为的圆柱形永磁体轴线与圆环轴线m重合，永磁体下端为极，将永磁体由静止释放，永磁体下落h高度到达点时速度大PN小为，向下的加速度大小为，圆环的质量为，重力加速度为g，不计空气阻力，Mva则（）A.俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向B.永磁体下落的整个过程先加速后减速，下降到某一高度时速度可能为零点时，圆环对桌面的压力大小为C.永磁体运动到PMgmgmaD.永磁体运动到点时，圆环中产生的焦耳热为mgh1Pmv224.在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大.一个半径为a、质量为m、电阻为直磁场方向以速度从如图位置运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的vR的金属圆环垂1速度为，则下列说法正确的是()v22Bav4Bav222222A.此时圆环中的电功率为B.此时圆环的加速度为mRRπBa2C.此过程中通过圆环截面的电荷量为D.此过程中回路产生的电能为0.75mv2R5.如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小B随时间t的变BBkt化关系为，其中为的正常数。在此区域的水平面内固定一个半径为的圆B、kr00环形内壁光滑的细玻璃管，将一电荷量为的带正电小球在管内由静止释放，不考虑带电小q球在运动过程中产生的磁场，则下列说法正确的是（）A.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为2qkπrB.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为2qkπrC.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为qkπr2D.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为qkπr26.如图所示电路中，A、B是相同的两小灯泡。L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，合上开关S，电路常发光，再断开S，则稳定时两灯泡都正()A．合上S时，两灯同时点亮B．断开S时，A灯立即熄灭C．合上AS时，逐渐变亮直到正常发光状态D．断开S时，B灯立即熄灭7.如图所示是节滑动变阻器R的滑动然后断开电研究通电自感实验的电路图，A、A是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调12触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器R的滑动触头，使1键S。再重新闭合电键，则S()A.稳定后，L和R两端的电势差一定相同B.稳定后，A和A两端电势差不相同12C.闭合瞬间，A、A均立刻变亮12D.闭合瞬间，A立刻变亮，A逐渐变亮128.如图所示，方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定计.初始时刻，弹簧处于，此时导体棒具有竖直向上的初速度.在沿导轨往复运动的固定的竖直光滑“U”形金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不mgk伸长状态，其伸长量为x1v0过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.则下列说法正确的是()A.初始时刻导体棒两端B.初始时刻导体棒加速度的大小为2gC.导体棒最终静止，的电压为BLv0mgk此时弹簧的压缩量为122m2g2kD.导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路产生的焦耳热为mv209.如图甲所示，水平面内有一光滑金属导轨，ac边的电阻为R，其他电阻均不计，与角abac夹角为135°cd，与ac垂直.将质量为m的长直导体棒放在导轨上，并与ac平行.棒与ab、cd交点、间的距离为L，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B.在外力GH0作用下，棒由处以初速度v向右做直线运动.其速度的倒数1随位移x变化的关系如图GH0v乙所示.在棒运动L恰到达MN处的过程中()03LB.导体棒运动的时间为A.导体棒做匀变速直线运动C.流过导体棒的电流大小不变02v03BLv3mv232D.外力做功为00082R10.如图所示，一个边长为2的等腰直角三角形区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，ABCL其左侧有一个用金属丝制成的边长为的正方形线框abdc，线框以水平速度匀速通过整Lv个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间变化的规律正确的是（）tA.B.C.D.在水平光滑的平行金属导轨左端接一定值电轨放置，11.如图所示，阻R，导体棒ab垂直导整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现给导体棒一向右的初速度，不考虑导体棒和导轨v0电阻，下列图象中，导体棒速度随时间的变化和通过电阻的电荷量随导体棒位移的qvR变化描述正确的是()D.12.如图甲，一个金属圆环与一个理想二极管串联后放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，规定磁场方向垂直于圆环平面向外为正方向，磁感应强度在一个周期内随时间变B化的规律如图乙所示。若规定圆环内顺时针方向为感应电流的正方向，则穿过圆环的磁通量、圆环中的感应电流i、圆环的热功率P随时间变化的图像可能正确的是()A.C.B.D.,两条相距为行金属导轨位于水平面值为13.如图所示L的光滑平(纸面)内,其左端接一阻R的,导轨平面与磁感应强度B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab垂直导放置并接触良好,接入电R。若v,当流过棒q时,棒的速度零,此过电阻大小为轨路的电阻也为给棒以平行导轨向右的初速度截面0的电荷量为减为程中棒发生的位移为这一过程中x。则在()2v,棒的速度为03qA.当流过棒的电荷为时2xv0B.当棒发生位移为时,棒的速度为323BqLv,棒释放的热量为08C.在流过棒的电荷量q/2的过程中BqLvR释放的热量为04D.定值电阻14.如图所示，足够长的L，N、Q间接有阻值为m的金属棒ab由静止开始沿导轨ab棒接入电r，当金属棒ab下滑距离x时达到最大速度v，重力加速g，则在这一过程中θ角0<θ<90，其中MN与PQU型光滑金属导轨平面与水平面成R的电阻，平行且间距为匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为B，导轨电阻不计．质量为下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，路的电阻为度为()A．金属棒做匀加速直线运动vB．当金属棒速度为时，金属棒的加速度大小为0.5g2焦耳热为mgxsin1C．电阻R上产生的mv22BLx某一横截面的电量为D．通过金属棒Rr15.如图所示,足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置,且都倾斜与水平面成夹角θ。在导轨他电阻。导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨,当没有,上升的h。的最上端M、P之间接有电阻R,不计其磁场时,上升的最大高度为H;若存在垂直导轨平面的匀强磁场时最大高度为abab在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直,且初速度都相。等关于上述情景,下列说法正确的是()A.两次上升的最大高度相比较为HhB.有磁场时导体棒所受合力做的功等于无磁场时合力做的功1C.有磁场时,电阻R产生的焦耳热为mv202D.有磁场时,上升过程的最小加速度大于gsinab16.如图所示，半径为L的金属圆环水平放置，圆心处及圆环边缘通过导线分别与两条倾角37°的平行倾斜金属轨道相连，圆环区域内分布着磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场，圆环上放置一金属棒，棒一端在圆心处，另一端恰好搭在圆环上，棒a可aa绕圆心转动。倾斜轨道部分处于垂直轨道平面向下、磁感应强度大小也为的匀强磁场中，B金属棒放置b在倾斜平行轨道上，其长度与轨道间距均为2。已知金属棒的质量为，Lbm0.5，ab棒、的电阻分别为R和2R，其余电阻不计。若金属棒与轨道b间的动摩擦因数sin37°0.6，cos37°0.8，重力加速度为。当金g可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，属棒旋转时，金属棒b保持静止。下列说法正确绕圆心角以速度ω顺时针（俯视）匀速a的是()EBL2A.金属棒a中产生的感应电动势9mgR摩擦力，则金属棒a旋转的角速度为5BLB.若金属棒C.金属棒D.金属棒b恰好不受233mgRa旋转的最小角速度为5BL232mgRa旋转的最大角速度为BL2317.如图所示，两根间距为L、电阻不计、足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置(俯存在磁感应强度为的匀强磁场，方向与导轨所在平面垂直。ab、cd两平行B视图)。导轨间金属杆的质量分别为、，电阻分别为、，且始终与导轨保持垂直。初始时两金属mmRR1212杆均处于静止状态，相距。现给ab金属杆一水平向右的初速度，一段时间后，两金属xv00杆间距稳定，为，下列说法正确的是()x1A.cd金属杆先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动ma1mB.当ab金属杆的加速度大小为时，金属杆的加速度大小为acd2BL(xx)C.通过cd金属杆的电荷量为1RR012mmv2D.ab、cd两金属杆运动过程中产生的焦耳热为120mm12二、计算题（共3小题，共42分，按题目要求作答，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，只写出最后答的案不能得分，有数值计算的题，答中案必须明确写出数值和单位）18.如图所示，倾角为30的光滑斜面上，有一垂直于斜面向下的有界匀强磁场区域PQNM，磁场区域宽度L0.1m。将一质量m0.02kg、边长L0.1m、总电阻R0.4的单匝正方形闭合线圈abcd由静止释放，释放时ab边水平，且到磁场上边界PQ的距离也线圈恰好匀速运动，10m/s2，求：为L，当ab边刚进入磁场时，g（1）ab边刚进入磁场时，（2）ab边刚进入磁场时，线圈的速度及磁场磁感应强度B的大小；（3）线圈穿过磁场过程产生的热量Q。线圆所受安培力的大小和方向；19.如图所示，质量为的导体棒垂直放在相距为的平行金属导轨上。导轨平面与水平MLab面的夹角为，导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为；导轨处于磁感应强度大(tan)小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。导轨左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，R和（未知）分别表示定值电阻和滑动变阻器接入电路的阻值，不计其他电阻，Rx重力加速度为g。（1）调节滑动变阻器使2R，释放导体棒，当R1ab棒沿导轨匀速下滑时，求通过ab棒的电流Ⅰ及ab棒下滑的速率v。m、带电再次匀速下滑后，将质量为荷量为射入q的微粒水平（2）改变，R待棒沿导轨x金属板间，若它能沿直线匀速通过金属板，求此时的值。Rx,有两条相距1m的平行LPM、QN道,轨道在之间水平,其中PM20.如图1所示光滑金属轨倾斜角30°,QN有阻值R2的定值电阻。右侧轨道的上端接道为弧线,在轨左侧轨道的PM、QN之间存在竖直向下的磁场PMQN、边上界无磁场),磁感应强度的变化情况如图(2,PMQN之间的距d2m、m1kg的导体2。一质量为、导轨间有效阻值为R1所示离棒a从t0时刻无初速度释放,初始位置与水平轨H5m。导体棒高度差道间的b静置于m1kg,有效阻值2。导体棒也为磁场左边的界水平轨道处,该导体棒的质量R2PMa下滑后平滑进入水平轨发生弹性碰撞。运动中两导体道(转角处无机械能损失),并与导体棒b棒始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨电阻。重力加速度g取10m/s2。求:荷量(1)在0~2s内,通过导体棒b的电;(2)导体棒b进入磁场瞬间受到的安培力大小;(3)导体棒b最终静止的位置离的距离。PM

答案以及解析1.答案：B解析：AC、无线充电利用电磁感应原理。当充电底座的发射线圈中通有交变电流时，发射线圈产生交变的磁场，根据电磁感应原理，在接收线圈中产生感应电流，实现对接收充电设备的充电。无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”。只有将充电底座接到交流电源上才能对手机进行充电。故ACB.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同。故B正确；D.不是所有手机都可以进行无线充电，手机中要装有接收线圈设备才可以。故D错误。故选：B。2.答案：错误；B解析：粒子在电磁场中做直线运动，其运动必是匀速直线运动，粒子受力平衡，根据右于螺旋定则，电流I在导线右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知粒子所受洛伦兹力水平向右，根据力的平衡条件可知，电场力必水平向左，则匀强电场方向水平向右，故选B。3.答案：AC解析：根据楞次定律可知，俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向，A项正确；根据楞次定律可知，感应电流的磁场只是阻碍永磁体与圆环的相对运动，而不能阻止，因此B项错误；永磁体运动到P点时，设圆环电流对永磁体的作用力大小为F，则mg-F=ma,F=mg-ma，根据牛顿第三定律，永磁体磁场对电流的作用力向下，大小也为mg-ma，此时圆环对桌面的压力大小为Mg+mg-ma,C项正确；根据能量守恒，永磁体运动到P点时，圆环中的焦耳热Qmgh1mv2，D项错误。24.答案：C解析：本题考查电磁感应定律.根据右手定则可知，在图中虚线所示位置，圆环左、右两边的线圈因切割磁感线而产生的感应电流方向相同（均是顺时针方向），线圈中的感应电动势1E2BavI，此时圆环中的电功率大小E22Bav2Bav，感应电流大小2RRPEI4B2a2v2，A错误；根据左手定则可知，圆环左、右两边受到的安培力均是水平向Ra2BI2a4Ba2Bav8B2a2v左，所以根据牛顿第二定律可知，加速度，B错误；mmRmRRtQIttπBa2，C正确；此过程中回路产R此过程中通过截面的电荷量R11v38生的电能等于小球动能的减小量，所以电mv2m()222mv2，D错误.W25.答案：C解析：由题意可知，如题图所示的磁场在均匀增加时，会产生顺时针方向的涡旋电场，那么正电荷在电场力作用下，做顺时针方向圆周运动，根据动能定理，转动一周过程中，动能的Bπr2π，故。C正确，A、B、D错误WqUqt增量等于电场力做功，则为qkr26.答案：C解析：AC、合上S时，B灯泡将立即点亮，A灯泡由于L的自感电动势阻碍电流增大，AA错误，C正确L产生L电阻不计，则AB均逐渐熄灭，故BD错误灯泡将逐渐变亮直到正常发光状态，故；BD、断开S时，AB形成回路，与原电流方向相同的自感电动势，等效为电源，因为AB为相同的7.答案：D.闭合瞬间,L相当于断路,A立刻变亮,A逐渐变亮，故灯泡，。A解析：C错误，D错误；21A.稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们两端的电压相同，L和R两端电势差一定相同，故A正确B错误。故选：A8.答案：CD解析：本题考查电磁感应、能量守恒定律.初始时刻导体棒的速度为，由法拉第电磁感应v0定律得初始时刻产生的感应电动，则初始时刻导体棒两端的电压EBLv0势RRrRRrUEBLv0，选项A错误；设初始时刻回路中产生的电I流为，由闭合电路欧ERr姆定律得I，设初始时刻导体棒受到的安培力为，由安培力公式得FBIL，联立F解得FBR2L2vr0，方向竖直向下，根据牛顿第二定律得，解得mgkxFma1BLv22，选项0a2gB错误；导体棒最终静止时重力和弹簧的弹力平衡，则，mgkxm(Rr)2mg2解得弹簧的压缩量，选项C正确；由于，所以弹簧的弹性势能不变，由能量xxx2k1122m2g2k的转化和守恒定律得mgxxEQ，解得回路产生的焦耳热Q，选mv2012k初项D正确.9.答案：BC111.由图乙得xvvL0解析：本题考查电磁感应综合问题，导体棒切割磁感线产生的感应v00EBLv，故流过00R电动势EB(Lx)v，由闭合电路欧姆定律得I，由以上三式解得I0R1111x知，选项A错误；图vv导体棒的电流大小不变，选项C正确；由表达式xvvL0001123L0，t()L象中，图线与两坐标轴所围的面积表示时间，则导体棒运动的时间2vv2v0000WIRt1m()2B正确；由动能定理得3v1B2L3v00选项，解得W，选项错误D.20mv20222R810.答案：B解析：开始进入时，边bd切割磁感线，产生逆时针方向电流，即为正方向，且由于线框匀速运动，产生的感应电动势恒定，感应电流也恒定，故A错误；线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bd切割，感应电流不变，前进后，边bd开始出磁场，边开始进入Lac磁场，回路中的感应电动势为边产生的感应电动势减去bd边在磁场中产生的电动势，随ac着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负方向；当再前进时，边bdL完全出磁场，边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变，故B正确，C、acD错误11.答案：AB、导体棒。B解析：做切割磁感线运动，产生感应电流，受到向左的安培力，导体棒做减速运动，随着速度的减小，感应电流减小，导体棒所受的安培力减小，则速加度减小，v−t图v−t图象是曲线。故A错误，B正确。BLx是过原点的倾斜的直线，故象的斜率绝对值减小，CD、通过电阻R的电量q，则知q−x图象C、D错RR误。故选：B。12.答案：AC若无二极管，由和eieR解析：由BS可知，图像与图像类似，A正确；tBttt可知，图像与图像类似，由于二极管具有单向导电R2性，故B错误，C正确；由Piit3T可知，在0～T和～T时间内的图像与图像类似，D错误。Ptit4413.答案：DqNBLx解析：A、棒的速度减为零，当流过棒截面的电荷量为，当流过棒的电荷为2R2R时，棒发生的位移为=x，根据牛顿运动定律可得棒运动的加速度为aFxq安B2L2v，222mR1matB2L2vt，所以有atB2L2vt，即v2mRB2L2x设棒运动的时间为△t，则有2mR2mR当流过棒的电荷为q时，则有B2L2x，当流过棒的电荷为q时，则有vB2L2x，2mR22mR0vv201qBLv解得0，m，故A错误；v2v0123B、当棒发生位移为x时，则有B2L2x，解，故B错误；v0vv3得棒的速度为v232mR02C、当流过棒的电荷为q的过程中，由能量守恒可得棒释放的热量为2Q1Emv11221mv3qBLv30qBLv，故C错误；2021202216v0161kD、棒的速度减为零的过程中，定值电阻R释放的热量为1E111qBLqBLv，故D正确；04QRmv20v202224vk014.答案：DB2L2vm(Rr)解析：A、根据牛顿第二定律可得：mgsinBILma，即：sin，当速ag度增大时，安培力增大，加速度减小，所以金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀加速直线运动，故A错误；mg(Rr)sinB、金属棒ab匀速下滑时，则有：，即v，当金属棒速度为v时，金2B2Lv1gsin，故B错误；2B2L2m(Rr)22属棒的加速度大小为sinag11sinx1mv2，C、根据动能定理可得：mgsinxQ，解得产生的焦耳热为：Qmg2mv22电阻R上产生的焦耳热为：RRr(mgsinx1mv2)，故C错误；QR2RrRrERrBLx，故D正确；qItD、通过金属棒某一横截面的电量为t故选D。15.答案：当有磁场时,导体棒除受重力外,还切割磁感线产生感应电流,故受到安培力的作用,所以两次上升的最大高度相比较为hH,两次动能的变化量相等,所以导体棒所受合力做的功相B解析：1等,A错误,B正确;有磁场时,电阻R产生的焦耳热小于,ab上升过程的最小加速度为mv202gsin16.答案：BC解析：设金属棒a在磁场路欧姆定律得，金属棒中电(即向上运动到最大髙度时的加速度),C、D错误。()EBLv1BLL12BL2，A项错误；由中产生的感应电动势2ER2RB2L3安I，又由FBI2L，联立解得F安闭合电流，b3R由左手定则可判断出b棒所受安培力方向沿倾斜导轨向上。若导体棒恰好不受摩擦力，9mgR5BB2L33F安mgsinmgR，B项正确；为保，解得金属棒a旋转的角速度为3R52L3，由平衡条件，有2持b棒始终静止，设棒a旋转的角速度最小值设为、最大值为123L3，解得1，解得3mgR；由mgsinmgcosB2LmgsinmgcosB3mgR23R5B2L33R1，C项正确、D项错误BL23。217.答案：BC解析：cd金属杆受到的安培力逐渐减小，所以其先做加速度逐渐减小的加速直线运动，后做匀速直线运动，选项A错误；根据安培力公式FBIL可知两金属杆所受的安培力大小安时刻相等，再根据牛顿第二定律Fma可知当ab金属杆的加速度大小为时，金属杆acdm的加速度大小为，选项B正确；设从ab金属杆获得一水平向右的初速度到最终两va1m20金属杆达到共同速度所用的时间为t，则在这段时间内，穿过回路的磁通量的变化量ERRBL(xx)，根据法拉第电磁感应定律有E，由闭合电路欧姆定律有I，10t12BL(xx)，选项C0设在这段时间内通过cd金属杆的电荷量为q，有Iq，联立解得q1RR12t正确；设两金属杆最终的共同速度为v，根据动量守恒定律有()，设ab、cdmvmmv1012两金属杆运动过程中产生的焦耳热为Q，则由能量守恒定律有Q11()，mv210mmv22212mmv2解得Q，选项D错误。1202(mm)1218.答案：(1)