2025版高考物理全程一轮复习单元素养评价十二电磁感应习题

单元素养评价(十二)电磁感应一、单项选择题(本题共5小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1.[2024·海南海口华侨中学校考一模]如图所示，A为一水平匀速旋转的橡胶盘，其均匀分布有大量的正电荷，在圆盘正下方水平放置一通电直导线，电流的方向如图所示，当圆盘绕中心轴高速顺时针(从上向下看)转动时，通电直导线所受磁场力的方向是()A．竖直向上B．竖直向下C．水平向外D．水平向里2．[2024·黑龙江哈尔滨哈九中校考模拟]图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈设置在充电站内，受电线圈和电池系统置于车内．供电线路与220V交流电源相连，将受电线圈靠近供电线圈，无需导线连接，蓄电池便可以充电(如图乙所示)，下列说法正确的是()A．供电线圈和受电线圈无导线连接，所以传输能量时没有损失B．用塑料薄膜将供电线圈包裹起来之后，仍能为蓄电池充电C．无线充电的原理是利用供电线圈发射电磁波传输能量D．充电时，供电线圈的磁场对受电线圈中的电子施加磁场力的作用，驱使电子运动3．[2024·北京昌平统考二模]如图1所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，线框平面与磁场垂直．线框中产生的感应电流如图2所示(规定电流沿abcd为正).若规定垂直纸面向里为磁场正方向，能够产生如图所示的电流的磁场为()4．安装在公路上的测速装置如图所示，在路面下方间隔一定距离埋设有两个通电线圈，线圈与检测抓拍装置相连，车辆从线圈上面通过时线圈中会产生脉冲感应电流，检测装置根据两个线圈产生的脉冲信号的时间差计算出车速大小，从而对超速车辆进行抓拍．下列说法正确的是()A．汽车经过线圈上方时，两线圈产生的脉冲电流信号时间差越长，车速越大B．当汽车从线圈上方匀速通过时，线圈中不会产生感应电流C．汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件中会产生感应电流D．当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生感应电流属于自感现象5．[2024·河北临考信息卷]我国新一代航母——福建舰阻拦系统采用电磁阻拦技术，基本原理如图所示，飞机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索钩住轨道上的一根金属棒ab，导轨间距为d，飞机质量为M，金属棒质量为m，飞机着舰钩住金属棒后与金属棒以共同速度v0进入磁场，轨道端点MP间的电阻为R、轨道间金属棒的电阻为r，不计其他电阻和阻拦索的质量．轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B.金属棒运动一段距离x后飞机停下，测得此过程电阻R上产生的焦耳热为Q，则()A.金属棒ab中感应电流方向由a到bB．通过金属棒的最大电流为eq\f(Bxv0,R＋r)C．飞机和金属棒克服摩擦阻力和空气阻力所做的总功为eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,0)－QD.通过金属棒的电荷量为eq\f(Bdx,R＋r)二、多项选择题(本题共3小题，在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求)6．法拉第展示人类历史上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机，结构示意图如图甲所示，圆盘所处的匀强磁场的磁感应强度为B；如图乙所示是安装了汽车防抱死制动系统(ABS)的轮速传感器示意图，铁质齿轮P与车轮同步转动，它的右侧有一个绕着线圈的磁铁，当轮齿在接近和离开磁铁时，线圈中出现感应电流．下列说法正确的是()A．对甲图，若圆盘不动，磁体转动(磁感线与盘面垂直)，电流表的指针不会偏转B．对甲图，当圆盘的角速度为ω，边缘的线速度为v，则感应电动势为eq\f(Bv2,2ω)C．对乙图，穿过线圈的磁通量会发生变化，则此装置是利用电磁感应现象来测量车轮转速的D．对乙图，同样初速度的同一辆汽车，安装了ABS的刹车距离小，不易发生侧滑7.[2024·海南海口华侨中学校考一模]如图所示，固定于光滑水平面上的两根平行金属导轨MN、PQ左端接有阻值为R的灯泡，一质量为m、电阻不计的导体棒ab跨接在导轨上形成闭合回路，该空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为B.现让ab棒以初速度v0沿导轨向右运动，不计摩擦及导轨电阻，下列关于导体棒的速度v随时间t及位移x变化的图像，可能正确的是()8．轻质细线吊着一质量为m＝1kg、边长为0.2m、电阻R＝1Ω、匝数n＝10的正方形闭合线圈abcd，bd下方区域分布着磁场，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示．不考虑线圈的形变和电阻的变化，整个过程细线未断且线圈始终处于静止状态，g取10m/s2.则下列判断正确的是()A．线圈中感应电流的方向为adcbaB．线圈中的感应电流大小为0.2AC．0～2s时间内线圈中产生的热量为0.02JD．6s时线圈受安培力的大小为0.8eq\r(2)N三、非选择题(本题共3小题，按要求答题)9．如图甲所示MN、PQ为足够长的两平行金属导轨，间距L＝1.0m，与水平面之间的夹角α＝30°，匀强磁场磁感应强度B＝0.5T，垂直于导轨平面向上，MP间接有电流传感器，质量m＝0.2kg、阻值R＝1.0Ω的金属杆ab垂直导轨放置，它与导轨的动摩擦因数μ＝eq\f(\r(3),3)，如图所示．用外力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使ab由静止开始运动并开始计时，电流传感器显示回路中的电流I随时间t变化的图像如图乙所示，0～3s，拉力做的功为225J，除导体棒电阻外，其它电阻不计．取g＝10m/s2.求：(1)0～3s内金属杆ab运动的位移；(2)0～3s内F随t变化的关系．10．如图所示，半径为l的金属圆环内部等分为两部分，两部分各有垂直于圆环平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度大小均为B0，与圆环接触良好的导体棒绕圆环中心O匀速转动．圆环中心和圆周用导线分别与两个半径为R的D形金属盒相连，D形盒处于真空环境且内部存在着磁感应强度为B的匀强磁场，其方向垂直于纸面向里．t＝0时刻导体棒从如图所示的位置开始运动，同时在D形盒内中心附近的A点，由静止释放一个质量为m、电荷量为－q(q>0)的带电粒子，粒子每次通过狭缝都能得到加速，最后恰好从D形盒边缘出口射出．不计粒子重力及所有电阻，忽略粒子在狭缝中运动的时间，导体棒始终以最小角速度ω(未知)转动．(1)求ω的大小．(2)求粒子在狭缝中加速的次数．(3)考虑实际情况，粒子在狭缝中运动的时间不能忽略，求狭缝宽度d的取值范围．11．[2024·广东潮州市金山中学校考阶段练习]如图所示，倾角为α＝30°的光滑固定斜面，斜面上相隔为d＝8m的平行虚线MN与PQ间有大小为B＝0.1T的匀强磁场，方向垂直斜面向下，一质量m＝0.1kg，电阻R＝0.2Ω，边长L＝1m的正方向单匝纯电阻金属线圈，线圈cd边从距PQ上方x＝2.5m处由静止释放沿斜面下滑进入磁场，且ab边刚要离开磁场时线圈恰好做匀速运动．重力加速度g＝10m/s2.求：(1)cd边刚进入磁场时线圈的速度v1和加速度a；(2)线圈进入磁场的过程中，通过ab边的电量q；(3)线圈通过磁场的过程中产生的热量Q.单元素养评价（十二）电磁感应1．解析：带正电圆盘以题图所示方向转动时，从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘下方形成的磁场方向竖直向下，根据左手定则，伸开左手，让四指和电流方向一致，磁感线穿过手心，则大拇指指向纸面里侧，因此安培力的方向水平向里，故A、B、C错误，D正确．故选D.答案：D2．解析：供电线圈和受电线圈是利用互感传输能量，不是发射电磁波，由于线圈存在电阻，传输过程有漏磁等，故传输能量时有损失，A、C错误；磁场能穿过塑料，故用塑料薄膜将供电线圈包裹起来之后，仍能为蓄电池充电，B正确；充电时，供电线圈产生的变化磁场穿过受电线圈，引起受电线圈磁通量变化，产生感应电流，D错误．故选B.答案：B3．解析：根据法拉第电磁感应定律，有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，可知恒定的磁场不能产生电动势，不会有电流产生，A、B错误；根据楞次定律，可知垂直纸面向外的磁场增强，线圈会产生垂直纸面向里的磁场，即产生abcd方向的电流，又因为磁场均匀变化，所以产生恒定的电动势，根据闭合电路的欧姆定律，有I＝eq\f(E,R)，所以线圈中产生恒定的电流，同理，磁场均匀减弱时，线圈中产生dcba的电流，C正确；当垂直纸面向里的磁场增强时，根据楞次定律，可知线圈中会产生dcba的电流，形成垂直纸面向外的磁场，D错误．故选C.答案：C4．解析：汽车经过线圈上方时产生脉冲电流信号，车速越大，汽车通过相邻两线圈间所用的时间越小，即两线圈产生的脉冲电流信号时间差越小，故A错误；汽车经过通电线圈上方时，汽车底盘的金属部件通过线圈所产生的磁场，金属部件中的磁通量发生变化，在金属部件中产生感应电流，金属部件中的感应电流产生磁场，此磁场随汽车的运动，使穿过线圈的磁通量变化，所以线圈中会产生感应电流，故B错误，C正确；当汽车从线圈上方经过时，线圈中产生的感应电流并不是线圈自身的电流变化所引起的，则不属于自感现象，故D错误．故选C.答案：C5．解析：根据右手定则可知金属棒ab中感应电流方向由b到a，A错误；金属棒向右运动时，受到向左的安培力使其减速，故可知金属棒产生的最大感应电动势为以共同速度v0进入磁场的瞬间，此时最大电流为I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(Bdv0,R＋r)，B错误；电阻R上产生的焦耳热为Q，根据焦耳定律可得金属棒上产生的焦耳热为Q′＝eq\f(r,R)Q，设飞机和金属棒克服摩擦阻力和空气阻力所做的总功为W，根据动能定理可得－W－W克安＝0－eq\f(1,2)（M＋m）veq\o\al(2,0)，根据功能关系可得W克安＝Q＋Q′，以上各式联立解得W＝eq\f(1,2)（M＋m）veq\o\al(2,0)－eq\f(R＋r,R)Q，C错误；通过金属棒的电荷量为q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R＋r)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(Bdx,R＋r)，D正确．答案：D6．解析：对甲图，若圆盘不动，转动磁体，产生动生电动势，电流表的指针会发生偏转，故A错误；感应电动势为E＝BReq\f(v,2)＝Beq\f(v,ω)eq\f(v,2)＝eq\f(Bv2,2ω)，B正确；此装置利用电流检测器D检测电流，并送到电子控制模块以控制电磁阀，为制动器提供合适制动力，使刹车距离减小，有效避免汽车车轮侧滑现象，C错误，D正确．故选BD.答案：BD7．解析：导体棒向右运动的过程中切割磁感线，产生感应电流，所受安培力F＝BIl，又I＝eq\f(E,R)，E＝Blv，所以F＝eq\f(B2l2v,R)即为合力，根据牛顿第二定律F＝ma知，导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，故A正确，B错误；对导体棒由动量定理得－BIlt＝mv－mv0，又q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(Blx,R)，解得v＝v0－eq\f(B2l2x,mR)，故C正确，D错误．故选AC.答案：AC8．解析：磁感应强度向里并且增大，由楞次定律可得，感应电流产生的磁场垂直纸面向外，线圈中感应电流的方向为逆时针，即abcda，故A错误；由法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB·S,Δt)，由闭合电路的欧姆定律，可得线圈中的感应电流大小I＝neq\f(ΔB·S,RΔt)，假设线框边长为l，则S＝eq\f(l2,2)，联立两式代入数据解得I＝0.1A，故B错误；0～2s时间内金属环产生的热量为Q＝I2Rt＝0.02J，故C正确；线圈的bcd部分在匀强磁场中受到安培力，受到安培力的大小等效为bd直棒受到的安培力，6s时线圈受到的安培力F＝nIBL＝10×0.1×4×0.2eq\r(2)N＝0.8eq\r(2)N，故D正确．故选CD.答案：CD9．解析：（1）由图乙知q＝4.5C又eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BLx,Δt)，eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt得x＝eq\f(qR,BL)＝9m（2）根据题意E＝BLv，I＝eq\f(E,R)得F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)由牛顿运动定律得F－mgsinθ－mgμcosθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma，a＝eq\f(Δv,Δt)，F＝0.5t＋2.4答案：（1）9m（2）F＝0.5t＋2.410．解析：（1）根据洛伦兹力充当向心力Bvq＝eq\f(mv2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)棒的角速度最小值为ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(qB,m).（2）根据洛伦兹力充当向心力Bv1q＝eq\f(mveq\o\al(2,1),R)可得粒子离开加速器的速度为v1＝eq\f(BqR,m)由法拉第电磁感应定律，导体棒切割磁感线的电动势为E感＝eq\f(1,2)B0ωl2＝eq\f(qBB0l2,2m)根据动能定理nE感q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)得加速的次数为n＝eq\f(BR2,B0l2).（3）带电粒子在电场中的加速度为a＝eq\f(E感q,dm)＝eq\f(q2BB0l2,2dm2)粒子在电场中做匀加速直线运动，满足nd＝eq\f(1,2