高考物理总复习《电磁感应规律及应用》专项测试卷含答案

第第页高考物理总复习《电磁感应规律及应用》专项测试卷含答案学校:___________班级：___________姓名：___________考号：___________1．(北京市延庆区一模)如图甲所示，100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个R＝40Ω的电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿过线圈的磁通量按图乙所示规律变化。已知线圈的电阻r＝10Ω，则()A．线圈内感应电流的方向为顺时针B．A点电势比B点电势低C．通过电阻R的电流大小为1.0AD．0.2s内电路中产生的电能为1.0J2．(多选)(广东韶关市检测)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是()A．从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向B．从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向C．金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势3．(多选)(四川遂宁市射洪中学模拟)近年来，无线门铃逐渐流行。图甲为某款无线门铃按钮，其“自发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮，则磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是()A．按下按钮过程，螺线管上的导线Q端电势较高B．松开按钮过程，螺线管上的导线P端电势较低C．按住按钮不动，螺线管上导线两端PQ间仍有电势差D．按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小不一定相等4．(北京卷·9)如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是()A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等5．(江苏苏锡常镇四市二模)如图甲所示，一条南北走向的小路，路口设有出入道闸，每侧道闸金属杆长L，当有车辆通过时杆会从水平位置匀速转过90°直到竖起，所用时间为t。此处地磁场方向如图乙所示，B为地磁场总量，BH为地磁场水平分量，Bx、By、Bz分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中，两端电势差的大小计算表达式为()A.eq\f(πBxL2,4t) B.eq\f(π2BxL,8t2)C.eq\f(πBHL2,4t) D.eq\f(π2BHL,8t2)6.(全国乙卷·17)一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示，分析可知()A．图(c)是用玻璃管获得的图像B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短7.(山东菏泽市二模)如图所示，“”形金属框静止于光滑绝缘的水平桌面上，金属框总质量为m，总阻值为10dR，各边粗细均匀且材料相同，相邻边相互垂直，CD＝DE＝EF＝FG＝GH＝HP＝PQ＝d，CQ＝3d。其右侧是宽度为2d的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于水平桌面向下。金属框在垂直于磁场边界的水平拉力的作用下以速度v向右匀速通过磁场，FG边始终与磁场边界平行。下列说法正确的是()A．从FG边刚进入磁场到DE和HP边刚要进入磁场的过程中，E、H间的电势差为BdvB．在DE、HP边刚进入磁场时，金属框中的电流为eq\f(3Bdv,R)C．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为eq\f(B2d2v,R)D．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为eq\f(2B2d2v,R)8.(多选)(福建莆田市第四次检测)在如图所示的电路中，半径为r的半圆形金属滑轨一端与阻值为R的定值电阻连接，另一端靠近金属棒转轴(但不连接)，金属棒的长度略大于2r，可绕O点在竖直面内转动，转动过程中始终保持与滑轨良好接触。t＝0时刻，金属棒在外界控制下从竖直位置以角速度ω绕O点顺时针匀速转动，直至水平，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直滑轨所在平面向里的匀强磁场(图中未画出)中。金属棒和滑轨的电阻均不计。下列说法正确的是()A．通过定值电阻的电流方向发生改变B．在t＝eq\f(π,4ω)时刻，通过定值电阻的电流为eq\f(ωBr2,R)C．通过定值电阻的电流的最大值为eq\f(2ωBr2,R)D．在金属棒从竖直位置转到水平位置的过程中，通过定值电阻某一横截面的电荷量为eq\f(πBr2,R)9.(山东泰安市二模)如图所示，形状相同的平行金属导轨CN、DQ放置在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，间距为L，与水平面相切于M、P，右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒从曲面上某处由静止释放，到达曲面底端PM时速度为v0；金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒最终会停在导轨上，金属棒从曲面底端PM到最终停止运动通过的位移大小为x，重力加速度大小为g。则金属棒从曲面底端PM到最终停止在导轨上经历的时间为()A.eq\f(v0,μg)＋eq\f(BLx,μmgR＋r)B.eq\f(v0,μg)＋eq\f(B2L2x,μmgR＋r)C.eq\f(v0,μg)－eq\f(BLx,μmgR＋r)D.eq\f(v0,μg)－eq\f(B2L2x,μmgR＋r)10.(江苏南通市检测)如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，金属棒静止在导轨上，棒与导轨垂直，t＝0时，棒受到水平向右的恒力F作用，t＝t0时，撤去F，则棒的速度v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是()11.(多选)(辽宁朝阳市第一高级中学二模)如图，两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上，所在空间有方向垂直于水平面向里、磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场，导轨的间距为L，电阻不计；导轨上静置两根长度均为L的导体棒PQ和MN，其中PQ的质量为2m、阻值为R，MN的质量为m、阻值为2R。若在t＝0时刻给PQ一个平行于导轨向右的初速度v0，不计运动过程中PQ和MN的相互作用力，则()A．导体棒PQ从t＝0时刻开始做加速度逐渐减小的减速运动，直至匀速运动B．整个运动过程中，系统产生的焦耳热为mv02C．PQ速度为v0时，PQ两端的电压为eq\f(1,3)BLv0D．导体棒MN速度由0～eq\f(1,3)v0的过程中，通过导体棒MN的电荷量为eq\f(mv0,3BL)参考答案1．(北京市延庆区一模)如图甲所示，100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与一个R＝40Ω的电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场，穿过线圈的磁通量按图乙所示规律变化。已知线圈的电阻r＝10Ω，则()A．线圈内感应电流的方向为顺时针B．A点电势比B点电势低C．通过电阻R的电流大小为1.0AD．0.2s内电路中产生的电能为1.0J答案C解析由题图可知，穿过线圈的磁通量方向向里增大，根据楞次定律可知，线圈内感应电流的方向为逆时针，外电路中电流从A点经电阻R流到B点，所以A点电势比B点电势高，故A、B错误；根据法拉第电磁感应定律可得，线圈中产生的感应电动势为E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×eq\f(0.15－0.10,0.1)V＝50V，通过电阻R的电流大小为I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(50,40＋10)A＝1.0A，故C正确；0.2s内电路中产生的电能等于电路中产生的焦耳热，则有Q＝I2(R＋r)t＝12×(40＋10)×0.2J＝10J，故D错误。2．(多选)(广东韶关市检测)某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是()A．从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向B．从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向C．金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用D．金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势答案AD解析当电梯坠落至题图位置时，金属线圈A中向上的磁场通量变小，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，线圈B中向上的磁通量变大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，故B错误，A正确；结合A、B的分析可知，当电梯坠落至题图位置时，金属线圈A、B都在阻碍电梯下落，故C错误；金属线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故D正确。3．(多选)(四川遂宁市射洪中学模拟)近年来，无线门铃逐渐流行。图甲为某款无线门铃按钮，其“自发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮，则磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是()A．按下按钮过程，螺线管上的导线Q端电势较高B．松开按钮过程，螺线管上的导线P端电势较低C．按住按钮不动，螺线管上导线两端PQ间仍有电势差D．按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小不一定相等答案AD解析按下按钮过程，螺线管内水平向左的磁通量增加，若P、Q间用导线接通，由楞次定律可得P、Q间导线上感应电流方向从P经螺线管向Q，所以Q相当于电源正极，Q端电势较高，故A正确；松开按钮过程，螺线管内水平向左的磁通量减小，由楞次定律可得Q、P间导线上感应电流方向从Q经螺线管向P，所以P相当于电源正极，P端电势较高，故B错误；按住按钮不动，螺线管内磁通量不变，无感应电动势，P、Q间无电势差，故C错误；按下和松开按钮过程有可能所用时间不同，螺线管内磁通量的变化率可能不同，所以产生的感应电动势大小不一定不相等，故D正确。4．(北京卷·9)如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是()A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等答案D解析线框进磁场的过程中，由楞次定律知电流方向为逆时针方向，A错误；线框出磁场的过程中，根据E＝BLv，I＝eq\f(E,R)，联立有FA＝eq\f(B2L2v,R)＝ma，由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左，则v减小，线框做加速度减小的减速运动，B错误；由能量守恒定律得线框产生的焦耳热Q＝FAL，其中线框进出磁场时均做减速运动，但其进磁场时的速度大，安培力大，产生的焦耳热多，C错误；线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量q＝eq\x\to(I)t，其中eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，eq\x\to(E)＝BLeq\f(x,t)，则联立有q＝eq\f(BL,R)x，由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L，则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确。5．(江苏苏锡常镇四市二模)如图甲所示，一条南北走向的小路，路口设有出入道闸，每侧道闸金属杆长L，当有车辆通过时杆会从水平位置匀速转过90°直到竖起，所用时间为t。此处地磁场方向如图乙所示，B为地磁场总量，BH为地磁场水平分量，Bx、By、Bz分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中，两端电势差的大小计算表达式为()A.eq\f(πBxL2,4t) B.eq\f(π2BxL,8t2)C.eq\f(πBHL2,4t) D.eq\f(π2BHL,8t2)答案A解析杆从水平位置匀速转过90°直到竖起，所用时间为t，可知金属杆的角速度为ω＝eq\f(π,2t)，由于小路沿南北方向，则金属杆转动过程切割沿x轴的磁场分量，则金属杆两端电势差的大小为U＝BxLeq\x\to(v)＝BxLeq\f(0＋ωL,2)＝eq\f(1,2)BxL2ω，联立解得U＝eq\f(πBxL2,4t)，选A。6．(全国乙卷·17)一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示，分析可知()A．图(c)是用玻璃管获得的图像B．在铝管中下落，小磁体做匀变速运动C．在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D．用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短答案A解析强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体，故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流。强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，图(c)的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，A正确；强磁体在铝管中下落，脉冲电流的峰值一样，磁通量的变化率相同，故强磁体在线圈间做匀速运动，B错误；强磁体在玻璃管中下落，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故强磁体受到的电磁阻力在不断变化，C错误；强磁体分别从两种管的上端由静止释放，在铝管中，强磁体在线圈间做匀速运动，在玻璃管中，强磁体在线圈间做加速运动，故用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的长，D错误。7.(山东菏泽市二模)如图所示，“”形金属框静止于光滑绝缘的水平桌面上，金属框总质量为m，总阻值为10dR，各边粗细均匀且材料相同，相邻边相互垂直，CD＝DE＝EF＝FG＝GH＝HP＝PQ＝d，CQ＝3d。其右侧是宽度为2d的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于水平桌面向下。金属框在垂直于磁场边界的水平拉力的作用下以速度v向右匀速通过磁场，FG边始终与磁场边界平行。下列说法正确的是()A．从FG边刚进入磁场到DE和HP边刚要进入磁场的过程中，E、H间的电势差为BdvB．在DE、HP边刚进入磁场时，金属框中的电流为eq\f(3Bdv,R)C．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为eq\f(B2d2v,R)D．金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功为eq\f(2B2d2v,R)答案D解析从FG边刚进入磁场到DE和HP边刚要进入磁场的过程中，FG边切割磁感线产生的感应电动势为E1＝Bdv，所以E、H间的电势差为UEH＝eq\f(7dR,10dR)E1＝0.7Bdv，A错误；在DE、HP边刚进入磁场时，产生的感应电动势为E2＝3Bdv，由闭合电路欧姆定律可得，金属框中的电流为I2＝eq\f(E2,R总)＝eq\f(3Bdv,R总)，因为R总＝10dR，所以金属框中的电流不等于eq\f(3Bdv,R)，B错误；由能量守恒定律，金属框穿过磁场的整个过程，拉力做的功等于整个过程中金属框产生的焦耳热，则W＝I12R总eq\f(t,2)＋I22R总eq\f(t,2)＋I32R总eq\f(t,2)＋I42R总eq\f(t,2)，其中I1＝eq\f(E′,R总)＝eq\f(Bdv,10dR)＝eq\f(Bv,10R)，I2＝eq\f(E2,R总)＝eq\f(3Bdv,10dR)＝eq\f(3Bv,10R)，I3＝eq\f(Bdv,10dR)＝eq\f(Bv,10R)，I4＝eq\f(3Bdv,10dR)＝eq\f(3Bv,10R)，t＝2×eq\f(d,v)，联立解得拉力做的功为W＝eq\f(2B2d2v,R)，C错误，D正确。8.(多选)(福建莆田市第四次检测)在如图所示的电路中，半径为r的半圆形金属滑轨一端与阻值为R的定值电阻连接，另一端靠近金属棒转轴(但不连接)，金属棒的长度略大于2r，可绕O点在竖直面内转动，转动过程中始终保持与滑轨良好接触。t＝0时刻，金属棒在外界控制下从竖直位置以角速度ω绕O点顺时针匀速转动，直至水平，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向垂直滑轨所在平面向里的匀强磁场(图中未画出)中。金属棒和滑轨的电阻均不计。下列说法正确的是()A．通过定值电阻的电流方向发生改变B．在t＝eq\f(π,4ω)时刻，通过定值电阻的电流为eq\f(ωBr2,R)C．通过定值电阻的电流的最大值为eq\f(2ωBr2,R)D．在金属棒从竖直位置转到水平位置的过程中，通过定值电阻某一横截面的电荷量为eq\f(πBr2,R)答案BC解析根据题意，由右手定则可知，金属棒转动过程中，感应电流方向一直为顺时针，故A错误；在t＝eq\f(π,4ω)时刻，金属棒转过eq\f(π,4)，有效长度为eq\r(2)r，则感应电动势为E1＝B·eq\r(2)r·eq\f(1,2)ω·eq\r(2)r＝Bωr2，通过定值电阻的电流为I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(Bωr2,R)，故B正确；当金属棒水平时，感应电流最大，则有Em＝B·2r·eq\f(1,2)ω·2r＝Bω·2r2，通过定值电阻的电流的最大值为Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(2Bωr2,R)，故C正确；根据题意，由eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)、eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)和q＝eq\x\to(I)Δt可得q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(B·\f(πr2,2),R)＝eq\f(Bπr2,2R)，故D错误。9.(山东泰安市二模)如图所示，形状相同的平行金属导轨CN、DQ放置在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，间距为L，与水平面相切于M、P，右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为r的金属棒从曲面上某处由静止释放，到达曲面底端PM时速度为v0；金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒最终会停在导轨上，金属棒从曲面底端PM到最终停止运动通过的位移大小为x，重力加速度大小为g。则金属棒从曲面底端PM到最终停止在导轨上经历的时间为()A.eq\f(v0,μg)＋eq\f(BLx,μmgR＋r) B.eq\f(v0,μg)＋eq\f(B2L2x,μmgR＋r)C.eq\f(v0,μg)－eq\f(BLx,μmgR＋r) D.eq\f(v0,μg)－eq\f(B2L2x,μmgR＋r)答案D解析根据动量定理有μmgt＋Beq\x\to(I)Lt＝mv0，根据法拉第电磁感应定律有eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,t)＝eq\f(BLx,t)，根据闭合电路欧姆定律有eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，解得t＝eq\f(v0,μg)－eq\f(B2L2x,μmgR＋r)，选D。10.(江苏南通市检测)如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，金属棒静止在导轨上，棒与导轨垂直，t＝0时，棒受到水平向右的恒力F作用，t＝t0时，撤去F，则棒的速度v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是()答案D解析设某一时刻t，根据牛顿第二定律有F－F安＝ma，设该时刻电流大小为i，则F安＝BiL，F－BiL＝ma，在很短时间间隔内Δq＝i·Δt，Δq＝C·ΔU，ΔU＝BL·Δv，联立可得i＝BLCeq\f(Δv,Δt)＝BLCa，结合前式可得F－B2L2Ca＝ma，可得a＝eq\f(F,m＋B2L2C)，可知t0之前金属棒做匀加速运动，v＝at＝eq\f(F·t,m＋B2L2C)，即v－t图像为一倾斜直线。金属棒产生的感应电动势等于电容器两端电压，撤去力F后电容器不再充电，电流为零，开始做匀速运动，A错误；由上述分析可知eq\f(Δq,Δt)＝i＝BLCa，t0之前q－t图像为倾斜直线，t0之后电容器不充放电，电荷量不变，B错误；安培力的冲量I＝BiL·t＝B2L2Ca·t，加速度a定值，可知t0之前I－t图像为一倾斜直线，C错