2021年高考物理真題和模擬題分類匯編專題13電磁感應(yīng)【含答案】

專題13電磁感應(yīng)選擇題1.(河北卷)如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點(diǎn)開始以速度v向右勻速運(yùn)動，忽略所有電阻，下列說法正確的是()

A.通過金屬棒的電流為B.金屬棒到達(dá)時，電容器極板上的電荷量為C.金屬棒運(yùn)動過程中，電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動過程中，外力F做功的功率恒定答案A解析：由題知導(dǎo)體棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關(guān)系切割長度為L=2xtanθ，x=vt則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=2Bv2ttanθ由題圖可知電容器直接與電源相連，則電容器的電荷量為Q=CE=2BCv2ttanθ則流過導(dǎo)體棒的電流I==2BCv2tanθA正確；故選A。2.(廣東卷)如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導(dǎo)軌和，與平行，是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場，金屬桿的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧接觸良好，初始時，可滑動的金屬桿靜止在平行導(dǎo)軌上，若桿繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有()A.桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定B.桿受到的安培力不變C.桿做勻加速直線運(yùn)動D.桿中的電流逐漸減小答案AD解析：OP轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為因?yàn)镺P勻速轉(zhuǎn)動，所以桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，故A正確；桿OP勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流由M到N通過MN棒，由左手定則可知，MN棒會向左運(yùn)動，MN棒運(yùn)動會切割磁感線，產(chǎn)生電動勢與原來電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會減小，加速度減小，故D正確。故選AD。3.(北京通州一模)如圖甲所示是一個“簡易電動機(jī)”，一節(jié)5號干電池的正極向上，一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，將一段裸銅導(dǎo)線彎成圖中所示形狀的線框，線框上端的彎折位置與正極良好接觸，下面彎曲的兩端與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會轉(zhuǎn)動起來。該“簡易電動機(jī)”的原理圖如圖乙所示。關(guān)于該“簡易電動機(jī)”，下列說法正確的是()A.從上往下看，該“簡易電動機(jī)”逆時針旋轉(zhuǎn)B.電池的輸出功率大于線框轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率C.線框①、②兩部分導(dǎo)線電阻在電路中是串聯(lián)關(guān)系D.“簡易電動機(jī)”由靜止到轉(zhuǎn)動起來的過程中，線框中的電流增大B從乙圖看，線框中的電流方向向下，對于右邊的導(dǎo)線，其磁場方向向右，故安培力方向紙面向外，故從上往下看，該“簡易電動機(jī)”順時針旋轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯誤；電池的輸出功率等于電動機(jī)的輸入功率，而電動機(jī)在轉(zhuǎn)動的過程中，要消耗一部分能量在導(dǎo)線的電阻上，故線框轉(zhuǎn)動的機(jī)械功率相對來說就小于電動機(jī)的輸入功率，當(dāng)然也小于電池的輸出功率，選項(xiàng)B正確；線框①、②兩部分導(dǎo)線都接在一端，故這兩部分的電阻在電路中是并聯(lián)關(guān)系，選項(xiàng)C錯誤；“簡易電動機(jī)”由靜止到轉(zhuǎn)動起來的過程中，起初速度小，線框切割磁感線產(chǎn)生的電動勢較小，即反電動勢較小，而線框中的電流I=，故剛開始時電流大，隨著轉(zhuǎn)速的增大，E－E反減小，故電流減小，選項(xiàng)D錯誤。4.(北京通州一模)如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框ABCD固定在勻強(qiáng)磁場中，磁感線垂直于線框所在平面且向里．規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場的正方向；線框中電流沿著逆時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，要在線框中產(chǎn)生如圖乙所示的感應(yīng)電流，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t變化的規(guī)律可能為B對于A選項(xiàng)而言，在0～t0時間內(nèi)，磁場垂直紙面向里減小，根據(jù)楞次定律線框產(chǎn)生的磁場也是向里的，再根據(jù)右手定則可以判斷感應(yīng)電流的方向ABCD，是順時針方向，即為負(fù)方向，與乙圖不相符；又因?yàn)榇艌鼍鶆驕p小，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，電動勢不變，電流也不變，這與要求相符合；在t0～2t0時間內(nèi)，磁場垂直紙面向里增大，同理可以判斷出感應(yīng)電流的方向是逆時針方向，即為正方向，與乙圖也不相符；又因?yàn)榇艌鼍鶆蛟龃?，同理得出電動勢也不變，電流也不變，這要求也是相符合的，故選項(xiàng)A錯誤；同理對于選項(xiàng)B，可以判斷出在0～t0時間內(nèi)，電流方向是逆時針方向，在t0～2t0時間內(nèi)，電流方向是順時針方向的，與乙圖相符合，選項(xiàng)B正確；對于選項(xiàng)C，在t0～2t0時間內(nèi)，感應(yīng)電流是逆時針方向，與乙圖不相符，選項(xiàng)C錯誤；對于選項(xiàng)D，由于磁場不變，故它不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯誤。5.(北京通州一模)在如圖所示的電路中，a、b為兩個完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開關(guān)。關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，下列說法正確的是()A.合上開關(guān)，a先亮，b后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅B.合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a、b同時熄滅C.合上開關(guān)，b先亮，a后亮；斷開開關(guān)，a先熄滅，b后熄滅D.合上開關(guān)，a、b同時亮；斷開開關(guān)，b先熄滅，a后熄滅B合上開關(guān)，通過電感線圈的電流突然變大，故它會產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙電流的增大，所以a燈后亮，而b燈沒有電感線圈，故它通電后會先亮，選項(xiàng)AD錯誤；斷開開關(guān)，通過電感線圈的電流減小，故線圈會產(chǎn)生一個電流來阻礙它的減小，電感線圈相當(dāng)于新電源與a、b燈構(gòu)成閉合電路，所以a、b會同時逐漸熄滅，選項(xiàng)B正確，C錯誤。6.(四川瀘州三模)光滑絕緣水平桌面上存在以虛線為邊界的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直桌面向下。有一定電阻、邊長為a的正方形線框ABCD，在外力F作用下以大小為v、方向與磁場邊界成45°角的速度，斜向右上方勻速進(jìn)入磁場，運(yùn)動過程中某瞬間對角線AC與磁場邊界重合，其俯視圖如圖所示。則在線框進(jìn)入磁場的過程中()A.線框中感應(yīng)電流方向始終為DABCDB.圖示位置時，線框中感應(yīng)電動勢為C.圖示位置時，外力F達(dá)到最大值D.線框所受安培力的功率一直在增大ACA．根據(jù)楞次定律，線框進(jìn)入磁場的過程中線框中感應(yīng)電流方向始終為DABCD，A正確；B．圖示位置時，線框進(jìn)入磁場時有效的切割長度等于a，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為，B錯誤；C．因?yàn)閳D示位置時，線框進(jìn)入磁場時有效的切割長度最長，電動勢最大，則感應(yīng)電流最大，受到的安培力最大，因?yàn)閯蛩龠M(jìn)入，則外力F達(dá)到最大值，C正確；D．在線框進(jìn)入磁場的過程中，進(jìn)入磁場時有效的切割長度逐漸變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢逐漸變小，感應(yīng)電流逐漸變小，受到的安培力逐漸變小，速度不變，根據(jù)，線框所受安培力的功率一直在減小，D錯誤。故選AC。7．(北京海淀一模)線圈繞制在圓柱形鐵芯上，通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接組成閉合回路。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計(jì)的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近線圈。若電流從電流計(jì)“+”接線柱流入時電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且圖中標(biāo)出的電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向正確的是A當(dāng)右側(cè)的條形磁鐵豎直放置時，穿過線圈的磁感線如左圖所示，則當(dāng)磁鐵沿QP方向靠近線圈時，穿過線圈的磁場在增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場，故再根據(jù)右手定則可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向俯視沿逆時針方向，即通過電流計(jì)的電流向下，故A是正確的，則B就是錯誤的；當(dāng)右側(cè)的條形磁鐵水平放置時，穿過線圈的磁感線如右圖所示，則當(dāng)磁鐵沿QP方向靠近線圈時，穿過線圈的合磁場不變，故它不會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，故選項(xiàng)CD錯誤。8.(云南曲靖一模)如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一電阻為R的定值電阻，電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且棒兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，其他部分電阻不計(jì)。整個裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中。t=0時對金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向，上的外力F，使金屬棒由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動，通過定值電阻R的電荷量q隨時間t2的平方變化的關(guān)系如圖乙所示。下列關(guān)于穿過回路abPMa的磁通量φ、金屬棒的加速度a、外力F、通過電阻R的電流I隨時間t變化的圖象中正確的是()A.B.C.D.BC【詳解】設(shè)導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動d的過程中，通過定值電阻R的電荷量為q，設(shè)導(dǎo)體棒的長度為L，則有得因q與t2成正比，設(shè)比例系數(shù)為k，則有即由圖乙可知通過定值電阻R的電荷量q與t2成正比，根據(jù)可知導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動的距離d與上移時間t2成正比，結(jié)合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動位移時間關(guān)系可得導(dǎo)體棒沿斜面向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，設(shè)加速度為a，則有得故選BC。9．(江蘇常州一模)零刻度在表盤正中間的電流計(jì)，非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達(dá)到平衡時，指針在示數(shù)附近的擺動很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場，可以解決此困難。下列方案合理的是()A．B．C．D．【分析】當(dāng)閉合導(dǎo)體與磁場發(fā)生相對運(yùn)動時，兩者之間產(chǎn)生電磁阻力，阻礙相對運(yùn)動，電磁阻尼源于電磁感應(yīng)原理。解：AC、如圖所示，當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)時，鋁框或鋁板可能會離開磁場，產(chǎn)生不了感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，所以A、C方案不合理，故AC錯誤；B、此圖是鋁框，磁場在鋁框中間，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時，鉬框不能切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，B方案不合理，故B錯誤；D、此圖是鋁板，磁場在鋁板中間，無論指針偏轉(zhuǎn)角度大小，都會在鋁板上產(chǎn)生感應(yīng)電流，起到電磁阻尼的作用，指針會很快穩(wěn)定的停下，便于讀數(shù)，D方案合理，故D正確.故選：D?！军c(diǎn)評】本題考查電磁阻尼基本知識，當(dāng)閉合導(dǎo)體磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，安培力阻礙導(dǎo)體與磁場的相對運(yùn)動。10．(江蘇常州一模)如圖所示，圓形區(qū)域中的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時間t的變化關(guān)系為B1＝kt，k為大于零的常量；邊界MN右側(cè)的勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。光滑平行金屬導(dǎo)軌左端接一阻值為R的電阻、MN處放置一和導(dǎo)軌接觸良好的金屬棒，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒電阻。t＝0時，給金屬棒一初速度v0，使其在外力作用下向右勻速運(yùn)動?；芈返目偞磐繛棣?、回路的電流為i、電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q、導(dǎo)體棒受到的外力為F，它們隨時間t的變化圖像正確的是()A．B．C．D．【分析】求出動生電動勢和感生電動勢大小，得到回路中總的電動勢，由此分析電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析，根據(jù)Q＝i2Rt分析產(chǎn)生的熱，根據(jù)平衡條件分析外力大小。解：AB、由于導(dǎo)體棒在外力作用下勻速向右運(yùn)動，則動生電動勢為E1＝BLv0，根據(jù)右手定則可知電流方向?yàn)轫槙r針；回路中產(chǎn)生的感生電動勢為：E2＝＝S＝kS，保持不變，根據(jù)楞次定律可知電流方向?yàn)轫槙r針，則回路中總的電動勢為：E＝E1+E2＝BLv0+kS，不變，則感應(yīng)電流i不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝不變，所以回路的總磁通量變化率不變，Φ﹣t圖象的斜率不變，故AB錯誤；C、電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝i2Rt，i不變，所以Q與時間成正比，故C正確；D、由于導(dǎo)體棒在外力作用下勻速向右運(yùn)動，根據(jù)平衡條件可得：F＝BIL，I不變，拉力F不變，故D錯誤。故選：C?！军c(diǎn)評】本題主要是考查法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律，關(guān)鍵是掌握感生電動勢和動生電動勢的計(jì)算方法，能夠根據(jù)圖象進(jìn)行分析。11．(北京東城一模)如圖所示，空間中某區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場，將一水平放置的金屬棒ab從磁場外緊貼磁場邊緣以某一速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力，金屬棒在運(yùn)動過程中始終保持水平且未離開磁場區(qū)域。下列說法正確的是A．a(chǎn)點(diǎn)電勢比b點(diǎn)高B．從拋出到落地的過程中，電子不斷從b向a定向移動C．單位時間內(nèi)ab掃過的曲面中的磁通量是定值D．電場力使金屬棒兩端分別積累了正、負(fù)電荷C金屬棒ab向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，b端電勢比a端高，選項(xiàng)A錯誤；由于金屬棒沒有形成閉合電路，故金屬棒中沒有電流，故也就沒有電子做定向移動，選項(xiàng)B錯誤；由于金屬棒做平拋運(yùn)動，水平方向的速度是不變的，而磁場的方向是豎直向下的，故它單位時間內(nèi)ab掃過的曲面中的磁通量φ=BS是定值，選項(xiàng)C正確；由于金屬棒兩端只有電勢差，沒有電流，故金屬棒中的電子不會做定向移動，所以也不會在金屬棒兩端積累電荷，選項(xiàng)D錯誤。計(jì)算題12.(浙江卷)一種探測氣體放電過程的裝置如圖甲所示，充滿氖氣()的電離室中有兩電極與長直導(dǎo)線連接，并通過兩水平長導(dǎo)線與高壓電源相連。在與長直導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)，以導(dǎo)線為對稱軸安裝一個用阻值的細(xì)導(dǎo)線繞制、匝數(shù)的圓環(huán)形螺線管，細(xì)導(dǎo)線的始末兩端c、d與阻值的電阻連接。螺線管的橫截面是半徑的圓，其中心與長直導(dǎo)線的距離。氣體被電離后在長直導(dǎo)線回路中產(chǎn)生順時針方向的電流I，其圖像如圖乙所示。為便于計(jì)算，螺線管內(nèi)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均可視為，其中。(1)求內(nèi)通過長直導(dǎo)線橫截面的電荷量Q；(2)求時，通過螺線管某一匝線圈的磁通量；(3)若規(guī)定為電流的正方向，在不考慮線圈自感的情況下，通過計(jì)算，畫出通過電阻R的圖像；(4)若規(guī)定為電流的正方向，考慮線圈自感，定性畫出通過電阻R的圖像。答案：(1)；(2)；(3)見解析；(4)見解析解析：(1)由電量和電流的關(guān)系可知