2024年高考物理真題模擬題匯編12電磁感應含解析

PAGEPAGE18專題12電磁感應1．（2024·新課標Ⅱ卷）管道高頻焊機可以對由鋼板卷成的圓管的接縫實施焊接。焊機的原理如圖所示，圓管通過一個接有高頻溝通電源的線圈，線圈所產(chǎn)生的交變磁場使圓管中產(chǎn)生交變電流，電流產(chǎn)生的熱量使接縫處的材料熔化將其焊接。焊接過程中所利用的電磁學規(guī)律的發(fā)覺者為A．庫侖 B．霍爾 C．洛倫茲 D．法拉第【答案】D【解析】由題意可知，圓管為金屬導體，導體內(nèi)部自成閉合回路，且有電阻，當四周的線圈中產(chǎn)生出交變磁場時，就會在導體內(nèi)部感應出渦電流，電流通過電阻要發(fā)熱。該過程利用原理的是電磁感應現(xiàn)象，其發(fā)覺者為法拉第。故選D。

2．（2024·新課標Ⅲ卷）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可視察到A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C．撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D．撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動【答案】B【解析】無論開關S撥至哪一端，當把電路接通一瞬間，左邊線圈中的電流從無到有，電流在線圈軸線上的磁場從無到有，從而引起穿過圓環(huán)的磁通量突然增大，依據(jù)楞次定律（增反減同），右邊圓環(huán)中產(chǎn)生了與左邊線圈中方向相反的電流，異向電流相互排斥，故選B。3．（2024·江蘇卷）如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度和大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列改變會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應電流的是（）A．同時增大減小B．同時減小增大C．同時以相同的改變率增大和D．同時以相同的改變率減小和【答案】B【解析】AB．產(chǎn)生順時針方向的感應電流則感應磁場的方向垂直紙面對里。由楞次定律可知，圓環(huán)中的凈磁通量改變?yōu)橄蚶锎磐肯鳒p或者向外的磁通量增多，A錯誤，B正確。CD．同時以相同的改變率增大B1和B2，或同時以相同的改變率較小B1和B2，兩個磁場的磁通量總保持大小相同，所以總磁通量為0，不會產(chǎn)生感應電流，CD錯誤。故選B。4．（2024·浙江選考7月）如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉軸上，隨軸以角速度勻速轉動。在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g，不計其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）A．棒產(chǎn)生的電動勢為B．微粒的電荷量與質量之比為C．電阻消耗的電功率為D．電容器所帶的電荷量為【答案】B【解析】A．如圖所示，金屬棒繞軸切割磁感線轉動，棒產(chǎn)生的電動勢A錯誤；B．電容器兩極板間電壓等于電源電動勢，帶電微粒在兩極板間處于靜止狀態(tài)，則即B正確；C．電阻消耗的功率C錯誤；D．電容器所帶的電荷量D錯誤。故選B。5．（2024·新課標Ⅱ卷）如圖，U形光滑金屬框abcd置于水平絕緣平臺上，ab和dc邊平行，和bc邊垂直。ab、dc足夠長，整個金屬框電阻可忽視。一根具有肯定電阻的導體棒MN置于金屬框上，用水平恒力F向右拉動金屬框，運動過程中，裝置始終處于豎直向下的勻強磁場中，MN與金屬框保持良好接觸，且與bc邊保持平行。經(jīng)過一段時間后A．金屬框的速度大小趨于恒定值B．金屬框的加速度大小趨于恒定值C．導體棒所受安培力的大小趨于恒定值D．導體棒到金屬框bc邊的距離趨于恒定值【答案】BC【解析】由bc邊切割磁感線產(chǎn)生電動勢，形成電流，使得導體棒MN受到向右的安培力，做加速運動，bc邊受到向左的安培力，向右做加速運動。當MN運動時，金屬框的bc邊和導體棒MN一起切割磁感線，設導體棒MN和金屬框的速度分別為、，則電路中的電動勢電流中的電流金屬框和導體棒MN受到的安培力，與運動方向相反，與運動方向相同設導體棒MN和金屬框的質量分別為、，則對導體棒MN對金屬框初始速度均為零，則a1從零起先漸漸增加，a2從起先漸漸減小。當a1＝a2時，相對速度大小恒定。整個運動過程用速度時間圖象描述如下。綜上可得，金屬框的加速度趨于恒定值，安培力也趨于恒定值，BC選項正確；金屬框的速度會始終增大，導體棒到金屬框bc邊的距離也會始終增大，AD選項錯誤。故選BC。6．（2024·天津卷）手機無線充電是比較新奇的充電方式。如圖所示，電磁感應式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電。在充電過程中

A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性改變B．受電線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D．手機和基座無需導線連接，這樣傳遞能量沒有損失【答案】AC【解析】AB．由于送電線圈輸入的是正弦式交變電流，是周期性改變的，因此產(chǎn)生的磁場也是周期性改變的，A正確，B錯誤；C．依據(jù)變壓器原理，原、副線圈是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，因此送電線圈和受電線圈也是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，C正確；D．手機與機座無需導線連接就能實現(xiàn)充電，但磁場能有一部分以電磁波輻射的形式損失掉，因此這樣傳遞能量是有能量損失的，D錯誤。故選AC。7．（2024·山東省青島巿高三一模物理）如圖，條形磁鐵在固定的水平閉合導體圓環(huán)正上方，從離地面高h處由靜止起先下落，下落過程中始終保持豎直方向，并從圓環(huán)中心穿過，最終落在水平地面上。條形磁鐵A、B兩端經(jīng)過線圈平面時的速度分別為v1、v2，線圈中的感應電流分別為I1、I2，電流的瞬時功率分別為P1、P2.不計空氣阻力，重力加速度為g，下列說法正確的是A．從上往下看，I2的方向為順時針B．I1：I2=v1：v2C．P1：P2=v1：v2D．磁鐵落地時的速率為【答案】AB【解析】A．條形磁鐵B端經(jīng)過線圈平面時，穿過線圈的磁通量向下減小，依據(jù)楞次定律可知，從上往下看，I2的方向為順時針，選項A正確；BC．條形磁鐵AB端經(jīng)過線圈平面時磁感應強度相同，依據(jù)E=BLv以及可知I1：I2=v1：v2，依據(jù)P=I2R可知電流的瞬時功率之比為選項B正確，C錯誤；D．若磁鐵自由下落，則落地的速度為；而由于磁鐵下落過程中有電能產(chǎn)生，機械能減小，則磁鐵落地時的速率小于，選項D錯誤。故選AB。8．（2024·山東省濰坊高密市高三模擬）電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度，其原理示意圖如圖所示。兩根固定于水平面內(nèi)的光滑平行金屬導軌間距為L，導軌間存在垂直于導軌平面對里、磁感應強度大小為B的勻強磁場，導軌電阻不計。炮彈可視為一質量為m、電阻為R的金屬棒MN，垂直放在兩導軌間處于靜止狀態(tài)，并與導軌良好接觸。電容器電容C，首先開關接1，使電容器完全充電。然后將S接至2，MN達到最大速度vm后離開導軌。這個過程中A．MN做勻加速直線運動B．通過MN的電量C．達到最大速度時電容器C兩極板間的電壓為0D．求出通過MN的電量q后，不行以利用的公式求出MN加速過程的位移【答案】BD【解析】A．當MN向右運動的過程中，電容器放電電流漸漸減小，況且MN切割磁感線要產(chǎn)生與電容器放電電流反向的感應電動勢，可知MN所受安培力漸漸減小，MN做加速度減小的加速運動，選項A錯誤；B．當MN速度最大時，由動量定理解得選項B正確；C．達到最大速度vm時，MN上的感應電動勢為電容器C兩極板間的電壓為選項C錯誤；D．過程中任一時刻電流為U′為電容器極板電壓，則從式中可以看出電流不恒定，取一很短時間△t'，流過MN電量為只有當U'=0時才有而本題過程中始終不滿意U'=0，則不行以利用的公式求出MN加速過程的位移，選項D正確。故選BD。9．（2024·山東省臨沂市高三上學期期末）如圖所示，位于同一絕緣水平面內(nèi)的兩根固定金屬導軌MN、M′N′，電阻不計，兩導軌之間存在豎直向下的勻強磁場．現(xiàn)將兩根粗細勻稱、電阻分布勻稱的相同銅棒ab、cd放在兩導軌上，若兩棒從圖示位置以相同的速度沿MN方向做勻速直線運動，運動過程中始終與兩導軌接觸良好，且始終與導軌MN垂直，不計一切摩擦，則下列說法正確的是A．回路中有順時針方向的感應電流B．回路中的感應電流不斷減小C．回路中的熱功率不斷增大D．兩棒所受安培力的合力不斷減小【答案】BD【解析】A．兩棒以相同的速度沿MN方向做勻速直線運動，回路的磁通量不斷增大，依據(jù)楞次定律可知，感應電流方向沿逆時針，故A錯誤；B．設兩棒原來相距的距離為S，M′N′與MN的夾角為α．回路中總的感應電動勢E=BLcdv-BLabv=Bv?（Lcd-Lab）=Bv?Stanα=BvStanα，保持不變，由于回路的電阻不斷增大，而總的感應電動勢不變，所以回路中的感應電流不斷減小，故B正確；C．回路中的熱功率為，E不變，R增大，則P不斷減小，故C錯誤；D．設兩棒原來相距的距離為S，M′N′與MN的夾角為α，安培力之差等于，由于電流減小，所以兩棒所受安培力的合力不斷減小，故D正確．故選BD．10．（2024·安徽省“皖江名校聯(lián)盟”高三決戰(zhàn)高考最終一卷）如圖所示，在光滑絕緣的水平面上的兩平行虛線之間存在豎直向上的勻強磁場（俯視如圖），單匝正方形閉合線框ABCD，從磁場左側向右運動，以大小為3v0的速度起先進入磁場，當AB邊穿出磁場右邊界時線框的速度大小為v0。假設線框在運動過程中CD邊始終平行于磁場邊界，磁場的寬度大于正方形的邊長。關于線框整個運動過程，下列說法正確的是A．線框ABCD進人磁場時所受安培力方向向左，穿出磁場時所受安培力方向向右B．線框ABCD全部進人磁場后到CD邊離開磁場前，線框做勻速運動C．線框ABCD在進入磁場過程中和穿出磁場過程中通過導線某截面的電量大小相等D．線框ABCD進入磁場和出磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱之比為5：3【答案】BCD【解析】A．依據(jù)電磁阻尼，線框進出磁場的過程安培力方向都向左，選項A錯誤；B．當線圈完全進入磁場后，穿過線圈的磁通量不改變，無感應電流，線框不受安培力作用，做勻速運動，選項B正確；C．通過導線某截面的電量可知進出磁場通過某截面的電量大小相等，選項C正確；D．線框進出磁場受到的沖量可知進出磁場安培力的沖量相同。由動量定理可得線框完全進入磁場時的速度為，故進入磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為出磁場的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為所以選項D正確。故選BCD。11．（2024·山西省榆社中學高二下期末）如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強磁場，磁感應強度為B，正方形線圈abcd邊長為L(L<d)，質量為m，電阻為R，將線圈從磁場上方高h處由靜止釋放，cd邊剛進入磁場時速度為v0，cd邊剛離開磁場時速度也為v0．則線圈穿越磁場的過程中，(從cd邊剛進入磁場起始終到ab邊離開磁場為止)以下說法正確的是A．感應電流所做的功為mgdB．感應電流所做的功為2mgdC．線圈的最小速度肯定為D．線圈的最小速度肯定為【答案】BCD【解析】AB．依據(jù)能量守恒，探討從cd邊剛進入磁場到cd邊剛穿出磁場的過程：動能改變量為0，重力勢能轉化為線框進入磁場的過程中產(chǎn)生的熱量，，cd邊剛進入磁場時速度為，cd邊剛離開磁場時速度也為，所以從cd邊剛穿出磁場到ab邊離開磁場的過程，線框產(chǎn)生的熱量與從cd邊剛進入磁場到ab邊剛進入磁場的過程產(chǎn)生的熱量相等，所以線圈從cd邊進入磁場到ab邊離開磁場的過程，產(chǎn)生的熱量感應電流做的功為故A錯誤，B正確；C．線框可能先做減速運動，在完全進入磁場前已做勻速運動，剛完全進入磁場時的速度最小，則則最小速度故C正確；D．因為進磁場時要減速，線圈全部進入磁場后做勻加速運動，則知線圈剛全部進入磁場的瞬間速度最小．設線圈的最小速度為，線圈從起先下落到線圈剛完全進入磁場的過程，依據(jù)能量守恒定律得：由上可知解得線圈的最小速度為故D正確。故選BCD。12．（2024·山東省泰安市高三下學期其次次模擬考）如圖，平行光滑金屬導軌M、N固定在水平面上，處于豎直向下的勻強磁場中．完全相同的兩金屬棒P、Q搭放在導軌上，起先均處于靜止狀態(tài)．給P施加一與導軌平行的恒定拉力作用，運動中兩金屬棒始終與導軌垂直并與導軌接觸良好．設導軌足夠長，除兩棒的電阻外其余電阻均不計．則兩棒的速度及棒中的感應電流隨時間改變的圖象正確的是A．B．C．D．【答案】AD【解析】P向右做切割磁感線運動，由右手定則推斷知，回路中產(chǎn)生逆時針的感應電流，由左手定則推斷可知，Q棒所受的安培力方向向右，故Q向右做加速運動；Q向右運動后，起先階段，兩桿的速度差增大，產(chǎn)生回路中產(chǎn)生的感應電動勢增大，感應電流增大，兩桿所受的安培力都增大，則P的加速度減小，Q的加速度增大，當兩者的加速度相等時，速度之差不變，感應電流不變，安培力不變，兩桿均做加速度相同的勻加速運動．AB、起先運動時，P棒做加速度減小的加速度運動，Q棒做加速度增大的加速運動，最終做加速度相同的加速度運動，故A正確，B錯誤；CD、起先運動時，兩棒的速度差增大，感應電動勢增大，通過電流增大，最終兩棒都做勻加速運動，速度差保持不變，故回路中感應電動勢不變，電流恒定，故C錯誤，D正確．故選AD．13．（2024·山東省高三高考壓軸模擬）如圖所示，間距L=0.5m的平行導軌豎直放置，導軌上端與電阻R連接，圖中水平虛線下方存在垂直導軌平面對外、磁感應強度大小B=0.2T的勻強磁場?，F(xiàn)將質量m=0.1kg的導體棒從虛線上方h1處垂直于導軌由靜止釋放，經(jīng)時間t1后導體棒進入磁場且恰好以速度v0做勻速直線運動，勻速運動t2=2s后給導體棒施加一豎直向上的恒力F=2N，并且由于磁感應強度發(fā)生改變回路中不再產(chǎn)生感應電流，再經(jīng)過t3=0.2s導體棒的速度減為零。已知導體棒運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，導軌和導體棒的電阻不計，重力加速度g=10m/s2，關于導體棒由靜止釋放到速度減為零的過程，下列說法正確的是A．v0=2m/sB．hl=2mC．回路中磁通量的最大值為0.4WbD．回路中產(chǎn)生的焦耳熱為4J【答案】ACD【解析】A．給導體棒施加一個豎直向上的恒力后，回路中無電流，導體棒不受安培力作用，導體棒做勻減速直線運動，依據(jù)加速度大小為g，經(jīng)過速度減為零，則由A正確；B．依據(jù)解得B錯誤；C．導體棒進入勻強磁場運動后回路中磁通量達到最大，2s時間內(nèi)導體棒的位移則回路磁通量的最大值為C正確；D．依據(jù)能量守恒定律可知整個過程中回路中產(chǎn)生的焦耳熱與勻速運動階段重力勢能的削減量相等D正確。故選ACD。14．（2024·湘贛皖長郡中學十五校高三其次次聯(lián)考）如圖所示，固定軌道由傾角為的斜導軌與水平導軌用極短的圓弧導軌平滑連接而成，軌道所在空間存在方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場，兩導軌間距為L，上端用阻值為R的電阻連接。在沿斜導軌向下的拉力（圖中未畫出）作用下，一質量為m、接入電路的有效電阻為R的金屬桿MN從斜導軌上某一高度處由靜止起先（t=0）沿斜導軌勻加速下滑，經(jīng)過時間t0桿MN滑至斜軌道的最底端P2Q2處，此時速度大小為v并撤去拉力，桿MN在水平導軌上減速運動直至停止，桿MN始終垂直于導軌并與導軌保持良好接觸，導軌的電阻以及一切摩擦均不計。則下列說法正確的是A．桿MN中通過的最大感應電流B．桿MN沿斜導軌下滑的過程中，通過電阻R的電荷量C．撤去拉力后，桿MN在水平軌道上運動的路程D．撤去拉力后，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】ACD【解析】A．經(jīng)分析可知，桿下滑到處時的速度最大（設為），剛滑