高考物理總復習《電磁感應規(guī)律及應用》專項測試卷含答案

第第頁高考物理總復習《電磁感應規(guī)律及應用》專項測試卷含答案學校:___________班級：___________姓名：___________考號：___________1．(北京市延慶區(qū)一模)如圖甲所示，100匝的線圈(圖中只畫了2匝)兩端A、B與一個R＝40Ω的電阻相連。線圈內有垂直紙面向里的勻強磁場，穿過線圈的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化。已知線圈的電阻r＝10Ω，則()A．線圈內感應電流的方向為順時針B．A點電勢比B點電勢低C．通過電阻R的電流大小為1.0AD．0.2s內電路中產生的電能為1.0J2．(多選)(廣東韶關市檢測)某同學設想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強磁鐵，磁鐵N極朝上，電梯井道內壁上鋪設若干金屬線圈，線圈在電梯轎廂墜落時能自動閉合，從而減小對箱內人員的傷害。當電梯轎廂墜落到圖示位置時，下列說法正確的是()A．從上往下看，金屬線圈A中的感應電流沿逆時針方向B．從上往下看，金屬線圈B中的感應電流沿逆時針方向C．金屬線圈B對電梯轎廂下落有阻礙作用，A沒有阻礙作用D．金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴張的趨勢3．(多選)(四川遂寧市射洪中學模擬)近年來，無線門鈴逐漸流行。圖甲為某款無線門鈴按鈕，其“自發(fā)電”原理如圖乙所示，按下門鈴按鈕，則磁鐵靠近螺線管，松開門鈴按鈕，磁鐵遠離螺線管回歸原位置。下列說法正確的是()A．按下按鈕過程，螺線管上的導線Q端電勢較高B．松開按鈕過程，螺線管上的導線P端電勢較低C．按住按鈕不動，螺線管上導線兩端PQ間仍有電勢差D．按下和松開按鈕過程，螺線管產生的感應電動勢大小不一定相等4．(北京卷·9)如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。下列說法正確的是()A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等5．(江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市二模)如圖甲所示，一條南北走向的小路，路口設有出入道閘，每側道閘金屬桿長L，當有車輛通過時桿會從水平位置勻速轉過90°直到豎起，所用時間為t。此處地磁場方向如圖乙所示，B為地磁場總量，BH為地磁場水平分量，Bx、By、Bz分別為地磁場在x、y、z三個方向上的分量大小。則桿在轉動升起的過程中，兩端電勢差的大小計算表達式為()A.eq\f(πBxL2,4t) B.eq\f(π2BxL,8t2)C.eq\f(πBHL2,4t) D.eq\f(π2BHL,8t2)6.(全國乙卷·17)一學生小組在探究電磁感應現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗。用圖(a)所示的纏繞方式，將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從管的上端由靜止釋放，在管內下落至管的下端。實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示，分析可知()A．圖(c)是用玻璃管獲得的圖像B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短7.(山東菏澤市二模)如圖所示，“”形金屬框靜止于光滑絕緣的水平桌面上，金屬框總質量為m，總阻值為10dR，各邊粗細均勻且材料相同，相鄰邊相互垂直，CD＝DE＝EF＝FG＝GH＝HP＝PQ＝d，CQ＝3d。其右側是寬度為2d的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度大小為B，方向垂直于水平桌面向下。金屬框在垂直于磁場邊界的水平拉力的作用下以速度v向右勻速通過磁場，F(xiàn)G邊始終與磁場邊界平行。下列說法正確的是()A．從FG邊剛進入磁場到DE和HP邊剛要進入磁場的過程中，E、H間的電勢差為BdvB．在DE、HP邊剛進入磁場時，金屬框中的電流為eq\f(3Bdv,R)C．金屬框穿過磁場的整個過程，拉力做的功為eq\f(B2d2v,R)D．金屬框穿過磁場的整個過程，拉力做的功為eq\f(2B2d2v,R)8.(多選)(福建莆田市第四次檢測)在如圖所示的電路中，半徑為r的半圓形金屬滑軌一端與阻值為R的定值電阻連接，另一端靠近金屬棒轉軸(但不連接)，金屬棒的長度略大于2r，可繞O點在豎直面內轉動，轉動過程中始終保持與滑軌良好接觸。t＝0時刻，金屬棒在外界控制下從豎直位置以角速度ω繞O點順時針勻速轉動，直至水平，整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向垂直滑軌所在平面向里的勻強磁場(圖中未畫出)中。金屬棒和滑軌的電阻均不計。下列說法正確的是()A．通過定值電阻的電流方向發(fā)生改變B．在t＝eq\f(π,4ω)時刻，通過定值電阻的電流為eq\f(ωBr2,R)C．通過定值電阻的電流的最大值為eq\f(2ωBr2,R)D．在金屬棒從豎直位置轉到水平位置的過程中，通過定值電阻某一橫截面的電荷量為eq\f(πBr2,R)9.(山東泰安市二模)如圖所示，形狀相同的平行金屬導軌CN、DQ放置在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，間距為L，與水平面相切于M、P，右端接一阻值為R的電阻。質量為m、電阻為r的金屬棒從曲面上某處由靜止釋放，到達曲面底端PM時速度為v0；金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，金屬棒最終會停在導軌上，金屬棒從曲面底端PM到最終停止運動通過的位移大小為x，重力加速度大小為g。則金屬棒從曲面底端PM到最終停止在導軌上經(jīng)歷的時間為()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.(江蘇南通市檢測)如圖所示，豎直向下的勻強磁場中水平放置兩足夠長的光滑平行金屬導軌，導軌的左側接有電容器，金屬棒靜止在導軌上，棒與導軌垂直，t＝0時，棒受到水平向右的恒力F作用，t＝t0時，撤去F，則棒的速度v、電容器所帶的電荷量q、棒中安培力的沖量I、棒克服安培力做的功W與時間t的關系圖像正確的是()11.(多選)(遼寧朝陽市第一高級中學二模)如圖，兩根足夠長的平行光滑導軌固定在絕緣水平面上，所在空間有方向垂直于水平面向里、磁感應強度為B的范圍足夠大的勻強磁場，導軌的間距為L，電阻不計；導軌上靜置兩根長度均為L的導體棒PQ和MN，其中PQ的質量為2m、阻值為R，MN的質量為m、阻值為2R。若在t＝0時刻給PQ一個平行于導軌向右的初速度v0，不計運動過程中PQ和MN的相互作用力，則()A．導體棒PQ從t＝0時刻開始做加速度逐漸減小的減速運動，直至勻速運動B．整個運動過程中，系統(tǒng)產生的焦耳熱為mv02C．PQ速度為v0時，PQ兩端的電壓為eq\f(1,3)BLv0D．導體棒MN速度由0～eq\f(1,3)v0的過程中，通過導體棒MN的電荷量為eq\f(mv0,3BL)參考答案1．(北京市延慶區(qū)一模)如圖甲所示，100匝的線圈(圖中只畫了2匝)兩端A、B與一個R＝40Ω的電阻相連。線圈內有垂直紙面向里的勻強磁場，穿過線圈的磁通量按圖乙所示規(guī)律變化。已知線圈的電阻r＝10Ω，則()A．線圈內感應電流的方向為順時針B．A點電勢比B點電勢低C．通過電阻R的電流大小為1.0AD．0.2s內電路中產生的電能為1.0J答案C解析由題圖可知，穿過線圈的磁通量方向向里增大，根據(jù)楞次定律可知，線圈內感應電流的方向為逆時針，外電路中電流從A點經(jīng)電阻R流到B點，所以A點電勢比B點電勢高，故A、B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律可得，線圈中產生的感應電動勢為E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝100×eq\f(0.15－0.10,0.1)V＝50V，通過電阻R的電流大小為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(50,40＋10)A＝1.0A，故C正確；0.2s內電路中產生的電能等于電路中產生的焦耳熱，則有Q＝I2(R＋r)t＝12×(40＋10)×0.2J＝10J，故D錯誤。2．(多選)(廣東韶關市檢測)某同學設想的減小電梯墜落時造成傷害的一種應急安全裝置如圖所示，在電梯轎廂底部安裝永久強磁鐵，磁鐵N極朝上，電梯井道內壁上鋪設若干金屬線圈，線圈在電梯轎廂墜落時能自動閉合，從而減小對箱內人員的傷害。當電梯轎廂墜落到圖示位置時，下列說法正確的是()A．從上往下看，金屬線圈A中的感應電流沿逆時針方向B．從上往下看，金屬線圈B中的感應電流沿逆時針方向C．金屬線圈B對電梯轎廂下落有阻礙作用，A沒有阻礙作用D．金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴張的趨勢答案AD解析當電梯墜落至題圖位置時，金屬線圈A中向上的磁場通量變小，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，感應電流的方向從上往下看是逆時針方向，線圈B中向上的磁通量變大，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，感應電流的方向從上往下看是順時針方向，故B錯誤，A正確；結合A、B的分析可知，當電梯墜落至題圖位置時，金屬線圈A、B都在阻礙電梯下落，故C錯誤；金屬線圈A中向上的磁場減弱，B中向上的磁場增強，根據(jù)楞次定律可知，金屬線圈B有收縮的趨勢，A有擴張的趨勢，故D正確。3．(多選)(四川遂寧市射洪中學模擬)近年來，無線門鈴逐漸流行。圖甲為某款無線門鈴按鈕，其“自發(fā)電”原理如圖乙所示，按下門鈴按鈕，則磁鐵靠近螺線管，松開門鈴按鈕，磁鐵遠離螺線管回歸原位置。下列說法正確的是()A．按下按鈕過程，螺線管上的導線Q端電勢較高B．松開按鈕過程，螺線管上的導線P端電勢較低C．按住按鈕不動，螺線管上導線兩端PQ間仍有電勢差D．按下和松開按鈕過程，螺線管產生的感應電動勢大小不一定相等答案AD解析按下按鈕過程，螺線管內水平向左的磁通量增加，若P、Q間用導線接通，由楞次定律可得P、Q間導線上感應電流方向從P經(jīng)螺線管向Q，所以Q相當于電源正極，Q端電勢較高，故A正確；松開按鈕過程，螺線管內水平向左的磁通量減小，由楞次定律可得Q、P間導線上感應電流方向從Q經(jīng)螺線管向P，所以P相當于電源正極，P端電勢較高，故B錯誤；按住按鈕不動，螺線管內磁通量不變，無感應電動勢，P、Q間無電勢差，故C錯誤；按下和松開按鈕過程有可能所用時間不同，螺線管內磁通量的變化率可能不同，所以產生的感應電動勢大小不一定不相等，故D正確。4．(北京卷·9)如圖所示，光滑水平面上的正方形導線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。下列說法正確的是()A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等答案D解析線框進磁場的過程中，由楞次定律知電流方向為逆時針方向，A錯誤；線框出磁場的過程中，根據(jù)E＝BLv，I＝eq\f(E,R)，聯(lián)立有FA＝eq\f(B2L2v,R)＝ma，由于線框出磁場過程中由左手定則可知線框受到的安培力向左，則v減小，線框做加速度減小的減速運動，B錯誤；由能量守恒定律得線框產生的焦耳熱Q＝FAL，其中線框進出磁場時均做減速運動，但其進磁場時的速度大，安培力大，產生的焦耳熱多，C錯誤；線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量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)，則聯(lián)立有q＝eq\f(BL,R)x，由于線框在進和出的兩過程中線框的位移均為L，則線框在進和出的兩過程中通過導線橫截面的電荷量相等，故D正確。5．(江蘇蘇錫常鎮(zhèn)四市二模)如圖甲所示，一條南北走向的小路，路口設有出入道閘，每側道閘金屬桿長L，當有車輛通過時桿會從水平位置勻速轉過90°直到豎起，所用時間為t。此處地磁場方向如圖乙所示，B為地磁場總量，BH為地磁場水平分量，Bx、By、Bz分別為地磁場在x、y、z三個方向上的分量大小。則桿在轉動升起的過程中，兩端電勢差的大小計算表達式為()A.eq\f(πBxL2,4t) B.eq\f(π2BxL,8t2)C.eq\f(πBHL2,4t) D.eq\f(π2BHL,8t2)答案A解析桿從水平位置勻速轉過90°直到豎起，所用時間為t，可知金屬桿的角速度為ω＝eq\f(π,2t)，由于小路沿南北方向，則金屬桿轉動過程切割沿x軸的磁場分量，則金屬桿兩端電勢差的大小為U＝BxLeq\x\to(v)＝BxLeq\f(0＋ωL,2)＝eq\f(1,2)BxL2ω，聯(lián)立解得U＝eq\f(πBxL2,4t)，選A。6．(全國乙卷·17)一學生小組在探究電磁感應現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗。用圖(a)所示的纏繞方式，將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從管的上端由靜止釋放，在管內下落至管的下端。實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖(b)和圖(c)所示，分析可知()A．圖(c)是用玻璃管獲得的圖像B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短答案A解析強磁體在鋁管中運動，鋁管會形成渦流，玻璃是絕緣體，故強磁體在玻璃管中運動，玻璃管不會形成渦流。強磁體在鋁管中加速后很快達到平衡狀態(tài)，做勻速直線運動，而玻璃管中的磁體則一直做加速運動，圖(c)的脈沖電流峰值不斷增大，說明強磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運動情況相符，A正確；強磁體在鋁管中下落，脈沖電流的峰值一樣，磁通量的變化率相同，故強磁體在線圈間做勻速運動，B錯誤；強磁體在玻璃管中下落，線圈的脈沖電流峰值增大，電流不斷在變化，故強磁體受到的電磁阻力在不斷變化，C錯誤；強磁體分別從兩種管的上端由靜止釋放，在鋁管中，強磁體在線圈間做勻速運動，在玻璃管中，強磁體在線圈間做加速運動，故用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的長，D錯誤。7.(山東菏澤市二模)如圖所示，“”形金屬框靜止于光滑絕緣的水平桌面上，金屬框總質量為m，總阻值為10dR，各邊粗細均勻且材料相同，相鄰邊相互垂直，CD＝DE＝EF＝FG＝GH＝HP＝PQ＝d，CQ＝3d。其右側是寬度為2d的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度大小為B，方向垂直于水平桌面向下。金屬框在垂直于磁場邊界的水平拉力的作用下以速度v向右勻速通過磁場，F(xiàn)G邊始終與磁場邊界平行。下列說法正確的是()A．從FG邊剛進入磁場到DE和HP邊剛要進入磁場的過程中，E、H間的電勢差為BdvB．在DE、HP邊剛進入磁場時，金屬框中的電流為eq\f(3Bdv,R)C．金屬框穿過磁場的整個過程，拉力做的功為eq\f(B2d2v,R)D．金屬框穿過磁場的整個過程，拉力做的功為eq\f(2B2d2v,R)答案D解析從FG邊剛進入磁場到DE和HP邊剛要進入磁場的過程中，F(xiàn)G邊切割磁感線產生的感應電動勢為E1＝Bdv，所以E、H間的電勢差為UEH＝eq\f(7dR,10dR)E1＝0.7Bdv，A錯誤；在DE、HP邊剛進入磁場時，產生的感應電動勢為E2＝3Bdv，由閉合電路歐姆定律可得，金屬框中的電流為I2＝eq\f(E2,R總)＝eq\f(3Bdv,R總)，因為R總＝10dR，所以金屬框中的電流不等于eq\f(3Bdv,R)，B錯誤；由能量守恒定律，金屬框穿過磁場的整個過程，拉力做的功等于整個過程中金屬框產生的焦耳熱，則W＝I12R總eq\f(t,2)＋I22R總eq\f(t,2)＋I32R總eq\f(t,2)＋I42R總eq\f(t,2)，其中I1＝eq\f(E′,R總)＝eq\f(Bdv,10dR)＝eq\f(Bv,10R)，I2＝eq\f(E2,R總)＝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)，聯(lián)立解得拉力做的功為W＝eq\f(2B2d2v,R)，C錯誤，D正確。8.(多選)(福建莆田市第四次檢測)在如圖所示的電路中，半徑為r的半圓形金屬滑軌一端與阻值為R的定值電阻連接，另一端靠近金屬棒轉軸(但不連接)，金屬棒的長度略大于2r，可繞O點在豎直面內轉動，轉動過程中始終保持與滑軌良好接觸。t＝0時刻，金屬棒在外界控制下從豎直位置以角速度ω繞O點順時針勻速轉動，直至水平，整個裝置處在磁感應強度大小為B、方向垂直滑軌所在平面向里的勻強磁場(圖中未畫出)中。金屬棒和滑軌的電阻均不計。下列說法正確的是()A．通過定值電阻的電流方向發(fā)生改變B．在t＝eq\f(π,4ω)時刻，通過定值電阻的電流為eq\f(ωBr2,R)C．通過定值電阻的電流的最大值為eq\f(2ωBr2,R)D．在金屬棒從豎直位置轉到水平位置的過程中，通過定值電阻某一橫截面的電荷量為eq\f(πBr2,R)答案BC解析根據(jù)題意，由右手定則可知，金屬棒轉動過程中，感應電流方向一直為順時針，故A錯誤；在t＝eq\f(π,4ω)時刻，金屬棒轉過eq\f(π,4)，有效長度為eq\r(2)r，則感應電動勢為E1＝B·eq\r(2)r·eq\f(1,2)ω·eq\r(2)r＝Bωr2，通過定值電阻的電流為I1＝eq\f(E1,R)＝eq\f(Bωr2,R)，故B正確；當金屬棒水平時，感應電流最大，則有Em＝B·2r·eq\f(1,2)ω·2r＝Bω·2r2，通過定值電阻的電流的最大值為Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(2Bωr2,R)，故C正確；根據(jù)題意，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錯誤。9.(山東泰安市二模)如圖所示，形狀相同的平行金屬導軌CN、DQ放置在豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，間距為L，與水平面相切于M、P，右端接一阻值為R的電阻。質量為m、電阻為r的金屬棒從曲面上某處由靜止釋放，到達曲面底端PM時速度為v0；金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為μ，金屬棒最終會停在導軌上，金屬棒從曲面底端PM到最終停止運動通過的位移大小為x，重力加速度大小為g。則金屬棒從曲面底端PM到最終停止在導軌上經(jīng)歷的時間為()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解析根據(jù)動量定理有μmgt＋Beq\x\to(I)Lt＝mv0，根據(jù)法拉第電磁感應定律有eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,t)＝eq\f(BLx,t)，根據(jù)閉合電路歐姆定律有eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R＋r)，解得t＝eq\f(v0,μg)－eq\f(B2L2x,μmgR＋r)，選D。10.(江蘇南通市檢測)如圖所示，豎直向下的勻強磁場中水平放置兩足夠長的光滑平行金屬導軌，導軌的左側接有電容器，金屬棒靜止在導軌上，棒與導軌垂直，t＝0時，棒受到水平向右的恒力F作用，t＝t0時，撤去F，則棒的速度v、電容器所帶的電荷量q、棒中安培力的沖量I、棒克服安培力做的功W與時間t的關系圖像正確的是()答案D解析設某一時刻t，根據(jù)牛頓第二定律有F－F安＝ma，設該時刻電流大小為i，則F安＝BiL，F(xiàn)－BiL＝ma，在很短時間間隔內Δq＝i·Δt，Δq＝C·ΔU，ΔU＝BL·Δv，聯(lián)立可得i＝BLCeq\f(Δv,Δt)＝BLCa，結合前式可得F－B2L2Ca＝ma，可得a＝eq\f(F,m＋B2L2C)，可知t0之前金屬棒做勻加速運動，v＝at＝eq\f(F·t,m＋B2L2C)，即v－t圖像為一傾斜直線。金屬棒產生的感應電動勢等于電容器兩端電壓，撤去力F后電容器不再充電，電流為零，開始做勻速運動，A錯誤；由上述分析可知eq\f(Δq,Δt)＝i＝BLCa，t0之前q－t圖像為傾斜直線，t0之后電容器不充放電，電荷量不變，B錯誤；安培力的沖量I＝BiL·t＝B2L2Ca·t，加速度a定值，可知t0之前I－t圖像為一傾斜直線，C錯