高考物理一轮复习第十六单元电磁感应真题与模拟单元重组卷新人教版.docx

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高考物理一轮复习第十六单元电磁感应真题与模拟单元重组卷新人教版

2019-2020年高考物理一轮复习第十六单元电磁感应真题与模拟单元重组卷新人教版

一、选择题（本题共12小题，共48分。

在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）

1.[xx·河南洛阳质检]如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。

工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则（　　）

A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大

C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针

D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化

答案　D

解析　当左侧线圈中通有均匀增大的顺时针方向的电流时，据楞次定律知右侧线圈中的电流为逆时针，且由于磁通量变化率是定值，由法拉第电磁感应定律可知，接收线圈中感应电流不变，故A、B错误；当有金属片通过时，不影响接收线圈中的感应电流方向，故C错误；有金属片通过时，金属片中也会产生感应电流，该电流产生的磁场与左侧线圈中电流产生的磁场方向相反，会引起接收线圈中感应电流大小发生变化，故D正确。

2．[xx·山东菏泽检测]如图1所示，固定闭合线圈abcd处于方向垂直纸面向外的磁场中，磁感线分布均匀，磁场的磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图2所示，则下列说法正确的是（　　）

A．t＝1s时，ab边受到的安培力方向向左

B．t＝2s时，ab边受到的安培力为0

C．t＝2s时，ab边受到的安培力最大

D．t＝4s时，ab边受到的安培力最大

答案　B

解析　由题图2知，0～2s内磁感应强度大小逐渐增大，根据楞次定律和左手定则判断知ab边受到的安培力方向向右，故A错误；t＝2s时，

＝0，感应电流i＝0，安培力F＝0，故B正确，C错误；t＝4s时，B＝0，安培力F＝0，故D错误。

3.[xx·湖南十校联考]金属杆ab水平放置在某高处，当它被平抛进入方向竖直向上的匀强磁场中时（如图所示），忽略空气阻力，以下说法中正确的是（　　）

A．运动过程中感应电动势大小不变，且φa>φb

B．运动过程中感应电动势大小不变，且φa<φb

C．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且φa>φb

D．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且φa<φb

答案　A

解析　金属杆做平抛运动，水平方向匀速垂直切割磁感线运动，产生的感应电动势大小不变，由右手定则知，a端电势比b端高，竖直方向平行磁感线运动，不产生感应电动势，故在运动过程中产生的感应电动势大小不变，并且a端电势比b端高，故A正确，其他错误。

4．[xx·福建质检]法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。

如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。

实验中可能观察到的现象是（　　）

A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转

B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转

C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转

D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转

答案　C

解析　根据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量变化时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，线圈A中电池多少，都不能在线圈B中产生感应电流，故A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，故C正确，D错误。

5.[xx·安庆怀宁二中月考]如图所示，A和B是两个完全相同的灯泡，C和D都是理想二极管，两二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，L是带铁芯的线圈，其自感系数很大，直流电阻忽略不计。

下列说法正确的是（　　）

A．开关S闭合，A先亮

B．开关S闭合，A、B同时亮

C．开关S断开，B逐渐熄灭

D．开关S断开，A闪亮一下，然后逐渐熄灭

答案　D

解析　开关S闭合瞬间，线圈中电流逐渐增大，线圈中产生的感应电动势会阻碍电流的增加，故B逐渐变亮，二极管为反向电压，故A不亮，故A、B错误；开关S断开瞬间，B立刻熄灭，由于二极管正向导通，故线圈与A形成回路，A闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确。

6．[xx·北京高考]如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。

磁感应强度B随时间均匀增大。

两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。

不考虑两圆环间的相互影响。

下列说法正确的是（　　）

A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向

B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向

C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向

D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向

答案　B

解析　由法拉第电磁感应定律E＝

＝

πr2，

为常数，E与r2成正比，故Ea∶Eb＝4∶1。

磁感应强度B随时间均匀增大，故穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流均沿顺时针方向，故B项正确。

7．[xx·淄博摸底]空间存在竖直向上的匀强磁场，将一个不会变形的单匝金属圆线圈放入该磁场中，规定图甲所示的线圈中的电流方向为正。

当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化时，能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（　　）

答案　B

解析　当磁场的磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化时，根据法拉第电磁感应定律、楞次定律，可得出能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是B。

8．[xx·郑州二模]如图所示，直线边界ab上方有无限大的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。

一矩形金属线框底边与磁场边界平行，从距离磁场边界高度为h处由静止释放，则下列说法正确的是（　　）

A．整个下落过程中，穿过线框的磁通量一直在减小

B．线框穿出磁场的过程中，线框中会产生逆时针方向的电流

C．线框穿出磁场的过程中，线框受到的安培力可能一直减小

D．线框穿出磁场的过程中，线框的速度可能先增大后减小

答案　C

解析　金属线框在磁场中未穿出时，穿过线框的磁通量不变，线框穿出磁场时，穿过线框的磁通量开始减小，选项A错误；线框穿出磁场的过程中，线框内磁通量减小，由楞次定律可知，线框中会产生顺时针方向的感应电流，选项B错误；线框穿出磁场的过程中，线框所受安培力若大于重力，则线框做减速运动，受到的安培力减小，选项C正确；线框穿出磁场的过程中，线框所受安培力若小于重力，则线框做加速运动，速度增大，产生的感应电流增大，所受安培力增大，当安培力增大到等于重力时，做匀速运动，不会出现速度先增大后减小的情况，选项D错误。

9．[xx·湖南“七校联盟”联考]如图所示，在一竖直平面内的三条平行导线上串有两个电阻R1和R2，导体棒PQ与三条导线均接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里，导体棒的电阻可忽略。

若导体棒向左加速运动，则（　　）

A．流经R1的电流方向向上

B．流经R2的电流方向向下

C．流经R1的电流方向向下

D．流经R2的电流方向向上

答案　AD

解析　导体棒PQ向左切割磁感线运动时，由右手定则可判断出导体棒与R1组成的回路中产生的感应电流是顺时针方向，即流经R1的电流方向向上，选项A正确；导体棒与电阻R2组成的回路中产生的感应电流是逆时针方向，即流经R2的电流方向向上，选项D正确。

10．[xx·郑州一模]用一段横截面半径为r、电阻率为ρ、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R（r≪R）的圆环。

圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B。

圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则（　　）

A．此时在圆环中产生了（俯视）顺时针的感应电流

B．圆环因受到了向下的安培力而加速下落

C．此时圆环的加速度a＝

D．如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm＝

答案　AD

解析　由右手定则可以判断感应电流的方向，可知选项A正确；由左手定则可以判断，此时圆环受到的安培力应该向上，选项B错误；圆环受重力、安培力作用，mg－BIL＝ma，I＝

，m＝dV，V＝L·s，L＝2πR，S＝πr2，电阻R＝ρ

，可解得加速度a＝g－

，选项C错误；当重力等于安培力时速度达到最大，可得vm＝

，选项D正确。

11.[xx·广东揭阳模拟]如图所示，一线圈匝数为n，横截面积为S，总电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k（k>0且为常量），磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r。

下列说法正确的是（　　）

A．电容器下极板带正电

B．电容器上极板带正电

C．电容器所带电荷量为

D．电容器所带电荷量为

答案　BC

解析　根据楞次定律，感应电流从线圈的右端流到左端，左端电势高，电容器上极板带正电，故A错误，B正确；线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路，线圈是电源，线圈产生的感应电动势恒定，大小为E＝nS

＝nSk，电容器两极板间的电压等于路端电压，路端电压U＝

＝

，电容器所带电荷量为Q＝CU＝

，故C正确，D错误。

12．[xx·全国卷Ⅱ]法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。

圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。

圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）

A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

答案　AB

解析　设圆盘的半径为r，圆盘转动的角速度为ω，则圆盘转动产生的电动势为E＝

Bωr2，可知，转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，A项正确；根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿a到b的方向流动，B项正确；圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，C项错误；若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R可知，电阻R上的热功率变为原来的4倍，D项错误。

第Ⅱ卷　（非选择题，共62分）

二、填空题（本题共2小题，共12分。

把答案填在题中的横线上或按题目要求作答）

13．[xx·福建模拟]（6分）如图所示，面积为S的矩形闭合金属线框abcd置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直线框平面向里。

ab边与磁场右边界MN重合，此时穿过线框磁通量为________；若将线框从磁场中水平向右移出磁场，则此过程线框中________（填“有”或“无”）感应电流产生；若将线框以ad边为轴在磁场中翻转90°，则在此过程中________（填“有”或“无”）感应电流产生。

答案　BS（2分）　有（2分）　有（2分）

解析　将线框从磁场中水平向右移出磁场，则此过程穿过线圈的磁通量减小，所以线框中有感应电流；若将线框以ad边为轴在磁场中翻转90°，则在此过程中穿过线圈的磁通量减小，所以有感应电流产生。

14.[xx·呼和浩特调研]（6分）如图所示，在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场B，其方向垂直于纸面向外，一个边长也为a的等边三角形导线框架EFG正好与上述磁场区域的边界重合，而后绕其几何中心O点在纸面内以角速度ω顺时针方向匀速转动，于是线框EFG中产生感应电动势，若转过60°后线框转到图中的虚线位置，则在这段时间内感应电流方向为________，平均感应电动势大小等于________。

答案　E→F→G→E（3分）　

（3分）

解析　根据题意，穿过线框的磁通量变小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场相同，再由安培定则可知感应电流方向为E→F→G→E；根据几何关系可得，磁场穿过线框的有效面积减小了ΔS＝

a2，根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势

＝

B＝

。

三、计算题（本题共4小题，共50分。

解答应写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

15.[xx·合肥质检]（10分）如图所示，一个足够长的“U”型金属导轨NMPQ固定在水平面内，导轨间距L＝0.50m，一根质量为m＝0.50kg的匀质金属棒ab横跨在导轨上且接触良好，abMP恰好围成一个正方形。

该导轨平面处在磁感应强度方向竖直向上、大小可以随时间变化的磁场中，ab棒与导轨间的滑动摩擦力为f＝1.0N（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），棒的电阻R＝0.10Ω，其他电阻均不计。

开始时，磁感应强度B0＝0.50T。

（1）若从t＝0时开始，调节磁感应强度的大小，使其以

＝0.40T/s的变化率均匀增加，求经过多长时间ab棒开始滑动；

（2）若保持磁感应强度B0的大小不变，从t＝0时刻开始，给ab棒施加一个与之垂直且水平向右的拉力F，其大小随时间变化的函数表达式为F＝（3＋2.5t）N，使棒从静止开始运动，求此棒的加速度大小。

解　

（1）以ab棒为研究对象，当磁感应强度均匀增大时，闭合电路中产生恒定的感应电流I，ab棒受到的安培力逐渐增大，静摩擦力也随之增大，当磁感应强度增大到ab棒所受安培力FA与最大静摩擦力fm相等时，ab棒开始滑动。

设磁感应强度对时间的变化率为k，则磁感应强度对时间的变化率k＝

＝0.40T/s

感应电动势E＝

＝

L2＝kL2＝0.4×0.52V＝0.10V（1分）

感应电流I＝

＝

A＝1A（1分）

磁感应强度B1＝B0＋

t＝B0＋kt（1分）

安培力FA＝ILB1＝fm＝f（1分）

联立解得：

t＝3.75s（1分）

（2）用数学方法可证明棒向右做匀加速直线运动，设ab棒的加速度为a，t时刻运动的速度为v。

根据牛顿第二定律得F－F安－fm＝ma（1分）

安培力：

F安＝I′LB0（1分）

感应电流：

I′＝

＝

（1分）

速度：

v＝at（1分）

又因为F＝（3＋2.5t）N

当t＝0，F－fm＝ma

联立解得：

a＝4.0m/s2（1分）

16.[xx·湖南浏阳检测]（12分）半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中a＝1.0m，b＝2.0m，金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R＝2Ω。

一金属棒MN与金属环接触良好，金属棒的电阻为r＝1Ω，环的电阻忽略不计。

（1）若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO′的瞬时（如图所示）MN间的电压UMN和流过灯L1的电流I1；

（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′以OO′为轴向上翻转90°，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为

＝

T/s，求L1的功率P1。

解　

（1）金属棒切割磁场产生的感应电动势

E1＝B2av0（2分）

电路中的电流I1＝

（1分）

UMN＝E1－I1r（1分）

IL1＝

I1（1分）

联立以上方程可得：

UMN＝1V（1分）

IL1＝0.5A（1分）

（2）撤去金属棒并让磁场均匀变化时，产生的感应电动势E2＝

·

πa2（2分）

电路中的电流为I2＝

（1分）

灯泡L1消耗的功率P1＝I

R（1分）

联立以上方程可得：

P1＝0.5W（1分）

17.[xx·全国卷Ⅰ]（13分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。

两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。

右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。

已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。

已知金属棒ab匀速下滑。

求：

（1）作用在金属棒ab上的安培力的大小；

（2）金属棒运动速度的大小。

解　

（1）设两根导线的总的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2。

对于ab棒，由力的平衡条件得2mgsinθ＝μN1＋T＋F　①（2分）

N1＝2mgcosθ　②（1分）

对于cd棒，同理有mgsinθ＋μN2＝T　③（1分）

N2＝mgcosθ　④（1分）

联立①②③④式得F＝mg（sinθ－3μcosθ）　⑤（2分）

（2）由安培力公式得F＝BIL　⑥（1分）

这里I是回路abdca中的感应电流。

ab棒上的感应电动势为E＝BLv　⑦（2分）

式中，v是ab棒下滑速度的大小。

由欧姆定律有I＝

　⑧（1分）

联立⑤⑥⑦⑧式得v＝（sinθ－3μcosθ）·

　⑨（2分）

18．[xx·贵州三校联考]（15分）如图甲所示，空间存在B＝0.5T，方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是水平放置的平行长直导轨，其间距L＝0.2m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1kg的导体棒。

从零时刻开始，对ab施加一个大小为F＝0.45N，方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开始沿导轨滑动，滑动过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是棒的vt图象，其中AO是图象在O点的切线，AB是图象的渐近线。

除R以外，其余部分的电阻均不计。

设滑动摩擦力等于最大静摩擦力。

已知当棒的位移为100m时，其速度达到了最大速度10m/s。

求：

（1）R的阻值；

（2）在棒运动100m过程中电阻R上产生的焦耳热。

解　

（1）由题图乙得导体棒启动瞬间：

a＝2.5m/s2（2分）

由牛顿第二定律得：

F－f＝ma（2分）

解得f＝0.2N（1分）

棒最终以速度vm＝10m/s匀速运动，则所受到拉力、摩擦力和安培力的合力为零（1分）

F－f－F安＝0（2分）

F安＝BIL＝BL

＝

（2分）

联立可得：

R＝

＝0.4Ω（1分）

（2）由功能关系可得：

（F－f）x＝

mv

＋Q（3分）

解得：

Q＝20J（1分）