专题19 电磁感应（一）-最新高考高三一模物理试题汇编

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题19 电磁感应（一）

1、（2021·上海市徐汇区高三一模）厂商通过在手机背面安装感应线圈来实现无线充电，如图是一种结构紧凑的双层感应线圈设计图，a、b为线圈的两端。当线圈处在向上增强的磁场中时，感应电流流向及两线圈之间的安培力方向应为（　　）

A. 从a端流出，两层线圈相互排斥 B. 从a端流出，两层线圈相互吸引

C. 从b端流出，两层线圈相互排斥 D. 从b端流出，两层线圈相互吸引

【答案】D

【解析】

当线圈处在向上增强的磁场中时，穿过线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流从a端流入，从b端流出；两线圈中的感应电流从上往下看都是顺时针方向，则两线圈相互吸引。

故选D。

2、（2021·上海市闵行区高三一模）下面四种常用电器中哪一个应用的物理规律与其他三个不同（　　）

A. 动圈式麦克风 B. 动圈式扬声器 C. 家用电磁炉 D. 无线充电器

【答案】B

【解析】

动圈式麦克风、家用电磁炉以及无线充电器都是利用电磁感应原理工作的；而动圈式扬声器是根据通电导体在磁场中受力工作的，与前三个应用的物理规律不同。

故选B。

3、（2021·上海市嘉定区高三一模）磁单极子自1932年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看，这个线圈中将出现（　　）

A. 先逆时针后顺时针感应电流

B. 先顺时针后逆时针的感应电流

C. 逆时针方向的持续流动的感应电流

D. 顺时针方向的持续流动的感应电流

【答案】D

【解析】

只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈时，穿过线圈的磁通量先向上增加，后向下减小，根据楞次定律可知，从上向下看线圈中产生顺时针方向的持续流动的感应电流。

故选D。

4、（2021·上海市奉贤区高三一模）如图所示，两个匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。可以使环中产生顺时针方向的感应电流的措施及整个环受到的安培力的方向分别是（　　）

A. 向下平移，平行于纸面向上 B. 向下平移，因抵消无方向

C. 向上平移，平行于纸面向下 D. 向上平移，因抵消无方向

【答案】A

【解析】

若圆环向下平移，由右手定则得，圆环上部分产生流顺时针方向的电流，下部分也产生顺时针方向的电流，由左手定则得圆环上、下部分受到的安培力平行于纸面向上。同理，当圆环向下平移，产生逆时针方向电流，安培力平行于纸面向下，故A正确，BCD错误。

故选A。

5、（2021·湖南省岳阳市高三一模）如图甲、乙、丙中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒ab一个向右的初速度v0，在图甲、乙、丙三种情形下关于导体棒ab的运动状态，下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中，ab棒先做匀减速运动，最终做匀速运动

B. 图乙中，ab棒先做加速度越来越大减速运动，最终静止

C. 图丙中，ab棒先做初速度为v0变减速运动，然后做变加速运动，最终做匀速运动

D. 三种情形下导体棒ab最终都匀速

【答案】C

【解析】

A．图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，选项A错误；

B．图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终ab棒静止，选项B错误；

C．图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做变减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做变加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动，故C正确；

D．由以上分析可知，选项D错误。

故选C。

6、（2021·上海市九校高三一模）如图甲所示，单匝矩形线圈abcd垂直固定在匀强磁场中。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于bc段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图象正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

0～0.5T时间内，B减小，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向，为正值；
由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为，不变，则E不变，感应电流i不变。由左手定则可知，bc段导线受到的安培力方向水平向右，是正的。由F=BiL知bc段导线受到的安培力大小随B的减小而逐渐减小。
在0.5T-T时间内，B增大，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流方向沿逆时针方向，为负值；
由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为 ，不变，则E不变，感应电流i不变。由图知：在0.5T-T时间内的是0～0.5T时间内的2倍，则在0.5T-T时间内的感应电动势E是0～0.5T时间内的2倍，感应电流也是2倍。在0.5T-T时间内，由左手定则可知，bc段导线受到的安培力方向水平向左，是负的，且由F=BiL，知在0.5T-T时间内bc段导线受到的安培力随B的增大而增大，且是0～0.5T时间内的4倍，故BCD错误，A正确。
故选A。

7、（2021·湖南省永州市高三一模）如图甲所示，半径为r带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A、B连接，两板间距为d且足够大．有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示．在平行金属板A、B正中间有一电荷量为q的带电液滴，液滴在0～T内处于静止状态．重力加速度为g.下列说法正确的是(　　)

A. 液滴带负电

B. 液滴的质量为

C. t=T时液滴的运动方向改变

D. t=T时液滴与初始位置相距gT2

【答案】BD

【解析】

根据题意液滴在处于静止状态，知液滴受到向上的电场力和向下的重力平衡，根据楞次定律线圈中感应电动势沿逆时针方向，B板高电势，A板接低电势，两板间的电场方向向上与电场力的方向相同，故液滴带正电，A错误；根据法拉第电磁感应定律，两极板间的电场强度，根据受力平衡有，得，B正确；根据楞次定律，内，线圈内感应电动势顺时针方向，上极板接高电势，下极板接低电势，两极板间电场向下，电场力向下，根据牛顿第二定律，其中，解得a=2g，液滴向下做初速度为0的匀加速运动，在第时速度最大，运动方向不改变，C错误；根据楞次定律内，感应电动势逆时针方向，下极板接高电势，上极板接低电势，电场方向向上，液滴在内做匀速直线运动，匀加速直线运动，位移，内匀速直线运动，位移，t=T时液滴与初始位置相距，故D正确．

8、（2021·福建省宁德市高三第一次质检）如图所示，有竖直向下的匀强磁场穿过水平放置的光滑平行金属导轨，导轨左端连有电阻R，质量相等、长度相同的铁棒和铝棒静止在轨道上。现给两棒一个瞬时冲量，使它们以相同初速度向右运动，两棒滑行一段距离后停下，已知铁棒和铝棒始终与导轨接触且垂直，铁的电阻率大于铝的电阻率，则（　　）

A. 在速度为时，两棒的端电压

B. 铝棒运动的时间小于铁棒运动的时间

C. 运动过程中，铁棒中间时刻的加速度等于初始时刻加速度的一半

D. 甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量

【答案】BD

【解析】

A．铁棒和铝棒初速度均为，根据法拉第电磁感应定律，棒中感应电动势为

由闭合电路欧姆定律知回路中电流为

而电阻两端电压为

由于铁棒和铝棒电阻率不同，接入电路的电阻不同，故铁棒和铝棒的端电压

故A错误；

B．由于铝棒的电阻小于铁棒的电阻，根据

可知铝棒受到的平均安培力大于铁棒受到的平均安培力，根据动量定理

可知铝棒运动的时间小于铁棒运动的时间，故B正确；

C．根据牛顿第二定律可知

铁棒做加速度减小的减速运动，铁棒在中间时刻的速度小于，铁棒在中间时刻的加速度小于速度为时加速度的一半，故C错误；

D．根据动量定理可知

而

解得

可知铁棒的电阻大，则甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量，故D正确。

故选BD。

9、（2021·安徽省黄山市高三第一次质检）如图所示区域内存在匀强磁场，磁感应强度为0.5T，磁场的边界由x轴和曲线围成（）。现把一边长为2m的正方形单匝线框（电阻为0.5Ω），水平匀速地拉过该磁场区，在此过程中拉力的最大值为12N。不计一切摩擦阻力，则在此过程中（　　）

A. 线框匀速运动的速度

B. 线框中的电功率为18W

C. 拉力F做功为24J

D. 通过线框横截面的电荷量为4C

【答案】AC

【解析】

A．由题图可知，金属线框向前运动1m时，线框切割磁感线的最大有效长度最长为L=2m，此时对应最大拉力，由法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律有

此时线框受到的安培力为

联立得

因为线框匀速运动，故有

代入已知数据，解得

故A正确；

B．线框切割磁感线产生的瞬间感应电动势为

线框中产生的是正弦式交流电，所以线框中的电功率为

又

联立解得

故B错误；

C．线框在磁场区域做匀速运动，距离为4m，由

得

由功能关系得，拉力F做的功为

故C正确；

D．通过线框横截面的电荷量为

在整个过程中磁通量为零，所以通过线框横截面的电荷量也为零，故D错误。

故选AC。

10、（2021·安徽省安庆市高三一模）如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m、边长为a的正方形线框ABCD斜向穿进磁场，当AC刚进入磁场时速度为v，方向与磁场边界成角，若线框的总电阻为R，则（　　）

A. 线框穿进磁场过程中，线框中电流的方向为DCBA

B. AC刚进入磁场时，线框中感应电流为

C. AC刚进入磁场时，线框所受安培力为

D. AC刚进入磁场时，CD两端电压为

【答案】D

【解析】

A．线框进入磁场的过程中，穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，则感应电流的方向为ABCD方向，故A错误；

B．AC刚进入磁场时CD边切割磁感线，有效的切割长度为a，所以产生的感应电动势为

则线框中感应电流为

故B错误；

C．AC刚进入磁场时线框的CD边产生的安培力与v的方向相反，AD边受到的安培力的方向垂直于AD向下，它们的大小都是

且AD边与CD边受到的安培力的方向相互垂直，所以AC刚进入磁场时线框所受安培力为AD边与CD边受到的安培力的矢量和，即为

故C错误；

D．CD两端的电压是外电压

故D正确。

故选D。

11、（2021·上海市浦东新区高三一模）小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计。直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R。若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度L。则铜条匀速运动时所受安培力的方向是________，大小是_________，磁感应强度的大小是_______。

【答案】    (1). 竖直向上    (2). G2－G1    (3).

【解析】

【分析】

考查楞次定律，导体切割磁感线产生感应电动势。

[1]．根据楞次定律，导体棒所受安培力阻碍其相对磁铁的运动，所以铜条所受安培力的方向向上；

[2] [3]．铜条向下匀速运动时，铜条切割磁感线产生的感应电动势:

闭合回路中的感应电流：

铜条受到竖直向上的安培力:

根据牛顿第三定律，磁铁受到铜条竖直向下的反作用力，大小；对磁铁受力分析并根据平衡条件有：

联立解得：

，。

12、（2021·上海市嘉定区高三一模）两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动。当AB在外力F的作用下水平向右运动时，导体棒CD中感应电流的方向为_______,它会向_______运动。

【答案】    (1). C→D    (2). 右

【解析】

[1][2]导体棒AB向右运动，根据右手定则可知，产生了由B到A的感应电流，则导体棒CD中感应电流的方向为C→D；由左手定则可知，CD受安培力向右，它会向右运动。