第12章 电磁感应 章末检测卷（解析版）—高中物理

这是一份第12章 电磁感应 章末检测卷（解析版）—高中物理，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本题一共8小题，每题4分，共32分）
1．（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）如图所示，A为一水平匀速旋转的橡胶盘，其均匀分布有大量的正电荷，在圆盘正下方水平放置一通电直导线，电流的方向如图所示，当圆盘绕中心轴高速顺时针（从上向下看）转动时，通电直导线所受磁场力的方向是（ ）

A．竖直向上B．竖直向下
C．水平向外D．水平向里
【答案】D
【详解】带正电圆盘以题图所示方向转动时，从上向下看，形成顺时针方向的电流，根据右手螺旋定则可知，在圆盘下方形成的磁场方向竖直向下，根据左手定则，伸开左手，让四指和电流方向一致，磁感线穿过手心，则大拇指指向纸面里侧，因此安培力的方向水平向里，故ABC错误，D正确。
故选D。
2．（2023·广东佛山·佛山市高明区第一中学校联考模拟预测）磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把漆包铜线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上，铝框起阻尼作用，蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看作均匀辐射分布的，无论通电线圈转到什么位置，线圈的平面总是与磁场方向平行，如图所示，在线圈通电后指针向右偏转过程中，下列说法正确的是（ ）

A．线圈中通入的电流方向为A→D→C→B
B．铝框中的感应电流方向为A→D→C→B
C．铝框AB边受到的安培力方向垂直于AB向上更多课件 教案 视频 等优质滋源请 家 威杏 MXSJ663 D．用塑料代替铝框，线圈将不能转动
【答案】B
【详解】A．根据指针向右偏转，可知线圈顺时针转动（正视图），由左手定则可知电流方向应该为A→B→C→D，A错误；
B．蹄形磁铁与铁芯间的磁场的磁感线分布如图所示

根据上述，此时线圈正在顺时针转动，穿过线圈的磁通量在增大，由楞次定律，可知铝框产生的感应电流方向为A→D→C→B，B正确；
C．结合上述，根据左手定则可知，铝框AB边受到的安培力方向垂直于AB向下，该安培力阻碍铝框运动，此即为电磁阻尼，能快速使指针稳定下来，C错误；
D．线圈转动是由于线圈中的电流受到安培力作用引起，用塑料代替铝框，线圈依然可以转动，只是没有电磁阻尼的作用，不能快速使指针稳定下来，D错误。
故选B。
3．（2023·江西鹰潭·统考三模）国产航母福建舰上的舰载飞机起飞实现了先进的电磁弹射技术。电磁驱动原理示意图如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同、已知铜的电阻率较小，不计所有接触面间的摩擦，则闭合开关S的瞬间（ ）

A．铝环向右运动，铜环向左运动B．铝环和铜环都向右运动
C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D．从左向右看，两环中的感应电流均沿沿逆时针方向
【答案】C
【详解】AB．根据楞次定律中的“增离减靠”可知，闭合开关的瞬间，铝环向左运动，铜环向右运动，AB错误；
C．同时由于铜环的电阻率较小，于是铜环中产生的感应电流较大，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，C正确；
D．根据楞次定律和安培定则可知，从左向右看，两环中的感应电流均沿顺时针方向，D错误。
故选C。
4．（2023·北京昌平·统考二模）如图1所示，矩形导线框固定在变化的磁场中，线框平面与磁场垂直。线框中产生的感应电流如图2所示（规定电流沿为正）。若规定垂直纸面向里为磁场正方向，能够产生如图所示的电流的磁场为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律，有
可知恒定的磁场不能产生电动势，不会有电流产生，AB错误；
C．根据楞次定律，可知垂直纸面向外的磁场增强，线圈会产生垂直纸面向里的磁场，即产生方向的电流，又因为磁场均匀变化，所以产生恒定的电动势，根据闭合电路的欧姆定律，有
所以线圈中产生恒定的电流，同理，磁场均匀减弱时，线圈中产生的电流，C正确；
D．当垂直纸面向里的磁场增强时，根据楞次定律，可知线圈中会产生的电流，形成垂直纸面向外的磁场，D错误。
故选C。
5．（2023·重庆·校联考模拟预测）如图所示，纸面内的三条长直导线组成一等边三角形，导线间相互绝缘，导线中通入图示方向、大小始终相等的电流I。在角平分线上对称放置三个相同的环形线圈a、b、c，在三角形的中心放置相同的环形线圈d，若三根导线中通入的电流同时减小，则（ ）
A．初始时线圈d的磁通量最大B．线圈c的感应电流最大
C．线圈d产生逆时针方向的感应电流D．线圈a、b产生的感应电流大小相等方向相反
【答案】B
【详解】A．初始时，导线1和导线3在线圈a中的磁通量抵消，故线圈a中相当于只有导线2产生的磁通量，同理可知，线圈b中相当于只有导线1产生的磁通量，3根导线在线圈c中的磁场均向外，抵消掉后线圈d中相当于只有导线2产生的磁通量，对比可知，初始时线圈c的磁通量最大，A错误；
B．若三根导线中通入的电流同时减小，结合A解析可知，线圈c的磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，B正确；
C．线圈d中的磁场向内且磁通量减小，由楞次定律可知，产生顺时针方向的感应电流，C错误；
D．线圈a、b中的磁场均向内，磁通量均减小且减小量相同，故产生的感应电流大小相等方向相同，D错误。
故选B。
6．（2023·四川内江·四川省资中县第二中学校考模拟预测）如图所示，边长为的正三角形区域存在方向垂直纸面向里、大小随时间均匀变化的磁场（图中未画出），磁场随时间的变化率为。以三角形顶点C为圆心，半径为l、匝数为N、电阻为R的圆形线圈平行纸面固定放置，则下列说法正确的是（ ）

A．感应电流的方向为顺时针B．感应电流的大小一直为
C．线圈所受安培力方向与边平行D．时刻线圈受到的安培力为
【答案】B
【详解】A．磁场垂直纸面向里，大小在增加，根据楞次定理可知，感应电流的方向为逆时针，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律，
磁场的有效面积，
感应电流的大小，，故B正确；
C．线圈的有效长度与边平行，根据左手定则可知，线圈所受安培力方向与边垂直，故C错误；
D．有效长度
时刻线圈受到的安培力为，故D错误。
故选B。
7．（2023·北京海淀·中关村中学校考三模）如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。天平的右臂下面挂有一个电阻为R的矩形线圈，线圈宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。当线圈中通有电流I时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡。当电流反向（大小不变）时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡。若在此时剪断细线，矩形线圈将由静止下落，经一段时间，线圈的上边离开磁感应强度为B的匀强磁场前瞬间的速度为v，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）

A．B大小为
B．B大小为
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为
D．线圈离开磁场前瞬间，感应电流的电功率
【答案】B
【详解】AB．设线圈的质量为，根据受力平衡可得，
解得，，故A错误，B正确；
C．剪断细线后，线圈上边刚离开磁场前产生的感应电动势为，故C错误；
D．由闭合回路欧姆定律可得，
感应电流的电功率为，，故D错误。
故选B。
8．（2023·陕西商洛·镇安中学校考模拟预测）如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成角。在圆环圆心角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）

A．金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
B．定值电阻两端的电压为
C．通过定值电阻的电流为
D．圆环转动一周，定值电阻产生的热量为
【答案】C
【详解】A．由题意知，三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线，切割磁感线的金属辐条相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和定值电阻R并联，故辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变，故A错误；
BC．电路的总电阻，圆环匀速转动时感应电动势
所以定值电阻两端的电压，
通过定值电阻R0的电流，，故B错误，C正确；
D．圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量，，故D错误。
故选C。
二、多选题（本题一共4小题，每题4分，共16分，漏选得2分，错选得0分，全部选对得4分）
9．（2023·海南海口·海南华侨中学校考一模）如图所示，固定于光滑水平面上的两根平行金属导轨 MN、PQ左端接有阻值为R 的灯泡，一质量为m、电阻不计的导体棒ab跨接在导轨上形成闭合回路，该空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B．现让ab棒以初速度 v0沿导轨向右运动，不计摩擦及导轨电阻，下列关于导体棒的速度v随时间t及位移x变化的图像，可能正确的是（ ）

A． B． C． D．
【答案】AC
【详解】AB．导体棒向右运动的过程中切割磁感线，产生感应电流，所受安培力F=BIl，即为合力，
根据牛顿第二定律，F=ma，知，导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，故A 正确；B错误；
CD．对导体棒由动量定理得-BIlt=mv-mv0
又
解得，故C正确；D错误。
故选AC。
10．（2023·山东济南·山东师范大学附中校考模拟预测）现有如图所示光滑金属轨道处于垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为，左边较宽部分两轨道间距为，右边较窄部分两轨道间距为，轨道电阻不计。现有均匀导体棒，电阻值为从左侧以初速度向右运动，出发点到两侧轨道交界处距离为，导体棒质量为。求（ ）

A．导体棒运动至处速度为B．导体棒运动至处速度为
C．在右侧区域运动减速到0D．在右侧区域运动减速到0
【答案】AC
【详解】AB．根据题意可知，导体棒运动至处过程中，所受安培力为
由动量定理有
又有
联立解得，，故B错误，A正确；
CD．根据题意，在右侧区域运动过程中，由动量定理有
又有，立解得，故C正确，D错误。
故选AC。
11．（2023·安徽合肥·合肥一六八中学校考模拟预测）我国自主研发的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在四川成都下线，超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上相距l的两根固定平行直导轨间，有大小为B、宽度是l的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，跨在两导轨间的边长为l的正方形单匝线圈abcd悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。当超导磁悬浮列车制动时，所有磁场立即停止，线圈继续运动了距离x停下来。设线圈的总电阻为R，总质量为m，运动中所受到的阻力大小恒为f。则（ ）
A．线圈在图示位置的电流方向为逆时针
B．线圈最大速度
C．制动过程线圈产生的焦耳热为
D．从开始制动到停下来所用的时间为
【答案】CD
【详解】A．磁场向右运动，则线圈相对于磁场向左运动，根据右手定则可知，线圈在图示位置的电流方向为abcda方向，故A错误；
B．线圈达到最大速度时，线圈ad边和bc边各以相对磁场的速度切割磁感线运动，回路中电流为
由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力为
最大速度时，有
联立解得，，故B错误；
C．刹车过程中克服安培力做功等于线圈产生的焦耳热，对线圈由动能定理，有
解得，Q=，故C正确；
D．减速过程由动量定理有
又有，，联立可得，故D正确。
故选CD。
12．（2023·安徽·校联考模拟预测）用一根横截面积为、电阻率为的粗细均匀的硬质细导线做成半径为的圆环，固定在水平桌面上，为圆环的直径，在的左侧存在分强磁场，方向垂直圆环所在的平面，磁感应强度随时间的变化规律为，在磁感应强度由减小到0的过程中，下列说法正确的是（ ）

A．圆环有扩张的趋势B．圆环有向右运动的趋势
C．通过圆环横截面的电量为D．圆环在磁场中的部分产生的焦耳热为
【答案】AC
【详解】AB．在磁感应强度均匀减小的过程中，根据楞次定律可知圆环有扩张的趋势以及向左运动的趋势，选项A正确，B错误；
C．圆环的电阻
感应电动势
感应电流
磁感应强度由减小到0的时间
通过圆环横截面的电量，选项C正确；
D．圆环在磁场中的部分产生的焦耳热为，选项D错误。
故选AC。
三、实验题（本题一共2小题，每空2分，共16分）
13．（2023·海南·统考模拟预测）某同学在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图甲接线，判断电流表指针的偏转方向与电流方向的关系，然后依次按图乙将电流表与A线圈连成一个闭合回路，按图丙将电流表与导体棒连成一个闭合回路（图中N、S两极上下正对）。在图甲中，当闭合开关S时，观察到电流表指针向右偏转（不通电时电流表指针停在正中央），则：
（1）在图乙中，在磁体S极插入线圈A的过程中，电流表的指针将 偏转；磁体放在A中不动时，电流表的指针将偏 转。（均选填“向左”、“向右”或“不发生”）
（2）在图丙中，处在两磁极之间的导体棒向右移动过程中，电流表的指针将 偏转；导体棒竖直向上移动过程中，电流表的指针将 偏转。（均选填“向左”、“向右”或“不发生”）
【答案】 向左 不发生 向右 不发生
【详解】（1）[1][2]在磁体S极插入线圈A的过程中，线圈A中向上的磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流从电流表的“+”极流入，故电流表的指针将向左偏转；磁体放在A中不动时，线圈A中的磁通量不变，故回路中没有感应电流产生。
（2）[3][4]当导体棒向右移动时，根据右手定则可知，感应电流从电流表的“—”极流入，故电流表的指针将向右偏转；当导体棒竖直向上移动时，导体棒没有切割磁感线，故回路中没有感应电流产生。
14．（2023·福建·一模）（1）小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多组的值，记录于表1。已知合金丝的横截面积，小张同学根据每组数据，计算得合金丝的电阻率，然后将六个数据取平均作为实验结果。而小明同学作出图像，如图2中图线a所示，通过求斜率得到甲的电阻率。结果发现。
表1
①结果更精确的是
A．小张的 B．小明的 C．无法判断
②其理由是 。
③图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的图像，两条实验曲线的延长线不交于轴上同一点的主要原因是 。
（2）实验装置如图3所示，将强磁体从长玻璃管上端由静止下落，一线圈套在玻璃管外，其两端与数字电压表（内阻可视为无穷大）相连，可测出线圈两端电压的最大值。现分别使线圈放置在距离上管口y＝10cm、20cm、30cm、40cm和50cm等处，分别记录电压表相应的示数最大值U。若以y为横轴，电压U为纵轴，则下列图像可能正确的是
A． B．C． ．
【答案】 B 见解析 两种情况的接触电阻差异较大 B
【详解】（1）[1]实验数据处理利用图像法比较直观，相对误差比较小，故小明的结果更精准，B正确。
[2] 为金属丝电阻与电表内阻（或者再加上接触电阻）之和，是平均值法计算结果偏大的原因。用图像法处理数据，电流表内阻不影响斜率即的计算，还可以减小误差较大测量点的影响。
[3]两种情况实验曲线延长线不交于同一点的原因主要是接触电阻差异较大。
（2）[4]强磁体在管中下落的过程中，线圈离管口的距离不同，磁感线穿过线圈的磁通量的变化率逐渐大，所以感应电动势逐渐变大，根据法拉第电磁感应定律
根据数学知识可知图线是开口向右的曲线，B正确，ACD错误。
四、解答题本题一共3小题，共36分）
15．（8分）（2023·江苏·统考二模）半径为的匝线圈放置在绝缘的水平面上，线圈的总电阻为，为圆心，以为圆心、半径为的圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律为，在磁感应强度由减为0的过程中，求：
（1）线圈中产生的感应电流；
（2）线圈中产生的焦耳热和通过线圈横截面的电量。
【答案】（1）；（2），
【详解】（1）根据题意，由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势为
感应电流为
（2）根据题意可知，磁场均匀变化，产生恒定的电流，在磁感应强度由减为0的过程中，所用时间为
线圈中产生的焦耳热为
通过的电荷量为
16．（10分）（2023·辽宁鞍山·统考二模）如图所示，水平面上两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，导轨间距离为，一端通过导线与阻值为的电阻连接；质量、长也为、电阻的金属杆静止放置在导轨上，导轨的电阻忽略不计；导轨所在位置有磁感应强度为的匀强磁场，磁场的方向垂直导轨平面向上，现在给金属杆施加一水平向右的拉力，使金属杆从静止开始做加速度为的匀加速直线运动。求：
（1）从静止开始运动，经时间时拉力的大小；
（2）上述内拉力的冲量。
【答案】（1）2.5N；（2）
【详解】（1）根据题意可知，时，导体棒的速度为
感应电动势为
感应电流为
安培力为
以金属杆为研究对象，由牛顿运动定律得
解得
（2）根据题意可知，在内由动量定理得，
由安培力计算式以及冲量计算式得，
由电磁感应中通过导体截面电量关系式得，
由匀变速直线运动的位移时间关系公式得，
代入数据后联立解得在内拉力的冲量，
17．（18分）（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考一模）如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）

【答案】（1）2A，电流的方向为由N到M；（2）；（3）
【详解】（1）根据动能定理可知，
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为，
导体棒a产生的电动势为，
由闭合电路欧姆定律可得，，联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得，，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为，解得
金属棒b上产生的焦耳热为，实验次数
1
2
3
4
5
6
0.12
0.18
0.24
0.30
0.36
0.42
2.81
3.63
4.58
5.40
6.21
7.20