电磁感应（2）——2024届高考物理电磁知识专练

这是一份电磁感应（2）——2024届高考物理电磁知识专练，共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的( )
A.磁感应强度大B.磁通量较大
C.磁通量的变化量较大D.磁通量的变化较快
2．如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性如图所示），当条形磁铁下落时，可以判定( )
A.环中将产生俯视顺时针的感应电流B.环对桌面的压力将减小
C.环有面积减少的趋势D.磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
3．如图所示，正方形闭合导线框处在磁感应强度恒定的匀强磁场中，C、E、D、F为线框中的四个顶点，图甲中的线框绕E点转动，图乙中的线框向右平动，磁场足够大。下列判断正确的是( )
A.图甲线框中有感应电流产生，C点电势比D点低
B.图甲线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等
C.图乙线框中有感应电流产生，C点电势比D点低
D.图乙线框中无感应电流产生，C、D两点电势相等
4．如图所示，平行金属导轨固定在斜面上，导轨上下两端分别连着定值电阻和，且。匀强磁场垂直于斜面向上，恒力F拉动阻值也为R的金属杆从静止开始沿导轨向上滑动，金属杆与导轨接触良好，导轨光滑且电阻不计。已知从静止开始到金属杆达到最大速度的过程中，恒力F做功为W，金属杆克服重力做功为，金属杆克服安培力做功为，定值电阻上产生的焦耳热为Q，金属杆动能的增加量为，重力势能的增加量为，则( )
A.B.
C.D.，
5．如图所示，半径为L的小圆与半径为的圆形金属导轨拥有共同的圆心，在小圆与导轨之间的环形区域存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一长度为的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端A与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，其他部分电阻不计。下列说法正确的是( )
A.导体棒O点的电势比A点的电势高
B.电阻两端的电压为
C.在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为
D.在导体棒旋转一周的时间内，电阻产生的焦耳热为
二、多选题
6．如图的电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是带有铁芯的线圈，自感系数较大、电阻可忽略不计。已知闭合S且电路稳定后两灯都正常发光，那么( )
A.闭合S时、两灯同时正常发光
B.闭合S时，B比A先达到正常发光状态
C.断开S时，A灯先闪亮一下后逐渐熄灭
D.断开S时，两灯均逐渐熄灭
7．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B，左边较宽部分两轨道间距为2d，右边较窄部分两轨道间距为d，轨道电阻不计。现有均匀导体棒，电阻值为R从左侧以初速度向右运动，出发点到两侧轨道交界ab处距离为x，导体棒质量为m。求( )
A.导体棒运动至ab处速度为B.导体棒运动至ab处速度为
C.在右侧区域运动2x减速到0D.在右侧区域运动4x减速到0
8．如图所示，足够长的金属框架abcd置于光滑水平面上，框架质量为M，电阻不计，bc边长为L。初始时框架bc边恰处于匀强磁场的边界，匀强磁场垂直于框架平面，磁感应强度大小为B。金属棒PQ质量为m，电阻为R，垂直框架放置。现在框架上作用一大小为F的水平恒力，使之由静止开始沿水平面向右加速。经过时间，框架向右运动的位移为x，金属棒PQ向右移动的距离为，此时通过金属棒PQ的电流强度大小为，金属棒PQ尚未进入磁场且仍相对框架滑动，金属棒始终与框架垂直且接触良好，则下列说法正确的是( )
A.bc边刚进入磁场时感应电流方向是从c到b
B.在时间内通过金属棒某一截面的电量为
C.秒末框架的速度大小为
D.在时间内金属棒上产生的焦耳热为
9．如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距为L，导轨平面与水平面间夹角为θ，N、Q间连接一个电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度大小为B.将一根质量为m的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒电阻为r，导轨的电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当金属棒运动至cd处时，其速度大小为v且不再变化，位置cd与ab之间的距离为s，重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A.金属棒到达cd位置之前沿导轨匀加速下滑
B.金属棒到达cd处的速度
C.金属棒从位置ab运动到cd的过程中，电路中产生的焦耳热以及摩擦生热之和等于金属棒机械能的减小量
D.金属棒从位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量
三、计算题
10．如图所示，单匝线圈边长为，边长为，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，转速为，设磁感应强度B为。求：
（1）线图中感应电动势的最大值；
（2）当时，线圈中感应电动势的值；
（3）根据表达式，说明交流发电机的与那些因素有关。
11．如图所示，两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为，顶端接阻值为的电阻，质量为、电阻为的金属棒在距磁场上边界处由静止释放，金属棒和导轨始终接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为的匀强磁场垂直，不计导轨的电阻，重力加速度为，求：
（1）金属棒刚进入磁场时受到的安培力；
（2）金属棒运动的最大速度。
12．如图所示，水平放置的线圈匝数匝，电阻，线圈与电阻R相连，在线圈的中心有一个方向垂直于线圈、面积的有界匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律为，规定垂直纸面向里磁感应强度的方向为正方向，电压表的示数为18V，试求：
（1）通过电阻R的电流方向；
（2）线圈产生的感应电动势；
（3）电阻R的阻值。
四、实验题
13．在实验室我们通过如图所示的实验装置来探究电路中产生感应电流的条件。线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，构成直流电路，线圈B、开关和电流表串联构成回路，线圈A放在线圈B内。实验步骤如下：
（1）断开开关，闭合开关的瞬间，发现电流表的指针_______（填“偏转”或“不偏转”）。
（2）闭合开关，闭合开关，匀速移动滑动变阻器滑片的过程中，发现电流表的指针_________（填“偏转”或“不偏转”）。
（3）以上实验表明：产生感应电流的条件是_______。
14．如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）按实验的要求将图中所缺的导线用笔画线代替，请补画完整______________。
（2）电键闭合后，下列说法中正确的是__________。
A只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转
B线圈A插入或拔出线圈B的速度越大，电流指针偏转的角度越大
C如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了以下，那么合上电键后，A线圈插入B线圈中，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针向左偏一下
（3）上述实验中，原线圈A可等效为一个条形磁铁，将线圈B和灵敏电流计连接如图所示，当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转.则当条形磁铁迅速向上拔出时，图中灵敏电流计指针向_____________接线柱方向偏转（填：正、负）。
参考答案
1．答案：D
解析：根据法拉第电磁感应定律可知，则一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路磁通量的变化较快。
故选D。
2．答案：C
解析：A.根据楞次定律可知，由于条形磁铁下部极性为N极，可以确定环中感应电流的方向是逆时针的，故A错误；
BC.磁铁向下移动，穿过环中的磁通量增大，根据楞次定律可知，环有面积减少的趋势和向后退的趋势，则环对桌面的压力将增大，故B错误，C正确；
D.根据力的作用是相互的可知，磁铁将受到竖直向上的电磁作用力，故D错误。
故选C。
3．答案：B
解析：AB.图（a）中的线框绕E点转动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流.在转动的过程中每条边都在做切割磁感线运动，则每条边都相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，知C点比F点高U，D点也比F点高U。所以C、D两点电势相等。故A错误，B正确；
CD.图（b）中的线框向右平动，通过线框的磁通量都没变化，所以线框中没有感应电流.在平动的过程中CE边、DF边在做切割磁感线运动，则两条边相当于电源，根据右手定则，可以判断出电源的正负极，F点比D点电势高，C点和F点相等，所以C点电势比D点电势高。故CD错误。
故选B。
4．答案：C
解析：功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化的过程，力F做功转化为电路中产生焦耳热、金属杆ab增加的动能和增加的重力势能，所以有
ab杆克服重力做的功等于ab杆重力势能的增加量，即
ab杆克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热，即
故
C正确。
故选C。
5．答案：C
解析：由右手定则可知，外电路中感应电流由A流向O，则O点电势比A点电势低，故A错误；感应电动势，电阻两端电压，故B错误；电路中电流为，周期为，在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为，
故C正确；在导体棒旋转一周的时间内，电阻产生的焦耳热为，故D错误。
6．答案：BD
解析：AB.根据题意可知，开关闭合，B灯立即正常发光，A灯由于线圈L的自感作用，逐渐达到正常发光状态，故A错误，B正确；
CD.由于线圈L的电阻不计，当电路稳定时，流过A、B灯的电流相等，断开S时，由于线圈L的自感现象，两灯均逐渐熄灭，故C错误D正确。
故选BD。
7．答案：AC
解析：AB.根据题意可知，导体棒运动至ab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
联立解得
故C正确，D错误。
故选AC。
8．答案：AD
解析：A.根据右手定则可以判断，bc边刚进入磁场时感应电流方向是从c到b，故A正确；
B.在时间内通过金属棒某一截面的电量
，，
整理得
故B错误；
C.通过金属棒PQ的电流强度大小为，则
解得
故C错误；
D.金属棒PQ向右移动的距离为，则
解得金属棒与框架间作用力
根据能量守恒，在时间内
整理得，在时间内金属棒上产生的焦耳热为
故D正确。
故选AD
9．答案：BC
解析：金属棒下滑时受重力、支持力、安培力和摩擦力，根据牛顿第二定律得，安培力，代入得，随着速度的增大，加速度逐渐减小，当加速度为零时，速度达到最大，之后做匀速运动，即金属棒到达cd处的速度，A错误，B正确；金属棒从位置ab运动到cd的过程中，根据能量守恒定律可知，金属棒机械能的减小量等于电路中产生的焦耳热以及摩擦生热之和，C正确；金属棒从位置ab运动到cd的过程中，根据动能定理有，其中，电阻R产生的热量，联立可得，D错误.
10．答案：（1）
（2）0
（3）见解析
解析：（1）线圈转动的角速度
线圈中感应电动势的最大值
（2）线圈平面从中性面开始转动，感应电动势的瞬时表达式为
当s时线圈中感应电动势的值为
（3）根据表达式，说明交流发电机的与线圈的匝数、面积、转速和磁场的磁感应强度的大小有关。
11．答案：（1）4N（2）25m/s
解析：（1）金属棒刚进入磁场时的速度
解得
根据
解得
（2）金属棒以稳定的速度下滑时，根据平衡条件，有
此时速度最大，解得
12．答案：（1）（2）（3）6Ω
解析：（1）磁感应强度方向向里且减小，根据楞次定律判断可知电流方向为；
（2）根据法拉第电磁感应定律得
（3）感应电流为
故电压表的示数为
13．答案：（1）不偏转（2）偏转（3）闭合回路的磁通量发生变化
解析：（1）线圈B回路未闭合，没有感应电流，电流表的指针不偏转。
（2）线圈B回路闭合，移动滑动变阻器的滑片时，线圈A的电流变化，产生的磁场变化，穿过线圈B的磁通量变化，线圈B回路产生感应电流，电流表的指针偏转。
（3）同时满足回路闭合和回路中的磁通量要发生变化才能产生感应电流，即产生感应电流的条件是闭合回路的磁通量发生变化。
14．答案：（1）
（2）BC
（3）正
解析：（1）将电源、电键、变阻器、线圈A串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与线圈B串联成另一个回路，电路图如图所示；
（2）A、当将线圈A放在线圈B中，因磁通量不变，则不会引起电流计指针偏转，故A错误；
B、线圈A插入或拔出线圈B的速度越大，则穿过线圈的磁通量的变化率越大，感应电动势越大，则产生的感应电流越大，那么电流计指针偏转的角度越大，故B正确；
C、在闭合电键时，电流增大，穿过线圈的磁通量的增大，根据楞次定律发现灵敏电流计的指针向右偏了一下；那么合上电键后，A线圈插入B线圈中，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，电流减小，穿过线圈的磁通量的减小，根据楞次定律可知灵敏电流计指针向左偏一下，故C正确；
故选BC。
（3）当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转，根据楞次定律，依据题目中图可知，螺线管的感应电流由上向下，则当条形磁铁迅速向上拔出时，穿过线圈的磁通量的减小，根据楞次定律，螺线管的感应电流由上向下，图中灵敏电流计指针向正接线柱方向偏转。