高考物理电磁感应常用模型模拟题精练专题3.法拉第电磁感应定律(原卷版+解析)

这是一份高考物理电磁感应常用模型模拟题精练专题3.法拉第电磁感应定律(原卷版+解析)，共25页。试卷主要包含了 法拉第电磁感应定律，2 W等内容，欢迎下载使用。
一．选择题
1. （2023湖北四市七校联盟期中联考）如图所示，在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上，导轨间有匀强磁场，方向垂直于导轨所在纸面向里。金属棒PQ在外力作用下左右运动，运动过程中保持与导轨垂直，且两端与导轨始终接触良好。若PQ运动过程中，a、c的电势都比b点的电势高，则PQ可能的运动情况为（ ）
A. 向左减速运动B. 向右减速运动
C. 向左匀速运动D. 向右匀速运动
。
2. （2022北京朝阳二模）如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为ρ，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小（）均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（ ）
A. 从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向
B. 圆管中的感应电动势大小为
C. 圆管中的感应电流大小为
D. 台秤的读数会随时间推移而增大
3. （2022河北普通高中第一次联考）某同学设计了一种无线供电装置，原理如图甲所示，感应线圈处在垂直于感应线圈平面的磁场中，磁场的磁感应强度变化如图乙所示，规定磁场垂直感应线圈平面向上为正，下列说法正确的是
甲 乙
A．时间内，感应线圈中的电流方向自b流向a
B．时间内，感应线圈中的电流方向自a流向b
C．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期减半，则端感应电动势将加倍
D．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期加倍，则端感应电动势将加倍
4. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．ab中的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
5、（2021吉林重点高中三模）如图1所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，下列说法中正确的是（ ）

A．在内穿过线圈的磁通量变化量为
B．前内通过电阻R的电量为
C． 内电阻R的功率为0.2 W
D．整个电路中产生的热量为
6. （2020年4月浙江衢州、湖州、丽水三地市质检）如图所示，光滑绝缘水平面上有两条固定导线 ab、cd 相互垂直彼此绝缘，在角平分线上，对称固定着四个相同的圆形金属线圈。某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，在这段时间内 1、3 线圈不受安培力，2、4 线圈中电流方向分别为顺时针和逆时针，且受到指向各自圆心的安培力作用，则 两导线的电流方向为
A．a→b、c→dB．a→b、d→c
C．b→a、c→dD．b→a、d→c
7 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以垂直于棒的水平速度v0抛出，设在整个过程中金属棒的方向不变且不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况是( )
A．保持不变 B．越来越小
C．越来越大 D．无法判断
8.如图所示，处在匀强磁场中的线圈，匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右。若在Δt时间内，磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差φa－φb( )
A．恒为 eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
B．从0均匀变化到 eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
C．恒为－ eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
D．从0均匀变化到－ eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
9.如图所示，闭合开关S，将条形磁铁两次插入闭合线圈，第一次用0.2 s，第二次用0.4 s，并且两次的起始和终止位置相同，则( )
A．第一次磁通量变化较大
B．第一次G的最大偏角较大
C．第一次经过G的总电荷量较多
D．若开关S断开，G不偏转，故两次均无感应电动势
10．(多选)如图甲，圆环a和b均由相同的均匀导线制成，a环半径是b环半径的两倍，两环用不计电阻且彼此靠得较近的导线连接。若仅将a环置于图乙所示变化的磁场中，则导线上M、N两点的电势差UMN＝0.4 V。下列说法正确的是( )
A.图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向里
B．图乙中，变化磁场的方向垂直纸面向外
C．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差U′MN＝－0.4 V
D．若仅将b环置于图乙所示变化的磁场中，则M、N两端的电势差U′MN＝－0.2 V
11 如图所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是( )
A．保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，有逆时针的电流
B．保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，有顺时针的电流
C．保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为eq \f(kπr2,R)
D．保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为eq \f(2kπr2,R)
12 如图，一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上，其材料的电阻率为ρ，导线内单位体积的自由电子数为n，电子的电荷量为e，空间存在垂直纸面向里的磁场.某时刻起磁场开始减弱，磁感应强度随时间的变化规律是B＝B0－kt, 当软导线形状稳定时，磁场方向仍然垂直纸面向里，此时( )
A.软导线将围成一个圆形
B.软导线将围成一个正方形
C.导线中的电流为eq \f(klS,4πρ)
D.导线中自由电子定向移动的速率为eq \f(klS,4nπeρ)
13.用导线绕成一圆环，环内有一用同样导线折成的内接正方形线框，圆环与线框绝缘，如图所示.把它们放在磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里.当磁场均匀减弱时( )
A.线框和圆环中的电流方向都为顺时针
B.线框和圆环中的电流方向都为逆时针
C.线框和圆环中的电流大小之比为1∶eq \r(2)
D.线框和圆环中的电流大小之比为1∶2
14.（2020江苏扬州期末）穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象如下图所示，可使回路中感应电流先增大后减小且方向不变的是（ ）
A. B.
C. D.
15 如图甲所示，导体棒ab、cd均可在各自的导轨上无摩擦地滑动，导轨电阻不计，磁场的磁感应强度B1、B2的方向如图所示，大小随时间变化的情况如图乙所示，在0～t1时间内( )
A.若ab不动，则ab、cd中均无感应电流
B.若ab不动，则ab中有恒定的感应电流，但cd中无感应电流
C.若ab向右匀速运动，则ab中一定有从b到a的感应电流，cd向左运动
D.若ab向左匀速运动，则ab中一定有从a到b的感应电流，cd向右运动
16. 图甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图，已知线圈匝数n＝100、电阻r＝1 Ω、横截面积S＝1.5×10－3 m2，外接电阻R＝7 Ω.线圈处在平行于线圈轴线的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，则( )
A.在t＝0.01 s时通过R的电流方向发生改变
B.在t＝0.01 s时线圈中的感应电动势E＝0.6 V
C.在0～0.02 s内通过电阻R的电荷量q＝1.5×10－3 C
D.在0.02～0.03 s内R产生的焦耳热为Q＝1.8×10－3 J
17.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是( )
A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
18. 如图所示，一个闭合三角形导线框位于竖直平面内，其下方固定一根与线框所在的竖直平面平行且很靠近（但不重叠）的水平直导线，导线中通以图示方向的恒定电流．线框从实线位置由静止释放，在其后的运动过程中（ ）
A．线框中的磁通量为零时其感应电流也为零
B．线框中感应电流方向为先顺时针后逆时针
C．线框受到安培力的合力方向竖直向上
D．线框减少的重力势能全部转化为电能
19.竖直放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大，下列说法中正确的是（ ） A．穿过弹性圆环的磁通量增大
B．从上往下看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流
C．弹性圆环中无感应电流
D．弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外
20 如图所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一接有小灯泡的闭合多匝线圈，下列关于小灯泡发光的说法正确的是( )
A.闭合开关后小灯泡可能发光
B.若闭合开关后小灯泡发光，则再将B线圈靠近A，则小灯泡更亮
C.闭合开关瞬间，小灯泡才能发光
D.若闭合开关后小灯泡不发光，将滑动变阻器滑片左移后，小灯泡可能会发光
21 如图5所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是( )
A.将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置
B.将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置
C.将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置
D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置

22.一个面积为S＝4×10－2 m2、匝数为n＝100的正方形线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图9所示，t＝0时刻磁场的方向垂直线圈平面向里，则下列判断正确的是( )
A.t＝1 s时线圈中的电流方向发生变化
B.0～2 s内线圈中磁通量的变化量为零
C.1～2 s内线圈中电流方向为顺时针方向
D.在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
二．计算题
1.轻质细线吊着一质量为m＝0.42 kg、边长为L＝1 m、匝数n＝10的正方形线圈，其总电阻为r＝1 Ω.在线圈的中间位置以下区域分布着磁场，如图4甲所示.磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示.(g＝10 m/s2)
(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；
(2)求线圈的电功率；
(3)求在t＝4 s时轻质细线的拉力大小.
高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练
专题3. 法拉第电磁感应定律
一．选择题
1. （2023湖北四市七校联盟期中联考）如图所示，在一根软铁棒上绕有一组线圈，a、c是线圈的两端，b为中心抽头。把a端和b抽头分别接到两条平行金属导轨上，导轨间有匀强磁场，方向垂直于导轨所在纸面向里。金属棒PQ在外力作用下左右运动，运动过程中保持与导轨垂直，且两端与导轨始终接触良好。若PQ运动过程中，a、c的电势都比b点的电势高，则PQ可能的运动情况为（ ）
A. 向左减速运动B. 向右减速运动
C. 向左匀速运动D. 向右匀速运动
【参考答案】B
【名师解析】
PQ向左边减速运动的过程中，根据右手定则可知产生的感应电流由P到Q减小，此时b点电势高于a点；由于穿过线圈的磁通量向上减小，根据楞次定律可知，b、c线圈产生的感应电动势，b点电势高于c点，则a、c的电势都比b点的电势低，A错误；
PQ向右边减速运动的过程中，根据右手定则可知产生的感应电流由Q到P减小，此时a点电势高于b点；由于穿过线圈的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，b、c线圈产生的感应电动势，c点电势高于b点，则a、c的电势都比b点的电势高，B正确；
PQ做匀速直线运动，产生恒定的电流，线圈不会产生感应电流，bc等电势，CD错误。
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2. （2022北京朝阳二模）如图所示，将一铝质薄圆管竖直放在表面绝缘的台秤上，圆管的电阻率为ρ，高度为h，半径为R，厚度为d（d远小于R）。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小（）均匀磁场中。则从时刻开始，下列说法正确的是（ ）
A. 从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向
B. 圆管中的感应电动势大小为
C. 圆管中的感应电流大小为
D. 台秤的读数会随时间推移而增大
【参考答案】C
【名师解析】
根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向，故A错误；
根据法拉第电磁感应定律可知，圆管中的感应电动势大小为，故B错误；
根据电阻定律可知，圆管在沿感应电动势方向的电阻为，根据闭合电路欧姆定律可知，圆管中的感应电流大小为，故C正确；
根据对称性以及左手定则可知，圆管所受合安培力为零，台秤的读数始终不变，故D错误。
3. （2022河北普通高中第一次联考）某同学设计了一种无线供电装置，原理如图甲所示，感应线圈处在垂直于感应线圈平面的磁场中，磁场的磁感应强度变化如图乙所示，规定磁场垂直感应线圈平面向上为正，下列说法正确的是
甲 乙
A．时间内，感应线圈中的电流方向自b流向a
B．时间内，感应线圈中的电流方向自a流向b
C．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期减半，则端感应电动势将加倍
D．保持磁场磁感应强度最大值不变，使其周期加倍，则端感应电动势将加倍
【参考答案】．C
【名师解析】时间内磁场方向向上且增强，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向下，由右手螺旋定则可判断电流方向由a流向b；时间内磁场方向向下且增强，根据楞次定律可知感应电流产生的磁场方向向上，由右手螺旋定则可判断电流方向由b流向a，A、B错误；磁场的最大值不变，周期减半，感应线圈磁通量变化率加倍，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势加倍，C正确，同理D错误。
【命题意图】本题以无线充电为背景，考查楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识，主要考查理解能力、推理能力，体现科学思维，突出对应用性的考查要求。
4. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是( )
A．ab中的感应电流方向由b到a
B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变
D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
【参考答案】 D
【名师解析】磁感应强度随时间均匀减小，根据楞次定律判断回路中产生顺时针的感应电流，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误。根据法拉第电磁感应定律，E＝n eq \f(ΔФ,Δt) ＝n eq \f(ΔB,Δt) S，电阻一定，I＝ eq \f(E,R) ＝n eq \f(ΔB·S,Δt·R) ，磁感应强度随时间均匀减小，磁通量变化率为定值，ab中的感应电流不变，B错误。F＝BIL，磁感应强度随时间均匀减小，则安培力随时间均匀减小，C错误。ab始终保持静止说明静摩擦力和安培力为一对平衡力，故摩擦力逐渐减小，故D项正确。
5、（2021吉林重点高中三模）如图1所示，一个圆形线圈的匝数匝，线圈面积，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图2所示，下列说法中正确的是（ ）

A．在内穿过线圈的磁通量变化量为
B．前内通过电阻R的电量为
C． 内电阻R的功率为0.2 W
D．整个电路中产生的热量为
【参考答案】AB
【名师解析】在内磁感应强度变化量△B=0.2T。
穿过线圈的磁通量变化量为△Φ=△B·S=0.2×0.2Wb=0.04Wb，选项A正确；由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势E1=n=1V，感应电流I1=E/（r+R）r=0. 2A，前内通过电阻R的电量为q=I1t1=0.8C，选项B正确；时间内电阻R两端电压为U=IR=0.8V，电阻R的功率为P=UI=0.16W，选项C错误；4~6s内磁感应强度变化量△B=0.6T。穿过线圈的磁通量变化量为△Φ=△B·S=0.6×0.2Wb=0.12Wb，产生的感应电动势E2=n=3V，感应电流I2=E2/（r+R）=0. 6A，整个电路中产生的热量为Q=Q1+Q2= E1I1t1+ E2I2t2=1×0.2×4J+3×0.6×2J=4.4J，选项D错误。
6. （2020年4月浙江衢州、湖州、丽水三地市质检）如图所示，光滑绝缘水平面上有两条固定导线 ab、cd 相互垂直彼此绝缘，在角平分线上，对称固定着四个相同的圆形金属线圈。某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，在这段时间内 1、3 线圈不受安培力，2、4 线圈中电流方向分别为顺时针和逆时针，且受到指向各自圆心的安培力作用，则 两导线的电流方向为
A．a→b、c→dB．a→b、d→c
C．b→a、c→dD．b→a、d→c
【名师解析】.A
【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律、安培定则及其相关知识点，考查的核心素养是科学思维能力。
【解题思路】根据题述某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，在这段时间内 1、3 线圈不受安培力，说明在这段时间内 1、3 线圈中不产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律，在这段时间内 1、3 线圈中磁通量不变化，根据安培定则可判断出两条固定导线 ab、cd在1、3 线圈产生的磁场方向相反，磁通量抵消。根据某段时间内两导线均通以由零均匀增加到某个值的电流，2、4 线圈中电流方向分别为顺时针和逆时针，可知ab导线的电流方向为a→b、cd导线的电流方向为c→d，选项A正确。
7 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以垂直于棒的水平速度v0抛出，设在整个过程中金属棒的方向不变且不计空气阻力，则金属棒运动过程中产生的感应电动势的大小变化情况是( )
A．保持不变 B．越来越小
C．越来越大 D．无法判断
【参考解析】A。
【名师解析】金属棒ab做平抛运动，其水平分速度保持不变，等于v0。由感应电动势公式E＝Blv sin α，v sin α是垂直于磁感线方向的分速度，即平抛运动的水平分速度，等于v0，则感应电动势E＝Blv0，B、l、v0均不变，则感应电动势大小保持不变。故A正确，B、C、D错误。
8.如图所示，处在匀强磁场中的线圈，匝数为n，面积为S，磁场方向平行于线圈轴线向右。若在Δt时间内，磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间内线圈两端a和b之间的电势差φa－φb( )
A．恒为 eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
B．从0均匀变化到 eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
C．恒为－ eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
D．从0均匀变化到－ eq \f(nS（B2－B1）,Δt)
【参考答案】C。
【名师解析】穿过线圈的磁感应强度均匀增加，故产生恒定的感应电动势，根据法拉第电磁感应定律，有E＝n eq \f(ΔΦ,Δt) ＝ eq \f(nSΔB,Δt) ＝ eq \f(nS（B2－B1）,Δt) ，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向(从右侧看)，故φa