2022届高考物理选择题专题强化训练：反电动势(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：反电动势(北京使用)，共12页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（共21小题；共84分）
1. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，从中性面开始转过 180∘ 过程中，感应电动势的最大值和平均值之比为
A. π2B. 2πC. 2D. 22

2. 如图所示，栅栏大门朝正南方向，在门的四个角上钉有四个钉子，沿着钉子绕有 50 匝的大线圈，穿过该线圈的最大磁通量为 1.6×10−4 Wb，那么，小明在 2 s 内把关闭的大门打开并转过 90∘ 的过程中，线圈中产生的感应电动势约为
A. 2×10−2 VB. 4×10−3 VC. 1.6×10−4 VD. 8×10−5 V

3. 关于感应电动势，下列说法中正确的是
A. 电源电动势就是感应电动势
B. 产生感应电动势的那部分导体相当于电源
C. 在电磁感应现象中没有感应电流就一定没有感应电动势
D. 电路中有电流就一定有感应电动势

4. 如图所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量随时间变化的图象。下列说法正的是
A. 图甲产生的感应电动势大小恒定不变
B. 图乙中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图丙中回路在 0∼t1 内产生的感应电动势小于在 t1∼t2 内产生的感应电动势
D. 图丁中回路产生的感应电动势先变小再变大

5. 穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀减少 2 Wb，则
A. 线圈中的感应电动势每秒增加 2 V
B. 线圈中的感应电动势每秒减少 2 V
C. 线圈中无感应电动势
D. 线圈中感应电动势保持不变

6. 下列说法正确的是
A. 磁通量变化量越大，磁通量的变化率也越大
B. 磁通量变化率越大，磁通量变化得越快
C. 磁通量等于零时，磁通量的变化率也为零
D. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关

7. 穿过闭合回路的磁通量 Φ 随时间 t 变化的图象分别如图中①～④所示。下列关于回路中产生的感应电动势的论述中正确的是
A. 图①中回路产生的感应电动势恒定不变
B. 图②中回路产生的感应电动势一直在变大
C. 图③中回路在 0∼t1 时间内产生的感应电动势小于在 t1∼t2 时间内产生的感应电动势
D. 图④中回路产生的感应电动势先变小后变大

8. 单匝线圈的磁通量在 0.4 s 内从 0.02 Wb 增加到 0.06 Wb，则线圈中的感应电动势为
A. 0.04 V B. 0.05 V C. 0.10 V D. 0.15 V

9. 穿过线圈的磁通量在 2 s 内变化了 0.16 Wb，线圈的感应电动势为 8 V，则其匝数是
A. 200 B. 100 C. 50 D. 25

10. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场方向匀速转动，从中性面开始转动 180∘ 过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为 。
A. π2 B. 2π C. 2π D. π

11. 如图所示，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感应强度为 B。导体棒 ab 垂直线框两长边放置在框上，ab 长为 l。在 Δt 时间内，ab 向右匀速滑过的距离为 d，则
A. 因右边面积减少 ld，左边面积增大 ld，则 ΔΦ=2Bld，电动势 E=2BldΔt
B. 因右边面积减少 ld，左边面积增大 ld，两边抵消，则 ΔΦ=0，电动势 E=0
C. 因为 ΔΦ=Bld，则电动势 E=BldΔt
D. 不能用公式 E=ΔΦΔt 计算电动势，只能用公式 E=Blv

12. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动 180∘ 角的过程中，平均感应电动势和最大感应电动势的比值为
A. π2 B. 2π C. 2π D. π

13. 在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学共同研究方法，以下关于物理学研究方法的叙述正确的是
A. 库仑测量计算出万有引力常数 G 和静电力常量 k
B. 电磁感应定律是法拉第研究了电磁感应现象，并总结出的规律
C. 电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后结出的规律
D. 胡克通过做大量实验后认为弹力一定与弹性形变量成正比

14. 一个匝数为 100 匝、电阻为 0.5Ω 的闭合线圈处于某磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化，则线圈中产生的交变电流的有效值为
A. 6 AB. 5 AC. 25 AD. 26 A

15. 为了行车安全，需要保证汽车刹车时车轮不被抱死，使车轮仍有一定的滚动而不是滑动，这样既可以提高刹车效果，又不使车轮失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置，这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如果该装置检测出车轮不再转动，它就会自动放松刹车机构，让车轮仍保持转动状态，这就是 ABS 防抱死系统。如图是电磁脉冲传感器示意图，B 是一根永久磁体，外面绕有线圈，它们的左端靠近一个铁质齿轮 A。齿轮与转动的车轮是同步的，则以下说法正确的是
A. 车轮转动时，由于齿轮在永久磁体的磁场中切割磁感线，产生感应电流
B. 车轮转动时，由于齿轮被磁化使线圈中的磁场发生变化，产生感应电流
C. 车轮转速减慢时，输出电流的周期变小，电流也变小
D. 车轮转速减慢时，输出电流的周期变大，电流也变大

16. 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 Ⓖ 的最大偏角较大
C. 第一次 Ⓖ 的总电量较多
D. 若断开开关 S，Ⓖ 均不偏转，故均无感应电动势

17. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为 d，用导线、开关 K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B中．两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为 m 、电荷量为 q 的带正电小球．K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半．则线圈中磁场 B 的变化情况和磁通量的变化率分别为
A. 正在增强，ΔΦΔt=mgd2q B. 正在增强，ΔΦΔt=mgd2nq
C. 正在减弱，ΔΦΔt=mgd2q D. 正在减弱，ΔΦΔt=mgd2nq

18. 如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴 MN 恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度 v1 向右匀速拉出，第二次以线速度 v2 让线框绕轴 MN 匀速转过 90∘，两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则 。
A. v1:v2=2:π B. v1:v2=π:2 C. v1:v2=1:2 D. v1:v2=2:1

19. 两块水平放置的金属板间的距离为 d，用导线与一个多匝线圈相连，线圈电阻为 r，线圈中有竖直方向均匀变化的磁场，其磁通量的变化率为 k，电阻 R 与金属板连接，如图所示。两板间有一个质量为 m 、电荷量为 +q 的油滴恰好处于静止状态，重力加速度为 g，则线圈中的磁感应强度 B 的变化情况和线圈的匝数 n 分别为
A. 磁感应强度 B 竖直向上且正在增强，n=dmgkq
B. 磁感应强度 B 竖直向下且正在增强，n=dmgkq
C. 磁感应强度 B 竖直向上且正在减弱，n=dmg(R+r)kRq
D. 磁感应强度 B 竖直向下且正在减弱，n=dmg(R+r)kRq

20. 如图甲所示，在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，有一匝数为 n，面积为 S，总电阻为 r 的矩形线圈 abcd 绕轴 OO′ 做角速度为 ω 的匀速转动，矩形线圈在转动中可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势 e 随时间 t 变化的图象，下列说法中正确的是
A. 从 t1 到 t3 这段时间穿过线圈磁通量的变化量为 2nBS
B. 从 t3 到 t4 这段时间通过电阻 R 的电荷量为 nBSR
C. t3 时刻穿过线圈的磁通量变化率为 nBSω
D. 电流表的示数为 nBSω2(r+R)

21. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为 d，用导线、开关 S 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台压力传感器压力传感器上表面静止放置一个质量为 m 、电荷量为 +q 的小球。S 断开时传感器上有示数，S 闭合时传感器上恰好无示数。重力加速度为 g，则线圈中的磁场 B 的变化情况和磁通量变化率分别是
A. 正在增强，ΔΦΔt=mgdq B. 正在减弱，ΔΦΔt=mgdnq
C. 正在减弱，ΔΦΔt=mgdq D. 正在增强，ΔΦΔt=mgdnq

二、双项选择题（共7小题；共28分）
22. 根据法拉第电磁感应定律的数学表达式，电动势的单位 V 可以表示为
A. T/s B. Wb/s C. T⋅m2/s D. Wb⋅m2/s

23. 如图所示，闭合开关 S，将条形磁铁插入闭合线圈，第一次用时 0.2 s，第二次用时 0.4 s，并且两次磁铁的起始和终止位置相同，则
A. 第一次线圈中的磁通量变化较快
B. 第一次电流表 G 的最大偏转角较大
C. 第二次电流表 G 的最大偏转角较大
D. 若断开 S，电流表 G 均不偏转，故两次线圈两端均无感应电动势

24. 如图所示，闭合开关 S，将条形磁铁插入闭合线圈，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快
B. 第一次 G 的最大偏角较大
C. 第二次 G 的最大偏角较大
D. 若断开 S，G 均不偏转，故均无感应电动势

25. 当线圈中的磁通量发生变化时，则
A. 线圈中一定有感应电流
B. 线圈中一定有感应电流
C. 感应电动势的大小与线圈的电阻无关
D. 磁通量变化越大，产生的电动势也越大

26. 如图所示，一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OOʹ 匀速运动，沿着 OOʹ 观察，线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，边长为 l，电阻为 R，转动的角速度为 ω。则当线圈转至图示位置时
A. 线圈中感应电流的方向为 abcda B. 线圈中的感应电流为 nBl2ωR
C. 穿过线圈的磁通量为 0 D. 穿过线圈的磁通量的变化率为 0

27. 单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量 Φ 随时间 t 的变化图象如图所示，则
A. 在 t=0 时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B. 在 t=1×10−2 s 时，感应电动势最大
C. 在 t=2×10−2 s 时，感应电动势为零
D. 在 0−2×10−2 s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零

28. 如图所示，N 匝矩形导线框以角速度 ω 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕轴 OOʹ 匀速转动，线框面积为 S，线框的电阻、电感均不计，外电路接有电阻 R 、理想交流电流表 Ⓐ 和二极管 D。二极管 D 具有单向导电性，即正向电阻为零，反向电阻无穷大。下列说法正确的是
A. 交流电流表的示数 I=ω2RNBS
B. 一个周期内通过 R 的电荷量 q=2NBSR
C. R 两端电压的有效值 U=ω2NBS
D. 图示位置电流表的示数为 0

三、多项选择题（共2小题；共8分）
29. 如图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路虚线 MN 右侧有磁感应强度的大小为 B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止，下列结论正确是
A. 感应电流的方向不变B. CD 段直线始终不受安培力
C. 感应电动势的最大值 Em=Bav D. 感应电动势的平均值 E=14πBav

30. 如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻 R。Ox 轴平行于金属导轨，在 0≤x≤4 m 的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度 B 随坐标 x （以 m 为单位）的分布规律为 B=0.8−0.2x( T)。金属棒 ab 在外力作用下 从x=0 处沿导轨运动，金属棒始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从 x1=1 m 经 x2=2 m 到 x3=3 m 的过程中，R 的电功率保持不变，则金属棒
A. 在 x2 与 x3 处的电动势之比为 1:3
B. 在 x1 与 x3 处受到磁场 B 的作用力大小之比为 3:1
C. 从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中通过 R 的电荷量之比为 5:3
D. 从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中 R 产生的焦耳热之比为 5:3
答案
第一部分
1. A
【解析】线圈从中性面开始转过 180∘ 过程中，感应电动势的平均值为 E=NΔΦΔt=N2BSπ=2NBSωπ，感应电动势的最大值 Em=NBSω，则感应电动势的最大值和平均值之比是 π2，选项A正确，B 、C、D错误。
2. B
【解析】门关闭时，穿过门上线圈的磁通量为中 =11.6×10−4 Wb，将门打开转过 90∘ 时磁通量为 =20，则有 ΔΦ=−2=1−1.6×10−4 Wb，由公式 E=nΔΦΔt 得，线圈中产生的感应电动势的大小为 E=4×10−3 V，选项B正确，A 、C、D错误。
3. B
【解析】电源电动势的来源很多，不一定是由于电磁感应产生的，所以选项A错误；
在电磁感应现象中，如果没有感应电流，也可以有感应电动势，C错误；
电路中的电流可能是由化学电池或其它电池作为电源提供的，所以有电流不一定有感应电动势.
4. D
5. D
【解析】由题意知 ΔΦΔt=2 Wb/s，故 E=ΔΦΔt=2 V，保持不变。
6. B
【解析】 Φ 、 ΔΦ 、 ΔΦΔt 的大小没有直接关系，磁通量的变化量大，磁通量的变化率不一定大，选项A错误；磁通量的变化率 ΔΦΔt 表示穿过某一面积的磁通量变化的快慢，磁通量变化率越大，磁通量变化就越快，选项B正确；由于 Φ 与 ΔΦΔt 的大小没有关系，所以磁通量等于零时，磁通量可能正在变化，此时磁通量的变化率不为零，选项C错误；由感应电动势公式 E=nΔΦΔt 知，感应电动势的大小与匝数有关，选项D错误。
7. D
【解析】由法拉第电磁感应定律 E=nΔΦΔt 可知，感应电动势的大小与 Φ−t 图象的斜率成正比。①图斜率为零，不产生感应电动势，可知A错。②图斜率不变，感应电动势不变，所以B错。③图中 0∼t1 时间内的斜率大于 t1∼t2 时间内的斜率，所以C错。④图中斜率先减小后增大，可知感应电动势先减小后增大，故D正确。
8. C
9. B
10. B
【解析】 E=ΔΦΔt=2BST2=4BST，Em=BS2πT=2πBST，所以 EEm=2π，B正确。
11. C
12. B
13. C
【解析】万有引力常量 G 的测量是由卡文迪许完成的，不是库仑，选项A错误，
电磁感应定律是由纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后总结出的规律，后人称之为法拉第电磁感应定律，选项B错误、C正确，胡克认为只在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹性形变量成正比，选项D错误。
14. C
【解析】由题图可知，在 0∼1 s 内，穿过线圈的磁通量变化率为 k1=ΔΦ1Δt1=0.011 Wb/s=0.01 Wb/s，则感应电动势为 E1=nΔΦ1Δt1=1 V，1∼1.2 s 内，穿过线圈的磁通量变化率为 k2=ΔΦ2Δt2=−0.010.2 Wb/s=−0.05 Wb/s，则感应电动势为 E2=nΔΦ2Δt2=−5 V。对于线圈，在一个周期内产生的热量 Q=Q1+Q2=E1Rt1+E2Rt2=120.5×1 J+520.5×0.2 J=12 J；根据交变电流有效值的定义可得 I=25 A。选项A、B、D错误，C正确。
15. B
【解析】此传感器是利用线圈中磁通量发生变化时产生感应电流的原理来实现检测的。当车轮转动时，带动齿轮转动，相当于将铁块插入和拔出线圈，从而使线圈中磁通量发生变化而产生感应电流，选项A错误，B正确；当车轮转速减慢时，线圈中磁通量的变化减慢，产生的感应电流的周期变大，由 E=nΔΦΔt 可知，感应电动势减小，则电流变小，选项C、D错误。
16. B
【解析】由于两次条形磁铁插入线圈的起始和终止位置相同，因此磁通量的变 ΔΦ=Φ2−Φ1 相同，故A错。根据 E=nΔΦΔt 可知，第一次磁通量变化较快，所以感应电动势较大。而闭合电路电阻相同，所以感应电流也较大，故B正确。通过 Ⓖ 的电量 q=IΔt=ERΔt=ΔΦRΔt⋅Δt=ΔΦR，即两次通过 Ⓖ 的电荷量相同，故C不对。若 S 断开，虽然电路不闭合，没有感应电流，但感应电动势仍存在，故 D不对。
17. B
【解析】根据 K 闭合时传感器示数变为原来的一半，推出带正电小球受向上的电场力，即上极板带负电，下极板带正电，线圈感应电动势的方向从上极板经线圈流向下极板，根据安培定则知感应磁场的方向向下，与原磁场方向相反，又由楞次定律得线圈中磁场正在增强；对小球受力分析得 qEd=mg2，其中感应电动势 E=nΔΦΔt，代入得 ΔΦΔt=mgd2nq，故B正确．
18. A
【解析】第一次匀速拉出时平均感应电动势 E＝Blv1，第二次匀速转动 90 ° 时，ω=2v2l，所用时间 t=π2ω=πl4v2，平均感应电动势 E=Bl×l2t=2v2Blπ，因此 v1∶v2＝2π，选A。
19. D
【解析】由于油滴带正电，所以上极板带负电，当磁场向上增强或向下减弱时，线圈上端感应电动势为负极。油滴处于静止状态，mg=qUd，U=mgdq，则线圈感应电动势 E=UR(R+r)=mgd(R+r)qR，由法拉第电磁感应定律 E=nΔΦΔt，n=Ek=dmg(R+r)kRq，选D。
20. D
【解析】由图可知，t1 和 t3 这两时刻的磁通量大小为 0，方向相反；故穿过线圈磁通量的变化量为 0；故A错误；
从 t3 到 t4 这段时间磁通量的变化为 BS，则平均电动势 E=NBSΔt；因此通过电阻 R 的电荷量为 q=NBS(r+R)ΔtΔt=NBSR+r；故B错误；
t3 时刻电动势 E=NBSω；则由法拉第电磁感应定律可知：E=NΔΦΔt；则穿过线圈的磁通量变化率为 BSω；故C错误；
电流表的示数为有效值，则有：I=ER=NBSω2(R+)；故D正确；
21. D
【解析】 S 闭合时传感器上恰好无示数，说明小球受竖直向上的电场力，且电场力大小等于重力大小，因小球带正电，所以上极板带负电，下极板带正电，由楞次定律可知感应电流的磁场向下，故磁场 B 正在增强，根据法拉第电磁感应定律 E=ΔΦΔt=U，又 q⋅Ud=mg 得 ΔΦΔt=mgdnq。
第二部分
22. B， C
【解析】根据法拉第电磁感应定律可知 1 V=1 Wb/s，选项B正确。T 是磁感应强度 B 的单位，1 T 显然不等于 1 Wb，故A错误。根据磁通量的定义，1 Wb=1 T⋅m2，可知C正确，D错误。
23. A， B
【解析】两次磁通量变化相同，第一次时间短，则第一次线圈中磁通量变化较快，故A正确.
感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量的变化率大，感应电动势大，产生的感应电流大，故B正确，C错误.
断开电键，电流表不偏转，故感应电流为零，但感应电动势不为零，故D错误.故选A、B.
24. A， B
【解析】将磁铁插到闭合线圈的同一位置。
磁通量的变化量相同，而用的时间不同，所以磁通量的变化率不同，第一次时间短变化快，感应电动势大，故A、B正确；
若断开 S，无感应电流，但有感应电动势，故D错误。
25. B， C
【解析】由感应电流产生的条件可知，若线圈不闭合，不产生感应电流，选项A错误。不管电路闭不闭合，只要磁通量发生变化，电路中就有感应电动势产生，选项B、C正确。感应电动势的大小取决于磁通量变化的快慢，选项D错误。
26. B， C
【解析】图示位置 bc 和 ad 的瞬时切割速度均为 v=ωl2ad 边与 bc 边产生的感应电动势都是 E=Blv=12Bl2ω 且 bd 为高电势端，故整个线圈此时的感应电动势 e=2×n12Bl2ω=nBl2ω，感应电流为 nBl2ωR，B正确。
由右手定则可知线圈中的电流方向为 adcba，A错误。
此时磁通量为 0，但磁通量变化率最大，故选项为B、C。
27. B， C
【解析】由法拉第电磁感应定律知 E∝ΔΦΔt，故 t=0 及 t=2×10−2 s 时刻，E=0 ，A错，C对。
t=1×10−2 s ， E 最大，B对。
0∼2×10−2 s ， ΔΦ≠0 ， E≠0 ，D 错.
28. A， B
【解析】设回路中电流的有效值为 I，由电流的热效应可知，12(NBωS2R)2RT=I2RT，I=NBωS2R，A 正确，D 错误；
电阻 R 两端电压 U=IR=NBωS2，C 错；
一个周期内通过 R 的电荷量 q=NΔΦR=2NBSR，B 正确。
第三部分
29. A， C， D
【解析】在闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向不变，选项 A 正确；
根据左手定则可以判断，CD 段所受安培力向下，选项 B 错误；
当半圆闭合回路一半进入磁场时，等效切割长度最大为 a，这时感应电动势最大，Em=Bav，选项 C 正确；
感应电动势的平均值 E=ΔΦΔt=B⋅12πa22av=14πBav，选项 D 正确。
30. B， C， D
【解析】
由于金属棒在运动过程中，R 的电功率不变，则由 P=I2R 知电路中电流 I 不变，又根据 E=IR 知在 x1 与 x3 处电动势相同，选项A错误；由题意知在 x1 、 x2 、 x3 处的磁感应强度分别是 0.6 T 、 0.4 T 、 0.2 T，设导轨间距为 L，由 F=BIL 知金属棒在 x1 与 x3 处受到作用力大小之比为 3:1，选项B正确；由 E=ΔΦΔt，q=IΔt，得 q=ΔΦR，如图为 B 随 x 变化的图象，图线与坐标轴所围的面积与 L 的乘积表示回路磁通量的变化量 ΔΦ，可知金属棒从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中通过 R 的电荷量之比为 5:3。选项C正确；根据 Q=I2RΔt 和 q=IΔt 可知金属棒从从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中所用的时间之比为 5:3。则 R 产生的焦耳热之比为 5:3，选项D正确。