专题11 电磁感应-2021年新高考物理模拟题分项汇编

专题11  电磁感应

1．（2021·湖南高三一模）美媒称，中国第三艘航母（第二艘国产航母）正在建造当中，很可能体现出优于前两艘航母的技术进步，新航母很可能比两艘“前辈”更大，并配备电磁弹射系统，允许更大，更重的飞机携带更多武器，执行更远距离任务，航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（　　）

A．若将金属环置于线圈的右侧，环将不能弹射出去

B．金属环向左运动过程中将有扩大趋势

C．若将电池正、负极调换后，金属环不能向左弹射

D．合上开关S的瞬间，从左侧看环中产生沿逆时针方向的感应电流

2．（2021·北京海淀区高三一模）线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的PQ连线上。条形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正确的是（　　）

A． B．

C． D．

3．（2021·北京西城区高三一模）如图所示，赤道附近地区的几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长约20 m的导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。甲、乙两位同学按某一方向摇动导线的AB段，另两位同学观察电流计的指针。下列说法正确的是（　　）

A．若摇绳同学沿南北方向站立，摇绳过程中观察到电流计指针偏转不明显，其主要原因是导线太短

B．若摇绳同学沿东西方向站立，当导线运动到最高点时回路中的电流最小

C．若摇绳同学沿东西方向站立，摇绳过程中回路中的电流方向始终不变

D．若摇绳同学沿东西方向站立，换用更细的导线会使电流计指针偏转更明显

4．（2021·广东高三一模）如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向有与abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁场后滑行一段距离停止。则小车（　　）

A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为adcba

B．离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为abcda

C．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流

D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左

5．（2021·辽宁葫芦岛市高三一模）如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以F表示拉力、以Uab表示线框ab两点间的电势差、I表示通过线框的电流（规定逆时针为正，顺时针为负）、P表示拉力的功率，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

6．（2021·广东肇庆市高三二模）如图所示，将粗细均匀的导体圆环固定在竖直平面内，圆环半径为a，圆环的最高点A处用铰链连接粗细均匀的导体棒AD，导体棒的长度为2a，电阻为r，圆环电阻不计，整个装置处于垂直纸面向里的 x匀强磁场中。现使导体棒AD绕铰链从水平位置开始顺时针匀速转动，导体棒与圆环始终接触良好。导体棒转动一周的过程中，i表示 x流过导体棒的电流，取电流从A流向D的方向为正方向，则正确描述电流i随时间t变化关系的是（　　）

A． B． C． D．

7．（2021·浙江高三二模）如图所示，匀强磁场中有一等边三角形线框abc，匀质导体棒在线框上向右匀速运动。导体棒在线框接触点之间的感应电动势为E，通过的电流为I。忽略线框的电阻，且导体棒与线框接触良好，则导体棒（　　）

A．从位置①到②的过程中，E增大、I增大

B．经过位置②时，E最大、I为零

C．从位置②到③的过程中，E减小、I不变

D．从位置①到③的过程中，E和I都保持不变

8．（2021·河北高三一模）如图，平行导轨左端接有电阻和线圈，导体棒MN与导轨垂直，其右侧存在垂直于纸面的匀强磁场，MN保持向右做匀速运动，且与导轨接触良好，则MN中电流随时间变化的图像可能正确的是（　　）

A． B． C． D．

9．（2021·北京丰台区高三一模）如图所示，金属圆环水平放置在匀强磁场中，磁场方向竖直向上，磁感应强度均匀增大。下列说法正确的是（　　）

A．圆环内产生感应电流是因为自由电子受到洛伦兹力的作用

B．圆环内产生感应电流是因为自由电子受到电场力的作用

C．圆环内产生的感应电流逐渐增大

D．如果把金属圆环换成金属圆盘，不会产生感应电流

10．（2021·北京东城区高三一模）如图所示，空间中某区域内存在竖直向下的匀强磁场，将一水平放置的金属棒ab从磁场外紧贴磁场边缘以某一速度水平抛出，不计空气阻力，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域。下列说法正确的是（　　）

A．a点电势比b点高

B．从抛出到落地的过程中，电子不断从b向a定向移动

C．单位时间内ab扫过的曲面中的磁通量是定值

D．电场力使金属棒两端分别积累了正、负电荷

11．（2021·辽宁抚顺市高三一模）如图所示，有一与水平面成30°放着两根相距为的足够长的光滑平行金属导轨和，导轨的电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一个阻值的电阻，导轨上跨放着一根长，质量，电阻值的金属棒，金属棒与导轨正交放置，接触良好，交点为c、d。空间有垂直导轨平面向下的匀强磁场，金属棒沿导轨和匀速下滑，，下列说法正确的是（　　）

A．金属棒匀速下滑的速度为

B．c、d两点间的电势差为

C．a、b两点间的电势差为

D．金属棒的发热功率为

12．（2021·江苏南京市高三二模）如图所示，金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直，ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行，不计一切摩擦。则（　　）

A．金属框的速度逐渐增大，最终趋于恒定

B．金属框的加速度逐渐减小，最终为零

C．导体棒所受安培力逐渐增大，最终趋于恒定

D．导体棒到金属框be边的距离逐渐增大，最终趋于恒定

13．（2021·山东济南市历城二中高三模拟）如图所示，倾斜平行金属导轨PQ、MN处在垂直导轨平面的匀强磁场中，铜棒ab垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，由静止释放铜棒，在铜棒运动中闭合开关S，之后通过电阻R的电荷量为q，铜棒速度为v，铜棒和导轨电阻不计，不计摩擦。则下列表达q、v与时间t的关系图像，不可能成立的是（　　）

A．B．C．D．

14．（2021·福建福州市高三二模）如图甲所示，通电的螺线管右侧有一金属圆环，在螺线管中通入如图乙所示的正弦交变电流，规定甲图中所示电流方向为正方向。在B时刻，金属环（　　）

A．感应电流为逆时针方向（从左向右方向观察）

B．受到水平向左的安培力作用

C．磁通量最大

D．感应电动势最大

15．（2021·湖南娄底市高三零模）如图甲所示，平行边界、间有垂直光滑绝缘水平桌面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为1T，正方形金属线框放在左侧的水平桌面上。用水平向右的恒定力拉金属线框，使金属线框一直向右做初速度为零的匀加速直线运动，施加的拉力F随时间t变化规律如图乙所示，已知金属线框的质址为4.5kg、电阻为2Ω，则下列判断正确的是（　　）

A．金属框运动的加速度大小为

B．金属框的边长为1m

C．金属框进磁场过程通过金属框截面电址为0.5C

D．金属框通过磁场过程中安培力的冲量大小为1N·s

16．（2021·河北衡水高三模拟）如图所示，两个金属轮A1、A2，可绕通过各自中心并与轮面垂直的固定的光滑金属细轴O1和O2转动，O1和O2相互平行，水平放置，每个金属轮由四根金属辐条和金属环组成，A1轮的辐条长为a1、电阻为R1，A2轮的辐条长也为a1、电阻为R2，连接辐条的金属环的宽度与电阻都可以忽略。半径为a0的绝缘圆盘D与A1同轴且固连在一起，一轻细绳的一端固定在D边缘上的某点，绳在D上绕足够匝数后，悬挂一质量为m的重物P。当P下落时，通过细绳带动D和A1绕轴转动，转动过程中A1、A2保持接触，无相对滑动。两轮与各自轴之间保持良好接触，无相对滑动，两轮与各自细轴之间保持良好的电接触。两细轴通过导线与一阻值为R的电阻相连，除R和 A1、A2两轮中辐条的电阻外，所有金属电阻都不计，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与转轴平行，现将P由静止起释放，则（　　）

A．重物在下落过程中，减少的重力势能转化为重物的动能和电路电阻发热的内能

B．通过电阻R中的电流方向由N→M

C．通过电阻R中的电流方向由M→N

D．P下落过程中的最大速度为

17．（2021·广东高三模拟）如图所示，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ水平放置，轨道间距为L。现有一个质量为m，长度为L的导体棒ab垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，导体棒和轨道电阻均可忽略不计。有一电动势为E、内阻为r的电源通过开关S连接到轨道左端，另有一个定值电阻R也连接在轨道上，且在定值电阻右侧存在着垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现闭合开关S，导体棒ab开始运动，则下列叙述中正确的有（　　）

A．导体棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当速度达到最大时导体棒中无电流

B．导体棒所能达到的最大速度为

C．导体棒稳定运动时电源的输出功率

D．导体棒稳定运动时产生的感应电动势为E

18．（2021·广东高三模拟）如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m有效长度（等于导轨宽度）为L的金属棒ab。导轨的一端连接电阻R，其他电阻均不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab在一水平恒力F作用下由静止开始向右运动，则（　　）

A．随着ab运动速度的增大，其加速度也增大

B．外力F对ab做的功等于电路中产生的电能

C．当ab棒的速度为v时，ab棒两端的电势差为BLv

D．无论ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能

19．（2021·重庆高三二模）如题图所示，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的足够长的光滑金属导轨，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向里。具有一定质量和电阻的金属杆ab垂直导轨放置，与导轨接触良好。开始时，断开开关S，让金属杆ab由静止开始沿导轨下落，经过一段时间后，闭合开关S。从闭合开关S开始计时，取竖直向下为正方向，金属杆的速度v、加速度a、安培力F及电流表示数i随时间t变化的图象可能是题图中的（　　）

A． B．

C． D．

20．（2021·山东枣庄市高三二模）如图甲所示，足够长的光滑金属导轨内有垂直于导轨平而向里方向不变的匀强磁场，其磁感应强度B随时间t的变化图像如图乙所示。导轨左端接有一个电阻值恒为R的灯泡。从0时刻开始，垂直于导轨的导体在水平外力F的作用下从导轨的左端沿导轨以速度v水平向右匀速运动。导体棒的长度为l，导体棒运动过程中与导轨接触良好，导体棒与导轨的电阻均不计。在导体棒向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．灯泡亮度不变

B．灯泡逐渐变亮

C．在运动后的时刻，

D．在运动后的时刻，

21．（2021·福建漳州市高三二模）如图为带灯的自行车后轮的示意图金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直纸面（车轮平面）向里。若自行车后轮逆时针转动的角速度恒为，不计其它电阻，则（　　）

A．通过每个小灯泡的电流始终相等

B．当金属条在磁场中运动时，金属条中的电流从指向

C．当金属条在磁场中运动时，电路的总电阻为

D．当金属条在磁场中运动时，所受安培力大小为

22．（2021·广东高三模拟）足够大磁场区域，磁场垂直于纸面向里，磁感应强度的大小在竖直方向均匀分布，而沿水平向右的方向逐渐增大。如图所示，磁场内一个质量为m的铜制圆环从光滑斜面（倾角为θ）上端某位置由静止释放后沿斜面滚下，并且始终保持在竖直平面内。已知重力加速度为g。关于圆环沿斜面滚动的过程，下列说法正确的是（　　）

A．圆环做匀加速直线运动，其加速度大小为gsinθ

B．斜面对圆环的支持力大小恒为mgcosθ

C．圆环中的感应电流方向一直是逆时针

D．圆环的机械能减少

23．（2021·天津高三模拟）如图所示，两平行光滑的金属导轨相距L=0.5m，导轨的上端连接一阻值为R=1Ω的电阻，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，导轨处于磁感应强度大小为B=1T、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。一粗细均匀、质量为m=0.5kg的金属杆ab，从高为h处由静止释放，下滑过程始终保持与导轨垂直且接触良好，金属杆的电阻为r=0.1Ω。经过一段时间后，金属杆达到最大速度vm。轨的电阻和空气阻力均可忽略，重力加速度g取10m/s2。下列结论正确的是（　　）

A．金属杆的最大速度vm等于10m/s

B．金属杆的速度为时的加速度大小为3.75m/s2

C．金属杆从开始运动到滑至底端的整个过程中，电阻R产生的焦耳热为mgh－

D．金属杆从开始运动到滑至底端的整个过程中，通过金属棒的电荷量为

24．（2021·福建福州市高三一模）磁悬浮列车动力原理如下图所示，在水平地面上放有两根平行直导轨，轨间存在着等距离的正方形匀强磁场B1和B2，方向相反，，导轨上放有金属框abcd，其边长等于轨道间距L，金属框电阻为R，磁场B1、B2同时以速度v向右匀速运动从可带动金属框运动，金属框受到的阻为恒为其速度的k倍。下列说法正确的是（　　）

A．金属框中的感应电流方向始终不变

B．金属框受到的安培力方向始终不变

C．金属框的最终速度为

D．稳定后系统消耗的功率为

25．（2021·河北高三一模）如图，间距为的足够长平行导轨固定在水平面上，导轨左端接阻值为的电阻。导轨之间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为的金属杆从左侧水平向右以的速度进入磁场，在水平外力控制下做匀减速运动，后速度刚好减为零。杆与导轨间的动摩擦因数为0.1，忽略杆与导轨的电阻，重力加速度g取。杆从进入磁场到静止过程中，下列说法正确的是 （　　）

A．通过电阻的电荷量为 B．整个过程中安培力做功为

C．整个过程中水平外力做功为零 D．水平外力对金属杆的冲量大小为

26．（2021·湖南邵阳市高三一模）如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨L1、L2，其间距d=0.5 m，左端接有电容C=l000μF的电容器，质量m=l0g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂互导轨所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=2T。现用一沿导轨方向向右的恒力，F1=0.44 N作用于导体棒，使导体棒从静止开始运动，经t时间后到达B处，速度v=8 m/s。此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小变为F2，又经t时间后导体棒返回到初始位置A处，整个过程电容器未被击穿。则（　　）

A．导体棒运动到B处时，电容器C上的电荷量8×10-3 C

B．导体棒运动到B处时，导体棒的加速度大小为40 m/s2

C．2F1= F2

D．3F1= F2

27．（2021·辽宁锦州市高三一模）如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻R，宽度为L，电阻不计，导轨处于磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中，一质量为m电阻不计的金属棒垂直导轨放置，在恒力F作用下，从静止开始运动，达到最大速度后撤去拉力，最终停止，已知从静止到达到最大速度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能，则下列说法正确的是（　　）

A．运动过程中的最大速度

B．加速运动过程中运动的最大位移

C．撤去F后，通过R的电量

D．减速过程中运动的最大位移

28．（2021·山东高三一模）如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由直窄轨AB、CD以及直宽轨EF、GH组合而成，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，AB、CD等长且与EF、GH均相互平行，BE、GD等长、共线，且均与AB垂直，窄轨间距为，宽轨间距为L。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场。由同种材料制成的相同金属直棒a、b始终与导轨垂直且接触良好，棒长为L、质量为m、电阻为R。初始时b棒静止于导轨EF段某位置，a棒从AB段某位置以初速度v0向右运动，且a棒距窄轨右端足够远，宽轨EF、GH足够长。下列判断正确的是（　　）

A．a棒刚开始运动时，b棒的加速度大小为

B．经过足够长的时间，a棒的速度为

C．整个过程中通过回路的电荷量为

D．整个过程中b棒产生的焦耳热为

29．（2021·山东烟台市高三一模）如图所示，间距为L、电阻不计的两根足够长的光滑平行金属导轨放置在绝缘的水平桌面上。质量均为m、阻值均为R的金属棒ab和cd垂直于导轨放置，两棒正中间用一根长为l的绝缘细线相连。棒ab右侧有一宽度为s的矩形匀强磁场区域，s＞l，磁场方向竖直向下。从图示位置开始在ab棒上施加向右的水平恒力F，使金属棒ab和cd向右匀速进入匀强磁场区域，当cd棒进入磁场后，立即撤去拉力F，最后两根金属棒能够穿出磁场区。已知ab刚开始运动时，细线恰好伸直且无拉力，金属棒在运动过程中保持与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）

A．金属棒进入磁场区域的速度为

B．两根金属棒进入磁场区域和离开磁场区域过程中，流过金属棒ab的电荷量绝对值相等

C．金属棒cd离开磁场区域后两根金属棒的速度为

D．两根金属棒在穿过磁场区域的过程中，回路中产生的总焦耳热为

30．（2021·湖南衡阳市高三一模）如图所示，两根间距为的光滑平行金属导轨，左侧向上弯曲，右侧水平，水平导轨处在磁感应强度为的竖直向上的匀强磁场中。两根金属棒始终垂直导轨，与导轨接触良好，棒的长度均为、质量均为、阻值均为。金属棒从竖直高度处由静止释放沿导轨下滑。导轨电阻不计，整个过程中金属棒和未相碰，则（　　）

A．释放后金属棒最终停在水平轨道上

B．金属棒刚进入磁场时，金属棒两端电压大小

C．整个过程中流过金属棒的电荷量为

D．整个过程中金属棒产生的焦耳热为

31．（2021·山东济南市高三一模）如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，正方形线框abcd以与ab垂直的速度v0向右运动，一段时间后进入磁场，磁场宽度大于线框宽度。ab边刚进入磁场时的速度为v0。整个过程中ab、cd边始终与磁场边界平行。若线框进入磁场过程中通过线框的电荷量为q，线框中产生的焦耳热为Q，则线框穿出磁场过程中（　　）

A．通过线框的电荷量为q B．通过线框的电荷量为q

C．线框中产生的焦耳热为 D．线框中产生的焦耳热为Q

32．（2021·山东高三模拟）如图甲所示，光滑金属导轨ab、ac成45°角放置在水平面上，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B。长直导体棒垂直ac放置在导轨上，并与ab、ac交于E、F两点，且EF=L0。在外力作用下，导体棒由EF处运动到GH处，速度由v0减小到，速度的倒数随位移x变化的关系图线如图乙所示。除阻值为R的电阻外，其他电阻均不计。在棒由EF处运动到GH处的过程中（　　）

A．导体棒所受安培力逐渐增大

B．导体棒所受安培力逐渐减小

C．克服安培力做功为

D．克服安培力做功为

33．（2021·广东深圳市高三一模）如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小v、流过的电量q与时间t或位移x的关系图像正确的有（　　）

A．B．C． D．