【备考2022 高考物理二轮专题复习】 电磁学填空题专练2 磁场 电磁感应 交变电流（含解析 ）

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【备考2022 高考物理二轮专题复习】 电磁学填空题专练2 磁场 电磁感应 交变电流（含解析 ）
1．如图所示，是光滑的直角金属导轨，沿竖直方向，沿水平方向。为靠在导轨上的一根金属直棒，端较端更靠近点。金属直棒从静止开始在重力作用下运动，运动过程中端始终在上，端始终在上，直到金属直棒完全落在上。整个装置放在一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。金属直棒在运动过程中感应电流的方向为___________，金属直棒所受磁场力的方向为__________。

2．如图所示，一个均匀导电金属圆环接入电路中，初始接入点a、b 是圆环直径上的两个端点。金属圆环处在磁感应强度为 B的匀强磁场中，磁场方向与圆环所在平面垂直，此时整个金属圆环受到的安培力大小为 F。若接入点 a 保持不动，电路中总电流I 保持不变，接入点 b 沿圆环转过 ，则金属圆环受到的安培力方向转过角度为________，安培力的大小变为_______。

3．如图，为了研究磁体S极附近Q点的磁场强弱，在该处垂直于磁场方向放置“很短”的一小段通电导线，设导线中的电流为I，导线的长为l，受到的磁场力为F。若改变I或l，则比值将______（选填“发生变化”或“保持不变”）。试问通电导线为什么要取得“很短”？______。

4．徐老师用实验来探究自行车测速码表用的霍尔元件中自由电荷的电性。如图所示，设NM方向为x轴，沿EF方向（y轴）通入恒定电流I，垂直薄片方向（z轴）加向下的磁场B，测得沿___________（填“x”“y”或“z”）轴方向会产生霍尔电压，如果自由电荷为负电荷，则___________（真“M”或“N”）板电势高。

5．面积为的矩形导线圈处于磁感应强度大小为、方向水平的匀强磁场中，线圈平面与磁感线方向垂直，穿过该线圈的磁通量为_______，若以线圈边为轴，使线圈顺时针转动，则在该转动过程中，穿过该线圈的磁通量_______（填“变大”、“变小”、“不变”或“先变大后变小”）．

6．在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，半径为 R 的半球形球壳如图（a）放置，穿过它的磁通量为_______；面积为 S 的矩形线框在该磁场中的初始位置如图（b）中实线所示，线框绕 O 轴逆时针转动到与磁场垂直的虚线位置，这一过程中穿过线框的磁通量的变化量大小为______。

7．如图为电磁流量计的示意图，圆管用非磁性材料制成，匀强磁场方向如图所示。当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U就可以知道管中液体的流量——单位时间内流过管道横截面的液体体积Q。已知圆管直径为d，磁感应强度为 B，设管中各处液体的流速v相同。可推得：Q与v的比例系数为_______，Q与U的关系式为：Q＝_______。

8．直导线ab内通有稳恒电流，产生磁场方向如图，导线中的电流方向为_________（选填“从a到b”或“从b到a”）；一线框从M处沿ab所在竖直平面向下移动到N处，线框内的磁通量变化情况是________。

9．反映磁场的力的性质的物理量是___________，匀强磁场的磁感线是平行的___________直线。
10．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，导轨间距L=0.5m，导轨电阻不计，上端与一阻值为R=0.2Ω电阻连接。在虚线以下有一足够大匀强磁场，磁感强度B=0.1T，磁场方向垂直于导轨平面。一质量m=0.025kg，电阻r=0.1Ω导体棒水平置于导轨上，离磁场上边界的距离h=0.45m。静止释放导体棒，求：（重力加速度g取10m/s2，导体棒与导轨始终良好接触。）
（1）导体棒进入磁场后电阻R上的电流方向______；（选填“向左”、“向右”）
（2）导体棒刚进入磁场时的速度v1大小和加速度a1大小与方向；______
（3）简要描述金属棒进入磁场后，速度如何变化和加速度变化情况，速度变化情况：______；加速度如何变化：______。
（4）下滑过程中电阻R上的最大功率Pm。______

11．磁悬浮高速列车在我国已投入正式运行，磁悬浮的原理如图所示。图中A是圆柱形磁铁，B是超导圆环，将B靠近A，水平放在A的上方，它就能在磁场力的作用下保持悬浮。在B靠近A的过程中，B中就会产生感应电流，这是因为___________。由B中的感应电流方向可知，A的上端为___________极。

12．如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面向外，由于磁场发生变化，回路变为圆形，在此过程中，该磁场___________（选填“逐渐增强”或“逐渐减弱”），回路中感应电流的方向___________（选填“顺时针”或“逆时针”）。

13．如图所示，Ⅰ、Ⅲ为两匀强磁场区，Ⅰ区域的磁场方向垂直纸面向里，Ⅲ区域的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度均为B，两区域中间为宽s的无磁场区Ⅱ，有边长为L（L>S），电阻6R的正方形金属框abcd置于Ⅰ区域，ab边与磁场边界平行，现拉着金属框以速度v向右匀速移动。当ab边刚进入磁场区Ⅲ时，通过ab的电流的大小______，把金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中拉力所做的功______。

14．继2018年“东方超环”实现一亿度运行之后，更先进的“中国环流2号”（图甲）于2020年12月4日首次放电成功，我国的托卡马克技术又有了新的突破，正在引领全世界走向能源的圣杯——可控核聚变。可控核聚变的磁约束像一个无形的管道，将高温等离子体束缚在其中，通过电磁感应产生的涡旋电场给等离子体加速，使其达到核聚变的点火温度。利用环流2号的原理，可以做一些简化后的模拟计算。半径为r的环形光滑管道处于垂直纸面向里、随时间均匀增大的匀强磁场中，磁感应强度的变化规律为B=kt，如图乙所示。t=0时刻，一个质量为m、电荷量为+q的微粒，从静止开始被涡旋电场加速，t时刻与一个静止的中性粒子m0相撞，并结合在一起，电荷量不变。在计算过程中均不考虑重力。
（1）① 随时间均匀增大的匀强磁场在管道内产生涡旋电场的强弱___________；
A．增大        B．不变        C．减小
② 请说出微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向；___________
（2）① 求碰前瞬间带电微粒的速度v；___________
② 请证明：无论m0多大，碰后瞬间管道对结合体的作用力方向均沿圆环半径向外。___________

15．在“研究磁通量变化时感应电流的方向” 实验中，实物电路连接如图：


（1）实物图中有一个元件接错了回路，请指出并改正：____________；
（2）为了方便探究感应电流方向的规律，实验应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、__________三者的关系；
（3）在实验中，变阻器滑片向右移动，观察到灵敏电流计指针向右偏转，已知原线圈A中的电流是顺时针方向（从上往下看），则流经灵敏电流计的电流方向是____________（选填“左进右出”或“右进左出”）；为使灵敏电流计指针向左偏转，采取的方法有（写出一种方法）：____________；
（4）某组同学实验中，发现灵敏电流计指针的偏转始终很小，可能的原因是_________。
16．如图所示，AB两个线圈在同一平面上，A线圈在B线圈中。当只在B线圈中通以逆时针方向的电流，则穿过A线圈的磁通量方向为___________；当只在A线圈中通以顺时针方向不断减小的电流，B线圈会产生___________时针方向的感应电流。

17．让两个相同的闭合金属环A和B分别从同高度静止开始释放，其中A穿过一条形磁铁，B下方无磁铁。发现A比B下落得慢。

分析其原因：
(1)A环下落时，由于穿过磁铁，环中会产生感应电流。理由是：______。
(2)由于A环中有感应电流，会受到一个向上的阻力作用。其理论依据是：______。
(3)而B环只受重力，做自由落体运动，因此比A环下落要快一点。
18．两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动。当AB在外力F的作用下水平向右运动时，导体棒CD中感应电流的方向为_______,它会向_______运动。

19．如图，逆时针环形电流外有一被扩张的软金属弹簧圈，当其由环形电流外侧收缩到内侧虚线位置过程中，弹簧圈内的磁通量大小变化情况为__________；弹簧圈所受安培力的方向沿半径_____________。

20．如图所示，A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合。现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则金属环B的面积有_________的趋势（选填“扩大”或“缩小”），丝线受到的拉力________。（选填“增大”“减小”或“不变”）

21．如图，上下两块金属板水平放置，相距为d，板间电压为U。两板间右侧区域存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。将喷墨打印机喷嘴处在两板中线左侧位置，从喷嘴水平向右喷出质量为m、速度为v0的带电墨滴。墨滴在电场区域恰能做匀速直线运动，并垂直磁场左边界进入电场、磁场共存区域，最终垂直打在下板上。重力加速度为g，则墨滴带电量大小q=_______ ； 磁感应强度B=_________（均用题中物理量符号表示）。

22．如图，长度均为L的长直导体棒a、b平行置于光滑绝缘水平桌面，b棒固定，a棒与力传感器相连。当a、b中分别通以大小为Ia、Ib的恒定电流时，a棒静止，传感器受到a给它水平向左、大小为F的拉力。则a、b中的电流方向______（选填“相同”或“相反”），a中电流在b棒所在处产生的磁感应强度大小为______。

23．匀强磁场中有一根长度为0.5m重力为5N垂直于纸面水平放置的导体棒，用细线悬挂于O点，当导体棒通入方向垂直纸面向内的4A电流时，处于如图所示的静止状态，图中细线与竖直方向成30°夹角。磁场磁感应强度的最小值为________T，方向是___________。

24．用如图等臂天平可测量磁感应强度B，天平右侧下方悬挂的矩形线圈宽为L，共N匝。虚线框中匀强磁场垂直于纸面，线圈通以图示方向的电流I时，天平平衡。保持电流大小不变，改变其方向，从左盘中移动质量为m的砝码至右盘，使天平重新平衡。由此可知磁场的方向垂直纸面向_______，磁感应强度大小B=___________。（已知重力加速度g）

25．如图甲，两条无限长导线均通以电流强度大小为I的恒定电流，导线的直线部分和坐标轴趋于重合，弯曲部分是以坐标原点O为圆心，半径相同的一段圆弧。已知直线部分在原点O处不产生磁场，若图甲中O处的磁感应强度大小为B0，则图乙中O处磁感应强度大小为___________，方向___________。

26．分析航天探测器中的电子束运动轨迹可知星球表面的磁场情况。在星球表面某处，探测器中的电子束垂直射入磁场。在磁场中的部分轨迹为图中的实线，它与虚线矩形区域ABCD的边界交于a、b两点。a点的轨迹切线与AD垂直，b点的轨迹切线与BC的夹角为。已知电子的质量为m，电荷量为e，电子从a点向b点运动，速度大小为v0，矩形区域的宽度为d，此区域内的磁场可视为匀强磁场。据此可知，星球表面该处磁场的磁感应强度大小为___________，电子从a点运动到b点所用的c时间为___________。

27．如图所示，用长为L的轻绳，悬挂一质量为m的带电小球，放在磁感应强度为B，方向垂直纸面向里的匀强磁场中。现将小球拉到与悬点等高处由静止释放，小球便在垂直于磁场的竖直面内摆动，当小球第一次摆到最低点时，轻绳的拉力恰好为零，重力加速度为g，忽略空气阻力，由此可知小球___________（选填“带正电”“不带电”或“带负电”）当小球第二次经过最低点时轻绳拉力等于___________。

28．如图所示为质谱仪的原理图，某同学欲使用该装置测量某带正电粒子的比荷。粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场方向如图，匀强电场的场强为E。带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线又垂直于磁场的方向射入偏转磁场。偏转磁场是一个以直线为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场。带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点。已知偏转磁场的磁感应强度为，带电粒子的重力可忽略不计。
(1)为保证粒子在速度选择器中做直线运动，速度选择器a板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连，b板需与电源___________（选填“正极”或“负极”）相连。
(2)射入偏转磁场粒子的速度为___________（用题目所给物理量字母表示）。
(3)为了测定粒子比荷，除了题目所给物理量，还需测量___________。

29．如图，假设地球质量分布均匀，距地心O为r处的B点，有一质量为m的质点。已知地球质量为M，引力常量为G，类比电场强度的定义式，可推知地球在B点的引力场强度大小为_________；类比磁场中的磁通量，若要在电场中引入电通量的概念，你认为可用_________表示，并对你的表达式中的物理量符号进行说明：______________。

30．如图所示，一块蹄形磁铁放在水平台秤上，金属棒AB固定在两个磁极之间。当AB中通入电流时，台秤示数减小。则AB棒所受安培力的方向为__________，电流的方向为__________。

31．如图，三块完全相同的磁铁A、B、C套在固定的光滑竖直杆上，相邻磁铁间同名磁极相对。平衡后A、B均悬浮在空中，C在桌面上，则相邻两块磁铁间的距离h1______h2（选填“>”、“     增大
【解析】
【详解】
[1]对A受力分析，受重力和B的排斥力F1，根据平衡条件，有

对B受力分析，受重力，A对其向下的排斥力 ，C对其向上的排斥力F2，根据平衡条件

根据牛顿第三定律

故,由于间距越小斥力越大，故h1＞h2；
[2]向下压系统，对系统做正功，故系统储存的势能增加。
32．     50    
【解析】
【详解】
[1]由运动公式
v2=2as
由牛顿第二定律
F=ma
且
F=BIl
联立解得

[2]磁场力的最大功率
P=Fv=BIlv=50×10×2×104W=107W
33．     A     弱
【解析】
【分析】
考查场物质。
【详解】
[1]．在磁场中，小磁针受力方向为磁感线的切线方向； 而重力的方向竖直向下，基本上指向地心的方向，类比可知，图A最有可能是“重力场”；
[2]．由题知，如果用同一物体受到重力的大小来表示“重力”场的强弱，即重力越大，重力场越强，因同一物体在月球上受到的重力大约是地球的六分之一，说明同一物体在地球上的重力较大，即月球附近的“重力”比地球附近的“重力”场场弱。
34．         
【解析】
【详解】
（1）[1] 线圈中产生感应电动势最大值

感应电动势有效值

则电流的有效值为

（2）[2] 线框从中性面开始转过过程，通过导线横截面的电荷量

35．     粗    
【解析】
【详解】
[1]电压与匝数成正比，升压变压器副线圈匝数较多，即

电流与匝数成反比，故

因为原线圈电流较大，需要原线圈导线粗一些。
[2]当输送电功率一定时，由可得

所以输电线上损失的功率为

输送电压升高为原来的n倍时

故

所以输电线路上因发热损耗的电功率将减少为原来的倍。
36．
【解析】
【分析】
【详解】
最大感应电动势为，最大磁通量，所以。