广东省汕头市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-07磁场、电磁感应

广东省汕头市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-07磁场、电磁感应

一、单选题

1．（2021·广东汕头·统考二模）如图所示，两条平行长直导线a、b固定在光滑的水平桌面上，当两导线中通有大小相同的恒定电流时，将一个矩形导线框放在两条导线之间的正中位置能保持静止。下列说法正确的是（　　）

A．线框的磁通量一定为零

B．流过导线a、b的电流方向一定相同

C．若仅增大导线a的电流，则线框一定向着导线b运动

D．若线框向着导线a运动，则导线b的电流一定在增大

2．（2021·广东汕头·统考一模）在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点O上，铝板可以绕O点自由摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动（与铝板始终不相碰），若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判断，正确的是（　　）

A．铝板内不会产生感应电动势

B．铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流

C．铝板可以在安培力的作用下摆动起来

D．铝板始终保持静止不动

3．（2022·广东汕头·统考三模）图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　）

A．按下按钮过程，螺线管端电势较高

B．松开按钮过程，螺线管端电势较高

C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势

D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势

4．（2022·广东汕头·模拟预测）如甲图所示，绕线均匀的通电螺线管M水平放置，其中心轴线与竖直放置的弹性导线圈N的中心轴线重合，两者没有接触，N恰好位于M水平方向正中央的位置，M中的电流随时间t按正弦规律变化如乙图所示，以下说法正确的是（　　）

A．t0时刻弹性导线圈N受到的安培力最大

B．t0时刻弹性导线圈N中的感应电流为零

C．t2 ~t3时间内弹性导线圈N向外扩张

D．任意时刻弹性导线圈N都会受到水平方向的安培力

5．（2022·广东汕头·模拟预测）物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．在下列四种器件中，利用电磁感应原理工作的是（　　）

A．扼流圈

B．示波管

C．显像管

D．质谱仪

二、多选题

6．（2022·广东汕头·统考三模）如图所示，四分之一圆环区域存在垂直纸面方向的匀强磁场，圆心为，内圆半径为。一比荷（）为的粒子从点以速率沿半径方向与成角射入磁场，已知粒子运动轨迹与边相切并从点离开磁场。不计粒子重力，则（　　）

A．粒子在磁场中的加速度为

B．匀强磁场的磁感应强度为

C．粒子在磁场中的运动时间为

D．扇形区域边的长度为

7．（2022·广东汕头·统考二模）科学家常在云室中加入铅板以降低运动粒子的速度。图示为物理学家安德森拍下的正电子在云室中运动的径迹，已知图示云室加垂直纸面方向的匀强磁场，由图可以判定（　　）

A．匀强磁场方向向外

B．正电子由上而下穿过铅板

C．正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同

D．正电子在铅板上、下磁场中运动中动量大小相等

8．（2022·广东汕头·模拟预测）如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向上，有一正离子恰能沿直线从右向左水平飞越此区域．则(    )

A．若电子以相同的速率从右向左飞入，电子也沿直线运动

B．若电子以相同的速率从右向左飞入，电子将向上偏转

C．若电子以相同的速率从左向右飞入，电子将向下偏转

D．若电子以相同的速率从左向右飞入，电子也沿直线运动

9．（2021·广东汕头·统考二模）如图所示，一根足够长的绝缘均匀圆杆倾斜固定在匀强磁场中，磁场的方向垂直于圆杆所在的竖直平面向内。现有一个带正电小圆环从杆底端以初速度v0沿杆向上运动，环与杆间的动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。下列描述圆环在杆上运动的v-t图像中，可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

10．（2020·广东汕头·统考一模）如图甲是法拉第圆盘发电机的照片，乙是圆盘发电机的侧视图，丙是发电机的示意图．设CO＝r，匀强磁场的磁感应强度为B，电阻为R，圆盘顺时针转动的角速度为ω（　　）

A．感应电流方向由D端经电阻R流向C端

B．铜盘产生的感应电动势

C．设想将此圆盘中心挖去半径为的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为

D．设想将此圆盘中心挖去半径为的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为

11．（2021·广东汕头·统考一模）如图甲，螺线管匝数匝，横截面积，电阻，螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端b接地。一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则（　　）

A．在内，R中有电流从a流向b

B．在时穿过螺线管的磁通量为

C．在内，R中电流大小为

D．在内，R两端电压

12．（2022·广东汕头·统考二模）如图甲所示，边长l的正方形金属线圈abcd随水平传送带一起以恒定速度v0运动，边界PQ与MN垂直传送带，其间存在竖直方向的匀强磁场。线圈在图示位置开始计时，直到ab边刚离开磁场，其速度与时间的关系如图乙所示，且在传送带上始终保持ab、cd边平行于磁场边界，重力加速度为g。则（　　）

A．t1～t2时间内线圈所受安培力大于摩擦力

B．t1～t2和t2～t3时间内线圈所受摩擦力方向相反

C．边界PQ与MN的距离为

D．线圈与传送带间的动摩擦因数为

13．（2022·广东汕头·统考一模）图甲所示粗糙U形导线框固定在水平面上，右端放有一金属棒PQ，整个装置处于竖直方向的磁场中，磁感应强度B按图乙规律变化，规定竖直向上为正方向，整个过程金属棒保持静止。则（　　）

A．时刻回路没有感应电流

B．在时间，流过金属棒的感应电流方向是从Q到P

C．在时间，金属棒PQ所受安培力方向水平向右

D．时刻金属棒PQ所受摩擦力方向水平向右

三、解答题

14．（2022·广东汕头·统考一模）如图所示，PQ、MN是相互平行、间距为L的长直边界，在两边界外侧都存在匀强磁场，方向均垂直于纸面向内，右侧磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为的带电粒子从MN边界的O点以大小为的初速度垂直于边界沿纸面射入右侧磁场区，一段时间后粒子再次经过O点，这过程中粒子有两次进入左侧磁场区运动。不计粒子的重力。

（1）求左侧磁场的磁感应强度；

（2）在PQ、MN边界之间的区域加上方向垂直于边界的匀强电场，然后使粒子从O点以同样的条件射出，结果粒子同样能返回O点，而且所用时间比原来变短。求匀强电场的场强E的可能值；

（3）在第（2）问的前提下，讨论粒子从O点射出到返回O点的最短时间与磁感应强度B的关系。

15．（2021·广东汕头·统考一模）如图所示的平面直角坐标系，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限内有匀强磁场，方向垂直于平面向内。一质量为m、电荷量为的粒子、从原点O以大小为的速度沿x轴正方向射入，通过磁场后到达y轴上的P，点，不计粒子所受的重力。

（1）求匀强磁场的磁感应强度B；

（2）将该粒子改在y轴上的点同样以速度平行于x轴正方向射入电场中，已知电场场强大小，粒子最后从y轴上N点（图中未画出）离开磁场，求N点的位置和粒子从Q点运动到N点的总时间。

16．（2020·广东汕头·统考一模）如图，在y>0的区域存在方向垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，在y < 0的区域存在方向沿x轴负方向的匀强电场。第一个带电粒子先从y轴上的A点以大小为v的速度沿x轴正方向射出，之后从x轴上的C点进入电场时，速度方向与x轴垂直，最后经过y轴上的D点。已知A、C、D三点与原点O的距离都为L，不计重力。

（1）求匀强电场的场强大小E；

（2）第二个相同的粒子也从A点射出，射出时速度的大小和方向都与第一个粒子不同，结果该粒子从x轴上的P点进入电场，此时速度方向仍与x轴垂直。已知P点与原点O的距离为2L。求该粒子从A点出发经过多长时间再次到达y轴？（已知sin53°=0.8，cos53°=0.6）

17．（2021·广东汕头·统考二模）如图所示，一对平行金属导轨间距为l，导轨平面与水平面的夹角=30°。在导轨上与导轨垂直的水平虚线ab与导轨下端的距离为，虚线到导轨下端之间的整个空间充满匀强磁场（图中阴影部分），磁场方向垂直于导轨平面向上、磁感应强度为B。在距导轨下端处有一金属棒MN垂直导轨置于导轨上，恰好能保持静止，在虚线上方距离为d处将另一光滑的金属棒PQ垂直于导轨静止释放到导轨上（棒PQ与导轨间的摩擦力可忽略），已知棒PQ刚进入磁场时的加速度为（方向沿导轨向下，g为重力加速度），棒PQ和MN的质量各为m和2m，回路的总电阻保持不变。棒MN所受滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求：

（1）回路的总电阻R。

（2）两根金属棒脱离导轨时的速度大小各为多大？

18．（2022·广东汕头·统考三模）如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距为，导轨右端接有阻值为的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间圆形区域内有方向竖直向上的匀强磁场，直径与导轨垂直，长度也为，从0时刻开始，磁感应强度的大小随时间变化如图（b）所示（和已知）；时刻，导体棒匀速向左恰好进入磁场，在时棒受到最大的安培力。棒在导轨上始终做匀速直线运动。答案可含。求：

（1）棒在运动过程中受到最大的安培力；

（2）棒在运动过程中的最大电流的大小。

19．（2022·广东汕头·模拟预测）如图所示装置为某校科技兴趣小组设计的一个玩具车电磁阻尼和电磁驱动系统，和是固定在玩具车上的两根相互平行、电阻均为、长度均为的金属棒，用导线和电动势为、内阻为的电源相连，导线与平行、长度均为，整个电路处于水平方向，导线电阻不计，车总质量为。在车运动的正前方的区域I中存在方向水平向右、磁感应强度为的匀强磁场，在区域II中存在方向垂直纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场。两磁场区域的长、宽分别为和，为两磁场区域的公共边界。某时刻给车一水平向右的初速度使其进入磁场区，当棒运动到处时断开开关，已知棒刚越过时，车恰好停下。设车运动时所受的摩擦阻力与其与地面间的压力成正比，比例系数为。空气阻力不计，重力加速度为。

（1）求棒刚进入磁场区域I时车的加速度；

（2）若棒在区域II中运动时间为，求棒刚进入磁场区域II时车的速度；

（3）车停下后，某同学设计了如下两种电磁驱动方案：

①车停下后，若磁场区域II磁感应强度随时间变大，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程安培力对棒做的功；

②车停下后，若磁场在区域II中持续的向右运动，车同时被驱动，已知棒刚离开磁场区域II时，车速度为，求该过程所经历的时间和流过棒的电荷量。

参考答案：

1．C

【详解】A．当两导线的电流方向相同时，线框的磁通量一定为零，电流方向相反时，线框的磁通量不为零，所以A错误；

B．流过导线a、b的电流方向相同，线框磁通量不变没有感应电流，则线框不动保持静止，当流过导线a、b的电流方向相反，由于对称性线框左右两边所处的磁感应强度总是相等的，又因为左右两边的电流方向总相反，由左手定则可判断两边安培力总是大小相等，方向相反，所以线圈能保持静止，所以B错误；

C．若仅增大导线a的电流，则线框的磁通量增大，由楞次定律的推论可知，为了阻碍磁通量的增大，则线框一定向着导线b运动，所以C正确；

D．若线框向着导线a运动，则导线b的电流在增大或者导线a电流在减小，所以D错误；

故选C。

2．C

【详解】A．当条形磁铁靠近和远离铝板时，铝板切割磁感线，产生感应电动势，故A错误；

B．因铝板各部分切割磁感线的密集程度不同，磁通量的改变量不同，故各部分产生的感应电动势不同，由此能产生感应电流，B错误；

CD．铝板产生感应电流后，可安培力的作用下摆动起来，故C正确，D错误；

故选C。

3．C

【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误；

B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B错误；

C．住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C正确；

D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。

故选C。

4．C

【详解】A．由图可知，在t0时刻线圈M内的电流为0，所以弹性导线圈N受到的安培力为0，A错误；

B．在t0时刻线圈M内的电流为0，但电流的变化率最大，与法拉第电磁感应定律可知，弹性导线圈内的感应电流最大，B错误；

C．在t2 ～t3时间内线圈M内的电流增大，所以产生的磁感应强度以及线圈N内的磁通量都增大；由于线圈M外部的磁场的方向与M内部的磁场的方向相反，根据楞次定律可知，线圈N的面积增大可以减缓N内磁通量的增大，所以弹性导线圈N将向外扩张，C正确；

D．由A的分析可知，线圈M内的电流为0时弹性导线圈N受到的安培力为0，D错误。

故选C。

5．A

【详解】A．扼流圈是利用电感对电流的阻碍作用，线圈的电阻阻碍作用很小，故A正确；

B．示波管利用的是带电粒子在电场中的偏转，故B错误；

CD．质谱仪、显像管是利用了带电粒子在磁场中偏转而工作的；故CD错误；

6．BD

【详解】A．作出粒子在abcd区域内的运动轨迹如图所示，根据几何关系可知粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为

粒子在磁场中的加速度为

故A错误；

B．根据牛顿第二定律有

解得

故B正确；

C．粒子在磁场中运动的周期为

根据几何关系可知粒子在磁场中转过的圆心角为240°，所以运动时间为

故C错误；

D．根据几何关系可知abcd的外圆半径为

所以扇形区域边的长度为

故D正确。

故选BD。

7．BC

【详解】AB．正电子在匀强磁场中，洛伦兹力提供向心力，则有

解得

由于正电子经过铅板后速度会减小，可知正电子经过铅板后的轨迹半径减小，从图中可以看出正电子在铅板上方轨迹半径比下方轨迹半径大，故正电子由上而下穿过铅板，由左手定则判断匀强磁场方向向里，A错误，B正确；

D．正电子经过铅板后速度会减小，则正电子经过铅板后动量减小，正电子在铅板上、下磁场中运动中动量大小不相等，D错误；

C．正电子在磁场中做圆周运动的角速度为

可知正电子在铅板上、下磁场中运动角速度相同，C正确；

故选BC。

8．AC

【详解】AB.正离子从右侧飞入时，Eq＝Bvq，若电子从右侧以相同速率飞入，仍有：Ee＝Bve，电子也沿直线运动，故A正确，B错误；

CD.若电子以相同速率从左侧飞入，洛伦兹力和电场力均向下，故电子向下偏，故C正确，D错误。

故选：AC

9．AD

【详解】当小圆环的初速度较小时，有

当速度变小时，小圆环与杆之间的弹力增大，由

可知摩擦力增大，再根据牛顿第二定律可得

则加速度逐渐增大，所以小圆环做加速度逐渐增大的减速动动。

当小圆环速度减到0时，如果有

则小圆环将静止在圆杆上，如果

则小圆将向下做加速动动，有

速度增大，则小圆环与杆之间的弹力增大，摩擦力增大，由

则小圆环的加速度将减小，当加速度为0时，小圆环将做匀速运动下去。

当小圆环的初速度较大时，有

当速度变小时，小圆环与杆之间的弹力逐渐减小，由

可知摩擦力减小，再根据牛顿第二定律可得

则加速度逐渐减小，当速度减到 时，小圆环与杆之间的弹力为0，摩擦力为0，加速度最小，当速度再继续减小时，有

当速度变小时，小圆环与杆之间的弹力增大，由

可知摩擦力增大，再根据牛顿第二定律可得

则加速度逐渐增大，小圆环做减速运动到速度为0，最后小圆环可能静止在杆上，或者先向下做加速度逐渐减小的加速运动，最后做匀速直线运动下去。

根据v-t图像的斜率表示加速度，则AD正确；BC错误；

故选AD。

10．BC

【详解】A．根据丙图，由右手定则可知感应电流由C端经电阻R流向D端，选项A错误；

B．铜盘产生的感应电动势

选项B正确；

CD．由B可知，铜盘产生的感应电动势

同理可求得：挖去半径为的同心圆产生的电动势

故此圆盘挖去同心圆后，产生的电动势

选项C正确，D错误。

故选BC。

11．BC

【详解】A．在内，原磁场增大，则磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，再由安培定则可知R中的电流方向从b流向a，故A错误；

B．由图乙可知，t=3s时磁感应强度分别为B=3.5T，则此时的磁通量为

故B正确；

C．在内，感应电动势为

则R中电流大小为

故C正确；

D．在内，根据楞次定律可知，R中的电流从a流向b，则R两端电压为

故D错误。

故选BC。

12．AC

【详解】A．线圈在图示位置开始计时，直到ab边刚离开磁场，则由图像可知，在ab边刚进入磁场时，时间内线圈做加速度减小的减速运动，故传送带对线圈的摩擦力方向与线圈运动方向相同；根据楞次定律可知，磁场对ab边的安培力阻碍线圈的运动，即安培力的方向与线圈运动方向相反，又加速度方向与线圈运动方向相反，故安培力大于摩擦力，A正确；

B．时间内，线圈全部进入磁场，线圈只受摩擦力作用，此时线圈做匀加速直线运动，摩擦力方向与运动方向相同，故和时间内线圈所受摩擦力方向相同，B错误；

C．时间内线圈ab边通过的位移大小为，设在时间内线圈的位移为x2，由运动学公式可得

故边界PQ与MN的距离为

C正确；

D．线圈在时间内做匀加速直线运动，由图像可得线圈的加速度

对线圈，根据牛顿第二定律有

联立整理可得

D错误。

故选AC。

13．CD

【详解】A．时刻回路的磁通量为零，但是磁通量的变化率不为零，则回路有感应电流，选项A错误；

B．在时间，回路的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，流过金属棒的感应电流方向是从P到Q，选项B错误；

C．在时间，回路的磁通向上减小，则有金属棒中有从P到Q的感应电流，由左手定则可知，PQ所受安培力方向水平向右，选项C正确；

D．根据楞次定律可知，时刻金属棒PQ中的感应电流从P到Q，则安培力水平向左，由平衡可知，所受摩擦力方向水平向右，选项D正确。

故选CD。

14．（1）；（2）E为方向水平向左，或E为，方向水平向右；（3）见解析

【详解】（1）粒子有两次进入左侧磁场区运动，最后再次经过O点，则轨迹如下图所示

由几何关系可知，设粒子在左右两边磁场中运动的半径分别为R和r，则

根据

可得左侧磁场的磁感应强度

（2）在PQ、MN边界之间的区域加上方向垂直于边界的匀强电场，若所加的匀强电场方向水平向左，要能返回O点，而且所用时间比原来变短。则运动轨迹可能如下图所示

设粒子进入左侧磁场时的速度为v，则

R1=2r

可得

粒子在电场中加速的加速度为

根据消时公式有

解得

，方向水平向左

若所加的匀强电场方向水平向右。要能返回O点，而且所用时间比原来变短。则运动轨迹可能如下图所示

设粒子进入左侧磁场时的速度为v，则

R2=r

可得

粒子在电场中减速的加速度为

根据消时公式有

解得

，方向水平向右

（3）若所加的匀强电场方向水平向左，粒子从O点射出到返回O点运动的时间为

其中

解得，粒子从O点射出到返回O点的时间为

若所加的匀强电场方向水平向右，粒子运动的时间为

其中

解得，粒子从O点射出到返回O点的时间为

若，则有

解得

则最短时间为

若，则有

化简可得

因此，当时，粒子从O点射出到返回O点的最短时间为

当时，粒子从O点射出到返回O点的最短时间为

15．（1）；（2）N点与原点O距离，

【详解】（1）粒子从O点进入磁场运动到P点，有

解得磁感应强度

（2）粒子从Q点射入电场直到离开过程，有

将代入可解得

粒子离开电场时的速度大小和速度方向与x轴正方向的夹角满足

即

粒子进入磁场运动，有

解得半径

因为

所以圆周轨道的圆心A在y轴上，如图所示。

N点与原点O距离

粒子在磁场中运动的周期T和时间

因此粒子从Q点运动到N点的总时间

16．（1）；（2）

【详解】（1）设带电粒子的电量为q，质量为m，第一个粒子在磁场中做匀速圆周运动，则

r=L

在电场中运动过程中

qE=ma

 L=vt

联立解得

E=2vB

（2）设第二个粒子的速度大小为v′，在匀强磁场中有

运动情况如图

可得几何关系

解得

图中θ角满足

即

θ=53°

粒子在磁场中的运动时间

而周期为

解得

粒子进入电场中运动，经过时间t2到达y轴，则

解得

该粒子从A点运动到再次经过y轴的时间

17．（1）；（2），

【详解】（1）棒PQ从开始运动至进入磁场时，由机械能守恒定律可得

刚进入磁场时受到的安培力为

感应电流为

由牛顿定律可得

将代入解得回路的总电阻

（2）棒PQ刚进入磁场时，对棒MN，有

解得其加速度

由于两棒的加速度相等，在磁场中运动过程相同时间内速度的增量相等，相对速度保持不变，因此感应电流保持不变，安培力不变，两棒做加速度相等的匀加速运动直到棒MN脱离导轨。设两棒在磁场运动过程不会相遇，棒MN开始运动至脱离导轨时，经过的时间为t，末速为，有

解得棒MN脱离导轨时的速度

棒PQ在时间t内位移为

解得

因此两棒在磁场运动过程不会相遇，棒PQ脱离导轨时速度为v，在磁场运动全过程，由动能定理可得

解得

18．（1），方向水平向右；（2）

【详解】（1）设导体棒运动的速度大小为v0，由题意可知t0时刻导体棒将运动至ab位置，则

解得

此时通过导体棒的电流为

导体棒在运动过程中受到最大的安培力为

由楞次定律可知，F的方向水平向右。

（2）易知导体棒在时离开磁场，此后回路中感生电动势大小为

通过导体棒的电流为

所以导体棒在运动过程中的最大电流为

19．（1）；（2）；（3）①；②；

【详解】（1）棒刚进入磁场区域I时，由闭合电路欧姆定律得

棒刚进入磁场区域I时，由牛顿第二定律得

（2）棒在区域II中运动过程，由动量定理得

（3）①棒在磁场区域II运动过程，由动能定理得

②棒在磁场区域II运动过程，由动量定理得