236，2024年高考物理小专题精选题特训：电磁感应

这是一份236，2024年高考物理小专题精选题特训：电磁感应，共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

1．我国正在大力发展电动汽车，科研人员也在测试汽车的无线充电。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将连接电源的供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的能量，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）

A．无线充电技术与扬声器的工作原理相同
B．为了保护受电线圈不受损坏，可在车底接收线圈下再加装一个金属护板
C．只有将供电线圈接到交流电源上，才能对车辆进行充电
D．若供电线圈和接收线圈均用超导材料，充电效率可达100%
2．如图所示，水平地面下一根通有水平向左恒定电流I的长直导线。O、P和Q为地面上的三点，O点位于导线正上方，PQ连线平行于导线，OP连线垂直于导线。一闭合的圆形金属线圈，圆心在O点，线圈平面始终与地面平行，以相同的速率沿不同方向做匀速直线运动，则下列说法正确的是（ ）

A．P、Q两点的磁感应强度大小相等方向不同
B．线圈从O点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流
C．线圈沿OP方向运动时，从上往下看线圈中有顺时针方向的电流
D．线圈从O到P与从O到Q的两个过程平均感应电动势相等
3．如图所示，空间存在方向竖直向下的匀强磁场，一间距为的“U”形金属导轨水平置于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面，金属棒置于导轨上，且始终与导轨接触良好。若磁感应强度随时间的变化满足（其中、均为非零常量，为时的磁感应强度），为使金属棒向右运动过程中所受安培力为零，从时刻起，该试卷源自 每日更新，提供24小时找卷服务，全网性价比高。 金属棒应在外力作用下做（ ）

A．匀速直线运动B．加速度减小的加速运动
C．加速度增大的加速运动D．匀加速直线运动
4．如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动，下列表述正确的是（ ）
A．线圈a中将产生沿顺时针方向（俯视）的感应电流
B．穿过线圈a的磁通量减小
C．线圈a有扩张的趋势
D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大
5．如图所示，光滑绝缘水平面上存在方向竖直向下的有界（边界竖直）匀强磁场，一直径与磁场区域宽度相同的闭合金属圆形线圈在平行于水平面的拉力作用下，在水平面上沿虚线方向匀速通过磁场。下列说法正确的是（ ）

A．线圈进磁场的过程中，线圈中的感应电流沿顺时针方向
B．线圈出磁场的过程中，线圈中的感应电流沿逆时针方向
C．该拉力的方向与线圈运动速度的方向相同
D．该拉力的方向水平向右
6．如图a所示，两个环形导线圈平行放置。规定从上往下看顺时针方向的电流为正值，上方导线圈中的电流随时间的变化情况如图b所示，则下方导线圈中产生的感应电流随时间的变化情况为（ ）

A．B．
C． D．
二、多选题
7．如图所示，水平面内固定放置两足够长的光滑平行金属导轨AB和CD，在导轨上有垂直导轨放置的完全相同的直导体P和Q，质量均为m，有竖直方向的匀强磁场垂直穿过导轨平面。在直导体P上作用一与导轨平行的水平恒力F，使P由静止开始运动，经一段时间t，P向右的位移大小为x，P和Q还没有达到稳定状态，此时P和Q的瞬时速度分别是和，瞬时加速度分别为和，，这一过程直导体P上产生的热量为E，两直导体始终与导轨接触良好，导轨电阻不计。则关于这一过程，下列关系式正确的是（ ）
A．B．
C．D．
8．如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为2L，有竖直向下的匀强磁场；窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为2B和B，质量均为m金属棒a、b垂直于导轨静止放置。现将金属棒a自弧形导轨上距水平导轨h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，a棒始终在窄轨磁场中运动，b棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为g，不计一切摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．a棒刚进入磁场时，b棒的加速度方向水平向左
B．从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，a棒和b棒组成的系统动量守恒
C．从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过b棒的电量为
D．从a棒进入磁场到两棒达到稳定过程，b棒上产生的焦耳热为
9．如图所示，将两个相同的“U”型光滑金属导轨，平行放置于一方向竖直向上的匀强磁场中的水平面，两导轨的上轨和下轨所在平面均与水平面平行，完全相同的两根匀质金属杆ab和cd静止于两导轨面上，且杆与轨道垂直。导轨足够长且电阻不计，现用一水平向右的恒力拉ab杆，则（ ）
A．cd杆将向左运动
B．ab杆先做变加速，后做匀加速运动
C．回路的感应电流先增大，后不变
D．某段时间内，所做的功等于回路产生的焦耳热
10．法拉第制作了最早的圆盘发电机，如图甲所示。兴趣小组仿制了一个金属圆盘发电机，按图乙连接电路。圆盘边缘与电刷P紧贴，用导线把电刷P与电阻R的a端连接，圆盘的中心轴线O与电阻R的b端连接。将该圆盘放置在垂直于盘面向外的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。使圆盘以角速度ω匀速转动，转动方向如图乙所示。已知圆盘半径为L，除电阻R外其他电阻不计。下列说法正确的是（ ）

A．通过电阻R的电流方向为B．通过电阻R的电流方向为
C．通过电阻R的电流大小为D．通过电阻R的电流大小为
三、实验题
11．小刚同学欲探究如图甲所示的一根螺旋形金属丝的电阻特性。
（1）他先用多用电表粗测其电阻。读取数据时，多用电表挡位和指针位置如图乙所示，则对应的读数是 Ω。
（2）他设计电路进一步精确测量，除已有电源（电动势3.0V，内阻不计）、电压表（量程0～3V，内阻约3kΩ）、开关、导线若干外，还提供如下实验器材：
A．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.1Ω）
B．电流表（量程0～3.0A，内阻约0.02Ω）
C．滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2A）
D．滑动变阻器（最大阻值1kΩ，额定电流0.5A）
则实验中电流表和滑动变阻器应分别选用 。（选填对应的字母）
（3）小刚测量金属丝两端的电压U和电流I，得到多组数据，并在坐标纸上标出，如图丙所示。请作出该金属丝的U-I图线( )，并根据图线得出该金属丝电阻R= Ω（结果保留两位有效数字）。
（4）小刚用电流传感器测量通过该螺旋金属丝的电流，电流随时间变化的图线如图丁所示。由图丁信息可知，在闭合开关的时刻t0，电流没有发生突变，请简要作出解释： 。
四、解答题
12．如图，两根电阻不计的光滑平行金属导轨倾斜固定，间距为d，长度为L，与水平面间夹角为，下端连接一阻值为R的电阻，整个导轨均处于垂直导轨向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中（图中未画出）。一质量为m、每边电阻为R、边长为d的均匀正方形导体框从导轨顶端由静止开始沿导轨下滑，经过时间t后开始匀速下滑到导轨底端，整个过程中导体框保持与导轨平行且接触良好（重力加速度取g）。求：
（1）导体框匀速运动时的速度大小；
（2）整个过程中，外接电阻R上产生的焦耳热；
（3）导体框在时间t内的位移大小。
13．如图所示，竖直放置的两条足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨上端连接阻值为R的电阻和电容为C的电容器，导轨下部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。一质量为m、电阻不计、长度为L的金属棒ab在外力作用下垂直于MN、PQ静止在导轨上距离磁场上边界某一高度位置。将开关S接1，金属棒由静止释放，当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动。已知金属棒ab始终与MN、PQ导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。
（1）求金属棒由静止释放时，距离磁场上边界的高度h；
（2）若将开关接2，将金属棒ab在磁场上边界处由静止释放并开始计时，求经过时间t时金属棒的速度大小v。
14．如图甲所示，两间距为L=1m的光滑水平金属轨道固定在绝缘水平地面上，左端连接阻值为R=0.5Ω的定值电阻，一质量为m=2kg、电阻为R=0.5Ω、长度为L=1m的导体棒垂直放置在导轨上，垂直于轨道的虚线1、2间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为（未知），虚线3、4间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。现将导体棒放在虚线1位置，并在导体棒上施加一水平向右的恒力F=4N，导体棒由1运动到4的过程中，导体棒中产生的感应电流随时间变化的规律如图乙所示，其中5s时图线的切线与横轴平行，已知导体棒在虚线4位置时的速度大小为，导轨的电阻忽略不计。求：
（1）的大小及5s时导体棒的速度大小；
（2）虚线1、2的间距；
（3）导体棒在虚线3、4间运动的过程中产生的焦耳热Q。
15．如图甲所示，边长为、粗细均匀的等边三角形金属线框固定在绝缘水平面上，空间中存在垂直于水平面向里的匀强磁场。已知磁场的磁感应强度大小随时间的变化关系如图乙所示，时刻，磁感应强度大小为，曲线的切线与纵轴的交点对应的磁感应强度大小为，金属线框的总电阻为。求：
（1）时刻，通过金属框的感应电流；
（2）时间内，通过金属框截面的电荷量。

参考答案：
1．C
【详解】A．无线充电技术就是通过电磁感应原理，当穿过受电线圈的磁通量发生变化时，受电线圈会产生感应电动势，有了感应电流，对蓄电池进行充电，扬声器是通电导线在磁场中受力从而发声，两者原理不同，故A错误；
B．如果在车底加装一个金属护板，金属护板会产生涡流，损耗能量，同时屏蔽磁场，使受电线圈无法产生感应电流，故B错误；
C．供电线圈只有接到交流电源上，能产生变化的磁场，从而使受电线圈产生感应电流给蓄电池充电，故C正确；
D．即使线圈为超导材料制作，但在传输过程中仍然会有能量损失比如漏磁，所以效率不可能达100%，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．通电指导线周围的磁场的截面图是以导线为圆心的一个个同心圆，某一位置的磁感应强度大小和这个点到圆心的距离成反比，P、Q两点的连线平行于通电指导线，两点的磁感应强度大小相等方向相同，故A错误；
B．线圈在导线正上方，直导线在线圈内的合磁场为0，穿过线圈的磁通量为0，当线圈从O点开始竖直向上运动时，穿过线圈的磁通量始终为0，根据楞次定律可知线圈中无感应电流，故B正确；
C．因为O点位于导线正上方，所以开始时线圈中的磁通量为零，沿OP方向运动时，穿过线圈的磁感应强度有向下的竖直分量，且不断增加，由楞次定律及安培定则可知，此过程中从上往下看线圈中有逆时针方向的电流；当线圈全部运动到导线正上方的同侧后，穿过线圈有向下的磁通量，且不断减小，根据楞次定律及安培定则可知，此过程中从上往下看线圈中有顺时针方向的电流，故线圈沿OP方向运动时，从上往下看线圈中先有逆时针方向的电流，再有顺时针方向的电流。故C错误；
D．线圈从O到P与从O到Q的过程，两个过程磁通量变化量相等，但线圈速率恒定，OQ与OP距离不同，所用时间不等，根据法拉第电磁感应定律
可知，两个过程中产生的感应电动势不相等，故D错误。
故选B。
3．D
【详解】由金属棒运动过程中所受安培力为零可知，回路中感应电流为零，设t=0时，金属棒距导轨左端距离为，为了不产生感应电流，任意时刻t的磁通量应与刚开始时的磁通量相同，即
解得
可知金属棒由静止开始向右做匀加速直线运动。
故选D。
4．D
【详解】B．当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，螺线管中的电流将增大，使穿过线圈a的磁通量变大，故B错误；
ACD．由楞次定律可知，线圈a中将产生沿逆时针方向（俯视）的感应电流，并且线圈a有缩小和远离螺线管的趋势，线圈a对水平桌面的压力FN将增大，故D正确，AC错误。
故选D。
5．D
【详解】A．线圈进入磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的电流为逆时针方向，故A错误；
B．线圈离开磁场的过程中，垂直于纸面向里的磁通量变小，根据楞次定律可知线圈中的感应电流产生的磁场应垂直于纸面向里，根据安培定则可知线圈中的电流为顺时针方向，故B错误；
CD．线圈切割磁感线的有效长度示意图如图：

结合楞次定律阻碍相对运动的推论，根据左手定则可知安培力始终水平向左，则该拉力的方向水平向右，故C错误，D正确。
故选D。
6．D
【详解】由题图乙可知，在0~t1时间内，上方导线圈中的电流随时间逐渐增大，产生的磁场逐渐增强，穿过下方导线圈中的磁通量逐渐增大，由楞次定律可知，下方导线圈中的感应电流方向从上往下看沿逆时针方向，是负值；在 t1~t2时间内，上方导线圈中的电流随时间不变，产生的磁场不变化，下方导线圈中没有感应电流；在 t2~t3时间内，上方导线圈中的电流随时间逐渐减小，产生的磁场逐渐减弱，穿过下方导线圈中的磁通量逐渐减少，由楞次定律可知，下方导线圈中的感应电流方向从上往下看沿顺时针方向，是正值，因此ABC错误，D正确。
故选D。
7．AD
【详解】A．直导体P和Q所受安培力大小相等、方向相反，视为内力，则外力对系统的冲量等于系统动量的变化量，即
A正确；
BC．外力对系统做功等于系统动能的增加量与热量之和，即
BC错误；
D．对直导体P和Q，分别由牛顿第二定律
，
得
D正确。
故选AD。
8．ACD
【详解】A．根据右手定则，a棒进入磁场时，a棒的电流方向向外，则b棒的电流方向向内；根据左手定则可得，b棒的安培力方向向左，所以b棒加速度方向水平向左，故A正确；
B．根据左手定则，ab棒受到的安培力方向都向左，故ab棒组成的系统合外力不为零，动量不守恒，故B错误；
C．对a棒，根据动能定理
解得
当ab棒达到稳定时
即
对a棒，由动量定理
对b棒，由动量定理
通过b棒的电荷量为
以上各式联立，解得
故C正确；
D．根据能量守恒
解得
则b棒上产生的焦耳热为
故D正确。
故选ACD。
9．BC
【详解】A．根据题意可知，用一水平向右的恒力F拉ab杆，ab杆向右运动，由右手定则可知，感应电流由，则cd杆中电流由，由左手定则可知，cd杆受向右的安培力，将向右运动，故A错误；
BC．设ab杆运动的速度为，cd杆运动的速度为，则感应电动势为
感应电流为
ab杆和cd杆的安培力大小相等为
对ab杆由牛顿第二定律有
对cd杆由牛顿第二定律有
初始速度均为零，则开始运动时有
相对速度增大，感应电流增大，安培力增大，则ab杆做加速度减小的加速运动，cd杆做加速度增大的加速运动，当加速度相等时，两者的相对速度恒定，则感应电动势一定，感应电流一定，即安培力一定，则加速度一定，即之后两杆以恒定加速度做匀加速直线运动，综上所述，ab杆先做变加速，后做匀加速运动，回路的感应电流先增大，后不变，故BC正确；
D．由上述分析可知，两杆一直做加速运动，由能量守恒定理可知，某段时间内，所做的功等于回路产生的焦耳热和两杆增加的动能之和，故D错误。
故选BC。
10．AC
【详解】AB．转的圆盘可看成由无数根沿着半径的导体棒组成，每根导体棒均切割磁感线，从而产生感应电动势，产生感应电流，根据右手定则，圆盘上感应电流从圆周边缘流向圆心O点，如图乙所示得通过电阻R的电流方向为，故A正确，B错误；
CD．圆盘产生的感应电动势为
而
联立解得
根据欧姆定律可得通过电阻R的电流大小为
故C正确，D错误。
故选AC。
11． 6.0/6 AC 5.7 螺旋形金属丝通电时产生自感现象，阻碍电流增大
【详解】（1）[1]欧姆表的读数为指针读数与倍率的乘积，所以图中所测电阻值为
（2）[2]假设让电动势为3V的电源给约为6.0Ω的待测电阻供电，其最大电流约为0.5A，由此可知，电流表量程应选0~0.6A，故电流表选A；
[3]为了便于调节，测量准确，滑动变阻器的最大阻值应与待测电阻阻值较为接近的，故滑动变阻器选择C。
（3）[4]描点连线时，应让更多的点落在直线上，不在直线上的点分居于直线两侧，可以舍去一些偏差角大的点，待测电阻的U-I图线如图所示
[5]图线的斜率表示待测电阻的阻值，所以
（4）[6]当闭合开关时，螺旋金属丝产生自感现象，阻碍电流增大，但不能阻止电流流过，所以在通电时电流由零逐渐增大到稳定值。
12．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）设匀速速度为v，则AD、BC产生感应电动势
导体框的AB和CD边被导轨短路，电阻为零
等效内阻
总电流
匀速运动时
解得
（2）整个过程中，回路总产热
外接电阻R上产生的焦耳热
解得
（3）对导线框根据动量定理
根据
整理得
其中
解得
13．（1）；（2）
【详解】（1）当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动，重力和安培力平衡可知
而
可得
速度为
金属棒由静止释放，做自由落体运动，则距离磁场上边界的高度
（2）设时间内金属棒增大的感应电动势
电容器增加的电压
根据
求得电路中电流
对金属棒根据牛顿第二定律
解得
金属棒做匀加速直线运动，速度大小随时间变化的关系
14．（1）2T 1m/s；（2）4.5m；（3）
【详解】（1）t=5s时图线的切线与横轴平行，此时
又
联立得
根据
得
（2）根据
联立得
（3）从2到3用时
到3时速度
从3到4过程，根据
联立得
根据能量守恒，导体棒在虚线3、4间运动的过程中产生的焦耳热
15．（1）；（2）
【详解】（1）金属框围成的面积
时刻，金属框的感应电动势
又
解得
（2）时间内，金属框的平均感应电动势
金属框内的平均电流为
通过金属框截面的电荷量为
解得