江苏版高考物理复习专题一0二电磁感应练习含答案

这是一份江苏版高考物理复习专题一0二电磁感应练习含答案，共21页。试卷主要包含了某小组设计了一种呼吸监测方案等内容，欢迎下载使用。

考点一 电磁感应现象 楞次定律
1.(2023海南,6,3分)汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时( )
A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上
B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcd
C.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcd
D.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同
答案 C
2.(2022北京,11,3分)如图所示平面内,在通有图示方向电流I的长直导线右侧,固定一矩形金属线框abcd,ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,则( )
A.线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B.线框中产生的感应电流逐渐增大
C.线框ad边所受的安培力大小恒定
D.线框整体受到的安培力方向水平向右
答案 D
考点二 法拉第电磁感应定律
3.(2020江苏单科,3,3分)如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是( )
A.同时增大B1减小B2
B.同时减小B1增大B2
C.同时以相同的变化率增大B1和B2
D.同时以相同的变化率减小B1和B2
答案 B
4.(2022江苏,5,4分)如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt,B0、k为常量,则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为( )
A.πkr2 B.πkR2 C.πB0r2 D.πB0R2
答案 A
5.(2023江苏,8,4分)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则( )
A.φO>φC B.φC>φA
C.φO=φA D.φO-φA=φA-φC
答案 A
6.(2023北京,5,3分)如图所示,L是自感系数很大、电阻很小的线圈,P、Q是两个相同的小灯泡。开始时,开关S处于闭合状态,P灯微亮,Q灯正常发光,断开开关( )
A.P与Q同时熄灭
B.P比Q先熄灭
C.Q闪亮后再熄灭
D.P闪亮后再熄灭
答案 D
7.(2023重庆,2,4分)某小组设计了一种呼吸监测方案:在人身上缠绕弹性金属线圈,观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压,了解人的呼吸状况。如图所示,线圈P的匝数为N,磁场的磁感应强度大小为B,方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时,在t时间内每匝线圈面积增加了S,则线圈P在该时间内的平均感应电动势为( )
A.NBScsθt B.NBSsinθt
C.BSsinθt D.BScsθt
答案 A
8.(2021重庆,3,4分)某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为N,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面最初平行于磁场,经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,则在这段时间内,线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向(从左往右看)为( )
A.NBSsinθt,逆时针 B.NBScsθt,逆时针
C.NBSsinθt,顺时针 D.NBScsθt,顺时针
答案 A
9.(2022河北,5,4分)将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈,其中大圆面积为S1,小圆面积均为S2,垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场,磁感应强度大小B=B0+kt,B0和k均为常量,则线圈中总的感应电动势大小为( )
A.kS1 B.5kS2
C.k(S1-5S2) D.k(S1+5S2)
答案 D
10.(2023辽宁,4,4分)如图,空间中存在水平向右的匀强磁场,一导体棒绕固定的竖直轴OP在磁场中匀速转动,且始终平行于OP。导体棒两端的电势差u随时间t变化的图像可能正确的是( )
A B
C D
答案 C
11.(2023全国乙,17,6分)一学生小组在探究电磁感应现象时,进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式,将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上,漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置,将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放,在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示,分析可知( )

A.图(c)是用玻璃管获得的图像
B.在铝管中下落,小磁体做匀变速运动
C.在玻璃管中下落,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变
D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
答案 A
12.(2023北京,9,3分)如图所示,光滑水平面上的正方形导线框,以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是( )
A.线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B.线框出磁场的过程中做匀减速直线运动
C.线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等
D.线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等
答案 D
13.(2021北京,7,3分)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中,水平U形导体框左端连接一阻值为R的电阻,质量为m、电阻为r的导体棒ab置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。ab以水平向右的初速度v0开始运动,最终停在导体框上。在此过程中( )
A.导体棒做匀减速直线运动
B.导体棒中感应电流的方向为a→b
C.电阻R消耗的总电能为mv02R2(R+r)
D.导体棒克服安培力做的总功小于12mv02
答案 C
14.(2022全国乙,24,12分)如图,一不可伸长的细绳的上端固定,下端系在边长为l=0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3 Ω/m;在t=0到t=3.0 s时间内,磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0.1t(SI)。求
(1)t=2.0 s时金属框所受安培力的大小;
(2)在t=0到t=2.0 s时间内金属框产生的焦耳热。
答案 (1)0.057 N (2)0.016 J

考点一 电磁感应现象 楞次定律
1.(2023届南通二模,7)斯泰瓦和托尔曼发现加速转动的金属环中会产生电流。正离子被金属晶格束缚相对金属环静止,而电子由于惯性相对金属环运动,正离子和电子的运动共同产生电流。如图所示,金属环绕过圆心O且垂直于环平面的轴顺时针转动,则( )
A.若匀速转动,金属环中会产生恒定电流
B.若匀速转动,转速越大金属环中电流越大
C.若加速转动,金属环中有顺时针方向的电流
D.若加速转动,O点处的磁场方向垂直纸面向外
答案 C
2.(2023届北京丰台二模,8)某实验小组的同学用如图所示装置研究电磁感应现象,软铁环上绕有M、N两个线圈,M线圈与电源和滑动变阻器相连,N线圈与电流表相连,闭合开关S的瞬间,观察到电流表指针向右偏转。下列说法正确的是( )
A.闭合S后,滑片P匀速向上滑动的过程中,电流表指针不偏转
B.闭合S后,滑片P加速向上滑动的过程中,电流表指针向左偏转
C.断开S的瞬间,电流表指针不发生偏转
D.断开S的瞬间,电流表指针向右偏转
答案 B
3.(2023届盐城中学三模,2)如图甲所示,A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A线圈中通有如图乙所示的交变电流,下列说法正确的是( )

A.t1时刻两线圈间作用力最大
B.t2时刻两线圈间作用力最大
C.在t1到t2时间内,A、B两线圈相互排斥
D.在t2到t3时间内,A、B两线圈相互排斥
答案 D
4.(2024届苏州常熟、张家港、昆山、太仓调研,10)如图所示为一地下电缆探测示意图,圆形金属线圈可在水平面Oxy内沿不同方向运动,Oxy平面下有一平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线,P、M和N为地面上的三点,线圈圆心P点位于导线正上方,MN平行于y轴,PN平行于x轴,P、Q两点关于导线上下对称,则( )
A.电流I在P、Q两点产生的磁感应强度相同
B.电流I在M、N两点产生的磁感应强度相同
C.线圈从P点匀速运动到N点过程中磁通量不变
D.线圈沿y轴方向匀速运动时,产生恒定的感应电流
答案 B
考点二 法拉第电磁感应定律
5.(2023届扬州公道中学模拟,7)有一个铜盘,轻轻拨动它,能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁体的两极放在铜盘的边缘,但并不与铜盘接触,如图所示,铜盘就能在较短的时间内停止。关于该实验现象,下列说法正确的是( )
A.铜盘被磁化后,与磁体相互作用导致明显减速
B.通过铜盘的磁通量不变,因此不会产生感应电流
C.对调蹄形磁体磁极的位置,实验现象也相同
D.将铜盘全部放在范围足够大的匀强磁场中,实验现象更明显
答案 C
6.(2023届苏州三模,7)如图是演示自感现象的实验装置,小灯泡电阻与电感线圈的直流电阻相同,电源内阻不能忽略。关于该实验现象,下列说法正确的是( )
A.接通开关后小灯泡慢慢变亮直至亮度稳定
B.接通开关电路稳定后通过小灯泡的电流为0
C.接通开关电路稳定后再断开瞬间线圈两端电压大小不变
D.接通开关电路稳定后再断开,小灯泡闪亮一下后逐渐熄灭
答案 C
7.(2023届扬州三模,7)如图所示,边长为a、电阻为R的正方形导线框PQMN进入磁感应强度为B的匀强磁场。图示位置线框速度大小为v,此时( )
A.NM间电势差等于NP间电势差
B.线框中电流大小为2BavR
C.线框所受安培力大小为2B2a2vR
D.线框所受安培力方向与运动方向相反
答案 C
8.(2023届连云港考前模拟,12)如图甲所示,某同学用长为L、横截面积为S、电阻率为ρ的细导线做成单匝圆形线圈放置在匀强磁场中,磁感应强度方向垂直于线圈平面向里。若磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示,求:

(1)线圈中感应电流的大小I和方向;
(2)在0~t0时间内线圈中产生的焦耳热Q。
答案 (1)B0LS4πt0ρ 沿逆时针方向 (2)B02L3S16π2t0ρ
微专题专练
微专题16 电磁感应中的电路和图像问题
1.(感生电动势+B-t图像综合)(2023届山东鄄城第一中学月考,10)如图甲所示,正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直。磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。在0~0.2 s时间内与0.2~0.6 s时间内( )

A.通过金属框的电荷量之比为2∶1
B.金属框中电流的电功率之比为4∶1
C.金属框中产生的焦耳热之比为4∶1
D.金属框ab边受到的安培力方向相反,大小之比为3∶1
答案 B
2.(由i-t图像推测B-t图像)(2023届北京昌平二模,9)如图1所示,矩形导线框abcd固定在变化的磁场中,线框平面与磁场垂直。线框中产生的感应电流如图2所示(规定电流沿abcd为正)。若规定垂直纸面向里为磁场正方向,能够令线框产生如图所示的感应电流的磁场为( )



答案 C
3.(线框穿越磁场的图像分析)(2024届南京六校联合体调研,10)如图所示,在光滑绝缘的水平面上,有一长为L、宽为d的单匝金属矩形线圈,其电阻为R,质量为m,线圈的右侧以虚线为界存在方向垂直纸面向里的范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现使线圈以垂直磁场边界、大小为v0v0
答案 B
4.(金属环旋转切割图像问题)(2023届南通模拟,9)如图所示,Oxy平面第三、四象限内有垂直纸面向里的匀强磁场,圆形金属环与磁场边界相切于O点。金属环在Oxy平面内绕O点沿顺时针方向匀速转动,t=0时刻金属环开始进入第四象限。规定顺时针方向电流为正方向,下列描述金属环中感应电流i随时间t变化的关系图像可能正确的是( )


答案 D
5.(旋转类动生+电路问题)(2023届苏北四市一模,12)如图所示,半径为L的半圆形光滑导体框架MN垂直放置于磁感应强度为B的匀强磁场中,长为L的导体杆OP绕圆心O以角速度ω匀速转动,N、O间接阻值为R的电阻,杆OP的电阻为r,框架电阻不计,求杆沿框架转动过程中:
(1)电阻R两端电压;
(2)电阻R消耗的电功率。
答案 (1)BL2ωR2(R+r) (2)B2L4ω2R4(R+r)2
6.(动生+感生电路综合问题)(2023届江苏百校联考,13)如图所示,光滑的足够长的平行水平金属导轨MN、PQ相距l,在M、P和N、Q间分别连接额定电压为U、阻值恒为R的灯泡L1、L2,在两导轨间cdfe矩形区域内有垂直导轨平面向上、宽为d0的有界匀强磁场,磁感应强度的大小为B0,且磁场区域可以移动,一电阻也为R、长度大小也刚好为l的导体棒ab垂直固定在磁场左边的导轨上,离灯泡L1足够远。现让匀强磁场在导轨间以某一恒定速度向左移动,当导体棒ab刚处于磁场时两灯泡恰好正常工作。导体棒ab与导轨始终保持良好接触,导轨电阻不计。
(1)求磁场移动的速度大小;
(2)若保持磁场不移动(仍在cdfe矩形区域),而使磁感应强度随时间t均匀变化,两灯泡中有一灯泡正常工作且都有电流通过,设t=0时,磁感应强度为B0。试求出经过时间t时磁感应强度的可能值Bt。
答案 (1)3UB0l (2)B0±3U2ld0t
微专题17 电磁感应中的综合问题
1.(竖直面内单杆的动力学图像问题)(2023届北京海淀期末,13)如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆,金属杆具有一定质量和电阻。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,过段时间后,再将S闭合,若从S闭合开始计时,杆所受安培力为F、通过杆的感应电流为I、杆中产生的感应电动势为E、杆的加速度为a,它们随时间t变化的图像可能是( )

答案 C
2.(R-F“类双杆”动力学图像问题)(2023届南通期末,9)如图所示,一电阻可忽略的U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab、dc足够长,一根电阻为R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,装置始终处于方向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。导体棒速度v、加速度a、两端电压UMN、回路中电流i随时间t变化的关系图像正确的是( )

答案 A
3.(R-F双杆动力学图像问题)(2023届南通三调,9)如图所示,两光滑平行长直金属导轨水平固定放置,导轨间存在方向竖直向下的匀强磁场。两根相同的金属棒ab、cd垂直导轨放置,处于静止状态。t=0时刻,对cd棒施加水平向右的恒力F,棒始终与导轨接触良好,导轨电阻不计。两棒的速度vab、vcd和加速度aab、acd随时间t变化的关系图像可能正确的是( )

答案 C
4.(R-v双杆综合问题)(2024届江苏学情调研,10)如图所示,两光滑平行长直导轨,间距为d,固定放置在水平面上。磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直,两质量都为m、电阻都为r的导体棒L1、L2垂直放置在导轨上,与导轨接触良好,两导体棒距离足够远,L1静止,L2以初速度v0向右运动。不计导轨电阻,忽略感应电流产生的磁场,则( )
A.导体棒L1的最终速度为v0 B.导体棒L2产生的焦耳热为3mv028
C.通过导体棒横截面的电荷量为mv0Bd D.两导体棒的初始距离最小为mv0rB2d2
答案 D
5.(变力类单杆动力学问题)(2022重庆,7,4分)如图1所示,光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上,轨道间连接一可变电阻,导体杆与轨道垂直并接触良好(不计杆和轨道的电阻),整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动,两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中,第一次对应直线①,初始拉力大小为F0,改变电阻阻值和磁感应强度大小后,第二次对应直线②,初始拉力大小为2F0,两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n,则k、m、n可能为( )

A.k=2、m=2、n=2 B.k=22、m=2、n=2 C.k=6、m=3、n=2 D.k=23、m=6、n=2
答案 C
6.(R-v单杆能量问题)(2023届无锡期末,12)我国新型航母电磁阻拦技术的原理如图所示,舰载机着舰时关闭动力系统,通过绝缘阻拦索钩住垂直导轨放置的一根金属棒ab,舰载机与金属棒瞬间获得共同速度v0=50 m/s,在磁场中共同减速滑行至停下。已知舰载机质量M=2.7×104 kg,金属棒质量m=3×103 kg、电阻R=10 Ω,导轨间距L=50 m,匀强磁场的磁感应强度B=5 T,导轨电阻不计,除安培力外舰载机克服其他阻力做的功为1.5×106 J。求:
(1)舰载机着舰瞬间金属棒中感应电流I的大小和方向;
(2)金属棒中产生的焦耳热Q。
答案 (1)1.25×103 A 由b到a (2)3.6×107 J
7.(“磁场运动”单杆动力学+能量问题)
(2023届南京三模,13)如图所示,“”形金属导轨固定在水平桌面上,金属棒ab垂直置于导轨上,方形区域内存在着垂直于桌面向下的匀强磁场,当磁场在驱动力作用下水平向右运动,会驱动金属棒运动。已知导轨间距为d,电阻不计,金属棒质量为m,接入电路中的电阻为R,磁感应强度为B,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求:
(1)金属棒ab刚要运动时的磁场速度v0;
(2)使磁场以第(1)问中的速度v0做匀速运动的驱动力功率P。
答案 (1)μmgRB2d2 (2)μ2m2g2RB2d2
8.(倾斜单杆类动力学问题)(2023届苏锡常镇二模补偿训练,13)如图所示,两条平行光滑金属导轨所在平面与水平面的夹角为θ,间距为L,导轨顶端连接阻值为R的电阻。导轨处在磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨平面与磁感线垂直。质量为m、阻值为r的金属棒开始时被固定在导轨底端,导轨与外接电源相连,使金属棒中通有恒定电流I。金属棒被松开后沿导轨匀加速上滑,上滑至某处时断开外接电源,又向上滑动距离s后金属棒速度减为0。导轨的电阻不计,已知重力加速度为g。求:
(1)金属棒匀加速上滑的加速度大小a;
(2)减速上滑过程中通过金属棒的电荷量q。
答案 (1)BILm-g sinθ (2)BsLR+r
9.(线框切割磁场类问题)(2023届苏锡常镇一调,12)如图所示,边长为L的正方形导线框abcd放在纸面内,在ad边左侧有范围足够大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,导线框的总电阻为R。现使导线框绕a点在纸面内顺时针匀速转动,经时间Δt第一次转到图中虚线位置。求:
(1)Δt内导线框abcd中平均感应电动势的大小和通过导线横截面的电荷量;
(2)此时导线框的电功率。
答案 (1)BL22Δt BL22R (2)π2B2L416R(Δt)2
10.(变力作用下的单杆综合问题)(2023届盐城三模,15)如图甲所示,两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内,处于磁感应强度为B0、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接一定值电阻R。质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置,与导轨始终接触良好。在金属棒的中点对棒施加一个平行于导轨的拉力,棒运动的速度v随时间t的变化图像为如图乙所示的正弦曲线。已知在0~T4的过程中,通过定值电阻的电荷量为q;然后在t=54T时撤去拉力。其中v0已知,T未知,不计导轨的电阻。求:

(1)电阻R上的最大电压U;
(2)在0~54T的过程中,拉力所做的功W;
(3)撤去拉力后,金属棒的速度v随位置x变化的变化率k(取撤去拉力时金属棒的位置x=0)。
答案 (1)B0Lv02 (2)12mv02+5π4B0Lv0q (3)-B02L22mR