高考物理复习第十二章电磁感应综合检测(含解析)

1、2019 年物理高考复习第十二章电磁感应综合检测一、选择题 ( 本题共 14 小题，共70 分，在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得5 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分 )1 (2019 湖北武汉市部分学校) 在验证楞次定律实验中，竖直放置的线圈固定不动，将磁铁从线圈上方插入或拔出，线圈和电流表构成的闭合回路中就会产生感应电流图中分别标出了磁铁的极性、 磁铁相对线圈的运动方向以及线圈中产生的感应电流的方向等情况，其中正确的是()【解析】对选项 a，由“来者拒之”，可判断出线圈中产生的感应电流的磁场上端为n极，再由安培定则， 可判断出感应电流

2、的方向与图中标的方向相反，故选项 a 错同理可判断出 b 错， c、 d 对【答案】cdb 的匀强磁场中，有半径2(2019 江苏南通 ) 如图所示，在磁感应强度为为 r 的光滑半圆形导体框架，oc为一能绕 o在框架上滑动的导体棒，oc之间连一个电阻 r，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使 oc能以角速度 匀速转动，则外力做功的功率是()a.b2 2r 4b.b2 2r 4r2rc.b2 2r 4d.b2 2r 44r8r【解析】匀速转动， p pe2 rb2 2r 4外电 r，又 e br2 ，联立解得： p外 4r，故选项 c对【答案】c3用相同导线绕制的边长为l 或 2l 的四个闭合导

3、体框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示在每个线框进入磁场的过程中，m、 n 两点间的电压分别为ua、 ub、 uc 、 ud.下列判断正确的是()a uaubucudb uaubuducc uaub uc udd ubuauduc【解析】由题知 ea eb blv，ec ed2blv，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压与电3534阻成正比可知ua 4blv， ub 6blv， uc 2blv，ud 3blv，故 b 正确【答案】bl 是一个自感系数4如图所示的电路中， d 和 d 是两个相同的小灯泡，12相当大的线圈，其阻值与r相同在开关s 接通和断开时，灯泡d1 和 d2 亮暗的顺序

4、是()a接通时 d1 先达最亮，断开时d1 后灭b接通时 d 先达最亮，断开时d 后灭21c接通时 d1 先达最亮，断开时d1 先灭d接能时 d 先达最亮，断开时d 先灭22第 1 页【解析】当开关 s 接通时， 1 和2 应该同时亮，但由于自感现象的存在，流过线圈的dd电流由零变大时， 线圈上产生的自感电动势的方向是左边为正极，右边为负极， 使通过线圈的电流从零开始慢慢增加，所以开始瞬时电流几乎全部从d1 通过，而该电流又将同时分路通过2 和 ，所以1 先达最亮，经过一段时间电路稳定后，1 和 2 达到一样亮当开关s 断开时，d rddd电源电流立即为零，因此d2 立刻熄灭，而对于 d1，由

5、于通过线圈的电流突然减弱，线圈中产生自感电动势 ( 右端为正极，左端为负极) ，使线圈l和1 组成的闭合电路中有感应电流，所d以 d1 后灭应选 a. 【答案】 a5如图所示，竖直面内的虚线上方是一匀强磁场 b，从虚线下方竖直上抛一正方形线圈，线圈越过虚线进入磁场，最后又落回原处，运动过程中线圈平面保持在竖直平面内，不计空气阻力，则 ( ) a上升过程克服磁场力做的功大于下降过程克服磁场力做的功b上升过程克服磁场力做的功等于下降过程克服磁场力做的功c上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力的平均功率d上升过程克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力的平均功率【解析】线圈上升过程中，加速

6、度较大且在减速，下降过程中，运动情况比较复杂，有加速、 减速或匀速等， 把上升过程看做反向的加速，可以比较在运动到同一位置时，线圈速度都比下降过程中相应的速度要大，可以得到结论： 上升过程中克服安培力做功多；上升过程时间短，故正确选项为a、 c.【答案】ac6如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示位置匀速向右拉出匀强磁场若第一次用0.3s 拉出，外力所做的功为w1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用 0.9s拉出，外力所做的功()为 w，通过导线横截面的电荷量为q ，则2 2，12 b 1w，q q2d ww， q q1211212【解析】设线框长为1，宽为2，第一次拉出速

7、度为v1，第二次拉出速度为v2，则v1ll 3v2. 匀速拉出磁场时，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有22r，w1 f1l1 bi1l2l1 b l2l1v1/22r，故 w1w2；同理 w2 bl2l1v2/bl2v 1 2，由 q itt又由于线框两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即 rbl1l2bl1l2，得： q q ，故正确答案为选项 c. rt t r r12【答案】c7如图所示，是光滑的金属导轨道，沿竖直方向，沿水平aocaooc方向， pq 是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动， 运动过程中 q端始终在 oc上，p 端始终在 ao

8、上，直到完全落在oc上空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在 pq棒滑动的过程中，下列判断正确的是()a感应电流的方向始终是由qpb感应电流方向先是由p q，再是由 qpc pq受磁场力的方向垂直于棒向左第 2 页d受磁场力的方向垂直于棒先向左，再向右pq【解析】棒 pq在下滑的过程中， 棒与 ao之间的夹角为 ，棒长为 l，与导轨所围三角形的面积为12sin cos 1 2sin2 ，棒在下滑的过程中棒与间的夹角 是由poqs2l4lao零逐渐增大到 90，由面积表达式可知，当45时，面积s有最大值，而磁场是匀强磁场，故当 pq在沿 ao下滑的过程中，棒与金属导轨所组成的回路中的磁通量是先

9、增大后减小，那么回路中感应电流的磁场方向先与原磁场方向相反，是垂直于纸面向内， 后与原磁场方向相同，是垂直于纸面向外，由安培定则可以确定感应电流的方向先是由p q，再由 q p，再由左手定则可以确定棒受磁场力的方向垂直于棒先向左，后向右【答案】bdr 的直角形金属导8如图，在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻轨( 在纸面内 ) ，磁场方向垂直于纸面朝里，另有两根金属导轨c、daob分别平行于 oa、ob放置保持导轨之间接触良好， 金属导轨的电阻不计 现经历以下四个过程：以速度v移动，使它与ob的距离增大一倍；d再以速率 v 移动 c，使它与 oa的距离减小一半；然后，再以速率2v 移动 c，使它

10、回到原处；最后以速率2v 移动 d，使它也回到原处设上述四个过程中通过电阻r的电荷量的大小依次为q1、q2、 q3 和 q4，则 ()a qqq qb q q 2q2q12341234c 2q12q2 q3 q4d q2 q2q3 q4bs【解析】由 q i t tr t rr可知，在四种移动情况下变化的面积是相同的， 则磁通量变化相同，跟导轨移动的速度无关，跟移动的时间也无关， 所以 a 选项正确【答案】a9 (2019 辽宁盘锦一模 ) 如图所示，边长为l 的正方形导线框质量为m，由距磁场 h高处自由下落， 其下边 ab 进入匀强磁场后， 线圈开始做减速运动，直到其上边cd 刚刚穿出磁场时

11、，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为l，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()a 2b 2mglmgl mghc 2mgl 43mghd 2mgl41mgh【解析】设 ab 刚进入磁场时的速度为v1，cd 刚穿出磁场时的速度v1v2 2线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为122l. 由题意得 2mv mgh112122mv mg2l 2mv q123由得q2mgl 4mgh.c 选项正确【答案】c10(2019 武汉调研 ) 如图所示， 等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为 2 ，高为. 纸面内一边长为lll的正方形导框沿x 轴正方向做匀

12、速直线运动穿过磁场区域，在t 0 时刻第 3 页恰好位于图中所示的位置 以顺时针方向为导线框中电流的正方向， 在下面四幅图中能够正确表示电流位移 ( i x) 关系的是()【解析】 线框进入磁场的过程中， 线框的右边做切割磁感线运动， 产生感应电动势， 从而在整个回路中产生感应电流， 由于线框做匀速直线运动， 且切割磁感线的有效长度不断增加，其感应电流的大小不断增加， 由右手定则， 可判定感应电流的方向是顺时针的； 线框全部进入磁场后， 线框的左边和右边同时切割磁感线，3由右当 x l 时，回路中的感应电流不断减小，23手定则可判定感应电流的方向是顺时针；当2lx3a) ，在 3t 0 时刻线

13、框到达 2 位置速度又为v0 并开始离开匀强磁场此过程中 v t 图象如图 b 所示，则()a t 0 时，线框右侧边mn的两端电压为 bav0b在 t0时刻线框的速度为0 ft 0v mc线框完全离开磁场的瞬间位置3 的速度一定比 t 0时刻线框的速度大d线框从 1 位置进入磁场到完全离开磁场位置3 过程中线框中产生的电热为2fb【解析】t 0 时，线框右侧边mn的两端电压为外电压，为300时刻4bav ，a 项错误；从 t至 3t0 时刻线框做匀加速运动，加速度为ft0 时刻的速度为v0 2002ft 0， b 项错，故在matvm误；因为t 0 时刻和t 3 0 时刻线框的速度相等，进入

14、磁场和穿出磁场的过程中受力情况相t同，故在位置3 时的速度与 t 0时刻的速度相等， c项错误； 线框在位置1 和位置3 时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有 ，所以线框穿过磁场的整fb q个过程中，产生的电热为2fb， d 项正确【答案】d12 (2019 浙江杭州质检) 超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得的推进动力的新型交通工具 其推进原理可以简化为如图所示的模型： 在水平面上相距 l 的两根平行直导轨间， 有竖直方向等距离分布的匀强磁场 b1 和 b2，且 b1 b2 b，每个磁场的宽度都是l，相间排列，

15、所有这些磁场都以相同的速度向右匀速运动， 这时跨在两导轨间的长为l，宽为l的金属框( 悬浮在导轨上方 ) 在磁场力abcd作用下也将会向右运动设金属的总电阻为r，运动中所受到的阻力恒为ff ，金属框的最大速度为 vm，则磁场向右匀速运动的速度v 可表示为()a v( b2l2vm ff r)/(b2 l2 )b v(4 b2l2vm ff r)/(4b2l2)c(42 2m f )/(42 2)vbl vf rb ld v(2 b2l2vm ff r)/(2b2l2)【解析】导体棒ad和bc各以相对磁场的速度( m) 切割磁感线运动，由右手定则可v v知回路中产生的电流方向为abcda，回路中

16、产生的电动势为e 2bl( v vm) ，回路中电流为： i第 4 页 2 ( m)/，由于左右两边ad和bc均受到安培力，则合安培力f合 2bli42 2(vbl vvrb lv )/ r，依题意金属框达到最大速度时受到的阻力与安培力平衡，则f f，解得磁场向右匀mf合速运动的速度v (4 b2l2vm ff r)/(4b2l2) ，b 对【答案】b13(2019 北京西城区抽样测试) 实验室经常使用的电流表是磁电式仪表这种电流表的构造如图甲所示 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的当线圈通以如图乙所示的电流，下列说法正确的是()a线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行b线圈转动时，螺

17、旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动c当线圈转到如图乙所示的位置，b 端受到的安培力方向向上d当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动【解析】考查电流表的工作原理 由辐向分布的磁场可知，线圈转到任何位置，它的平面都跟磁感线平行， a 正确；通过线圈中的电流在磁场作用下产生的安培力的力矩与螺旋弹簧b的扭动力矩平衡时，指针静止，b 正确；当线圈转动到图乙所示的位置时，根据左手定则，端受到的安培力方向向下，c 错误；使线圈沿顺时针方向转动，d正确【答案】abd14(2019 北京海淀区期末 ) 如图所示，光滑平行金属轨道平面与水平面成 角，两轨道上端用一电阻r相连，该装置处于匀强磁场中，

18、磁场方向垂直轨道平面向上，质量为m 的金属杆 ab，以初速度v0 从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h 后又返回到底端若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，则()a整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小为2mv012b上滑到最高点的过程中克服安培力与重力所做功之和等于2mv012c上滑到最高点的过程中电阻r上产生的焦耳热等于2mv0 mghd金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻r的热功率相同由于电阻 r上产生热量， 故【解析】金属杆从轨道底端滑上斜面到又返回到出发点时，返回时速度小于v0，故整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小小于2 0，a 错误；上滑

19、到最mv高点时动能转化为重力势能和电阻r 上产生的焦耳热 ( 即克服安培力所做的功) ， bc 正确；金属杆两次通过斜面上同一位置时的速度不同，电路的电流不同， 故电阻的热功率不同，d错误【答案】bc二、计算题 ( 本题共包括 4 小题， 共 50 分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15截面积 s0.2m2，匝数 n 100 匝的线圈 a，处在如图 ( 甲 ) 所示的磁场中，磁感应强度 b 随时间按图 ( 乙 ) 所示规律变化， 方向垂直线圈平面， 规定向外为正方向 电路中 r1 4 ， r2 6 ， c

20、30 f，线圈电阻不计(1) 闭合 s 稳定后，求通过 r2 的电流；(2) 闭合 s 一段时间后再断开，则断开后通过r2 的电荷量是多少？【解析】由于线圈a 所在的磁场变化引起穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动第 5 页势当 s 闭合后，就有电流通过1、 2.rrbb(1) 由图知 b 随时间按线性变化， 变化率t 0.2t/s. 由法拉第电磁感应定律得e n t s 4v. 由楞次定律确定电流方向，在0 1s内，原磁场为负，即向里，大小在减小，故感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，因此由安培定则知线圈中的电流方向为顺时针方向从电路角度来看，线圈就是电源，其内阻不计，r 和 r 串联后构

21、成外电路，c与 r 并联，当电流恒定122时，电容器支路中无电流由闭合电路欧姆定律得流过r2 的电流 i e 0.4a ，方向向下r r12(2)s 闭合后，将对 c 充电，充电结束后电容器支路断路，电容器两端的电势差等于r2 两端的电压因此，其充电量r27.2 10 5c.s 断开后，电容器通过2 放电，所q cu cerr1 r2以放电量为 7.2 10 5c. 5【答案】(1)0.4a ，方向向下(2)7.210 c16两根光滑的长直金属导轨、 平行置于同一水平面内，导轨间距为l，电阻不mn m n计， m、m处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为r，电容器的电容为c. 长度也为l

22、 、阻值同为 r的金属棒 ab 垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为b、方向竖直向下的匀强磁场中 ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持良好接触，在 ab 运动距离为 s 的过程中，整个回路中产生的焦耳热为q. 求：(1) ab 运动速度 v 的大小；(2) 电容器所带的电荷量 q.【解析】 本题是电磁感应中的电路问题， ab 切割磁感线产生感应电动势为电源电动势可由 eblv 计算其中 v 为所求，再结合闭合 ( 或部分 ) 电路欧姆定律、焦耳定律，电容器及运动学知识列方程可解得(1) 设 ab 上产生的感应电动势为 e，回路中的电流为 i ，ab 运动距离 s 所用时间为 t ，三个电

23、阻 r与电源串联，总电阻为 4r，则 e blve由闭合电路欧姆定律有i 4rst v由焦耳定律有q i 2(4 r) t4qr由上述方程得v b2l 2s(2) 设电容器两极板间的电势差为 u，则有 u ir 电容器所带电荷量 q cucqr解得 q bls4qrcqr【答案】(1) b2l 2s(2) bls17日本专家研究调查得出了一个惊人的结论，东京高速道路所形成的振动可产生4gw以上的电力，这一数值相当于供给东京23 个区的家庭用电的4 成如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为r 0.1m、匝数为 n20 的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向

24、均匀分布( 其右视图如图乙所示) 在线圈所在位置磁感应强度b 的大小均为0.2t ，线圈的电阻为1.5 ，它的引出线接有质量为0.01kg 、电阻为第 6 页0.5 的金属棒 mn，mn置于倾角为 30的光滑导轨上， 导轨宽度为 0.25m. 外力推动线圈框架的 p 端，使线圈沿轴线做往复运动， 便有电流通过 mn.当线圈向右的位移 x 随时间 t 变化的规律如图丙所示时 ( x 取向右为正 ) ， g10m/s 2. 求：(1) 若 mn固定不动，流过它的电流大小和方向？(2) 若 mn可自由滑动，至少要加多大的匀强磁场b才能使 mn保持静止，请在图丁中画出磁感应强度随时间变化的图象bx【解

25、析】(1) 由图丙知线圈运动速度：vt 0.8m/s线圈向右运动时切割磁感线，且各处磁场方向与组成线圈的导线垂直，线圈产生电动势：e nblv 2 rnbv流过电流：iemn外 r内r联立以上三式并代入数据得：i 2 rnbv1ar r内外流过 mn的电流方向从m到 n. 当线圈向左运动时，电流大小不变， 流过 mn的电流方向从n到 m.(2) 如图所示 mn受重力、斜面支持力和安培力作用处于静止状态，要使外加磁场 b最小，即安培力最小，当流过 mn的电流从 m到 n时，由左手定则知磁场方向垂直轨道平面向下mgsin30 bilsin30 0.2tb mgil当流过 mn的电流从 n到 m时，要使 mn静止， b的方向相反， 即垂直轨道平面向上，以此方向为正方向，则磁感应强度随时间变b化图象如图所示【规律总结】本题涵盖力学中的位移图象、三力平衡， 电磁学中的安培力、 感应电动势、闭合电路欧姆定律、 左手定则等问题 解本类综合题的关键是按照物理现象的因果关系及本质特征将其分解为若干个简单问题，再逐个解决18 (2019 河南省示范性高中联考) 如图所示，光滑斜面的倾角 30，在斜面上放置一矩形线框 abcd， ab 边的边长 l 1 1m，bc 边的边长 l 2 0.6m，线框的质量 m 1kg ，电阻 r 0.1 ，线框与绝缘细线相连，现用 f20n 的恒力通过定