2020届新课标高考物理二轮冲刺练习：电磁感应(解析版)

1、2020 届新课标高考物理二轮冲刺练习：电磁感应(含答案)* 电磁感应 *一、选择题1、在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是 ()A 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接， 往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化解析：选D.产生感应电流必须满足的条件：电路闭合；穿过闭合电路的磁通量要发生变化选项 A 、 B 电路闭合，

2、但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项 A 、 B 不能观察到电流表的变化； 选项 C 满足产生感应电流的条件， 也能产生感应电流， 但是等我们从一个房间到另一个房间后， 电流表中已没有电流， 故选项 C 也不能观察到电流表的变化；选项D 满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选 D 2、 如图所示， 条形磁铁以速度v 向螺线管靠近， 下面几种说法中正确的是()A.螺线管中不会产生感应电流B.螺线管中会产生感应电流C.只有磁铁速度足够大时，螺线管中才能产生感应电流D.只有在磁铁的磁性足够强时，螺线管中才会产生感应电流B 当条形磁铁以速度v向螺线管靠近，穿过螺线管的

3、磁通量增大，则螺线管中 会产生感应电流，与磁铁的速度、磁铁的磁性强弱无关，故 B正确。3、如图所示，边长为L的正方形金属框abcd在竖直平面内下落，ab边以速度v 进入下方的磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向里的匀强磁场，则金属框进入 磁场时，ab边两端的电势差Uab；A;( )A. BLvB. 1BLv C. 3BLvD. -1BLv444解析：选C.金属框ab边进入磁场时，E=BLv, ab边可等效为电源，具两端电压为路端电压U = R 34R=3BLv, C项正确.4、将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A.感应电动势的大小

4、与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同C 由法拉第电磁感应定律E=n口，感应电动势的大小与线圈匝数有关，A 错误；感应电动势正比于 苦 与磁通量的大小无直接关系，B错误，C正确；根据楞次定律知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，即“增反减同”，D错误。5、如图所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之 一，磁场垂直穿过大金属环所在区域.当磁感应强度随时间均匀变化时， 在大环 内产生的感应电动势为E,则a b两点间的电势差为（）1 1八 2A. 2EB.

5、 3EC. 3E D. E， 1 一解析：选B. a、b间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电路总电阻的 ",故3Uab= E , B 正确. 36、（多选）如图所示，水平面上固定一个顶角为 60°的光滑金属导轨MON,导轨处于磁感应强度大小为B,方向竖直向下的匀强磁场中。质量为 m的导体棒CD与/MON的角平分线垂直，导轨与棒单位长度的电阻均为 r。t=0时刻，棒CD在水平外力F的作用下从O点以恒定速度vo沿/MON的角平分线向右滑动, 在滑动过程中始终保持与导轨良好接触。若棒与导轨均足够长，则 （）、，Bv0A .流过导体棒的电流I始终为Bv orB. F随时间t的变化

6、关系为F= 29B V0tC. to时刻导体棒的发热功率为2哽V0t027r，八，19D.撤去F后，导体棒上能产生的焦耳热为2mv0ABC 导体棒的有效切割长度L = 2vottan 30°,感应电动势E=BLv。，回路的总电阻R= 2vottan 30 -f三* r,联立可得通过导体棒的电流1=整，选 COS 30R 3r项A正确；导体棒受力平衡，则外力F与安培力平衡，即5=81,得5 =部9瞥t,选项B正确；to时刻导体棒的电阻为Rx=2vototan 30 r,则导体棒的发热功2 ,3B2v0率P棒=|2Rx= Y27r t0,选项C正确；从撤去F到导体棒停下的过程，根据能11

7、 C重守恒止律有Q棒+Q轨= mv0 0,得导体棒上能广生的焦耳热 Q棒= 2mv0Q1轨2mv0,选项D错误。【变式11试推导出回路中的热功率 P随时间变化的关系式，并画出图象。提示：回路中热功率p=i2r,回路中电流1=郎为定值，R= tan 30 嬴130 2v0tr,可得p=TB*,图象如图甲所示。【变式2】 试推导出回路中产生的焦耳热 Q随时间变化的关系式，并画出图象 提示：中P-t图线与t轴所围面积表示回路中产生的焦耳热 Q,则 Q=1Pt='3B"3t2。图象如图乙、内所示。2 9r7、(多选)如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场I、R的高和间

8、距均为 d,磁感应强度为Bo 质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场I和II时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为 go金属杆 ()A.刚进入磁场I时加速度方向竖直向下B.穿过磁场I的时间大于在两磁场之间的运动时间C.穿过两磁场产生的总热量为4mgdm2gR2D.释放时距磁场I上边界的高度 h可能小于mgR4BC 根据题述，由金属杆进入磁场I和进入磁场II时速度相等可知，金属杆在磁场I中做减速运动，所以金属杆刚进入磁场I时加速度方向竖直向上，选项A错误；由于金属杆进入磁场I后做加速度逐渐减小的减速运动，而在两磁场之间做匀加速运动，所以穿过磁场I的时

9、间大于在两磁场之间的运动时间，选项 B 正确；根据能量守恒定律，金属杆从刚进入磁场I到刚进入磁场n过程动能变化 量为0,重力做功为2mgd,则金属杆穿过磁场I产生的热量 Qi = 2mgd,而金属 杆在两磁场区域的运动情况相同， 产生的热量相等，所以金属杆穿过两磁场产生 的总热量为Q2 = 2X2mgd=4mgd,选项C正确；金属杆刚进入磁场I时的速度 v = 42gh,进入磁场I时产生的感应电动势 E=BLv,感应电流I = R,所受安培 力5=81,由于金属杆刚进入磁场I时加速度方向竖直向上，所以安培力大于22重力，即F>mg,联立解得h>mgR4,选项D错误。2B L8、一矩

10、形线框abcd与长直通电导线处于同一平面内，ad边与导线平行，如图所 示。当线框在此平面内向右运动到导线的右边的过程中，线框内感应电流的方向为（）A. 一直沿顺时针方向B. 一直沿逆时针方向C.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向D.先沿顺时针方向，再沿逆时针方向，最后沿顺时针方向D 根据“来拒去留” “同向吸引异向排斥” “近大远小”等规律可得， 电流方 向依次为b一c、-b、a一d、d一a,即先顺时针，再逆时针，最后顺时针，故 D 正确。9、如图所示的电路中，电源的电动势为 E,内阻为r,电感L的电阻不计，电阻 R的阻值大于灯泡D的阻值.在t = 0时刻闭合开关S,经过一段时间后，在t =ti时

11、刻断开S.下列表示A、B两点间电压Uab随时间t变化的图象中，正确 的是 ()解析：选B .闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路 中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压Uab逐渐减小；断开开 关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L与灯泡形成闭合回路，所以灯 泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即 Uab反向逐渐减小为零，故选 B.10、如图所示，半径为r的n匝线圈放在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域，当磁场以的变化率变化时，线圈产生的感应电动势大小为（）A. 0 B. n/J2 C. n?. 2 r D. n母r2B 由法拉

12、第电磁感应定律可知线圈产生的自感电动势 £=口2,故B正确。11、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数 n=100,线圈白面积S=200 cm2,线圈 的电阻r=1 Q线圈外接一个阻值R = 4。的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈 平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示. 下列说法中正 确的是（）A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.电阻R两端的电压随时间均匀增大C.线圈电阻r消耗的功率为4X10 4 WD.前4 s内通过R的电荷量为4X10 4 C解析：选C.由楞次定律，线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项 A错误;由法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势恒定为nSA

13、BAt0. 1 V,电阻R两端的电压不随时间变化，选项 B错误；回路中电流1 = *=0-02 A,线圈 电阻r消耗的功率为P=I2r = 4X104 W,选项C正确；前4 s内通过R的电荷 量为q=It = 0. 08 C,选项D错误.12、如图所示，a b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 10匝, 边长la= 3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场， 且磁感应强度随时间均匀 增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（）A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B. a、b线圈中感应电动势之比为 9： 1C. a、b线圈中感应电流之比为3： 4D. a、b线圈中电功率之比为3： 1B 当

14、磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面 向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项 A错误；由法 AE一. L 拉用电磁感应止律 E = SSa ： Sb = 9 ： 1知，Ea= 9Eb ,选项B正确；由R =吧 知两线圈的电阻关系为Ra=3Rb,其感应电流之比为Ia： Ib=3 ： 1,选项C错误； 两线圈的电功率之比为 Pa : Pb=EaIa： EbIb=27 ： 1,选项D错误。二、非选择题1、如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨 MN、PQ平行固定在倾角8= 37° 的绝缘斜面上，两导轨间距L = 1 m,导轨的电阻可忽略.M、P两

15、点间接有阻值 为R = 0. 5。的电阻.一根质量 m=1 kg、电阻不计的直金属杆ab放在两导轨 上，与导轨垂直且接触良好.整套装置处于磁感应强度B = 0.5 T的匀强磁场中， 磁场方向垂直斜面向下.自图示位置起，杆 ab受到大小为F=0. 5v+2（式中v 为杆ab运动的速度，力F的单位为N）、方向平行导轨沿斜面向下的拉力作用， 由静止开始运动，g取10 m/s2, sin 37° =0. 6.求：(1)金属杆ab自静止开始下滑x=1 m的过程中流过电阻R的电荷量；(2)试判断金属杆ab在匀强磁场中做何种运动，并请写出推理过程；已知金属杆ab自静止开始下滑x=1 m的过程中，电

16、阻R上产生的焦耳热为Q=1 J,求此过程中拉力F做的功.解析：(1)根据法拉第电磁感应定律得一A BLxE =E At At所以q= I At= (2)由电磁感应定律得 E=BLvE BLvI = R = fTO|B2L2v 八F安=31= D =0. 5v R由受力分析得F+mgsin 0- F安 = ma解得 a = 8 m/s2所以金属杆做匀加速直线运动.(3)根据运动学规律v2 = 2ax得v = 4 m/s根据功能关系W安=一Q=1J根据动能定理 Wf+Wg+ W安=八£卜 12得 Wf + mgxsin 0 Q = 2mv则 Wf = 3 J.答案：见解析2、如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻 Ri连接成闭合回路。线圈的半径为ri0在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂 直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所 示。图线与横、纵轴上的截距分别为to和B。导线的电阻不计。求0至ti时间 内：甲乙通过电阻Ri的电流