2022新高考衡水名师原创物理专题卷：专题10 电磁感应

1、2022新高考衡水名师原创物理专题卷 专题十 电磁感应1.随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手机，大到电动汽车都在无线充电方面实现了从理论研发到实际应用的转化。如图所示为某品牌无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是( )A无线充电时，手机上接收线圈的工作原理是“电流的磁效应”B接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同C只有将充电底座接到直流电源上，才能对手机进行充电D只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电2.如图，无限长的通电直导线竖直固定，电流方向由，整个空间存在匀强电场（图中未画出），导线右侧有一带负电的粒子（不计重

2、力），粒子竖直向上做直线运动，则匀强电场方向为( )A.水平向左B.水平向右C.竖直向上D.竖直向下3.在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的匀强磁场，如图所示，为两个磁场的边界，磁场范围足够大.一个半径为a、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向以速度v从如图位置运动，当圆环运动到直径刚好与边界线重合时，圆环的速度为，则下列说法正确的是( )A.此时圆环中的电功率为B.此时圆环的加速度为C.此过程中通过圆环截面的电荷量为D.此过程中回路产生的电能为4.如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为，其中为正的常数。在此区域的水平

3、面内固定一个半径为r的圆环形内壁光滑的细玻璃管，将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放，不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场，则下列说法正确的是（ ）A.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为B.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为C.从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为D.从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为5.如图所示电路中，是相同的两小灯泡。是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，合上开关，电路稳定时两灯泡都正常发光，再断开，则( )A合上时，两灯同时点亮B断开时，灯

4、立即熄灭C合上时，逐渐变亮直到正常发光状态D断开时，灯立即熄灭6.如图所示是研究通电自感实验的电路图，是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节滑动变阻器的滑动触头，使两个灯泡的亮度相同，调节滑动变阻器的滑动触头，使他们都正常发光，然后断开电键。再重新闭合电键，则( )A.稳定后，和两端的电势差一定相同B.稳定后，和两端电势差不相同C.闭合瞬间，、均立刻变亮D.闭合瞬间，立刻变亮，逐渐变亮7.如图所示，一个边长为的等腰直角三角形区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线

5、框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（ ）A. B. C. D. 8.如图所示，在水平光滑的平行金属导轨左端接一定值电阻R，导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。现给导体棒一向右的初速度v0，不考虑导体棒和导轨电阻，下列图象中，导体棒速度v随时间的变化和通过电阻R的电荷量q随导体棒位移的变化描述正确的是( )A.B.C.D. 9.如图所示,两条相距为L的光滑平行金属导轨位于水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻,导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计。金属棒ab垂直导轨放置并接触良好,接入电路的电阻也为R。若给棒以平行导轨向右的初速度v0,当流过棒

6、截面的电荷量为q时,棒的速度减为零,此过程中棒发生的位移为x。则在这一过程中( )A.当流过棒的电荷为时,棒的速度为B.当棒发生位移为时,棒的速度为C.在流过棒的电荷量q/2的过程中,棒释放的热量为D.定值电阻R释放的热量为10.如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角，其中MN与PQ平行且间距为L，N、Q间接有阻值为R的电阻，匀强磁场垂直导轨平面，磁感应强度为B，导轨电阻不计质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的电阻为r，当金属棒ab下滑距离x时达到最大速度v，重力加速度为g，则在这一过程中( ) A金属棒做匀加速直线运动B当金

7、属棒速度为时，金属棒的加速度大小为0.5gC电阻R上产生的焦耳热为D通过金属棒某一横截面的电量为11.如图所示,足够长的光滑金属导轨平行放置,且都倾斜与水平面成夹角。在导轨的最上端之间接有电阻R,不计其他电阻。导体棒从导轨的最底端冲上导轨,当没有磁场时,上升的最大高度为H;若存在垂直导轨平面的匀强磁场时,上升的最大高度为h。在两次运动过程中都与导轨保持垂直,且初速度都相等。关于上述情景,下列说法正确的是( )A.两次上升的最大高度相比较为B.有磁场时导体棒所受合力做的功等于无磁场时合力做的功C.有磁场时,电阻R产生的焦耳热为D.有磁场时,上升过程的最小加速度大于12.如图所示，两根间距为、电阻

8、不计、足够长的光滑平行金属导轨水平放置(俯视图)。导轨间存在磁感应强度为的匀强磁场，方向与导轨所在平面垂直。两平行金属杆的质量分别为，电阻分别为，且始终与导轨保持垂直。初始时两金属杆均处于静止状态，相距。现给金属杆一水平向右的初速度，一段时间后，两金属杆间距稳定，为，下列说法正确的是( )A.金属杆先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动B.当金属杆的加速度大小为时，金属杆的加速度大小为C.通过金属杆的电荷量为D.两金属杆运动过程中产生的焦耳热为13.如图所示，半径为L的金属圆环水平放置，圆心处及圆环边缘通过导线分别与两条倾角的平行倾斜金属轨道相连，圆环区域内分布着磁感应强度大小为B、方向竖直向下

9、的匀强磁场，圆环上放置一金属棒a，棒a一端在圆心处，另一端恰好搭在圆环上，棒a可绕圆心转动。倾斜轨道部分处于垂直轨道平面向下、磁感应强度大小也为B的匀强磁场中，金属棒b放置在倾斜平行轨道上，其长度与轨道间距均为。已知金属棒b的质量为m，棒的电阻分别为R和，其余电阻不计。若金属棒b与轨道间的动摩擦因数，可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。当金属棒a绕圆心以角速度顺时针（俯视）匀速旋转时，金属棒b保持静止。下列说法正确的是( )A.金属棒a中产生的感应电动势B.若金属棒b恰好不受摩擦力，则金属棒a旋转的角速度为C.金属棒a旋转的最小角速度为D.金属棒a旋转的最大角速度为14.如图甲，

10、一个金属圆环与一个理想二极管串联后放在匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面，规定磁场方向垂直于圆环平面向外为正方向，磁感应强度在一个周期内随时间变化的规律如图乙所示。若规定圆环内顺时针方向为感应电流的正方向，则穿过圆环的磁通量、圆环中的感应电流、圆环的热功率随时间变化的图像可能正确的是( )A.B.C.D.15.如图甲所示，水平面内有一光滑金属导轨，边的电阻为R，其他电阻均不计，与角夹角为，与垂直.将质量为m的长直导体棒放在导轨上，并与平行.棒与交点间的距离为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B.在外力作用下，棒由处以初速度向右做直线运动.其速度的倒数随位移x变化的关系如图乙所示.

11、在棒运动恰到达处的过程中( )A.导体棒做匀变速直线运动B.导体棒运动的时间为C.流过导体棒的电流大小不变D.外力做功为16.如图所示，固定的竖直光滑“U”形金属导轨，间距为L，上端接有阻值为R的电阻，处在方向水平且垂直于导轨平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m、电阻为r的导体棒与劲度系数为k的固定轻弹簧相连放在导轨上，导轨的电阻忽略不计.初始时刻，弹簧处于伸长状态，其伸长量为，此时导体棒具有竖直向上的初速度.在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.则下列说法正确的是( )A.初始时刻导体棒两端的电压为B.初始时刻导体棒加速度的大小为C.导体棒最终静止，此时弹簧的压

12、缩量为D.导体棒开始运动直到最终静止的过程中，回路产生的焦耳热为17.如图所示，金属圆环放置在水平桌面上，一个质量为的圆柱形永磁体轴线与圆环轴线重合，永磁体下端为极，将永磁体由静止释放，永磁体下落高度到达点时速度大小为，向下的加速度大小为，圆环的质量为，重力加速度为，不计空气阻力，则（ ）A.俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向B.永磁体下落的整个过程先加速后减速，下降到某一高度时速度可能为零C.永磁体运动到点时，圆环对桌面的压力大小为D.永磁体运动到点时，圆环中产生的焦耳热为18.如图所示，倾角为的光滑斜面上，有一垂直于斜面向下的有界匀强磁场区域，磁场区域宽度。将一质量、边长、总电阻的单匝正方

13、形闭合线圈由静止释放，释放时边水平，且到磁场上边界的距离也为，当边刚进入磁场时，线圈恰好匀速运动，求：（1）边刚进入磁场时，线圆所受安培力的大小和方向；（2）边刚进入磁场时，线圈的速度及磁场磁感应强度的大小；（3）线圈穿过磁场过程产生的热量。19.如图所示，质量为的导体棒垂直放在相距为的平行金属导轨上。导轨平面与水平面的夹角为，导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为；导轨处于磁感应强度大小为、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。导轨左侧是水平放置、间距为的平行金属板，和（未知）分别表示定值电阻和滑动变阻器接入电路的阻值，不计其他电阻，重力加速度为。（1）调节滑动变阻器使，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑

14、时，求通过棒的电流及棒下滑的速率。（2）改变，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为、带电荷量为的微粒水平射入金属板间，若它能沿直线匀速通过金属板，求此时的值。20.如图1所示,有两条相距的平行光滑金属轨道,轨道在之间水平,其中左侧轨道的倾斜角右侧轨道为弧线,在轨道的上端接有阻值的定值电阻。之间存在竖直向下的磁场(边界上无磁场),磁感应强度的变化情况如图2所示,之间的距离。一质量为、导轨间有效阻值为的导体棒a从时刻无初速度释放,初始位置与水平轨道间的高度差。导体棒b静置于磁场左边界的水平轨道处,该导体棒的质量也为,有效阻值。导体棒a下滑后平滑进入水平轨道(转角处无机械能损失),并与导体棒b发生弹性

15、碰撞。运动中两导体棒始终与导轨垂直并接触良好,不计导轨电阻。重力加速度g取。求:(1)在02 s内,通过导体棒b的电荷量;(2)导体棒b进入磁场瞬间受到的安培力大小;(3)导体棒b最终静止的位置离的距离。参考答案1.答案：B解析：AC、无线充电利用电磁感应原理。当充电底座的发射线圈中通有交变电流时，发射线圈产生交变的磁场，根据电磁感应原理，在接收线圈中产生感应电流，实现对接收充电设备的充电。无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电磁感应”。只有将充电底座接到交流电源上才能对手机进行充电。故AC错误；B.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同。故B正确；D.不是所有手机都可以进

16、行无线充电，手机中要装有接收线圈设备才可以。故D错误。故选：B。2.答案：B解析：粒子在电磁场中做直线运动，其运动必是匀速直线运动，粒子受力平衡，根据右于螺旋定则，电流在导线右侧产生的磁场垂直纸面向里，由左手定则可知粒子所受洛伦兹力水平向右，根据力的平衡条件可知，电场力必水平向左，则匀强电场方向水平向右，故选B。3.答案：C解析：本题考查电磁感应定律.根据右手定则可知，在图中虚线所示位置，圆环左、右两边的线圈因切割磁感线而产生的感应电流方向相同（均是顺时针方向），线圈中的感应电动势大小，感应电流大小，此时圆环中的电功率，A错误；根据左手定则可知，圆环左、右两边受到的安培力均是水平向左，所以根据

17、牛顿第二定律可知，圆环的加速度，B错误；此过程中通过圆环截面的电荷量，C正确；此过程中回路产生的电能等于小球动能的减小量，所以，D错误.4.答案：C解析：由题意可知，如题图所示的磁场在均匀增加时，会产生顺时针方向的涡旋电场，那么正电荷在电场力作用下，做顺时针方向圆周运动，根据动能定理，转动一周过程中，动能的增量等于电场力做功，则为，故C正确，A、B、D错误。5.答案：C解析：AC、合上S时，B灯泡将立即点亮，A灯泡由于L的自感电动势阻碍电流增大，A灯泡将逐渐变亮直到正常发光状态，故A错误，C正确；BD、断开S时，AB形成回路，L产生与原电流方向相同的自感电动势，等效为电源，因为AB为相同的灯泡

18、，L电阻不计，则AB均逐渐熄灭，故BD错误。6.答案：A解析：D.闭合瞬间,L相当于断路,立刻变亮,逐渐变亮，故C错误，D错误；A.稳定后，两个灯泡的亮度相同，说明它们两端的电压相同，L和R两端电势差一定相同，故A正确B错误。故选：A7.答案：B解析：开始进入时，边切割磁感线，产生逆时针方向电流，即为正方向，且由于线框匀速运动，产生的感应电动势恒定，感应电流也恒定，故A错误；线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边切割，感应电流不变，前进L后，边开始出磁场，边开始进入磁场，回路中的感应电动势为边产生的感应电动势减去边在磁场中产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为负

19、方向；当再前进L时，边完全出磁场，边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向不变，故B正确，C、D错误。8.答案：B解析：AB、导体棒做切割磁感线运动，产生感应电流，受到向左的安培力，导体棒做减速运动，随着速度的减小，感应电流减小，导体棒所受的安培力减小，则加速度减小，vt图象的斜率绝对值减小，vt图象是曲线。故A错误，B正确。CD、通过电阻R的电量，则知qx图象是过原点的倾斜的直线，故C、D错误。故选：B。9.答案：D解析：A、棒的速度减为零，当流过棒截面的电荷量为，当流过棒的电荷为时，棒发生的位移为，根据牛顿运动定律可得棒运动的加速度为，设棒运动的时间为t，则有 ，所以有，即当流过棒的

20、电荷为时，则有 ，当流过棒的电荷为q时，则有，解得 ，故A错误；B、当棒发生位移为时，则有，解得棒的速度为，故B错误；C、当流过棒的电荷为的过程中，由能量守恒可得棒释放的热量为 ，故C错误；D、棒的速度减为零的过程中，定值电阻R释放的热量为 ，故D正确；10.答案：D解析：A、根据牛顿第二定律可得：，即：，当速度增大时，安培力增大，加速度减小，所以金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀加速直线运动，故A错误；B、金属棒ab匀速下滑时，则有： ，即，当金属棒速度为时，金属棒的加速度大小为，故B错误；C、根据动能定理可得：，解得产生的焦耳热为：，电阻R上产生的焦耳热为：，故C错误；D、

21、通过金属棒某一横截面的电量为，故D正确；故选D。11.答案：B解析：当有磁场时,导体棒除受重力外,还切割磁感线产生感应电流,故受到安培力的作用,所以两次上升的最大高度相比较为,两次动能的变化量相等,所以导体棒所受合力做的功相等,A错误,B正确;有磁场时,电阻R产生的焦耳热小于,上升过程的最小加速度为(即向上运动到最大髙度时的加速度),C、D错误。12.答案：BC解析：金属杆受到的安培力逐渐减小，所以其先做加速度逐渐减小的加速直线运动，后做匀速直线运动，选项A错误；根据安培力公式可知两金属杆所受的安培力大小时刻相等，再根据牛顿第二定律可知当金属杆的加速度大小为时，金属杆的加速度大小为，选项B正确

22、；设从 金属杆获得一水平向右的初速度到最终两金属杆达到共同速度所用的时间为t，则在这段时间内，穿过回路的磁通量的变化量，根据法拉第电磁感应定律有，由闭合电路欧姆定律有，设在这段时间内通过金属杆的电荷量为，有，联立解得，选项C正确；设两金属杆最终的共同速度为，根据动量守恒定律有，设两金属杆运动过程中产生的焦耳热为，则由能量守恒定律有，解得，选项D错误。13.答案：BC解析：设金属棒a在磁场中产生的感应电动势，A项错误；由闭合电路欧姆定律得，金属棒b中电流，又由，联立解得，由左手定则可判断出b棒所受安培力方向沿倾斜导轨向上。若导体棒恰好不受摩擦力，解得金属棒a旋转的角速度为，B项正确；为保持b棒始

23、终静止，设棒a旋转的角速度最小值设为、最大值为，由平衡条件，有，解得；由，解得，C项正确、D项错误。14.答案：AC解析：由可知，图像与图像类似，A正确；若无二极管，由和可知，图像与图像类似，由于二极管具有单向导电性，故B错误，C正确；由可知，在和时间内的图像与图像类似，D错误。15.答案：BC解析：本题考查电磁感应综合问题.由图乙得，导体棒切割磁感线产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律得，由以上三式解得，故流过导体棒的电流大小不变，选项C正确；由表达式知，选项A错误；图象中，图线与两坐标轴所围的面积表示时间，则导体棒运动的时间，选项B正确；由动能定理得，解得，选项D错误.16.答案：CD解析：本题考查电磁感应、能量守恒定律.初始时刻导体棒的速度为，由法拉第电磁感应定律得初始时刻产生的感应电动势，则初始时刻导体棒两端的电压，选项A错误；设初始时刻回路中产生的电流为I，由闭合电路欧姆定律得，设初始时刻导体棒受到的安培力为F，由安培力公式得，联立解得，方向竖直向下，根据牛顿第二定律得，解得，选项B错误；导体棒最终静止时重力和弹簧的弹力平衡，则，解得弹簧的压缩量，选项C正确；由于，所以弹簧的弹性势能不变，由能量的转化和守恒定律得，解得回路产生的焦耳热，选项