统考版2023版高考物理一轮复习单元质量评估（十）电磁感应

单元质量评估（十）电磁感应

一、选择题（1〜5题为单项选择题，6〜8题为多项选择题）

1.如图所示实验装置中用于研究电磁感应现象的是（）

2.[2022•新乡一模]如图所示，在范围足够大的空间存在一个磁场，磁感线呈辐射状

分布，其中磁感线。竖直向上，磁场中竖直固定一个轻质弹簧.在距离弹簧某一高度处，将

一个金属圆盘由静止释放，圆盘下落的过程中盘面始终保持水平，且圆盘的中轴线始终与弹

簧的轴线、磁感线。重合.从圆盘开始下落，到弹簧被压缩至最短的过程中，下列说法正确

的是（）

A.在圆盘内磁通量不变

B.从上往下看，在圆盘内会产生顺时针方向的涡流

C.在接触弹簧之前，圆盘做自由落体运动

D.圆盘的重力势能减少量等于弹簧弹性势能的增加量

3.某同学利用实验室的器材组装了如图甲、乙所示的两电路，电刷接触良好且电阻均

忽略不计.图甲电路使用互感变压器，原副线圈匝数比为1：2,乙电路使用自耦变压器，

两变压器均看成理想变压器.图甲、乙电路的线框处磁感应强度大小、线框、二极管、灯泡

均相同.两线框以相同角速度匀速转动，下列说法正确的是（）

A.仅闭合用、K,,甲、乙两电路均能实现二极管交替闪烁

B.仅闭合（、K„L和L,两灯泡亮度相同

C.仅闭合％,由于变压器匝数比为1：2,所以甲电路中三个灯泡亮度相同

D.仅闭合及，将原线圈滑片向上移动，灯泡L变亮

4.[2022•河北衡水联考]如图甲所示，绝缘水平桌面上水平放置着一单匝硬质金属线

框，空间存在垂直于桌面、大小按图乙所示规律变化的匀强磁场，t=0时刻磁场方向垂直

于桌面向下，虚线为磁场边界.在0〜芍时间内金属线框始终静止，则线框所受的摩擦

力（以向右为正方向）随时间变化的图象正确的是（）

5.[2021•北京模拟]如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，水平U型导体框左端连接

一阻值为A的电阻，质量为以电阻为r的导体棒劭置于导体框上.不计导体框的电阻、

导体棒与框间的摩擦.以水平向右的初速度％开始运动，最终停在导体框上.在此过程

中（）

B.导体棒中感应电流的方向为af6

2R

C.电阻E消耗的总电能为叫

2（7?+r）

2

D.导体棒克服安培力做的总功小于1〃/

2。

6.从电子枪打出的电子流并不完全沿直线运动，而是有微小角度的散射，为了使显示

器图象清晰，需要通过电子透镜对电子流进行聚焦处理，正好在屏幕上汇聚形成一个亮点.如

图甲所示，密绕线圈的玻璃管是一种利用磁场进行汇聚的电子透镜，又称为磁场透镜.如图

乙所示为其内部原理图，玻璃管的管长为乙管内直径为〃，管内存在沿轴线方向向右的匀

强磁场.电子流中的电子在与轴线成微小角度《的顶角范围内从轴线左端的。点射入磁场，

电子速率均为%,调节磁感应强度8的大小，可以使电子重新汇聚到轴线右端与荧光屏的交

点〃已知电子的电荷量大小为e,质量为加，当角度。非常小时满足cos。=1,sin，=

夕，若要使电子流中的电子均能汇聚到P点，下列说法正确的是（）

A.磁感应强度应满足8=犯3(〃为合适的整数)

eL

B.磁感应强度应满足5=空外(〃为合适的整数)

eL

C.管内直径应满足〃2〜20/

叮

D.管内直径应满足〃》卫

H

7.如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感应强度大小为8,方向垂直纸面

向里.质量为小边长为a的正方形线框4%斜向穿进磁场，当〃■刚进入磁场时线框的速

度大小为匕方向与磁场边界所成夹角为45°.若线框的总电阻为尼贝N)

A.线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为4成》

B.4C刚进入磁场时线框中感应电流为也驷

R

c.刚进入磁场时线框所受安培力大小为翅女

R

D.此时口两端电压为

2

8.如图所示，两光滑圆形导轨固定在水平面内，圆心均为。点，半径分别为“=0.2m,

4=0.1m,两导轨通过导线与阻值A=2Q的电阻相连，一长为4的导体棒与两圆形导轨

接触良好，导体棒一端固定在。点且以角速度3=100rad/s顺时针匀速转动，两圆形导轨

所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小8=2T的匀强磁场，不计导轨及导体棒的电

阻，下列说法正确的是()

A.通过电阻的电流方向为6到a

B.一个周期内通过电阻的电荷量为0.03nC

C.导体棒转动时产生的感应电动势为4V

D.当△减小而其他条件不变时，电阻中产生的焦耳热减小

二、非选择题

9.[2021•湖北卷模拟]如图(a)所示，两根不计电阻、间距为上的足够长平行光滑金属

导轨，竖直固定在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里，磁感应强度大小为打导轨

上端串联非线性电子元件Z和阻值为斤的电阻.元件Z的〃-/图象如图(b)所示，当流过

元件Z的电流大于或等于4时，电压稳定为4.质量为加、不计电阻的金属棒可沿导轨运动,

运动中金属棒始终水平且与导轨保持良好接触.忽略空气阻力及回路中的电流对原磁场的影

响，重力加速度大小为g为了方便计算，取4=侬，〃=嘤以下计算结果只能选用加、g、

4BL2BL

B、L、7?表示.

(1)闭合开关S,由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度匕；

(2)断开开关S,由静止释放金属棒，求金属棒下落的最大速度彩；

(3)先闭合开关S,由静止释放金属棒，金属棒达到最大速度后，再断开开关S.忽略回

路中电流突变的时间，求S断开瞬间金属棒的加速度大小a.

10.[2022•四川成都市质检]间距为1的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连

接而成，如图所示.倾角为《的导轨处于大小为耳、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间

I中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3必的“联动双杆”(金属杆cd和ef用长

度为人的刚性绝缘杆连接而成)，在“联动双杆”右侧存在大小为内，方向垂直导轨平面向

上的匀强磁场区间II,其长度大于心.质量为必，长为/的金属杆a6,从倾斜轨道上端由静

止释放，达到匀速后进入水平导轨(无能量损失)，杆数与“联动双杆”发生碰撞后杆ab

和cd合在一起形成“联动三杆”，之后“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间II并从中

滑出.运动过程中，杆ab、cd和ef均与导轨接触良好，且保持与导轨垂直.已知杆品、

cd和ef的电阻均为斤=0.02C,w=0.1kg,7=0.5m,L=0.3m,8=30°,A=0.1T,

氏=0.2T,g=10m/s2,不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应，求：

(1)杆在倾斜导轨上匀速运动时的速度％；

(2)“联动三杆”完全进入磁场区间H前瞬间，ef间的电势差

(3)“联动三杆”滑过磁场区间II时，ef杆上产生的焦耳热

单元质量评估(十)电磁感应

1.解析：选项A是用来探究影响安培力的大小因素的实验.选项B是研究电磁感应现

象的实验，观察导体棒在磁场中做切割磁感线运动时是否会产生感应电流.选项C是用来探

究安培力的方向与哪些因素有关的实验.选项D是奥斯特实验，证明通电导线周围存在磁场.

答案：B

2.解析：圆盘下落过程中，S不变，磁感线变密，故磁通量增大，故A错误；根据楞

次定律可知，感应电流产生的磁场方向竖直向下，由右手定则可知：自上而下看，圆盘会产

生顺时针方向的涡旋电流，故B正确：根据楞次定律，接触弹簧之前，除重力外，下落过程

中圆盘会受到向上的阻碍磁通量增大的力，故C错误；根据能量守恒定律可知，接触弹簧下

落过程中，圆盘的重力势能转化为弹簧的弹性势能、圆盘的动能以及因涡流效应产生的内能，

故D错误.故选B.

答案：B

3.解析：仅闭合％、K,,图甲电路能实现二极管的交替闪烁，图乙中线框连接着转换

器，回路中电流方向不变，A错误；两线框以相同角速度匀速转动，产生的电压的有效值相

同，仅闭合开关4、K.时，分析甲、乙电路可知，L和加两灯泡亮度相同，B正确；仅闭合

K”设流过L2的电流为/，流过副线圈的电流为2/,根据变压器的电流与匝数成反比可知，

图甲原线圈中的电流为41,所以L比L,、L3亮，C错误；仅闭合K”将图乙原线圈滑片向上

移动，原线圈匝数增大，副线圈匝数不变，由变压器的工作原理可知，副线圈的输出电压减

小，副线圈中电流减小，所以原线圈中电流减小，L变暗，D错误.

答案：B

4.解析：结合8-t图象，由楞次定律可知线框中感应电流方向一直为顺时针方向，

根据法拉第电磁感应定律得£=/，又由闭合电路欧姆定律得/=?=上空，则0〜心时间

△tRbtR

内感应电流的方向和大小均不变，根据左手定则可知，在0〜时间内，安培力方向向左，

故线框所受的摩擦力方向向右，在G时刻，磁场方向反向，则安培力方向反向，摩擦力方

向也反向，由尸=6〃可知安培力的大小随磁感应强度6的大小的变化而变化，选项A、B、

D错误，C正确.

答案：C

5.解析：由右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为6-a,B错误；由左手定则可

知，安培力方向向左，导体棒的速度逐渐变小，故感应电动势逐渐变小，感应电流逐渐变小，

导体棒受到的安培力逐渐变小，加速度逐渐变小，故A错误；由能量守恒定律可知，总电阻

-I4〃

消耗的总电能为,故电阻"消耗的总电能为一，C正确；由动能定理可知，导

2°2(4+r)

2

体棒克服安培力做的总功等于L”，D错误.

20

答案：C

6.解析：电子射入磁场后将其初速度分解，则水平方向的分速度为匕=%cos9=v,,

竖直方向的分速度为匕三为sin0=Ovo,则电子在水平方向以匕做匀速直线运动，在竖直

方向以线速度匕做匀速圆周运动，欲使电子能汇聚到户点，则电子运动到荧光屏时需转动〃

2

个完整的圆周，电子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力有又

7=—,整理得电子的运动周期为7=红N由以上分析可知应满足4=〃北整理得8=

%eBvs

如期"为合适的整数)，A正确，B错误；电子在运动的过程中，不能与玻璃管的上下两

eL

壁发生碰撞，即电子在竖直方向上做圆周运动的最大直径应小于等于2又电子在竖直方向

2

上做圆周运动的轨迹半径为7=吗=上，当〃=1时电子的轨迹半径最大，则24W2，联

eB2/?n2

立解得〃》丝，C正确，D错误.

五

答案：AC

7.解析：线框进入磁场的过程中穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流

产生的磁场方向垂直纸面向外，则感应电流的方向为/一3-。一〃4A正确；IC刚进入磁

场时，必边切割磁感线，/〃边不切割磁感线，产生的感应电动势为£=8av,则线框中感应

电流为/=?=出，故口两端的电压为匕/X%=%ar,B、D错误；/C刚进入磁场时，线

RR44

框的切边受到的安培力的方向与丫的方向相反，^边受到的安培力的方向垂直于力〃边向

下，它们的大小都是尸=6/&由几何关系可以看出，4。边与切边受到的安培力的方向相互

垂直，所以/C刚进入磁场时线框所受安培力为边与m边受到的安培力的矢量和，即尸

台=/尸C正确.

R

答案：AC

8.解析：由右手定则可知，通过电阻的电流方向为a到6,选项A错误；导轨间导体

2222

棒在A1时间内扫过的面积△S=(nr—nr)•C°At=(r—r)、(由法拉第电

122n122

22

磁感应定律可知，导轨间导体棒切割磁感线产生的感应电动势£=5=处£=，6(二—「)

△tAr212

1pQ

3=±X2X22)X100V=3V,通过电阻发的电流/=£=±A=1.5A,一个周期内通过电阻

2R2

2Ji

7?的电荷量。=77=1.5AX——=0.03nC,选项B正确；导体棒转动时产生的感应电动势

3

El=BrJ=庚4±如=4V,选项C正确；当“减小而其他条件不变时，导轨间导体

2

22

——1

棒切割磁感线产生的感应电动势夕=BLv=-B{r-r)Q变大，通过电阻的电流增大,

212

电阻中产生的焦耳热增大，选项D错误.

答案：BC

9.解析：(1)闭合开关S,金属棒下落的过程中受竖直向下的重力、竖直向上的安培

力作用，当重力与安培力大小相等时，金属棒的加速度为零，速度最大，则

由法拉第电磁感应定律得

—BL匕

由欧姆定律得/,=-

R

解得「翳

(2)由第(1)问得/尸殁

BL

由于断开开关S后，当金属棒的速度达到最大时，元件Z两端的电压恒为4=辿,

2BL

此时定值电阻两端的电压为Us=BLv-Um

回路中的电流为H

又由欧姆定律得L七

(3)开关S闭合，当金属棒的速度最大时，金属棒产生的感应电动势为£=簧，断开

开关S的瞬间，元件Z两端的电压为以=理

2BL

则定值电阻两端的电压为

〃尸£一〃=誓

电路中的电流为/'=J

R

金属棒受到的安培力为

F、=BFL

对金属棒由牛顿第二定律得

mg—ma

解得a=£

2

答案：（1）当?