2024-2025高考物理二轮复习专题限时训练11电磁感应

PAGEPAGE1专题限时训练11电磁感应时间：45分钟一、单项选择题1．利用所学物理学问，可以初步了解常用的公交一卡通(IC卡)的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路，公交车上的读卡机(刷卡时“嘀”的响一声的机器)向外放射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到肯定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是(B)A．IC卡工作所须要的能量来源于卡内的电池B．仅当读卡机放射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作C．若读卡机放射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L中不会产生感应电流D．IC卡只能接收读卡机放射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息解析：IC卡工作所须要的能量来源于读卡机，IC卡本身没有能量，选项A错误；依据IC卡设计原理，只有读卡机放射特定的电磁波时，IC卡才能有效工作，选项B正确；若读卡机放射的电磁波偏离特定频率，依据电磁感应的原理，线圈L中也会有感应电流，但电容C不能达到肯定的电压，IC卡不能有效工作，选项C错误；IC卡可以向读卡机传输自身的数据信息，否则读卡机不能正常工作，选项D错误．2.(2024·福建质检)法拉第在1831年发觉了“磁生电”现象．如图所示，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针．试验中可能视察到的现象是(C)A．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转B．线圈B匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转C．线圈A和电池连接瞬间，小磁针会偏转D．线圈A和电池断开瞬间，小磁针不偏转解析：依据“磁生电”即电磁感应现象的产生条件，只有线圈B中磁通量改变时才能在线圈B中产生感应电流，因此无论线圈B匝数多少，线圈A中电池多少，都不能在线圈B中产生感应电流，选项A、B错误；只有在线圈A和电池连接或断开的瞬间，线圈B中才能产生感应电流，电流产生磁场，使导线下面平行放置的小磁针发生偏转，选项C正确，D错误．3．(2024·潍坊联考)两个不行形变的正方形导体框a、b连成如图所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内．导体框a内固定一小圆环c，a与c在同一竖直面内，圆环c中通入如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框b的MN边处在垂直纸面对外的匀强磁场中，则MN边在匀强磁场中受到的安培力(B)A．0～1s内，方向向下B．1～3s内，方向向下C．3～5s内，先渐渐减小后渐渐增大D．第4s末，大小为零解析：依据i­t图象可知，在0～6s内MN边都有大小恒定的电流通过，由F＝BIl可知，安培力的大小是恒定的，选项C、D均错；0～1s、3～5s内电流的方向由N→M；1～3s、5～6s内电流的方向由M→N，对以上状况可用左手定则推断出MN边的安培力方向，0～1s、3～5s内安培力方向向上，1～3s、5～6s内安培力方向向下，故选项B正确、A错误．4．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出缘由，你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的缘由是(C)A．电源的内阻较大 B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大 D．线圈的自感系数较大解析：从实物连接图中可以看出，线圈L与小灯泡并联，断开开关S时，小灯泡A中原来的电流马上消逝，线圈L与小灯泡组成闭合回路，由于自感，线圈中的电流渐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同．小灯泡未闪亮说明断开S前，流过线圈的电流较小，缘由可能是线圈电阻偏大，故选项C正确．5.如图，匀称磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止起先绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性改变．为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的改变率eq\f(ΔB,Δt)的大小应为(C)A.eq\f(4ωB0,π) B.eq\f(2ωB0,π)C.eq\f(ωB0,π) D.eq\f(ωB0,2π)解析：线框匀速转动时产生的感应电动势E1＝B0rv＝B0req\f(ωr,2)＝eq\f(1,2)B0ωr2.当磁感应强度大小随时间线性改变时，产生的感应电动势E2＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(1,2)πr2·eq\f(ΔB,Δt)，要使两次产生的感应电流大小相等，必需E1＝E2，即eq\f(1,2)B0ωr2＝eq\f(1,2)πr2·eq\f(ΔB,Δt)，解得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，选项C正确，A、B、D错误．6.(2024·北京朝阳区模拟)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”试验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间后才停下来；假如在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来．某同学另找器材再次探究此试验．他安装好器材，经反复试验后发觉：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的试验，其缘由可能是(D)A．该同学所用弹簧的劲度系数太小B．该同学所用磁铁的质量太小C．该同学所用磁铁的磁性太强D．该同学所用圆环的材料与老师用的不同解析：圆环没有对磁铁的振动产生影响，是由于没有发生电磁感应现象，因此缘由只可能是该同学所用圆环的材料不是金属，与老师用的材料不同，选项D正确．二、多项选择题7.如图所示，一不计电阻的导体圆环，半径为r、圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好，现将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直纸面对里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同始终线上，现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触，R1＝eq\f(R,2)，S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列推断正确的是(AC)A．通过R1的电流方向为自下而上B．感应电动势大小为2Br2ωC．志向电压表的示数为eq\f(1,6)Br2ωD．志向电流表的示数为eq\f(4Br2ω,3R)解析：由右手定则可知辐条中心为电源的正极、圆环边缘为电源的负极，因此通过R1的电流方向为自下而上，选项A正确；由题意可知，始终有长度为r的辐条在转动切割磁场线，因此感应电动势大小为eq\f(1,2)Br2ω，选项B错误；由图可知，在磁场内部的半根辐条相当于电源，磁场外部的半根辐条与R1并联，因此志向电压表的示数为eq\f(1,6)Br2ω，选项C正确；志向电流表的示数为eq\f(Br2ω,3R)，选项D错误．8．电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体旁边的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音．下列说法正确的有(BCD)A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B．取走磁体，电吉他将不能正常工作C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断改变解析：依据题意，磁体旁边的金属弦被磁化，铜质弦不具备这种“本事”，所以A项错误；取走磁体，导体不能切割磁感线，所以电吉他将不能正常工作，B项正确；依据法拉第电磁感应定律推断C项正确；弦振动过程中，靠近或远离，由楞次定律知，线圈中的电流方向不断改变，D项正确．9.如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻R.Ox轴平行于金属导轨，在0≤x≤4m的空间区域内存在着垂直导轨平面对下的磁场，磁感应强度B随坐标x(以m为单位)的分布规律为B＝0.8－0.2x(T)．金属棒ab在外力作用下从x＝0处沿导轨运动，金属棒始终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻．设在金属棒从x1＝1m经x2＝2m到x3＝3m的过程中，R的电功率保持不变，则金属棒(BCD)A．在x1与x3处的电动势之比为13B．在x1与x3处受到磁场B的作用力大小之比为31C．从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为53D．从x1到x2与从x2到x3的过程中R产生的焦耳热之比为53解析：由于金属棒在运动过程中，R的电功率不变，则由P＝I2R知电路中电流I不变，又依据E＝IR知在x1与x3处电动势相同，选项A错误；由题意知在x1、x2、x3处的磁感应强度分别为0.6T、0.4T、0.2T，设导轨间距为L，由F＝BIL知金属棒在x1与x3处受到磁场B的作用力大小之比为31，选项B正确；由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，q＝IΔt，得q＝eq\f(ΔΦ,R)，如图为B随x改变的图象，图线与坐标轴所围的面积与L的乘积表示回路磁通量的改变量ΔΦ，可知金属棒从x1到x2与从x2到x3的过程中通过R的电荷量之比为53，选项C正确；依据Q＝I2RΔt和q＝IΔt可知金属棒从x1到x2与从x2到x3的过程所用的时间之比为53，则R产生的焦耳热之比为53，选项D正确．10.两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示．除电阻R外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则(AC)A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→bC．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F＝eq\f(B2L2v,R)D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的削减量解析：金属棒刚释放时，弹簧处于原长，弹力为零，又因此时速度为零，没有感应电流，金属棒不受安培力作用，只受到重力作用，其加速度应等于重力加速度，选项A正确；金属棒向下运动时，由右手定则可知，流过电阻R的电流方向为b→a，选项B错误；金属棒速度为v时，安培力大小为F＝BIL，又I＝eq\f(BLv,R)，解得F＝eq\f(B2L2v,R)，选项C正确；金属棒下落过程中，由能量守恒定律知，金属棒削减的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻R上产生的热量，选项D错误．三、计算题11．(2024·上海闸北期末)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量分布匀称的直导体棒AB置于圆形导轨上，BA的延长线过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一磁感应强度大小为B的匀强磁场中，方向垂直于导轨平面竖直向下．在内、外圆导轨间对称地接有三个阻值均为R的电阻．直导体棒在垂直作用于其中点的水平外力F作用下，以角速度ω绕O点顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导体棒和导轨电阻均可忽视．求：(1)导体棒产生的感应电动势；(2)流过导体棒的感应电流；(3)外力F的大小．解析：(1)法1：Δt时间内导体棒扫过的面积为ΔS＝(π·4r2－πr2)·eq\f(ωΔt,2π)＝eq\f(3r2ωΔt,2)E感＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BΔS,Δt)＝eq\f(3Bωr2,2)法2：E感＝BLeq\x\to(v)＝B·r·eq\f(ωr＋ω·2r,2)＝eq\f(3,2)Bωr2.(2)三个电阻为并联关系，R总＝eq\f(R,3)I总＝eq\f(E感,R总)＝eq\f(\f(3,2)Bωr2,\f(R,3))＝eq\f(9Bωr2,2R).(3)法1：外力F＝BI总L＝B·eq\f(9Bωr2,2R)·r＝eq\f(9ωB2r3,2R)法2：F＝eq\f(P,\x\to(v))＝eq\f(E感I总,\x\to(v))＝eq\f(9B2ωr3,2R).答案：(1)eq\f(3,2)Bωr2(2)eq\f(9Bωr2,2R)(3)eq\f(9B2ωr3,2R)12．(2024·山东青岛市一模)如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左面部分水平，右面部分为半径r＝0.5m的竖直半圆，两导轨间距离d＝0.3m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B＝1T的匀强磁场中，两导轨电阻不计．有两根长度均为d的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为m1＝0.2kg、m2＝0.1kg，电阻分别为R1＝0.1Ω、R2＝0.2Ω.现让ab棒以v0＝10m/s的初速度起先水平向右运动，cd棒进入圆轨道后，恰好能通过轨道最高点PP′，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度g取10m/s2，求：(1)ab棒起先向右运动时cd棒的加速度a0；(2)cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小v1；(3)cd棒进入半圆轨道前ab棒克服安培力做的功W.解析：(1)ab棒起先向右运动时，设回路中电流为I，有E＝Bdv0，I＝eq\f(E