届高考物理题电磁感应一轮练习带解析.docx

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届高考物理题电磁感应一轮练习带解析

2021届高考物理题：

电磁感应一轮练习及答案

高考：

电磁感应

一、选择题

1、（双选）图所示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。

关于该装置，下列说法正确的是（　　）

A．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用

B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中

C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同

D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落

2、如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（　　）

A．在P和Q中都做自由落体运动

B．在两个下落过程中的机械能都守恒

C．在P中的下落时间比在Q中的长

D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大

3、如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则（　　）

A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向

B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向

C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向

D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向

4、如图所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是（　　）

A．B灯立即熄灭

B．A灯将比原来更亮一下后熄灭

C．有电流通过B灯，方向为c→d

D．有电流通过A灯，方向为b→a

5、（多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。

圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。

圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）

A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

6、（多选）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有三条水平虚线l1、l2、l3，它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ宽度均为d，两区域分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框，从l1上方一定高度处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过l1进入磁场Ⅰ时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，重力加速度为g．在线框从释放到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．线框中感应电流的方向不变

B．线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间

C．线框以速度v2做匀速直线运动时，发热功率为

sin2θ

D．线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，减少的机械能ΔE机与重力做功WG的关系式是ΔE机＝WG＋

mv

－

mv

7、如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过圆环。

金属杆OM的长为l，阻值为R，M端与环接触良好，绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动。

阻值为R的电阻一端用导线和圆环最下端的A点连接，另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接。

下列判断正确的是（　　）

A．金属杆OM旋转产生的感应电动势恒为

B．通过电阻R的电流的最小值为

，方向从Q到P

C．通过电阻R的电流的最大值为

D．OM两点间电势差绝对值的最大值为

8、（双选）如图所示，竖直放置的“

”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B。

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g。

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4mgd

D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于

9、电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．流过R的电流方向是a到b

B．电容器的下极板带正电

C．磁铁下落过程中，加速度保持不变

D．穿过线圈的磁通量不断增大

10、如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是（　　）

甲　　　　　　　乙

A．B中始终没有感应电流

B．B中有顺时针方向的感应电流

C．B中有逆时针方向的感应电流

D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向

二、非选择题

1、如图所示，半径为L1＝2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝

T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝

rad/s．通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中（连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R），图中的平行板长度为L2＝2m，宽度为d＝2m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0．5m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．（忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力）求：

（1）在0～4s内，平行板间的电势差UMN；

（2）带电粒子飞出电场时的速度；

（3）在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件．

2、　（2019·马鞍山二模）

两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。

两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场。

导体棒与导轨始终垂直接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一水平向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的Δvt图象（Δv表示两棒的相对速度，即Δv＝va－vb）

甲　　　　　　　乙

（1）试证明：

在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关。

（2）求t1时刻棒b的加速度大小。

（3）求t2时刻两棒之间的距离。

2021届高考物理题：

电磁感应一轮练习及答案

高考：

电磁感应

一、选择题

1、（双选）图所示是研究性学习小组的同学设计的防止电梯坠落的应急安全装置，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。

关于该装置，下列说法正确的是（　　）

A．当电梯突然坠落时，该安全装置可起到阻碍电梯下落的作用

B．当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中

C．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同

D．当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落

AD　[若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁通量发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍相对运动，可起到应急避险作用，故A正确；感应电流会阻碍相对运动，但不能阻止运动，故B错误；当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反，故C错误；结合A的分析可知，当电梯坠落至题图所示位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故D正确。

]

2、如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（　　）

A．在P和Q中都做自由落体运动

B．在两个下落过程中的机械能都守恒

C．在P中的下落时间比在Q中的长

D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大

解析：

选C．小磁块在铜管中下落，产生电磁感应现象，根据楞次定律的推论——阻碍相对运动可知，小磁块下落过程中受到向上的电磁阻力，而在塑料管中下落，没有电磁感应现象，小磁块做自由落体运动，故C正确．

3、如图所示，一个N极朝下的条形磁铁竖直下落，恰能穿过水平放置的固定矩形导线框，则（　　）

A．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿abcd方向；经过位置②时，沿adcb方向

B．磁铁经过位置①时，线框中感应电流沿adcb方向；经过位置②时，沿abcd方向

C．磁铁经过位置①和②时，线框中的感应电流都沿abcd方向

D．磁铁经过位置①和②时，线框中感应电流都沿adcb方向

A　[当磁铁经过位置①时，穿过线框的磁通量向下且不断增加，由楞次定律可确定感应电流的磁场方向向上，阻碍磁通量的增加，根据右手螺旋定则可判定感应电流应沿abcd方向。

同理可判断当磁铁经过位置②时，感应电流沿adcb方向。

故A正确。

]

4、如图所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是（　　）

A．B灯立即熄灭

B．A灯将比原来更亮一下后熄灭

C．有电流通过B灯，方向为c→d

D．有电流通过A灯，方向为b→a

解析：

选AD．S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈L没有自感作用，可知线圈L的电阻也为R，在S2、S1都闭合且稳定时，IA＝IB，当S2闭合、S1突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A灯的电流方向变为b→a，但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象，故选项D正确，B错误；由于定值电阻R没有自感作用，故断开S1时，B灯立即熄灭，选项A正确，C错误．

5、（多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。

圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。

圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）

A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

AB　[由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势E＝

Bl2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误。

]

6、（多选）如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，有三条水平虚线l1、l2、l3，它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ宽度均为d，两区域分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框，从l1上方一定高度处由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过l1进入磁场Ⅰ时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻，线框又开始以速度v2做匀速直线运动，重力加速度为g．在线框从释放到穿出磁场的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．线框中感应电流的方向不变

B．线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间

C．线框以速度v2做匀速直线运动时，发热功率为

sin2θ

D．线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中，减少的机械能ΔE机与重力做功WG的关系式是ΔE机＝WG＋

mv

－

mv

解析：

选CD．线框从释放到穿出磁场的过程中，由楞次定律可知感应电流方向先沿abcda后沿adcba再沿abcda方向，A项错误；线框第一次匀速运动时，由平衡条件有BId＝mgsinθ，I＝

，解得v1＝

，第二次匀速运动时，由平衡条件有2BI′d＝mgsinθ，I′＝

，解得v2＝

，线框ab边匀速通过区域Ⅰ，先减速再匀速通过区域Ⅱ，而两区域宽度相同，故通过区域Ⅰ的时间小于通过区域Ⅱ的时间，B项错误；由功能关系知线框第二次匀速运动时发热功率等于重力做功的功率，即P＝mgv2sinθ＝

，C项正确；线框从进入磁场到第二次匀速运动过程中，损失的重力势能等于该过程中重力做的功，动能损失量为

mv

－

mv

，所以线框机械能损失量为ΔE机＝WG＋

mv

－

mv

，D项正确．

7、如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过圆环。

金属杆OM的长为l，阻值为R，M端与环接触良好，绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动。

阻值为R的电阻一端用导线和圆环最下端的A点连接，另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接。

下列判断正确的是（　　）

A．金属杆OM旋转产生的感应电动势恒为

B．通过电阻R的电流的最小值为

，方向从Q到P

C．通过电阻R的电流的最大值为

D．OM两点间电势差绝对值的最大值为

AD　[M端线速度为v＝ωl，OM切割磁感线的平均速度为

＝

＝

，OM转动切割磁感线产生的感应电动势恒为E＝Bl

＝

，故A正确；当M端位于最上端时，圆环两部分电阻相等，并联电阻最大，电路的总电阻最大，通过R的电流最小，因R并＝

×2R＝R，通过电阻R的电流的最小值为：

Imin＝

＝

，根据右手定则可知电流方向从Q到P，故B错误；当M位于最下端时圆环被短路，此时通过电阻R的电流最大，为：

Imax＝

＝

，故C错误；OM作为电源，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，所以外电阻最大时，OM两点间电势差的绝对值最大，其最大值为：

U＝Imin·2R＝

，故D正确。

]

8、（双选）如图所示，竖直放置的“

”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B。

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g。

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4mgd

D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于

【答案】BC　[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Ⅱ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Q1＝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＝2×2mgd＝4mgd，选项C正确；金属杆刚进入磁场Ⅰ时的速度v＝

，进入磁场Ⅰ时产生的感应电动势E＝BLv，感应电流I＝

，所受安培力F＝BIL，由于金属杆刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向上，所以安培力大于重力，即F>mg，联立解得h>

，选项D错误。

]

9、电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示，现使磁铁由静止开始下落，在N极接近线圈上端的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．流过R的电流方向是a到b

B．电容器的下极板带正电

C．磁铁下落过程中，加速度保持不变

D．穿过线圈的磁通量不断增大

解析：

选BD．在N极接近线圈上端的过程中，线圈中向下的磁通量在变大，所以选项D正确；根据楞次定律可以得出，感应电流方向为逆时针（俯视图），流过R的电流方向是b到a，选项A错误；线圈的下部相当于电源的正极，电容器的下极板带正电，所以选项B正确；磁铁下落过程中，重力不变，线圈对磁铁的作用力变化，所以合力变化，加速度变化，所以选项C错误．

10、如图甲所示，在同一平面内有两个圆环A、B，圆环A将圆环B分为面积相等的两部分，以图甲中A环电流沿顺时针方向为正，当圆环A中的电流如图乙所示变化时，下列说法正确的是（　　）

甲　　　　　　　乙

A．B中始终没有感应电流

B．B中有顺时针方向的感应电流

C．B中有逆时针方向的感应电流

D．B中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向

B　[由于圆环A中的电流发生了变化，故圆环B中一定有感应电流产生，由楞次定律判定B中有顺时针方向的感应电流，故B选项正确。

]

二、非选择题

1、如图所示，半径为L1＝2m的金属圆环内上、下半圆各有垂直圆环平面的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B1＝

T．长度也为L1、电阻为R的金属杆ab，一端处于圆环中心，另一端恰好搭接在金属环上，绕着a端沿逆时针方向匀速转动，角速度为ω＝

rad/s．通过导线将金属杆的a端和金属环连接到图示的电路中（连接a端的导线与圆环不接触，图中的定值电阻R1＝R，滑片P位于R2的正中央，R2的总阻值为4R），图中的平行板长度为L2＝2m，宽度为d＝2m．图示位置为计时起点，在平行板左边缘中央处刚好有一带电粒子以初速度v0＝0．5m/s向右运动，并恰好能从平行板的右边缘飞出，之后进入到有界匀强磁场中，其磁感应强度大小为B2，左边界为图中的虚线位置，右侧及上下范围均足够大．（忽略金属杆与圆环的接触电阻、圆环电阻及导线电阻，忽略电容器的充放电时间，忽略带电粒子在磁场中运动时的电磁辐射的影响，不计平行金属板两端的边缘效应及带电粒子的重力和空气阻力）求：

（1）在0～4s内，平行板间的电势差UMN；

（2）带电粒子飞出电场时的速度；

（3）在上述前提下若粒子离开磁场后不会第二次进入电场，则磁感应强度B2应满足的条件．

解析：

（1）金属杆产生的感应电动势恒为

E＝

B1L

ω＝2V

由电路的连接特点知：

E＝I·4R

U0＝I·2R＝

＝1V

T1＝

＝20s

由右手定则知：

在0～4s时间内，金属杆ab中的电流方向为b→a，则φa>φb

则在0～4s时间内，φM<φN，UMN＝－1V．

（2）粒子在平行板电容器内做类平抛运动，在0～

时间内水平方向L2＝v0·t1

t1＝

＝4s<

竖直方向

＝

at

a＝

，E＝

，vy＝at1

得

＝0．25C/kg，vy＝0．5m/s

则粒子飞出电场时的速度

v＝

＝

m/s

tanθ＝

＝1，所以该速度与水平方向的夹角θ＝45°．

（3）粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，由B2qv＝m

得r＝

由几何关系及粒子在磁场中运动的对称性可知，

r>d时离开磁场后不会第二次进入电场，即B2<

＝2T．

答案：

（1）－1V　

（2）

m/s　与水平方向成45°夹角

（3）B2<2T

2、　（2019·马鞍山二模）

两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上放置两根导体棒a和b，俯视图如图甲所示。

两根导体棒的质量均为m，电阻均为R，回路中其余部分的电阻不计，在整个导轨平面内，有磁感应强度大小为B的竖直向上的匀强磁场。

导体棒与导轨始终垂直接触良好且均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，两棒均静止，间距为x0，现给导体棒a一水平向右的初速度v0，并开始计时，可得到如图乙所示的Δvt图象（Δv表示两棒的相对速度，即Δv＝va－vb）

甲　　　　　　　乙

（1）试证明：

在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关。

（2）求t1时刻棒b的加速度大小。

（3）求t2时刻两棒之间的距离。

[解析]　

（1）t2时刻开始，两棒速度相等，由动量守恒定律有

2mv＝mv0

由能量守恒定律有Q＝

mv

－

（2m）v2

解得Q＝

mv

所以在0～t2时间内，回路产生的焦耳热Q与磁感应强度B无关。

（2）t1时刻有va－vb＝

回路中的电流I＝

＝

此时棒b所受的安培力F＝BIL

由牛顿第二定律得棒b的加速度大小

a1＝

＝

。

（3）t2时刻，两棒速度相同，均为v＝

0～t2时间内，对棒b，由动量定理有

B

L·Δt＝mv－0

根据法拉第电磁感应定律有

＝

根据闭合电路欧姆定律有

＝

而ΔΦ＝BΔS＝BL（x－x0）

解得t2时刻两棒之间的距离x＝x0＋

。

[答案]　

（1）见解析　

（2）

　（3）x0＋