C．W1>W2，q1＝q2D．W1>W2，q1>q2
5、如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。
当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻（ ）
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左
C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
6、随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。
小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。
如图所示为某品牌的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．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．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
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
7、如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上．虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场，两匀强磁场的磁感应强度大小均为B．ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为μ，两棒总电阻为R，导轨电阻不计．开始两棒静止在图示位置，当cd棒无初速释放时，对ab棒施加竖直向上的力F，沿导轨向上做匀加速运动．则下列说法中错误的是（ ）
A．ab棒中的电流方向由b到a
B．cd棒先加速运动后匀速运动
C．cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力
D．力F做的功等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和
*8、如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra>rb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为（ ）
A．Φa>ΦbB．Φa＝Φb
C．Φa<ΦbD．条件不足，无法判断
*9、（多选）如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。
下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
*10、图中L是线圈，D1、D2是发光二极管（电流从“＋”极流入才发光）．闭合S，稳定时灯泡正常发光，然后断开S瞬间，D2亮了一下后熄灭．则（ ）
A．如图是用来研究涡流现象的实验电路
B．开关S闭合瞬间，灯泡立即亮起来
C．开关S断开瞬间，P点电势比Q点电势高
D．干电池的左端为电源的正极
11、（多选）如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。
虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。
已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。
从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是（ ）
A B C D
12、（双选）如图所示，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计。
在虚线l1的左侧存在竖直向上的匀强磁场，在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场，两部分磁场的磁感应强度大小均为B。
ad、bc两根电阻均为R的金属棒与导轨垂直，分别位于两磁场中，现突然给ad棒一个水平向左的初速度v0，在两棒达到稳定的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．两金属棒组成的系统的动量守恒
B．两金属棒组成的系统的动量不守恒
C．ad棒克服安培力做功的功率等于ad棒的发热功率
D．ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和
二、非选择题
1、如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0．4m，一端连接R＝1Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5m/s．求：
（1）感应电动势E和感应电流I；
（2）在0．1s时间内，拉力冲量IF的大小；
（3）若将MN换为电阻r＝1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U．
2、如图所示，间距L＝1m且足够长的平行金属导轨与水平面夹角θ＝37°，导轨一端接入阻值R＝3Ω的定值电阻，质量m＝1kg、阻值r＝1Ω的金属棒置于导轨上，金属棒通过跨过光滑定滑轮的轻质细线与质量M＝1.2kg的重物相连，整个系统处于垂直导轨平面斜向下、磁感应强度B＝2T的匀强磁场中．释放重物后，金属棒开始做加速运动，已知从开始运动直到达到最大速度的过程中重物一直未落地，金属棒与导轨间因摩擦而产生的热量Q＝12J，金属棒与导轨始终垂直，二者间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6.
（1）求金属棒加速运动过程中的最大加速度（保留一位小数）；
（2）求金属棒从开始运动到达到最大速度的过程系统产生的焦耳热；
（3）若在金属棒达到最大速度后剪断细线，金属棒将在沿导轨向上运动x′＝0.15m时速度恰好减为0，求剪断细线后金属棒减速运动的时间．
2021届高考物理一轮巩固练习：
电磁感应含答案
复习：
电磁感应
一、选择题
1、如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计。
MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。
整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（垂直纸面向里）。
现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动。
令U表示MN两端电压的大小，下列说法正确的是（ ）
A．U＝
Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d
B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b
C．MN受到的安培力大小FA＝
，方向水平向右
D．MN受到的安培力大小FA＝
，方向水平向左
A [根据电磁感应定律，MN产生的电动势E＝Blv，由于MN的电阻与外电路电阻相同，所以MN两端的电压U＝
E＝
Blv，根据右手定则，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d，故A正确，B错误；MN受到的安培力大小FA＝BIl＝Bl·
＝
，方向水平向左，故C、D错误。
]
2、如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈．工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则（ ）
A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针
B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大
C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针
D．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化
解析：
选D．当左侧通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流时，通过右侧线圈的磁通量增大，根据楞次定律可以知道，右侧线圈产生的感应电流方向为逆时针，由于磁场是均匀增大，则产生的感应电流为恒定的，故选项A、B错误；当有金属片通过时，接收线圈中磁通量仍然增大，故产生的感应电流方向仍然为逆时针，但是由于金属片中也要产生感应电流，所以接收线圈中的感应电流大小发生变化，故选项C错误，选项D正确．
3、
（多选）磁悬浮高速列车在我国已投入运行数年。
如图所示就是磁悬浮的原理，图中A是圆柱形磁铁，B是用高温超导材料制成的超导圆环。
将超导圆环B水平放在磁铁A上，它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A的上方空中，则（ ）
A．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流消失
B．在B放入磁场的过程中，B中将产生感应电流；当稳定后，感应电流仍存在
C．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为顺时针方向（从上往下看）
D．若A的N极朝上，B中感应电流的方向为逆时针方向（从上往下看）
BC [在B放入磁场的过程中，穿过B的磁通量增加，B中将产生感应电流，因为B是超导体，没有电阻，所以感应电流不会消失，故A错误，B正确；若A的N极朝上，在B放入磁场的过程中，磁通量向上增加，根据楞次定律可判断B中感应电流的方向为顺时针方向，C正确，D错误。
]
4、如图所示，闭合导线框的质量可以忽略不计，将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0．3s时间拉出，外力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0．9s时间拉出，外力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2，则（ ）
A．W1C．W1>W2，q1＝q2D．W1>W2，q1>q2
解析：
选C．两次拉出的速度之比v1∶v2＝3∶1．电动势之比E1∶E2＝3∶1，电流之比I1∶I2＝3∶1，则电荷量之比q1∶q2＝（I1t1）∶（I2t2）＝1∶1．安培力之比F1∶F2＝3∶1，则外力做功之比W1∶W2＝3∶1，故C正确．
5、如图所示，ab为一金属杆，它处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，可绕a点在纸面内转动；S为以a为圆心位于纸面内的金属环；在杆转动过程中，杆的b端与金属环保持良好接触；A为电流表，其一端与金属环相连，一端与a点良好接触。
当杆沿顺时针方向转动时，某时刻ab杆的位置如图所示，则此时刻（ ）
A．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向右
B．有电流通过电流表，方向由c向d，作用于ab的安培力向左
C．有电流通过电流表，方向由d向c，作用于ab的安培力向右
D．无电流通过电流表，作用于ab的安培力为零
A [当金属杆ab顺时针方向转动时，切割磁感线，由法拉第电磁感应定律知产生感应电动势，由右手定则可知将产生由a到b的感应电流，电流表的d端与a端相连，c端通过金属环与b端相连，则通过电流表的电流是由c到d，而金属杆在磁场中会受到安培力的作用，由左手定则可判断出安培力的方向为水平向右，阻碍金属杆的运动，所以A项正确。
]
6、随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。
小到手表、手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研发到实际应用的转化。
如图所示为某品牌的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．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”
B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电
C．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
D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电
C [无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应，故A错误；当给充电设备通以恒定直流电时，充电设备不会产生交变磁场，即不能正常充电，故B错误；接收线圈中交变电流的频率应与发射线圈中交变电流的频率相同，故C正确；被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件与手机电池相连，当有交变磁场时，则产生感应电动势，那么普通手机由于没有金属线圈，所以不能够利用无线充电设备进行充电，故D错误。
]
7、如图所示，足够长的金属导轨竖直放置，金属棒ab、cd均通过棒两端的环套在金属导轨上．虚线上方有垂直纸面向里的匀强磁场，虚线下方有竖直向下的匀强磁场，两匀强磁场的磁感应强度大小均为B．ab、cd棒与导轨间动摩擦因数均为μ，两棒总电阻为R，导轨电阻不计．开始两棒静止在图示位置，当cd棒无初速释放时，对ab棒施加竖直向上的力F，沿导轨向上做匀加速运动．则下列说法中错误的是（ ）
A．ab棒中的电流方向由b到a
B．cd棒先加速运动后匀速运动
C．cd棒所受摩擦力的最大值大于cd棒的重力
D．力F做的功等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和
解析：
选B．ab向上运动的过程中，穿过闭合回路abdc的磁通量增大，根据楞次定律可得ab棒中的感应电流方向为b→a，故A正确；cd棒中感应电流由c到d，其所在的区域有向下磁场，所受的安培力向里，cd棒所受的摩擦力向上．ab棒做加速直线运动，速度增大，产生的感应电流增加，cd棒所受的安培力增大，对导轨的压力增大，则滑动摩擦力增大，摩擦力先小于重力，后大于重力，所以cd棒先加速运动后减速运动，最后停止运动，故B错误；因安培力增加，cd棒受摩擦力的作用一直增加，会大于重力，故C正确；根据动能定理可得WF－Wf－W安培－WG＝
mv2－0，力F所做的功应等于两棒产生的电热、摩擦生热与增加的机械能之和，故D正确．
*8、如图所示，两个同心圆形线圈a、b在同一平面内，其半径大小关系为ra>rb，条形磁铁穿过圆心并与圆面垂直，则穿过两线圈的磁通量Φa、Φb间的大小关系为（ ）
A．Φa>ΦbB．Φa＝Φb
C．Φa<ΦbD．条件不足，无法判断
解析：
选C．条形磁铁内部的磁感线全部穿过a、b两个线圈，而外部磁感线穿过线圈a的比穿过线圈b的要多，线圈a中磁感线条数的代数和要小，故选项C正确．
*9、（多选）如图所示，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。
将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。
下列说法正确的是（ ）
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
AD [由电路可知，开关闭合瞬间，右侧线圈环绕部分的电流向下，由安培定则可知，铁芯中产生水平向右的磁场，由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向上的电流，则直导线中的电流方向由南向北，由安培定则可知，直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A正确；开关闭合并保持一段时间后，穿过左侧线圈的磁通量不变，则左侧线圈中的感应电流为零，直导线不产生磁场，则小磁针静止不动，B、C错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，穿过左侧线圈向右的磁通量减少，则由楞次定律可知，左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流，则流过直导线的电流方向由北向南，直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D正确。
]
*10、图中L是线圈，D1、D2是发光二极管（电流从“＋”极流入才发光）．闭合S，稳定时灯泡正常发光，然后断开S瞬间，D2亮了一下后熄灭．则（ ）
A．如图是用来研究涡流现象的实验电路
B．开关S闭合瞬间，灯泡立即亮起来
C．开关S断开瞬间，P点电势比Q点电势高
D．干电池的左端为电源的正极
解析：
选D．题图是研究自感现象的实验电路，故A错误；开关S闭合瞬间，由于线圈的自感，灯泡逐渐变亮，故B错误；开关S断开瞬间，D2亮了一下，可知通过线圈L的电流方向为从P至Q，故D正确；开关S断开瞬间，线圈L相当于一个电源，电源内部电流从负极流向正极，所以Q点的电势高于P点的电势，故C错误．
11、（多选）如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计。
虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。
将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。
已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。
从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是（ ）
A B C D
AD [根据题述，PQ进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图象可能是A；由于两导体棒从同一位置释放，两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等，MN进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势，回路中产生的感应电流不可能小于I1，B错误；若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域，则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ出磁场后，MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于I1，受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力，所以MN一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过PQ的电流随时间变化的图象可能是D，C错误。
]
12、（双选）如图所示，在水平面内固定有两根相互平行的无限长光滑金属导轨，其间距为L，电阻不计。
在虚线l1的左侧存在竖直向上的匀强磁场，在虚线l2的右侧存在竖直向下的匀强磁场，两部分磁场的磁感应强度大小均为B。
ad、bc两根电阻均为R的金属棒与导轨垂直，分别位于两磁场中，现突然给ad棒一个水平向左的初速度v0，在两棒达到稳定的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．两金属棒组成的系统的动量守恒
B．两金属棒组成的系统的动量不守恒
C．ad棒克服安培力做功的功率等于ad棒的发热功率
D．ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和
【答案】BD [开始时，ad棒以初速度v0切割磁感线，产生感应电动势，在回路中产生顺时针方向（俯视）的感应电流，ad棒因受到向右的安培力而减速，bc棒受到向右的安培力而向右加速；当两棒的速度大小相等，即两棒因切割磁感线而产生的感应电动势相等时，回路中没有感应电流，两棒各自做匀速直线运动；由于两棒所受的安培力都向右，两金属棒组成的系统所受合外力不为零，所以该系统的动量不守恒，选项A错误，B正确；根据能量守恒定律可知，ad棒动能的减小量等于回路中产生的热量和bc棒动能的增加量，由动能定理可知，ad棒动能的减小量等于ad棒克服安培力做的功，bc棒动能的增加量等于安培力对bc棒做的功，所以ad棒克服安培力做功的功率等于安培力对bc棒做功的功率与两棒总发热功率之和，选项C错误，D正确。
]
二、非选择题
1、如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0．4m，一端连接R＝1Ω的电阻．导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5m/s．求：
（1）感应电动势E和感应电流I；
（2）在0．1s时间内，拉力冲量IF的大小；
（3）若将MN换为电阻r＝1Ω的导体棒，其他条件不变，求导体棒两端的电压U．
解析：
（1）由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势
E＝BLv＝1×0．4×5V＝2V，
感应电流I＝
＝
A＝2A．
（2）拉力大小等于安培力大小
F＝BIL＝1×2×0．4N＝0．8N，
冲量大小IF＝FΔt＝0．8×0．1N·s＝0．08N·s．
（3）由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流
I′＝
＝
A＝1A，
由欧姆定律可得，导体棒两端的电压
U＝I′R＝1×1V＝1V．
答案：
（1）2V 2A
（2）0．08N·s （3）1V
2、如图所示，间距L＝1m且足够长的平行金属导轨与水平面夹角θ＝37°，导轨一端接入阻值R＝3Ω的定值电阻，质量m＝1kg、阻值r＝1Ω的金属棒置于导轨上，金属棒通过跨过光滑定滑轮的轻质细线与质量M＝1.2kg的重物相连，整个系统处于垂直导轨平面斜向下、磁感应强度B＝2T的匀强磁场中．释放重物后，金属棒开始做加速运动，已知从开始运动直到达到最大速度的过程中重物一直未落地，金属棒与导轨间因摩擦而产生的热量Q＝12J，金属棒与导轨始终垂直，二者间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6.
（1）求金属棒加速运动过程中的最大加速度（保留一位小数）；
（2）求金属棒从开始运动到达到最大速度的过程系统产生的焦耳热；
（3）若在金属棒达到最大速度后剪断细线，金属棒将在沿导轨向上运动x′＝0.15m时速度恰好减为0，求剪断细线后金属棒减速运动的时间．
【答案】
（1）0.9m/s2
（2）1.6J （3）0.185s
【解析】
（1）对系统由牛顿第二定律
Mg－mgsinθ－μmgcosθ－
＝（M＋m）a
可知加速度随速度的增大而减小，当速度为零时，加速度最大，即Mg－mgsinθ－μmgcosθ＝（M＋m）a
解得a≈0.9m/s2.
（2）金属棒达到最大速度后得
Mg＝mgsinθ＋μmgcosθ＋
解得v＝2m/s；
从开始运动直到达到最大
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