高考物理人教版专题复习题电磁感应 综合测试题.docx

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高考物理人教版专题复习题电磁感应综合测试题

高考物理人教版专题复习题

电磁感应综合测试题

本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

满分100分，考试时间90分钟。

第Ⅰ卷（选择题　共40分）

一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

）

1．（2015·唐山高三月考）经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上（如图所示），一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针。

法拉第可观察到的现象有（　　）

A．当合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原

B．只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转

C．A线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大

D．当开关打开，A线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与A线圈接通电流瞬间完全相同的偏转

答案：

A

解析：

当合上开关，A线圈接通电流瞬间，穿过A的磁通量发生变化，使得穿过B的磁通量也变化，所以在B中产生感生电流，电流稳定后穿过AB的磁通量不再变化，所以B中不再有感应电流，即小磁针偏转一下，随即复原，选项A正确；A线圈中有电流，但是如果电流大小不变，则在B中不会产生感应电流，即小磁针就不会发生偏转，选项B错误；B线圈中的感应电流大小与A中电流的变化率有关，与A中电流大小无关，故C错误；当开关打开，A线圈电流中断瞬间，由于穿过B的磁通量减小，则在B中产生的电流方向与A线圈接通电流瞬间产生的电流方向相反，所以小磁针会出现与A线圈接通电流瞬间完全相反的偏转，选项D错误。

2．（2016·河北省模拟）如图甲所示，在半径r＝0.1m的圆形磁场区域O1内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度B1的大小为1T，在半径也为0.1m的圆形磁场区域O2内有垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B2值的变化如图乙所示。

现将匝数n＝20、总电阻R＝2.5Ω、边长l＝0.3m的正三角形金属线框固定在磁场中的水平面内，且使顶点与圆心O2重合，底边中心与圆心O1重合，π取3。

下面说法正确的是（　　）

A．通过线框中感应电流方向为顺时针

B．t＝0时穿过线框的磁通量为0.1Wb

C．在0－0.6s内通过线框的电量为0.06C

D．在0－0.6s内线框产生的热量为0.06J

答案：

D

解析：

由磁感应强度B1垂直纸面向外，大小不变；B2垂直纸面向里，大小随时间增大，故通过线框的合磁通量减小，由楞次定律可得：

线框中感应电流方向为逆时针，选项A错误；t＝0时穿过线框的磁通量为φ＝B1×

πr2－B2×

πr2＝0.005Wb，选项B错误；在0～0.6s内通过线框的电量q＝IΔt＝

Δt＝

＝0.12C，选项C错误；由焦耳定律可得：

Q＝I2RΔt＝

＝0.6C，选项D正确。

3.如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。

A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈。

关于这个电路的以下说法正确的是（　　）

A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭

D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯

答案：

A

解析：

开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定；B灯逐渐变亮，最后亮度稳定，选项A正确B错误。

开关由闭合到断开瞬间，电流自右向左通过A灯，A灯没有闪亮一下再熄灭，选项C、D错误。

4．（2015·济南外国语学校测试）如图所示，一直角三角形金属框，向左匀速地穿过一个方向垂直于纸面向内的匀强磁场，磁场仅限于虚线边界所围的区域内，该区域的形状与金属框完全相同，且金属框的下边与磁场区域的下边在一条直线上。

若取顺时针方向为电流的正方向，则金属框穿过磁场过程的感应电流i随时间t变化的图象是下图所示的（　　）

答案：

C

解析：

根据楞次定律，在进磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向，切割的有效长度线性增大，排除选项A、B；在出磁场的过程中，感应电流的方向为顺时针方向，切割的有效长度线性减小，排除D。

故选项C正确。

5．两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的回路，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（规定电流逆时针方向为正方向），导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则匀强磁场对MN边的安培力（　　）

A．0～1s内，方向向下

B．1～3s内，方向向下

C．3～5s内，先逐渐减小后逐渐增大

D．第4s末，大小为零

答案：

B

解析：

由法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小不变，则安培力大小也不变，故C项错；由楞次定律可知第1s内，导体框中感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可知，MN所受安培力方向向上，A项错；由楞次定律可知，1～3s内导体框中感应电流方向为逆时针方向，由左手定则可知，MN所受安培力方向向下，B项正确；第4s末圆环中瞬时电流为零，通过圆环的磁通量为零，但磁通量变化率不为零，故导体框中仍有感应电流产生，所以MN受力不为零，D项错。

6.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，OC之间连一个电阻R，导体框架与导体棒的电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则外力做功的功率是（　　）

A.

B．

C.

D．

答案：

C

解析：

匀速转动，外力做功的功率与安培力的功率相同，克服安培力做的功转化为系统的内能，即外力做功的功率与发热功率相同。

转动OC切割磁感线产生的电动势大小为E＝

Br2ω，外力的功率为P＝

＝

，C项正确。

7．（2014·江苏）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。

若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（　　）

A．增加线圈的匝数B．提高交流电源的频率

C．将金属杯换为瓷杯D．取走线圈中的铁芯

答案：

AB

解析：

本题考查交变电流中涡流的产生。

解题的关键是要弄清杯内水沸腾的原因和决定的因素。

交变电流在铁芯中产生交变磁场，金属杯不会产生感应电流而发热，从而使杯内水沸腾。

增加线圈的匝数和提高交流电源的频率都可以增大金属杯产生的电流，可缩短加热时间，选项A，B正确；将金属杯换成瓷杯，变化磁场不能使它产生电流，也就不能使水加热，选项C错误；取走线圈中的铁芯，会减小周围的磁场，金属杯产生的电流会减小，从而增加水沸腾的时间，选项D错误。

借助生活中的装置考查物理知识是高考中常见题型。

8．（2014·山东）如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。

在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示。

不计轨道电阻。

以下叙述正确的是（　　）

A．FM向右B．FN向左

C．FM逐渐增大D．FN逐渐减小

答案：

BCD

解析：

由安培定则知，M区的磁场方向向外，N区的磁场方向向里。

导体棒不管在哪一区，安培力总是阻碍导体棒的运动，即安培力的方向总是向左，选项A错误，B正确；在M区，导体棒越来越靠近通电导线，其磁场越来越强，感应电流越来越大，安培力越来越大，选项C正确；同理在N区，导体棒越来越远离通电导线，安培力将越来越小，选项D正确。

本题易漏选D，原因是没有认真分析受力，想当然的认为在N区和M区的受力是一样的。

9．（2015·怀化检测）如图，在水平桌面上放置两条相距l的平行光滑导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连。

质量为m、电阻为不计的导体棒垂直于导轨放置并可沿导轨自由滑动。

整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B。

导体棒的中点系一个不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一个质量也为m的物块相连，绳处于拉直状态。

现若从静止开始释放物块，用h表示物块下落的高度（物块不会触地），g表示重力加速度，其他电阻不计，则（　　）

A．电阻R中的感应电流方向由a到c

B．物块下落的最大加速度为g

C．若h足够大，物块下落的最大速度为

D．通过电阻R的电荷量为

答案：

CD

解析：

题中导体棒向右运动切割磁感线，由右手定则可得回路中产生顺时针方向的感应电流，则电阻R中的电流方向由c到a，A错误；对导体棒应用牛顿第二定律有：

T－F安＝ma，又F安＝B

l，再对物块应用牛顿第二定律有：

mg－T

＝ma，则联立可得：

a＝

－

，则物块下落的最大加速度am＝

，B错误；当a＝0时，速度最大为vm＝

，C正确；下落h的过程，回路中的面积变化量ΔS＝lh，则通过电阻R的电荷量q＝

＝

＝

，D正确。

10.如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面。

现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动。

若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能（　　）

A．变为0B．先减小后不变

C．等于FD．先增大再减小

答案：

AB

解析：

本题考查电磁感应、安培力与物体的平衡，意在考查考生对平衡条件的理解，并能综合磁场知识解答磁场中导体棒的平衡问题。

对b，由平衡条件可得，未施加恒力F时，有mgsinθ＝Ffb。

当施加恒力F后，因b所受的安培力向上，故有F安＋Ffb＝mgsinθ。

对a，在恒力F的拉动后，先加速最后匀速运动，故b所受的安培力先增大，然后不变，b所受的摩擦力可能先减小后不变，B正确，D错误；若F安＝mgsinθ，则Ffb＝0，A正确；若Ffb＝F，则对导体棒a、b系统，所受的合外力将沿斜面向下，与题意中两棒的运动状态不符，C错误。

第Ⅱ卷（非选择题　共60分）

二、填空题（共3小题，共18分。

把答案直接填在横线上）

11．（6分）如图所示，两条平行金属导轨ab、cd置于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中，两导轨间的距离l＝0.6m，导轨间连有电阻R。

金属杆MN垂直置于导轨上，且与轨道接触良好，现使金属杆MN沿两条导轨向右匀速运动，产生的感应电动势为3V。

由此可知，金属杆MN滑动的速度大小为________m/s；通过电阻R的电流方向为______（填“aRc”或“cRa”）。

答案：

10　cRa

解析：

金属杆切割磁感线产生的感应电动势大小E＝Blv，v＝10m/s，由右手定则知电阻R中的电流方向为cRa。

12．（6分）如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一。

磁场垂直穿过粗金属环所在区域。

当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为________。

答案：

解析：

设粗环电阻为R，则细环电阻为2R，由于磁感应强度随时间均匀变化，故回路中感应电动势E恒定。

回路中感应电流I＝

，由欧姆定律a、b两点电势差（细环两端电压）U＝I·2R＝

E。

13.如图，线圈匝数n＝1000匝，电阻r＝1Ω，横截面积S＝0.05m2，处于一个均匀变化的磁场中。

磁感应强度随时间的变化率

＝0.02T/s，磁场方向与线圈平面垂直。

电阻R1＝3Ω，R2＝1Ω，电容器的电容C＝200μF。

由此可知电动势E＝________V，电容器充电的电量Q＝________C

答案：

1　1.5×10－4

解析：

根据法拉第电磁感应定律，电动势E＝n

＝1000×0.02×0.05V＝1V，电容器两端的电压为R1两端的电压，UC＝U1＝

V，因此电容器的带电量为Q＝CU＝200×10－6×0.75C＝1.5×10－4C

三、论述计算题（共4小题，共42分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14．（10分）

（1）如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5T。

一根直金属杆MN以v＝2m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。

杆MN的电阻r1＝1Ω，导轨的电阻可忽略。

求杆MN中产生的感应电动势E1。

（2）如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r2＝1Ω。

在线圈中存在面积S2＝0.3m2垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。

求圆形线圈中产生的感应电动势E2。

（3）有一个R＝2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地。

试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？

求这种情况中a端的电势φa。

答案：

（1）0.3V　

（2）4.5V　（3）与图甲中的导轨相连接a端电势高　φa＝0.2V

解析：

（1）杆MN做切割磁感线的运动，

E1＝B1Lv

产生的感应电动势E1＝0.3V

（2）穿过圆形线圈的磁通量发生变化，

E2＝n

S2

产生的感应电动势E2＝4.5V

（3）当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高

通过电阻R的电流I＝

电阻R两端的电势差φa－φb＝IR

a端的电势φa＝IR＝0.2V。

15．（10分）如图甲所示，水平面上的两光滑金属导轨平行固定放置，间距d＝0.5m，电阻不计，左端通过导线与阻值R＝2Ω的电阻连接，右端通过导线与阻值RL＝4Ω的小灯泡L连接．在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，CE长l＝2m，有一阻值r＝2Ω的金属棒PQ放置在靠近磁场边界CD处（恰好不在磁场中）。

CDEF区域内磁场的磁感应强度B随时间变化如图乙所示。

在t＝0至t＝4s内，金属棒PQ保持静止，在t＝4s时使金属棒PQ以某一速度进入磁场区域并保持匀速运动．已知从t＝0开始到金属棒运动到磁场边界EF处的整个过程中，小灯泡的亮度没有发生变化，求：

（1）通过小灯泡的电流；

（2）金属棒PQ在磁场区域中运动的速度大小。

答案：

（1）0.1A　

（2）1m/s

解析：

（1）在t＝0至t＝4s内，金属棒PQ保持静止，磁场变化导致电路中产生感应电动势。

电路为r与R并联，再与RL串联，电路的总电阻

R总＝RL＋

＝5Ω

此时感应电动势

E＝

＝dl

＝0.5×2×0.5V＝0.5V

通过小灯泡的电流为：

I＝

＝0.1A

（2）当棒在磁场区域中运动时，由导体棒切割磁感线产生电动势，电路为R与RL并联，再与r串联，此时电路的总电阻

R总′＝r＋

＝2＋

Ω＝

Ω

由于灯泡中电流不变，所以灯泡的电流IL＝0.1A，则流过棒的电流为

I′＝IL＋IR＝IL＋

＝0.3A

电动势E′＝I′R总′＝Blv

解得棒PQ在磁场区域中运动的速度大小

v＝1m/s

16．（10分）（2014·新课标全国卷Ⅱ）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，质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示。

整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻（图中未画出）。

直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触。

设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略。

重力加速度大小为g。

求：

（1）通过电阻R的感应电流的方向和大小；

（2）外力的功率。

答案：

（1）C→R→D　

（2）

μmgrω＋

解析：

（1）根据法拉第电磁感应定律，导体棒产生的感应电动势大小：

E＝Br

①

又因为

＝

，

v1＝rω，v2＝2rω②

通过电阻R的感应电流的大小

I＝

③

联立①②③解得I＝

④

根据右手定则，感应电流的方向由B端流向A端，因此通过电阻R的感应电流方向为C→R→D。

（2）由于导体棒质量分布均匀，导体棒对内外圆导轨的正压力相等，正压力为

N＝

mg⑤

两导轨对棒的滑动摩擦力

f＝μN⑥

在Δt时间内导体棒在内外圆导轨上滑过的弧长

l1＝rωΔt，l2＝2rωΔt⑦

导体棒克服摩擦力做的功

Wf＝f（l1＋l2）⑧

在Δt时间内，电阻R上产生的焦耳热

Q＝I2RΔt⑨

根据能量转化与守恒定律，外力在Δt时间内做的功

W＝Wf＋Q⑩

外力的功率P＝

⑪

由④至⑪式可得：

P＝

μmgrω＋

17．（12分）（2015·安徽师大附中第一次模拟）如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。

质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。

初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。

整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。

已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。

（1）求初始时刻通过电阻的电流I1的大小和方向；

（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a。

答案：

（1）

　b→a　

（2）gsinθ－

解析：

（1）初始时刻，导体棒产生的感应电动势E1＝BLv0

通过电阻的电流大小I1＝

＝

（2）回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E2＝BLv

感应电流I2＝

＝

导体棒受到的安培力大小为F＝BI2L＝

，方向沿斜面向上

根据牛顿第二定律有：

mgsinθ－F＝ma

解得　a＝gsinθ－