高中物理 山东省新高考高三一轮限时训练—— 电磁感应专题

山东省新高考2021年高三一轮限时训练——电磁感应专题

一、选择题，在每小题给出的四个选项中，选出符合要求的

1.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？()

A．电阻定律B．库仑定律

C．欧姆定律D．能量守恒定律

2.如图所示，绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a、b。将条形磁铁沿它们的正中向下移动(不到达该平面)，a、b将如何移动()

A．a、b将相互远离

B．a、b将相互靠近

C．a、b将不动

D．无法判断

3.如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2∶1，匝数之比为1∶2。线圈中产生的感应电动势分别为E a和E b，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是()

A．E a∶E b＝4∶1，Φa∶Φb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向

B．E a∶E b＝2∶1，Φa∶Φb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向

C．E a∶E b＝4∶1，Φa∶Φb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向

D．E a∶E b＝2∶1，Φa∶Φb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向

4.如图所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是()

A．将电流表的接线端M、N分别连接a、c位置

B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置

C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置

D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置

5.如图甲，间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，轨道左侧连接一定值电阻R，垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动，F随t变化的规律如图乙。在0～t0时间内，棒从静止开始做匀加速直线运动。乙图中t0、F1、F2为已知，棒接入电路的电阻为R，轨道的电阻不计。则下列说法正确的是()

A．在t0以后，导体棒一直做匀速直线运动

B．导体棒最后达到的最大速度大小为

F2R

B2L2

C．在0～t0时间内，导体棒的加速度大小为

2（F2－F1）Rt0

B2L2

D．在0～t0时间内，通过导体棒横截面的电量为

（F2－F1）t0

2BL

6.如图所示，半径为r的n匝线圈放在边长为L的正方形abcd之外，匀强磁场充满正方形区域并垂直穿过该区域，当磁场以

ΔB

Δt

的变化率变化时，线圈产生的感应电动势大小为()

A ．0

B ．n ΔB Δt ·L 2

C ．n ΔB Δt ·πr 2

D ．n ΔB Δt

·r 2

7. 如图甲所示，光滑平行金属导轨MN 、P Q 所在平面与水平面成θ角，M 、P 两端接有阻值为R 的定值电阻，阻值为r 的金属棒ab 垂直导轨放置，其他部分电阻不计，整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t ＝0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F ，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R 的感应电流随时间t 变化的图像如图乙所示。下面分别给出了穿过回路abPM 的磁通量Φ、磁通量的变化率

ΔΦ

Δt

、棒两端的电势差U ab 和通过棒的电荷量q 随时间变化的图像，其中正确的是( )

8. (多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN 所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S ，将该导线做成半径为r 的圆环固定在纸面内，圆心O 在MN 上。t ＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图(b)所示。则在t ＝0到t ＝t 1的时间间隔内( )

图(a) 图(b)

A ．圆环所受安培力的方向始终不变

B ．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

C ．圆环中的感应电流大小为B 0rS

4t 0ρ

D ．圆环中的感应电动势大小为B 0πr 2

4t 0

9. (多选)如图所示装置中，cd 杆原来静止。当ab 杆做如下哪些运动时，cd 杆将向右移动( )

A ．向右匀速运动

B ．向右加速运动

C ．向左加速运动

D ．向左减速运动

二、非选择题

10. 在研究电磁感应现象的实验中，首先按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。然后按图乙将电流表与线圈B 连成一个闭合电路，将线圈A 、电源、滑动变阻器和

开关串联成另一个闭合电路。在图甲中，当闭合S 时，观察到电流表指针向左偏(不通电时指针停在正中央)。在图乙中：(以下均填“向左”“向右”或“不”)

(1)S 闭合后，将螺线管A 插入螺线管B 的过程中，电流表的指针________偏转。 (2)线圈A 放在B 中不动，将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针________偏转。 (3)线圈A 放在B 中不动，突然断开开关S 时，电流表指针________偏转。

11.如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨P Q、MN, 相距为L＝0.5 m，ef右侧导轨处于匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感应强度B的大小如图乙变化。开始

时ab棒和cd棒锁定在导轨如图甲位置，ab棒与cd棒平行，ab棒离水平面高度为h＝0.2 m，cd 棒与ef之间的距离也为L，ab棒的质量为m1＝0.2 kg，有效电阻R1＝0.05 Ω，cd棒的质量为m2＝0.1 kg，有效电阻为R2＝0.15 Ω.(设a、b棒在运动过程始终与导轨垂直，两棒与导轨接触良好，导轨电阻不计)。问：

(1)0～1 s时间段通过cd棒的电流大小与方向；

(2)假如在1 s末，同时解除对ab棒和cd棒的锁定，稳定后ab棒和cd棒将以相同的速度做匀速直线运动，试求这一速度；

(3)对ab棒和cd棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速运动，ab棒产生的热量为多少？

12.如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S＝0.3 m2、电阻R＝0.6 Ω，磁场的磁感应强度B＝0.2 T。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt＝0.5 s时间内合到一起。求线圈在上述过程中

(1)感应电动势的平均值E；

(2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；

(3)通过导线横截面的电荷量q。1.解析：选D楞次定律中的“阻碍”作用，是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现，在克服这种“阻碍”的过程中，其他形式的能转化为电能，选项D正确。

2.解析：选A根据Φ＝BS，磁铁向下移动过程中B增大，所以穿过每个环中的磁通量都增大，引起的机械效果要阻碍磁通量的增加，所以a、b将相互远离，选项A正确。

3.解析：选D根据Φ＝BS，可知任意时刻两个圆的磁感应强度相同，则有：Φa∶Φb＝S a∶S b＝r a2∶r b2＝4∶1，根据法拉第电磁感应定律有：E＝n

ΔΦ

Δt

＝n

ΔB

Δt

S＝n

ΔB

Δt

πr2，因

ΔB

Δt

相同，则有：E a∶E b＝n a r a2∶n b r b2＝2∶1，由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，D正确。

4.解析：选B当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流，M、N应分别连接电源的两个极即可，故可知只有B项正确。

5. [解析]因在0～t0时间内棒做匀加速直线运动，故在t0时刻F2大于棒所受的安培力，在t0以后，外力保持F2不变，安培力逐渐变大，导体棒做加速度越来越小的加速运动，当加速度a＝0，即导体棒所受安培力与外力F2相等后，导体棒做匀速直线运动，故A错误；根据平衡条件可得F A ＝F2，而F A＝BIL＝

B2L2v m

2R，解得v m＝

2F2R

B2L2，故B错误；设在0～t0时间内导体棒的加速度为a，导体棒的质量为m，t0时刻导体棒的速度为v，通过导体棒横截面的电量为q，则有：a＝

v

t0①，F2－

B2L2v

2R＝ma②，F1＝ma③，由①②③解得：a＝

2（F2－F1）R

B2L2t0，故C错误；根据电荷量的经验公式可得q＝

ΔΦ

2R④，而Δ

Φ＝BΔS＝BL

v

2t0⑤，由②③④⑤解得：q＝

（F2－F1）t0

2BL，故

D 正确。

[答案] D

6. 选B 由法拉第电磁感应定律可知线圈产生的自感电动势E ＝n ΔB

Δt ·L 2，故B 正确。

7. 解析：选B 由甲、乙两图，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律：E ＝ΔΦ/Δt ＝BL v ，E ＝I (R ＋r )可知，回路中电动势E 与时间t 成正比。由此可以判断：A 图中，Φ-t 图的斜率为电动势，由于电动势逐渐增大，斜率应逐渐增大，A 错误；B 图中，纵坐标ΔΦ/Δt 即为电动势，与时间t 成正比，B 正确；C 图中，U ab ＝IR ，I 与时间t 成正比，所以U ab 也与时间t 成正比，C 错误；D 图中，q ＝It ，I 与时间t 成正比，所以q ＝kt 2，即q 与t 2成正比，D 图应为曲线，D 错误。

8. [解析] 由于通过圆环的磁通量均匀变化，故圆环中产生的感应电动势、感应电流的大小和方向不变，但t 0时刻磁场方向发生变化，故安培力方向发生变化，A 错。根据楞次定律，圆环中感应电流的方向始终沿顺时针方向，B 对。根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E ＝ΔB

Δt ·S ′＝

B 0t 0·πr 22＝πB 0r 22t 0，根据闭合电路欧姆定律知，电流I ＝E R ＝πB 0r 22t 0ρ2πr S

＝B 0rS

4t 0ρ

，C 对，D 错。

[答案] BC

9. 解析：选BD ab 匀速运动时，ab 中感应电流恒定，L 1中磁通量不变，穿过L 2的磁通量不变，L 2中无感应电流产生，cd 保持静止，A 错误；ab 向右加速运动时，根据右手定则知，在ab 杆上产生增大的从a 到b 的电流，根据安培定则，在L 1中产生向上增强的磁场，该磁场向下通过L 2，根据楞次定律可知通过cd 的感应电流方向向下，由左手定则可知cd 向右移动，B 正确；同理可得C 错误，D 正确。

10. 解析：在图甲中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转；在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A 中的电流产生的磁场导致线圈B 中的磁通量变化，从而产生感应电流，因此指针会偏转。

(1)S 闭合后，将螺线管A 插入螺线管B 的过程中，穿过B 的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。

(2)螺线管A 放在B 中不动，穿过B 的磁场向上，将滑动变阻器的滑动触片向右滑动时，穿过B 的磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将向右偏转。

(3)螺线管A 放在B 中不动，穿过B 的磁场向上，突然断开开关S 时，穿过B 的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从电流表正接线柱流入，则电流表的指针将向左偏转。

答案：(1)向右 (2)向右 (3)向左

11. [解析] (1) 0～1 s 时间内由于磁场均匀变化，根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝ΔBS

Δt

＝ΔBL 2Δt 和闭合电路欧姆定律I ＝E

R 1＋R 2

，代入数据可解得：I ＝1.25 A 。 cd 棒中电流由d →c 。

(2)1 s 末后由磁场不变，ab 棒从高为h 处滑下到ef 过程，由动能定理可知， m 1gh ＝1

2

m 1v 02

得v 0＝2gh ＝2×10×0.2 m/s ＝2 m/s ，

从ab 棒刚到ef 处至两棒达共同速度过程，由动量守恒定律得， m 1v 0＝(m 1＋m 2)v 即0.2×2＝(0.1＋0.2)v 解得v ＝4

3

m/s 。

(3)对ab 棒和cd 棒从解除锁定到开始以相同的速度做匀速运动过程，由能量守恒可知， m 1gh ＝1

2

(m 1＋m 2)v 2＋Q

代入数据解得：Q ＝4

30

J

由于ab 和cd 棒串联，所以产生的热量之比等于电阻之比，所以 Q ab ＝

R 1R 1＋R 2Q ＝0.050.05＋0.15×430

J ＝1

30 J 。

[答案] (1)1.25 A d →c (2)43 m/s (3)1

30 J

12. 解析：(1)由法拉第电磁感应定律有： 感应电动势的平均值E ＝ΔΦ

Δt

磁通量的变化ΔΦ＝B ΔS 解得：E ＝

B ΔS

Δt

代入数据得：E ＝0.12 V 。 (2)由闭合电路欧姆定律可得： 平均电流I ＝E

R

代入数据得I ＝0.2 A

由楞次定律可得，感应电流方向如图： (3)由电流的定义式I ＝

q

Δt

可得：电荷量q ＝I Δt 代入数据得q ＝0.1 C 。 答案：(1)0.12 V (2)0.2 A(电流方向见解析图) (3)0.1 C