北京市东城区高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-06电磁感应

这是一份北京市东城区高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-06电磁感应，共13页。试卷主要包含了单选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
北京市东城区高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-06电磁感应 一、单选题1．（2022·北京东城·统考三模）某铁路安装有一种电磁装置可以向控制中心传输信号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图），当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为和，匝数为，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端的电压信号与时间的关系如图乙所示（、均为直线），、、、是运动过程的四个时刻，则火车（　　）A．在时间内做匀速直线运动B．在时间内做匀减速直线运动C．在时间内加速度大小为D．在时间内和在时间内阴影面积相等2．（2022·北京东城·统考三模）如图甲所示，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=10 cm2，螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=9Ω，磁感应强度B的B-t图像如图乙所示（以向右为正方向），则（　　）A．感应电动势为0.6 VB．感应电流为0.06 AC．电阻两端的电压为6 VD．0～1s内感应电流的方向为从C点通过R流向A点3．（2022·北京东城·统考模拟预测）如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd．t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图像正确的是A． B． C． D．4．（2020·北京东城·统考二模）绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当条形磁铁沿水平方向向右移动时，圆环始终未动。若圆环的质量为m，桌面对它的支持力为FN。在此过程中（　　）A．FN小于mg，圆环有向右的运动趋势B．FN小于mg，圆环有向左的运动趋势C．FN大于mg，圆环有向右的运动趋势D．FN大于mg，圆环有向左的运动趋势5．（2020·北京东城·统考二模）如图所示，在利用v-t图象研究匀变速直线运动的位移时，我们可以把运动过程按横轴t划分为很多足够小的小段，用细长矩形的面积之和代表物体的位移。应用上述的方法我们可以分析其他问题。下列说法正确的是（　　）A．若横轴表示速度v，纵轴表示外力F，可以求得外力的瞬时功率B．若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以求得物体的动量C．若横轴表示时间t，纵轴表示磁通量Φ，可以求得感应电动势D．若横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以求得运动时间6．（2020·北京东城·统考一模）用如图所示的装置探究影响感应电流方向的因素。实验时将线圈放在水平桌面上，使磁铁的N极进入线圈或移出线圈。下列说法正确的是（　　）A．感应电流的方向与N极进入线圈的快慢有关B．N极从线圈中匀速移出的过程中有感应电流产生C．N极进入线圈与移出线圈过程中感应电流方向相同D．感应电流的磁场方向与引起感应电流的磁场方向始终相同 二、解答题7．（2022·北京东城·统考二模）如图所示，水平固定、间距为L的平行金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。与导轨垂直且接触良好的导体棒a、b，质量均为m，电阻均为R。现对a施加水平向右的恒力，使其由静止开始向右运动。当a向右的位移为x时，a的速度达到最大且b刚要滑动。已知两棒与导轨间的动摩擦因数均为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，重力加速度为g。（1）导体棒b刚要滑动时，导体棒a的最大速度；（2）定性画出导体棒b所受摩擦力f大小随时间t变化的图像；（3）导体棒a发生位移x的过程中，回路中产生的总焦耳热Q；（4）当导体棒a达到最大速度时，给b水平向右的瞬时速度。请分析此后导体棒b的运动情况并求出b的最终速度。8．（2022·北京东城·统考模拟预测）我国正在进行舰载电磁轨道炮试验，预计到2025年将投入使用。国内936型登陆舰搭载电磁炮出海，试验射程可达200公里，某同学设计了电磁碰撞测试装置，可以通过超级电容器的储能来判断电磁炮的威力。如图所示，平行金属导轨PQ、固定在水平面上，导轨间距，其间有竖直向下的匀强磁场，其左端之间用导线接入电源，电源的电动势为E，内阻，左端通过绝缘物质与足够长的金属导轨MN、相连。金属导轨MN、之间存在竖直向上的匀强磁场，金属导轨MN、右端之间连接一个的超级电容（原来不带电）。一根质量，电阻的金属棒AB放置在金属导轨PQ、上。接通电源后，在安培力的作用下，从静止开始向右加速运动，最终以速度向右做匀速直线运动。金属棒AB与质量，电阻的金属棒CD刚好在绝缘物质处发生弹性碰撞，此后金属棒CD向右运动。已知电容器的储能公式，重力加速度，金属棒与导轨接触良好，其他电阻忽略不计，不计一切摩擦，不考虑电磁辐射。求：（1）电源的电动势E；（2）金属棒AB向右运动的过程中，加速度的最大值；（3）碰撞后，金属棒CD向右运动的过程中，通过金属棒CD的电荷量和金属棒CD上的焦耳热。9．（2022·北京东城·统考模拟预测）和cd相距＝0.20m的平行金属导轨，其右端与一阻值＝0.10Ω的电阻相连，电阻为＝0.60Ω的均匀金属棒MN可紧贴平行导轨运动；水平放置的两平行金属板、也相距＝0.20m，分别与金属棒两端，相连；整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示。已知＝＝，导轨和连线的电阻忽略不计，取g＝10m/s2。当MN以速度向右匀速运动时，一带电小球以速度从靠近A板水平沿垂直于磁场方向进入金属板、间恰能做匀速圆周运动。求：（1）金属板、间的电势差与磁感应强度、、的关系。（2）金属棒运动速度大小的取值范围。10．（2020·北京东城·统考一模）均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R。将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止开始自由下落，并能匀速进入磁场。在此过程中线框平面保持在竖直平面内，且bc边始终与水平的磁场边界面平行。重力加速度为g。在线框进入磁场过程中，求：(1)线框中产生的感应电动势大小E；(2)bc两点间的电势差Ubc；(3)闭合线框的质量m。
参考答案：1．D【详解】A．根据动生电动势表达式可知，感应电动势与速度成正比，而在段的电压随时间均匀增大，可知在时间内，火车的速度随时间也均匀增大，火车在这段时间内做的是匀加速直线运动；在时间内，这段时间内电压为零，是因为线圈没有产生感应电动势，不是火车做匀速直线运动；段的电压大小随时间均匀增大，可知在时间内，火车的速度随时间也均匀增大，火车在这段时间内做的是匀加速直线运动，AB错误；C．假设时刻对应的速度为，时刻对应的速度为，结合图乙可得，故这段时间内的加速度为C错误；D．假设磁场的宽度为，可知在和这两段时间内，线圈相对于磁场通过的位移大小均为，根据可得可知在时间内和在时间内阴影面积均为D正确；故选D。2．D【详解】A．根据法拉第电磁感应定律A错误；B．根据闭合电路欧姆定律得感应电流为B错误；C．根据欧姆定律得电阻R两端的电压为C错误；D．根据楞次定律得0～1s内感应电流的方向为从C点通过R流向A点，D正确。故选D。3．C【详解】AB．金属杆的速度与时间的关系式为，a是加速度．由和得，感应电流与时间的关系式为，B、L、a均不变，当时间内，感应电流为零，时间内，电流I与t成正比，时间后无感应电流，故AB错误；C．由和得，感应电流与时间的关系式为，当时间内，感应电流为零，ad的电压为零，时间内，电流I与t成正比电压随时间均匀增加，时间后无感应电流，但有感应电动势电压随时间均匀增加，故C正确；D．根据推论得知：金属杆所受的安培力为，由牛顿第二定律得，得当时间内，感应电流为零，，为定值，时间内，F与t成正比，F与t是线性关系，但不过原点，时间后无感应电流，，为定值，故D错误．故选C。4．A【详解】当条形磁铁水平向右移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁，从而达到“阻碍”磁通量的减小；故金属圆环受安培力向右上方，则桌面对圆环的支持力小于其自身重力，且圆环相对桌面有向右的运动趋势，故A正确，BCD错误。故选A。5．D【详解】A．外力的瞬时功率，则瞬时功率只能表示为图像中某一点的纵坐标与横坐标的乘积，而不是图像与坐标轴围成的面积，故A错误；B．根据冲量的定义可知，若横轴表示时间t，纵轴表示合外力F，可以通过面积求得力的冲量，故B错误；C．感应电动势，不能通过图像的面积求得，故C错误；D．由运动时间故横轴表示路程x，纵轴表示速率的倒数，可以用面积求得运动时间，故D正确。故选D。6．B【详解】A．感应电流的方向与磁通量变化与磁场方向有关即与磁铁插入还是拔出有关，而N极进入线圈的快慢与感应电流的大小有关，故A错误；B．N极从线圈中匀速移出的过程中穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中有感应电流产生，故B正确；C．N极进入线圈过程穿过线圈的磁通量增大，移出线圈过程中穿过线圈的磁通量减小，且进入和移出过程中磁铁磁场方向相同，由增反减同可知，两过程中感应电流方向相反，故C错误；D．由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场变化，但方向不一定总是相同，可能相同，也可能相反，故D错误。故选B。7．（1）；（2）；（3）；（4）见解析，【详解】（1）设导体棒刚要滑动时回路中电流为，对导体棒有①对整个回路②解得（2）导体棒未滑动前，所受摩擦力为静摩擦力，大小等于安培力，随着导体棒速度增大，回路中感应电流变大，导体棒所受的安培力变大，则导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，电流变化率逐渐变小，则导体棒摩擦力随时间的变化率逐渐变小，导体棒滑动后，为滑动摩擦力，恒定不变，当导体棒b所受摩擦力f大小随时间t变化的图像如图（3）导体棒刚要滑动时，对导体棒整个过程中对系统，由功能关系解得（4）导体棒做初速度为，加速度减小的减速运动，当加速度减至0时，匀速，由以上式子可得导体棒获得瞬时速度后，、系统动量守恒，设最终导体棒的速度为，对、系统，由动量守恒当导体棒加速度减为0时联立解得8．（1）；（2）；（3），【详解】（1）当金属棒AB向右匀速运动的过程中，切割磁感线产生的电动势为切割产生的电动势与电源电动势相等，电源的电动势（2）当金属棒AB向右运动的过程时，切割产生的电动势增大，与电源电动势相互抵消之后，产生的感应电流减小，合外力减小，做加速度减小的加速运动。即闭合开关的瞬间，加速度具有最大值，此时速度为零。金属棒AB与电阻R构成闭合回路，回路中电流为金属棒AB所受安培力为则加速度为（3）金属棒AB与金属棒CD发生弹性碰撞，由动量守恒可知由能量守恒可知金属棒CD向右切割磁感线，当金属棒CD切割磁感线产生的电动势与电容两端电压U相等时，金属棒CD以速度做匀速直线运动。由动量定理可知匀速运动时 联立解得            金属棒CD向右运动的整个过程能量守恒，则解得9．（1）；（2）m/s【详解】（1）设金属棒MN运动速度的大小为，金属棒PQ间产生的感应电动势大小又因为，在电路abcd中，R两端电压为联立得（2）要使带电小球能够在磁场中做圆周运动，须有设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，由洛仑兹力和牛顿第二定律得且联立得m/s所以金属棒MN运动速度的大小的取值范围为m/s10．(1)；(2)；(3)【详解】（1）线框自由落体线框进入磁场时，根据机械能守恒线框速度根据法拉第电场感应定律，线框中产生的感应电动势（2）线框形成闭合回路，此过程中线框中电流b点和c点间的电势差相当于电源端电压（3）线框匀速进入磁场，重力和安培力平衡解得线框的质量