2021届高三复习物理名校联考质检卷精编（11）电磁感应

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 2021届高三复习物理名校联考质检卷精编（11）电磁感应1.如图甲所示，一矩形金属线圈垂直匀强磁场并固定于磁场中，磁场是变化的，磁感应强度随时间t的变化关系图象如图乙所示，则线圈的边所受安培力随时间t变化的图象是图中的(规定向右为安培力的正方向)(   )A.  B.C.  D.2.某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了如下探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为。下列说法正确的是(   )A.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于B.将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于C.将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视）D.将磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁减少的重力势能等于线圈中产生的焦耳热3.如图所示，在平行有界匀强磁场的正上方有一等边闭合的三角形导体框，磁场的宽度大于三角形的高度，导体框由静止释放，穿过该磁场区域，在下落过程中边始终与匀强磁场的边界平行，不计空气阻力，则下列说法正确的是（    ）A.导体框进入磁场过程中感应电流为逆时针方向B.导体框进、出磁场过程，通过导体框横截面的电荷量大小不相同C.导体框进入磁场的过程中可能做先加速后匀速的直线运动D.导体框出磁场的过程中可能做先加速后减速的直线运动4.现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时会产生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空室空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。如图所示(上方为侧视图，下方为真空室的俯视图)，若电子被“约束”在半径为的圆周上逆时针运动，此时电磁铁绕组通以图中所示的电流，则(   )A.此时真空室中的磁场方向是从上往下B.被加速时，电子运动的半径一定变大C.电子被加速时，电磁铁绕组中电流增大D.被加速时，电子做圆周运动的周期保持不变5.如图所示,半径为r的金属圆环放在垂直纸面向外的匀强磁场中,环面与磁感应强度垂直,磁场的磁感应强度大小为,保持圆环不动,将磁场的磁感应强度随时间均匀增大,经过时间t,磁场的磁感应强度增大到,该过程中圆环内产生的焦耳热为Q;保持磁场的磁感应强度不变,将圆环绕对称轴(图中虚线)匀速转动,经过时间,圆环转过,圆环中电流大小按正弦规律变化,该过程中圆环内产生的焦耳热也为Q,则磁感应强度和的比值为(   )
A. B. C. D.6.如图所示，是矩形导线框的对称轴，其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场。以下过程中，中有感应电流产生且感应电流的方向为的是(   )A．将向左平移B．将垂直纸面向外平移C．将以为轴转动D．将以为轴转动7.半径为的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场，垂直纸面向里的磁感应强度大小为，垂直纸面向外的磁感应强度大小为，如图所示.为八分之一圆导线框，其总电阻为，以角速度绕轴逆时针匀速转动，从图中所示位置开始计时，用表示导线框中的感应电流(顺时针方向为正)，线框中感应电流随时间的变化图象可能是(   )      A.  B.C.  D.8.如图甲，在光滑绝缘水平面上的间存在一匀强磁场，一单匝正方形闭合线框自开始，在水平向右的外力作用下紧贴从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场区域，外力随时间变化的图象如图乙所示，已知线框质量为0.5 kg，电阻，线框穿过磁场过程中，外力F对线框做功 J，下列说法正确的是(   )A.线框匀加速运动的加速度B.磁场的宽度为1 mC.匀强磁场的磁感应强度为2 TD.线框在穿过磁场过程中，线框上产生的热量为1.0 J9.竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化。螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出)，圆环轴线与螺线管轴线重合。下列说法正确的是(   )A.时刻，圆环有扩张的趋势
B.时刻，圆环有收缩的趋势
C.和时刻，圆环内的感应电流大小相等
D.时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流10.如图(a)所示，水平面内有一光滑金属导轨，边的电阻为，其他电阻均不计，与夹角为，与垂直。将质量为m的长直导体棒搁在导轨上，并与平行。棒与交点间的距离为，空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为。在外力作用下，棒由处以初速度向右做直线运动。其速度的倒数随位移x变化的关系如图(b)所示。在棒运动到处的过程中(   )A.导体棒做匀变速直线运动 B.导体棒运动的时间为C.流过导体棒的电流大小不变 D.外力做的功为11.如图所示，竖直放置的两根足够长的光滑金属导轨相距，导轨的两端分别与电源（串有一滑动变阻器）、定值电阻、电容器（电容为，原来不带电）和开关相连。整个空间充满了磁感应强度大小为、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场。一质量为、电阻不计的金属棒横跨在导轨上。已知电源电动势为、内阻为，不计导轨的电阻。当接1，滑动变阻器接入电路一定阻值时，金属棒在磁场中恰好保持静止。当接2后，金属棒从静止开始下落，下落距离时达到稳定速度。重力加速度为，则下列分析正确的是(   )A.当接1时，滑动变阻器接入电路的阻值B.当接2时，金属棒从静止开始到刚好达到稳定速度所经历的时间为C.若将棒由静止释放的同时，将接到3，则电容器积累的电荷量随金属棒速度的变化关系为D.若将棒由静止释放的同时，将接到3，则金属棒将做匀加速直线运动，加速度大小12.如图所示，平行导轨位于竖直平面内，导轨间距离L=0.5 m，两导轨与电阻R连接，其余电阻不计，水平虚线下方存在匀强磁场，磁感应强度B=2 T，质量m =0. 1 kg的导体棒ab垂直放置于导轨上，与导轨接触良好，将其从距虚线h高处由静止释放，进入磁场时恰好以做匀速直线运动，又运动1s后给导体棒施加一个竖直向上的恒力F = 2 mg，此后磁感应强度发生变化使回路中不再有感应电流，导体棒经过0.2 s速度减为0,g取10 ，则下列说法正确的是（   ）A.   B.电阻R的阻值为0.02 ΩC.回路磁通量的最大值为2 Wb D.整个过程中回路中产生的焦耳热为2J13.间距为的导轨固定在水平面上，如图甲所示，导轨的左端接有阻值为的定值电阻，长度为、阻值为的金属棒放在水平导轨上，与导轨有良好的接触，现在空间施加一垂直导轨平面的磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，已知磁场的方向如图甲所示，且的时间内金属棒始终处于静止状态，其他电阻不计。则下列说法正确的是(   )A.的时间内金属棒所受的摩擦力方向始终水平向右B.的时间内流过金属棒的电流由到C.的时间内流过定值电阻的电流大小为D.的时间内流过定值电阻的电荷量为14.如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度的大小左边为，右边为，一个竖直放置的宽为。长为、单位长度的质量为、单位长度的电阻为的矩形金属线框，以初速度垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置(在左边磁场中的长度为。在右边磁场中的长度为)时，线框的速度为，则下列判断正确的是(   )A.此时线框中电流方向为逆时针，电功率为B.此过程中通过线框截面的电量为C.此过程中线框克服安培力做的功为D.此时线框的加速度大小为15.如图所示，有两根足够长的平行光滑导轨水平放置，右侧用一小段光滑圆弧和另一对竖直光滑导轨平滑连接，导轨间距。细金属棒和垂直于导轨静止放置，它们的质量均为，电阻均为。棒右侧处有一垂直于导轨平面向下的矩形匀强磁场区域，磁感应强度，磁场区域长为。以棒的初始位置为原点，向右为正方向建立坐标系。现用向右的水平恒力作用于棒上，作用后撤去。撤去之后棒与棒发生弹性碰撞，棒向右运动。金属棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，空气阻力不计。（）求：(1)棒与棒碰撞后瞬间的速度分别为多少；(2)若，求棒滑上右侧竖直导轨，距离水平导轨的最大高度；(3)若可以通过调节磁场右边界的位置来改变的大小，写出棒最后静止时与磁场左边界的距离的关系。（不用写计算过程）16.如图所示，有一够长的光滑平行金属导轨间距为L,折成倾斜和水平两部分，倾斜部分导轨与水平面的夹角为，水平和倾斜部分均处在磁感应强度为B的匀强磁场中，水平部分磁场方向竖直向下，倾斜部分磁场垂直倾斜导轨所在平面向下（图中未画出），两个磁场区域互不叠加。将两根金属棒垂直放置在导轨上，并将b用轻绳通过定滑轮和小物块c连接。已知两棒的长度均为L,电阻均为R,质量均为m，小物块c的质量也为m,不考虑其他电阻，不计一切摩擦，运动过程中棒与导轨始终垂直且保持接触良好，b始终不会碰到滑轮，重力加速度大小为g。(1)锁定a释放b，求b的最终速度;(2)由静止释放的同时在a上施加一沿倾斜导轨向上的恒力，求达到稳定状态时的速度大小；(3)若(2)中系统从静止开始经时间t达到稳定状态，求此过程中系统产生的焦耳热。17.如图所示，两条粗糙平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为。三根完全相同的金属棒(质量均为、电阻均为、长度与导轨间距相同，均为)垂直导轨放置。用绝缘轻杆将连接成“工”字型框架(以下简称“工”型架)，导轨上的“工”型架与刚好不下滑。金属棒与导轨始终接触良好，导轨足够长，电阻不计，空间存在垂直导轨平面斜向下、磁感应强度大小为的匀强磁场(图中未画出)。假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为。(1)若将“工”型架固定不动，用外力作用于，使其沿斜面向下以速度匀速运动，求两端的电压；(2)若将“工”型架固定不动，给沿斜面向下的初速度，求沿斜面下滑的最大位移；(3)若“工”型架不固定，给沿斜面向下初速度的同时静止释放“工”型架，最终“工”型架与的运动状态将达到稳定，求在整个过程中电流通过产生的焦耳热。18.如图所示，一阻值为、边长为的匀质正方形导体线框位于竖直平面内，下方存在一系列高度均为的匀强磁场区，磁场方向均与线框平面垂直，各磁场区的上下边界及线框边均水平。第1磁场区的磁感应强度大小为，线框的边到第1磁场区上边界的距离为。线框从静止开始下落，在通过每个磁场区时均做匀速运动，且通过每个磁场区的速度均为通过其上一个磁场区速度的2倍。重力加速度大小为，不计空气阻力。求：（1）线框的质量；（2）第和第个磁场区磁感应强度的大小与所满足的关系；（3）从线框开始下落至边到达第个磁场区上边界的过程中，边下落的高度及线框产生的总热量。

                      
答案以及解析1.答案：A解析：内,由楞次定律知,感应电流的方向为,根据，电流为定值，根据左手定则，边所受安培力的方向向左，由知，安培力均匀减小。内,由楞次定律知,感应电流的方向为,根据，电流为定值，根据左手定则，边所受安培力的方向向右，由知，安培力均匀增大。故B.C.D错误，A正确。故选：A2.答案：C解析：将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于，A、B错误；根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），C正确；磁铁N极匀速插向线圈的过程中，磁铁受到重力、拉力、斥力作用，重力和拉力的合力做的功等于线圈中产生的焦耳热，D错误。3.答案：D解析：导体框进入磁场过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向，故A错误；导体框进、出磁场过程，磁通量变化相同，所以通过导体框横截面的电荷量大小相同，故B错误；导体框进入磁场的过程中因为导体框的加速度，其中是变化的，所以与是变化的，故C错误；导体框出磁场的过程中因为导体框的加速度，其中是变化的，则与大小关系不确定，而在变大，所以可能先变小再反向变大，故D正确。4.答案：C解析：A.根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场的方向为从下向上。故A错误；B.电子运动的半径：，可知电子速度增大的同时，若磁场也增大，则电子的半径不一定增大。故B错误；C.电子运动逆时针方向电场力作用下加速运动，所以感生电场为顺时针方向，根据楞次定律则产生感应电场的磁场向上增大，所以电磁铁绕组中电流增大。故C正确；D.在电子被加速过程中，由于磁场的变化，导致运动的周期变化，故D错误；故选：C。5.答案：A解析：若保持圆环不动,则产生的感应电动势恒定为,则①;若圆环转动,则产生的感应电动势最大值为,有效值,产生的热量②,联立①②可得,故选A.6.答案：C解析：A、由于磁场为匀强磁场，将向左平移，其磁通量增大，根据右手定则可知产生的感应电流沿方向，故A错误；
B、将垂直纸面向外平移，其磁通量不变化，因此不会产生感应电流，故B错误；
C、将以为轴转动，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流方向沿方向，故C正确；
D、将以为轴转动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，故D错误。
故选：C。7.答案：B解析：当线圈转过0～45°时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过45°～90°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过90°～135°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过135°～180°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过180°～225°时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过225°～270°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过270°～315°时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过315°～360°时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；故选B.8.答案：AC解析：物体做匀变速运动，如果线框的边长和磁场的宽度不相等，那么在线框完全进入磁场的时候，整个线框的磁通量不变，没有感应电流，因此没有安培力，外力会和受到安培力的时候的情形不一样．由乙图可知物体一直受安培力的作用，因此线框宽度和磁场的宽度一样，都为；由牛顿第二定律及匀变速运动知，乙图的直线部分斜率为2，当时拉力不再变化说明线框离开磁场，此时物体的速度，联立有＝2,1 s时的拉力，可解得，故A正确；物体做匀变速运动，位移，线框和磁场宽度一样，因此，故B错误；将和代入可得，故C正确；由能量守恒定律得：，代入数据得，故D错误；9.答案：BC解析：由题图乙可知,0~时间内,螺线管中的电流均匀增大,由安培定则可判断出螺线管中产生的磁场方向向下且磁感应强度逐渐增大,故小圆环中磁通量增加,由楞次定律可知,小圆环有收缩的趋势,选项B正确,A错误;~T时间内,螺线管中的电流均匀减小,由安培定则可判断出螺线管中产生的磁场方向向下且磁感应强度逐渐减小,故小圆环中磁通量减少,由楞次定律可知,俯视时小回环内产生有顺时针方向的感应电流,选项D错误;:时刻和时刻,螺线管中电流变化率大小相等,故小圆环中磁通量变化率相等,根据法拉第电磁感应定律知,小圆环内产生的感应电动势大小相等,由闭合电路欧姆定律可知,小圆环内的感应电流大小相等,选项C正确。10.答案：BC解析：A.直线的斜率为：，所以有：，得，故不是匀变速直线运动，故A错误；B.根据法拉第电磁感应定律有：，解得：，故B正确；C.感应电动势为：，感应电动势大小不变，感应电流为：大小不变，故C正确；D.克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热为：，对导体棒，由动能定理得，解得，故D错误。故选：BC。11.答案：ACD解析：A.k接到1位置时,有,由平衡条件得：,得：,联立解得：，故A正确；B.k接到2位置速度恒定时有：,解得：；金属棒ab从静止开始下落，下落距离h时达到稳定速度，根据动量定理可得：即,其中,解得：，故B错误；CD、若将ab棒由静止释放的同时，将S接到3，则电容器积累的电荷量随金属棒速度v的变化关系为，根据动量定理可得,即,将代入解得：，所以，故CD正确。故选：ACD。12.答案：ACD解析：给导体棒施加一个竖直向上的恒力F = 2mg后，回路中无电流.导体棒不受安培力作用，导体棒做匀减速直线运动，加速度大小为g，经过速度减为零，则由，可知, A正确;导体棒进入磁场时恰好以,做匀速直线运动，安培力等于重力.则，解得，B错误;导体棒进入匀强磁场运动后回路中磁通量达到最大，1s时间内导体棒的位移，则回路磁通量的最大值为，代入解得 , C正确;根据能量守恒定律可知整个过程中回路中产生的焦耳热与匀速运动阶段重力势能的减少量相等，即,代入解得Q为2 J,D正确。13.答案：BD解析：由图乙可知，的时间内磁感应强度逐渐减小，则穿过回路的磁通量逐渐减小，由楞次定律可知流过金属棒的电流方向由到，则金属棒所受的安培力方向水平向右，摩擦力的方向水平向左；的时间内磁感应强度逐渐增大，穿过回路的磁通量逐渐增加，由楞次定律可知流过金属棒的电流方向由到，则金属棒所受的安培力方向水平向左，摩擦力的方向水平向右，A项错误，B项正确；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，的时间内感应电动势；，感应电流为，C项错误；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，的时间内通过电阻的电荷量为，D项正确。14.答案：CD15.答案：（1）对棒，由动量定理得：①棒与棒碰撞过程，取向右方向为正，对系统由动量守恒定律得：②由系统机械能守恒定律得：③解得：，④（2）⑤⑥对棒进入磁场过程，由动量定理得：⑦对棒出磁场后由能量守恒得⑧联立以上各式得：⑨（3）时⑩时⑪时⑫16.答案：(1)当b和c组成的系统做匀速运动时，有最大速度，且为最终速度，根据平衡条件有①
②③
解得④
(2)对a棒有⑤
代入数据得，
对于b和c组成的系统:⑥
所以任意时刻都有，由于运动时间相同，所以最终的速度大小之比⑦稳定时的电流⑧
当加速度都为0时，达到稳定状态，有,
解得a稳定时的速度大小,⑨
稳定时的速度大小⑩
(3)设时间t内a棒沿倾斜导轨的位移大小为棒的位移大小为，由于运动时间相同，且始终有，则⑪对于组成的系统，由功能关系得⑫,
代入数据得⑬
以a为研究对象，根据动量定理有⑭⑮
解得⑯
因为⑫⑱
解得⑲
其中⑳，解得,解得。17.答案：（1）当以速度大小为运动时，为电源，和为外电路产生的电动势等效内电阻为，外电路电阻为，由闭合电路欧姆定律根据楞次定律（2）由题意，设沿斜面向下为正方向该过程对金属棒列动量定理有由闭合电路欧姆定律法拉第电磁感应定律通过棒的电荷量为磁通量的变化量为联立解得（3）设中的电流为I，则“工”型架、中的电流为受到的安培力为、受到的安培力大小分别为、所以“工”型架受到的安培力的合力所以“工”型架与金属棒所受合外力为零，系统沿斜面方向动量守恒设沿斜面向下为正方向，设“工”型架与金属棒一起运动的共同速度为，则系统产生的焦耳热为设电流通过金属棒产生的焦耳热为，则解得18.答案：（1）设线框刚进第一个磁场区的速度大小为，由运动学公式得①设线框所受安培力大小为，线框产生的电动势为，电流为，由平衡条件得②由安培力的表达式得③④⑤联立①②③④⑤式得⑥（2）设线框在第和第个磁场区速度大小分别为，由平衡条件得⑦⑧⑨联立⑦⑧⑨式得⑩（3）设边加速下落的总距离为，匀速下落的总距离为，由运动学公式得⑪⑫⑬联立①⑪⑫⑬式得⑭由能量守恒定律得⑮联立⑥⑮式得⑯