2021年高考物理三轮冲刺《磁场与电磁感应》练习三（含答案详解）

2021年高考物理三轮冲刺

《磁场与电磁感应》练习三

一、单选题

A．穿过窗框的地磁场的磁通量变大

B．穿过窗框的地磁场的磁通量不变

C．从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是逆时针

D．从推窗人的角度看，窗框中的感应电流方向是顺时针

2.在自行车速度表中,条形磁铁与车轮的辐条连接,线圈固定在车架上,使轮子每转一圈磁铁就移过它一次。当磁铁移过线圈时,在线圈中会感应出一个电流脉冲。下图中显示了磁铁正要移经线圈。若以逆时针方向为正,下图中哪一个图显示的可能是所产生的电流脉冲(　　)

4.如图所示等腰梯形线框从位于匀强磁场上方一定高度处自由下落，已知下落过程两平行边始终竖直，左平行边长为a，右平行边长为2a。当导线框下落到图示位置时，导线框做匀速运动。则从导线框刚进入磁场开始，下列判断正确的是(　　)

A．在0～这段位移内，导线框可能做匀加速运动

B．在～这段位移内，导线框减少的重力势能最终全部转化为内能

C．在～2a这段位移内，导线框可能做减速运动

D．在0～与～2a位移内，导线框受到的安培力方向相反

5.如图A中水平放置的U形光滑金属导轨NMPQ，MN接有电键K，导轨宽度为L，其电阻不计．在左侧边长为L的正方形区域存在方向竖直向上磁场B，其变化规律如图B所示；中间一段没有磁场，右侧一段区域存在方向竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度为B0，在该段导轨之间放有质量为m、电阻为R、长为L的金属棒ab.若在图B所示的t0/2时刻关闭电键K，则在这一瞬间(　　)

A．金属棒ab中的电流方向为由a流向b

B．金属棒ab中的电流大小为

C．金属棒ab所受安培力方向水平向右

D．金属棒ab的加速度大小为

6.如图所示,在平面直角坐标系xOy的第一、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场,二者磁感应强度相同,圆心角为90°的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在坐标平面内沿顺时针方向匀速转动。规定图示时刻t=0,导线框中感应电流逆时针方向为正。则关于该导线框在转一周的时间内感应电流i随时间t的变化图像,下列选项正确的是(　　)

二、多选题

A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部

B．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品

C．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热

D．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率

8. (多选)中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果。如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。下列说法正确的是(　　)

A．上表面的电势高于下表面电势

B．仅增大h时，上、下表面的电势差不变

C．仅增大d时，上、下表面的电势差减小

D．仅增大电流I时，上、下表面的电势差减小

A．若v0=，则小球能沿筒壁上升

B．若v0=，则经过时间t=小球从M端离开细筒

C．若v0=，则小球离开细筒M端时对地的速度大小为

D．若v0=，则小球对筒底的压力大小为mg

10. (多选)如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为l,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B。垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒,从t=0时刻起,棒上有如图乙所示的持续交变电流I,周期为T,最大值为Imax,图甲中I所示方向为电流正方向。则金属棒(　　)

A.一直向右移动

B.速度随时间周期性变化

C.受到的安培力随时间周期性变化

D.受到的安培力在一个周期内做正功

11. (多选)如图所示，固定的光滑金属水平导轨间距为L，导轨电阻不计，左端接有阻值为R的电阻，导轨处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。质量为m、电阻不计的导体棒ab，在方向与其垂直的水平恒力F作用下，由静止开始运动，经过时间t，导体棒ab刚好匀速运动，整个运动过程中导体棒ab始终与导轨垂直并保持良好接触。在这个过程中，下列说法正确的是(　　)

A．ab刚好匀速运动时的速度v=

B．通过电阻的电荷量q=

C．ab的位移x=

D．电阻产生的焦耳热Q=

A．质子在区域Ⅰ中运动的时间为

B．质子在区域Ⅰ中运动的时间为

C．质子在区域Ⅱ中运动的时间为

D．质子在区域Ⅱ中运动的时间为

0.参考答案

解析：地磁场由南向北，当朝南的钢窗向外推开时，钢窗平面与磁场平行时，没有磁感线穿过钢窗平面，穿过钢窗平面的磁通量为0.根据楞次定律，穿过窗框平面的磁通量减小，从推窗人的角度看，窗框中产生的感应电流的方向为逆时针，故选项C正确，A、B、D错误．

2.答案为：C

解析：根据题图可知,当磁铁经过线圈时,穿过线圈的磁通量向外且增加,根据楞次定律可知,线圈中产生顺时针方向的感应电流(负方向);当磁铁远离线圈时,穿过线圈的磁通量向外且减小,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流(正方向),故C正确,A、B、D错误。

解析：分析金属杆在运动过程中的受力情况可知，金属杆受重力mg、导轨的支持力FN、外力F、摩擦力Ff和安培力F安的共同作用，金属杆沿导轨方向向上运动，由牛顿第二定律有F－mgsinθ－F安－Ff=ma，又F安=B0IL，I==，所以F安=B0IL=，Ff=μmgcosθ，所以有F－mgsinθ－－μmgcosθ=ma，又因v=at，将其代入上式可得F=t＋mgsinθ＋μmgcosθ＋ma，由此表达式可知，选项B正确．

4.答案为：B；

解析：导线框在0～这段位移内受到向上的安培力小于重力，导线框做加速运动，随着速度增大，感应电动势增大，感应电流增大，安培力增大，导线框做加速度逐渐减小的加速运动，由题意可知，当位移为时，加速度恰好减为零，A错；在～这段位移内，导线框一直做匀速运动，因此减少的重力势能全部转化为电能，进而又转化为内能，B对；在～2a这段位移内，导线框切割磁场的有效长度逐渐减小，安培力小于重力，导线框做变加速运动，C错；由楞次定律可知，磁场一直阻碍导线框下落，一直受到向上的安培力，直至导线框全部进入磁场，D错。

5.答案为：C；

解析：

 [根据楞次定律可得金属棒ab中的电流方向为由b流向a，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势：E=S=L2，所以金属棒ab中的电流大小为：I==L2，故B错误；金属棒ab的电流方向为由b流向a，根据左手定则可得ab棒所受安培力方向水平向右，C正确；根据牛顿第二定律可得金属棒ab的加速度大小为a==mIL=，故D错误．所以C正确，ABD错误．]

6.答案为：A；

解析：线框切割磁感线产生感应电动势,由E=BL2ω知,感应电动势大小为一定值,则感应电流大小不变,故B、D错误;在内,由楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿逆时针方向,为正,故A正确,C错误。

解析：电磁炉面板如果用金属材料制成，使用电磁炉时，面板材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉面板要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，如以陶瓷器皿等绝缘材料为锅体，则不能产生涡流，起不到加热作用，故A正确，B、C错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故D正确．

8.答案为：BC；

解析：根据左手定则可知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，所以下表面电势高于上表面电势，所以A错误；最终稳定时，evB=e，解得U=vBh，根据电流的微观表达式I=neSv，S=hd，故U=Bh=，所以h增大时，上、下表面电势差不变，所以B正确；当d增大时，U减小，所以C正确；I增大时，U增大，所以D错误。

解析：由题意可知，细筒内带正电的小球将随筒一起向右运动，它在磁场中将受到向上的洛伦兹力作用，Fy=Bqv0，若v0=，有Fy=mg，小球不能沿筒壁上升，A错误；若v0=，在竖直方向有Bqv0－mg=ma，根据L=at2，则小球经过时间t=从M端离开细筒，B正确；若v0=，小球离开M端时的速度水平分量vx=v0=，竖直分量vy=at=，所以小球离开M端时对地的速度大小v=，C错误；若v0=，则筒底对小球的支持力大小N=mg－Bqv0=mg，由牛顿第三定律可知D正确．

10.答案为：ABC;

解析：根据左手定则知金属棒在0~内所受安培力向右,大小恒定,故金属棒向右做匀加速运动;

在~T内金属棒所受安培力与前半个周期大小相等、方向相反,金属棒向右做匀减速运动,

一个周期结束时金属棒速度恰好为零。以后始终向右重复上述运动,选项A、B、C正确。

在0~时间内,安培力方向与运动方向相同,安培力做正功;

在~T时间内,安培力方向与运动方向相反,安培力做负功。

在一个周期内,安培力所做的总功为零,选项D错误。

11.答案为：ACD；

解析：ab匀速运动时满足F=F安=，解得v=，选项A正确；

根据动量定理：Ft－BLt=mv，而t=q，解得q=，选项B错误；

又q=t=t==，解得x=，选项C正确；

根据功能关系，电阻产生的焦耳热Q=Fx－mv2，解得Q=，选项D正确。

解析：质子在两个磁场中由洛伦兹力提供向心力，均做匀速圆周运动，其轨迹如图所示．

根据圆的对称性及题设可知，质子到达OP上的A点时速度方向水平向右，与x轴平行，

质子在匀强磁场区域Ⅰ中轨迹对应的圆心角为60°，

所以质子在匀强磁场区域Ⅰ中运动的时间为t1=T=×=，故A错误，B正确；

设在区域Ⅰ中的轨迹半径为r1，在区域Ⅱ中的轨迹半径为r2，

由几何知识知△OAO1为等边三角形，则r2=r1sin30°，

根据牛顿第二定律得qvB=m，qvB2=m，联立解得B2=2B，

由题设及几何知识可得在区域Ⅱ中轨迹对应的圆心角为90°，

所以质子在区域Ⅱ中运动的时间为t2=T2=×=，故C错误，D正确．