2021年高考物理三轮冲刺《磁场与电磁感应》练习一（含答案详解）

2021年高考物理三轮冲刺

《磁场与电磁感应》练习一

一、单选题

1.如图所示,竖直平面内有一粗细均匀的金属环,其半径为a,总电阻为2r,磁感应强度为B0的匀强磁场垂直穿过环平面,环的最高点A处用铰链连接长度为2a、电阻为r的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则此时A、B两端的电压大小为(　　)

A.B0av          B.B0av          C.B0av          D.B0av

2.如图所示,现有四条完全相同的垂直于纸面放置的长直导线,横截面分别位于一正方形abcd的四个顶点上,直导线分别通有方向垂直于纸面向里、大小分别为Ia=I、Ib=2I、Ic=3I、Id=4I的恒定电流。已知通电长直导线周围距离为r处磁场的磁感应强度大小为B=k,式中常量k>0,I为电流大小。忽略电流间的相互作用,若电流Ia在正方形的几何中心O点处产生的磁感应强度大小为B,则O点处实际的磁感应强度的大小及方向为(　　)

A.2B,方向由O点指向ad中点

B.2B,方向由O点指向ab中点

C.10B,方向垂直于纸面向里

D.10B,方向垂直于纸面向外

3.在x轴上方有垂直于纸面向外的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场，当入射方向与x轴的夹角为45°时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当夹角为60°时，为了使速度为v3的粒子从ab的中点c射出磁场，则速度v3应为(　　)

A.(v1＋v2)       B.(v1＋v2)        C.(v1＋v2)     D.(v1＋v2)

A．0           B．F           C.F            D．2F

5.如图所示，一对光滑的平行金属导轨(电阻不计)固定在同一水平面内，导轨足够长且间距为L，左端接有阻值为R的电阻，一质量为m、长度为L的匀质金属棒cd放置在导轨上，金属棒的电阻为r，整个装置置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。金属棒在水平向右的拉力F作用下，由静止开始做加速度大小为a的匀加速直线运动，经过的位移为s时，下列说法正确的是(　　)

A．金属棒中感应电流方向为由d到c

B．金属棒产生的感应电动势为BL

C．金属棒中感应电流为

D．水平拉力F的大小为

二、多选题

A．B1=B2<B3

B．B1=B2=B3

C．a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里

D．a处磁场方向垂直于纸面向外，b和c处磁场方向垂直于纸面向里

A．小车的水平长度l=10 cm

B．小车的位移x=15 cm时线圈中的电流I=1.5 A

C．小车运动到位置3时的速度为1.0 m/s

D．小车由位置2运动到位置3的过程中，线圈产生的热量Q=0.087 5 J

A．t1～t3时间内金属框中的电流方向不变

B．0～t3时间内金属框做匀加速直线运动

C．0～t3时间内金属框做加速度逐渐减小的直线运动

D．0～t3时间内金属框中产生的焦耳热为mgLsinθ－mv2

11. (多选)如图所示， 用粗细均匀的电阻丝制成形状相同、大小不同的甲、乙两个矩形框．甲对应边的长度是乙的两倍，二者底边距离匀强磁场上边界高度h相同，磁场方向垂直纸面向里，匀强磁场强度d足够大．不计空气阻力，适当调整高度h，将二者由静止释放，甲将以恒定速度进入匀强磁场中．在矩形线框进入磁场的整个过程中，甲、乙的感应电流分别为I1和I2，通过导体棒截面的电量分别为q1和q2，线框产生的热量分别为Q1和Q2，线框所受到的安培力分别是F1和F2，则以下结论中正确的是(　　)

A．I1>I2          B．q1=4q2            C．Q1=4Q2           D．F1=2F2

12. (多选)某同学自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由一根漆包线绕制而成,漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出,并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间,线圈平面位于竖直面内,永磁铁置于线圈下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来,该同学应将(　　)

A.左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉

B.左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉

C.左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉

D.左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉

0.参考答案

1.答案为：A；

解析：棒摆到竖直位置时整根棒处在匀强磁场中,切割磁感线的长度为2a,导体棒切割磁感线产生的感应电动势E=B0·2a·,而,得E=B0·2a·=B0av。此时外电路的总电阻R=,根据闭合电路欧姆定律I=,得总电流I=,A、B两端的电压大小U=IR=B0av,选项A正确。

2.答案为：A；

解析：由题意,直导线周围某点的磁感应强度的大小与电流的大小成正比,与距直导线的距离成反比。应用安培定则并结合平行四边形定则,可知A选项正确。

3.答案为： D；

解析：设a、b、c三点的坐标分别为x1、x2、x3，当粒子从O点射入磁场时，有Bqv=，解得R=。

如图所示，当α=45°，粒子从a点射出磁场时，有：x1=R1= ；当α=45°，

粒子从b点射出磁场时，有：x2=R2= ；当α=60°，粒子从c点射出磁场时，

有：x3=R3= ，由几何关系知2x3=x1＋x2，所以v3=(v1＋v2)，故D正确。

解析：a导线对d导线的安培力大小为F，三条导线与d的连线互成120°角，因此在c导线的电流方向改变之前，d导线所受安培力的合力为零；当c导线的电流方向改变之后，则有：a、b导线对d导线的安培力夹角为120°，大小为F，因此这两个安培力的合力大小为F，方向指向c导线，而c导线对d导线的安培力大小为F，方向指向c导线，那么此时，d导线所受安培力的合力大小为2F，故D项正确．

5.答案为： C；

解析：根据右手定则可知金属棒中感应电流的方向为由c到d，选项A错误；

设金属棒的位移为s时速度为v，则v2=2as，金属棒产生的感应电动势E=BLv=BL，选项B错误；金属棒中感应电流的大小I=，解得I=，选项C正确；

金属棒受到的安培力大小F安=BIL，由牛顿第二定律可得F－F安=ma，解得F=＋ma，选项D错误。

解析：原先开关S闭合，电路处于稳定状态时，通过两电阻的电流大小分别为I1、I2，且由R1>R2可知I1<I2，断开开关，原来通过R1的电流I1立即消失，自感线圈阻碍自身电流变化，瞬间产生的感应电流I2流过电阻R1，其方向与原来流过电阻R1的电流方向相反，该电流逐渐减小最后为0.选项D正确，A、B、C错误．

解析：由题意可知，a点的磁感应强度由三条通电导线在此处的磁感应强度叠加而成，有两条导线在此处产生的磁场相互抵消，由第三条导线决定此处的磁场，合磁场方向垂直纸面向外，而b点与a点有相同的情况，同理可得b点的磁感应强度方向垂直纸面向外，大小与a处的相同，而在c点三根导线产生的磁场方向相同，所以叠加而成的磁场最强，故A正确，B错误；由图可知，根据安培定则可得，a和b处磁场方向垂直于纸面向外，c处磁场方向垂直于纸面向里，故C正确，D错误．

解析：由题图可知，从x=0开始，小车进入磁场，线圈中有感应电流，受到安培力作用，小车做减速运动，速度随位移增大而减小，当x=10 cm时，线圈完全进入磁场，线圈中感应电流消失，小车做匀速运动，因此小车的水平长度l=10 cm，选项A正确．由题图知，当小车的位移x=15 cm时线圈全部处在磁场中，磁通量不变，没有感应电流，选项B错误．设小车完全进入磁场中时速度为v2，运动到位置3时的速度为v3，根据动量定理，小车进入磁场的过程有－nB1ht1=mv2－mv1，而1t1=q1，则nBq1h=mv1－mv2；同理，穿出磁场的过程有nBq2h=mv2－mv3；根据q=n可知通过线圈横截面的电荷量q1=q2，解得v3=2v2－v1=(2×1.5－2.0)m/s=1.0 m/s，选项C正确．线圈进入磁场和离开磁场时，克服安培力做功，线圈的动能减少，转化成线圈上产生的热量，有Q=(M＋m)(v－v)，解得线圈产生的热量Q=0.062 5 J，选项D错误．

解析：t1～t3时间内穿过金属框的磁通量先垂直于斜面向上减小，后垂直于斜面向下增大，根据楞次定律可知，金属框中的电流方向不变，选项A正确；0～t3时间内，金属框的ab边与cd边所受安培力等大反向，金属框所受安培力为零，则所受的合力沿斜面向下，大小为mgsinθ，做匀加速直线运动，选项B正确，C错误；0～t3时间内，金属框所受的安培力为零，金属框的机械能守恒，有mgLsinθ=mv2，故金属框中产生的焦耳热不等于mgLsinθ－mv2，选项D错误．

解析：设金属棒长L，I=kt，则由欧姆定律可知：I==kt，所以v=t，

即有a==常数，故A错误，B正确；由电路原理可知：

通过R的电流等于通过金属棒ab的电流，所以qR=It=kt2，故C正确，D错误；故选B、C.

11.答案为：CD；

解析：

 [设甲的宽度为L，周长为l，则乙的宽度为，周长为，那么甲的质量是乙质量的两倍，

根据电阻R=ρ，可得=，由题意可知甲做匀速运动：m1g－BI1L=0，感应电动势为：E1=BLv1，

感应电流为：I1=，联立以上可得：m1g－=0，同理对乙有：m2g－=m2a，

联立以上可得a=0，说明乙也匀速运动且v1=v2=，感应电流为：I=，结合以上易得I1=I2，

故A错误；电量为q==，可得：=，故B错误；产生的热量为：Q=I2Rt，

由运动学公式可得：=，联立以上可得：=，故C正确；安培力为：F=，

根据以上可得：=，故D正确．所以CD正确，AB错误．]

12.答案为：AD；

解析：由于矩形线圈是由一根漆包线绕制而成,电流在环形线圈中通过,把左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉或者把左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉、右转轴下侧的绝缘漆刮掉,这样在半个周期内受到安培力作用而转动,在另半个周期内靠惯性转动,故选项A、D做法可行;把左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉,这样在半个周期内安培力是动力,另半个周期内安培力是阻力,阻碍线圈的转动,故选项B做法不可行;把左转轴上侧的绝缘漆刮掉,右转轴下侧的绝缘漆刮掉,线圈中没有电流,线圈不受安培力作用,不能转动,故选项C做法不可行。