2021届高考物理二轮复习专题突破：专题三十五 法拉第电磁感应定律及其应用
试卷更新日期：2021-01-29 类型：二轮复习
一、单选题
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1. 如图是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线竖直向下垂直穿过铜盘，在a、b两处用电刷将导线分别与铜盘的边缘和转轴良好接触，逆时针匀速转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流，让小灯泡发光。则（ ）
A、回路中电流从b导线流进小灯泡 B、回路中有大小和方向周期性变化的电流 C、回路中感应电流产生的原因是铜盘内磁通量的变化 D、回路中a处的电势比b处的电势高2. 磁感应强度为B的匀强磁场方向水平向右，一面积为S，匝数为n的矩形线圈abcd如图所示放置，平面abcd与竖直方向成θ角。在线圈转动后，穿过线圈磁通量的变化量正确的是（ ）
A、将abcd绕ad转到竖直位置，磁通量的变化量是nBS（1-cosθ） B、将abcd绕ad转到竖直位置，磁通量的变化量是BS（1-cosθ） C、将abcd绕ad转过180°角，磁通量的变化量是0 D、将abcd绕ad转过180°角，磁通量的变化量是2BS3. 一机械式车速表可用来测量车辆瞬时速率，其结构简图如图所示，主要由紧固在主动轴上的永久磁铁，带有指针的铝制速度盘等组成。不工作时，指针指在刻度盘最左侧的零点位置。当车开始向前启动时，主动轴带动永久磁铁转动，速度盘随之转动，指针指示相应车速。下列说法正确的是（ ）
A、向前启动时，主动轴的转速可能小于指针转速 B、倒车时指针指在零刻度 C、铝制速度盘中的电流是由于盘的转动形成 D、向前行驶时，速度盘中的安培力阻碍指针的偏转4. 据新闻报道：2020年5月16日，广西玉林一在建工地发生了一起事故，一施工电梯突然失控从高处坠落，此次电梯坠落事故导致了一些人员伤亡。为了防止类似意外发生，某课外研究性学习小组积极投入到如何防止电梯坠落的设计研究中，所设计的防止电梯坠落的应急安全装置如图所示，在电梯轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设线圈，该学习小组认为能在电梯突然坠落时减小对人员的伤害。关于该装置，下列说法正确的是（ ）
A、该小组设计原理有问题，当电梯突然坠落时，该装置不可能起到阻碍电梯下落的作用 B、当电梯突然坠落时，该安全装置可使电梯停在空中 C、当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，闭合线圈A、B中电流方向相反 D、当电梯坠落至永久磁铁在图示位置时，已经穿过A闭合线圈，所以线圈A不会阻碍电梯下落，只有闭合线圈B阻碍电梯下落5. 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、
6. 麦克斯韦的电磁场理论提出：变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（ ）
A、电容器正在放电 B、两平行板间的电场强度E在减小 C、该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场 D、两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场却为零7. 穿过某闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象分别如图中的①~④所示，下列说法正确的是（ ）
A、图①有感应电动势，且大小恒定不变 B、图②产生的感应电动势一直在变大 C、图③在 时间内的感应电动势是 时间内感应电动势的2倍 D、图④产生的感应电动势先变大再变小8. 如甲所示。蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的。当线圈通以如图乙所示的稳恒电流（b端电流流向垂直纸面向内），下列说法正确的是（ ）
A、当线圈在如图乙所示的位置时，b端受到的安培力方向向上 B、当线圈在如图乙所示的位置时，该线圈的磁通量一定为0 C、线圈通过的电流越大，指针偏转角度越小 D、线圈转动的方向，由螺旋弹簧的形变决定9. 如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正．以下说法正确的是（ ）
A、0～1s内圆环面积有扩张的趋势 B、1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力 C、1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反 D、从上往下看，0～2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向10. 竖直放置的直角三角形金属框abc，以水平速度v匀速通过有界匀强磁场，磁场方向水平，如图所示，线框电阻为R。如果规定以a→b→c→a为线框中感应电流的正方向，则在整个过程中，线框中i—t图象正确的是（ ）
A、
B、
C、
D、
11. 如图甲所示，闭合电路由电阻R和阻值为r的环形导体构成，其余电阻不计。环形导体所围的面积为S，位于一垂直于环形面向里的匀强磁场中，磁场磁感应强度大小随时间变化的规律如图乙所示。在0~t0时间内，通过R的电流（ ）
A、大小是 ，方向是A→B B、大小是 ，方向是B→A C、大小是 ，方向是A→B D、大小是 ，方向是B→A12. 如图所示，线圈M与电源E、开关S、滑动变阻器R1相连，线圈N与灵敏电流计G、滑动变阻器R2相连，线圈M与线圈N绕在同一铁芯上。在下列情况中，线圈N中没有感应电流产生的是（ ）
A、开关S闭合瞬间 B、开关S闭合稳定后，向右匀速移动R1的滑片 C、开关S闭合稳定后，向右加速移动R1的滑片 D、开关S断开稳定后，向右加速移动R2的滑片二、多选题
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13. 航母上飞机弹射起飞是利用电磁驱动来实现的，电磁驱动原理如图所示，在固定线圈左右两侧对称位置放置两个闭合金属圆环，铝环和铜环的形状、大小相同，已知铜的电阻率较小，则合上开关S的瞬间（ ）
A、铝环向左运动，铜环向右运动 B、两个金属环都向右运动 C、铜环受到的安培力小于铝环受到的安培力 D、从左侧向右看，铝环中感应电流沿顺时针方向14. 辽宁号航空母舰（代号∶001型航空母舰，舷号∶16，简称∶辽宁舰），是一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰，也是中国第一艘服役的航空母舰。航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示，由绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路，左侧圆环套在光滑的绝缘杆上，当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去（ ）
A、从右侧看，开关闭合瞬间环中会产生沿逆时针方向的感应电流 B、电路接通时，使滑动变阻器的滑片P向上加速滑动时，左侧的金属环也会被向左弹射出去 C、电池正、负极调换后，闭合开关S的瞬间，金属环仍能向左弹射 D、若将金属环置于线圈右侧，闭合开关S的瞬间，环将向右弹射15. 如图甲所示，闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。规定垂直纸面向内为磁场的正方向，顺时针为线框中感应电流的正方向，水平向右为安培力的正方向。关于线框中的感应电流i与ad边所受的安培力F随时间t变化的图像，下列选项中正确的是（ ）
A、
B、
C、
D、
16. 如图甲所示，间距为 L、足够长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从 t=0 时刻在水平外力 F 作用下，沿导轨从静止开始先做一段时间的匀加速直线运动，之后水平外力变为 F2 保持不变，导体棒ab恰好做匀速直线运动。F随t变化的规律如图乙。乙图中F1、F2为已知，棒的质量为 m，除定值电阻 R外，其余电阻均不计。下列说法正确的有（ ）
A、t=0时刻，导体棒的加速度大小为 B、导体棒匀速运动时速度大小为 C、导体棒匀速运动时棒中电流大小为 D、导体棒匀加速直线运动持续的时间为17. 如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4s末bc边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为I， ab边所受安培力的大小为Fab ， 二者与时间t的关系图像，可能正确的是（ ）
A、
B、
C、
D、
18. 矩形线框abcd固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的图象如图所示．设t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，图中i表示线圈中感应电流的大小(规定电流沿顺时针方向为正)，F表示线框ab边所受的安培力的大小(规定ab边中所受的安培力方向向左为正)，则下列图象中可能正确的是（ ）
A、
B、
C、
D、
19. 某飞机正在地球北半球飞行，机翼保持水平，飞行高度不变，已知北半球地磁场的竖直分量向下，由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差．设飞行员左方机翼末端处的电势为 ，右方机翼末端处的电势为 ，下列判断正确的是（ ）A、若飞机从西往东飞，则 比 高 B、若飞机从东往西飞，则 比 高 C、若飞机从南往北飞，则 比 高 D、若飞机从北往南飞，则 比 高20. 如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一闭合矩形金属线框abcd，用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点左右摆动，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放，在摆动到左侧最高点的过程中（ ）
A、穿过线框的磁通量先变大后变小 B、穿过线框的磁通量先变小后变大 C、线框中感应电流的方向是d→c→b→a→d D、线框中感应电流的方向先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→a21. 如图甲所示，竖直放置的U形导轨上端接一定值电阻R，U形导轨之间的距离为2L，导轨内部存在边长均为L的正方形磁场区域P、Q，磁场方向均垂直导轨平面(纸面)向外。已知区域P中的磁场按图乙所示的规律变化(图中的坐标值均为已知量)，磁场区域Q的磁感应强度大小为B0。将长度为2L的金属棒MN垂直导轨并穿越区域Q放置，金属棒恰好处于静止状态。已知金属棒的质量为m、电阻为r，且金属棒与导轨始终接触良好，导轨的电阻可忽略，重力加速度为g。则下列说法正确的是（ ）
A、通过定值电阻的电流大小为 B、0~t1时间内通过定值电阻的电荷量为 C、定值电阻的阻值为 D、整个电路的电功率为三、解答题
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22. 如图，一边长为l0的正方形金属框abcd固定在水平面内，空间存在方向垂直于水平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一长度大于 的均匀导体棒以速率v自左向右在金属框上匀速滑过，滑动过程中导体棒始终与ac垂直且中点位于ac上，导体棒与金属框接触良好。已知导体棒单位长度的电阻为r，金属框电阻可忽略。将导体棒与a点之间的距离记为x，求导体棒所受安培力的大小随x（ ）变化的关系式。
四、综合题
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23. 如图所示，当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验，现有一颗绳系卫星在地球赤道上空由东往西方向运行。卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离约 ，卫星所在位置的地磁场沿水平方向由南往北约 。如果航天飞机和卫星的运行速度是 ，则：(1)、缆绳中上下端哪端感应电动势高？(2)、感应电动势的大小为多少？
24. 如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一磁感应强度B=0.1T的匀强磁场，垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接一阻值为R=0.60Ω的电阻，电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上。现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，g取10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求
(1)、金属棒ab运动的最大速度v的大小；(2)、金属棒达最大速度时a、b两端的电势差U；(3)、金属棒ab从静止开始运动的1.5s内，通过电阻R的电量q及电阻R上产生的热量Q。（结果保留两位有效数字）25. 如图所示，两条相距L的光滑平行金属导轨足够长，位于纸面内，其左端接一阻值为R的电阻。空间存在两垂直于纸面向里的磁场B1和 B2 ， B1 在面积为 S 的圆形区域内，B2 在垂直于导轨的边界MN右侧。0~t0内B1均匀增加，即 （k＞0），t0后保持不变。0~3t0内B2恒定。0时刻将一金属棒垂直放置于两磁场间的导轨上，在外加水平恒力的作用下向右运动，2t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后匀速。电路中除定值电阻R外，其余电阻不计。求：
(1)、0~t0 内电阻 R 中电流I的大小和流向；(2)、恒力 F 的大小；(3)、0~3t0 内电阻 R 上产生的热量 Q。26. 如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在 区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长 、电阻 的正方形线框 ，当平行于磁场边界的 边进入磁场时，在沿x方向的外力F作用下以 的速度做匀速运动，直到 边进入磁场时撤去外力。若以 边进入磁场时作为计时起点，在 内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在 内线框始终做匀速运动。
(1)、求外力F的大小；(2)、在 内存在连续变化的磁场，求磁感应强度B的大小与时间t的关系；(3)、求在 内流过导线横截面的电荷量q。
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