2024届高考物理第一轮复习： 电磁感应
试卷更新日期：2023-09-03 类型：一轮复习
一、选择题
-
1. 小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A、图示位置的线圈位于中性面 B、线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大 C、线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变 D、若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍2. 如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左侧悬挂一个轻铝环，铝环有一个小缺口，小磁针在导线AB的正下方，静止时与AB平行。下列说法正确的是（ ）
A、闭合电键S瞬间，轻铝环向左摆动，远离铁芯 B、闭合电键S瞬间，导线AB中的感应电流方向由A→B C、闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从上往下看小磁针将逆时针转动 D、闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从左往右看，铝环中的感应电流的方向为顺时针3. 如图所示，纸面内一边长为L粗细均匀的等边三角形金属线框abc匀速穿过宽度为d的匀强磁场区域，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，已知 ， 线框穿过磁场区域过程中，ab边始终与磁场边界垂直，取a→b→c→a为电流的正方向，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i随时间t变化的关系可能为（ ）
A、
B、
C、
D、
4. 下列说法正确的是（ ）A、奥斯特提出分子电流假说 B、金属探测器是利用涡流工作的 C、通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零 D、工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用5. 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关 的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压 随时间 变化的图像．不计电源内阻及电感线圈 的电阻．下列说法正确的是（ ）
A、开关 闭合瞬间，流经灯 和 的电流相等 B、开关 闭合瞬间至断开前，流经灯 的电流保持不变 C、开关 断开瞬间，灯 闪亮一下再熄灭 D、根据题中信息，可以推算出图乙中6. 下列说法中正确的是（ ）A、最早发现电现象和磁现象之间联系的是法拉第 B、日光灯镇流器的作用是将交流电变为直流电 C、光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性 D、235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕7. 新型交通信号灯，如图所示，在交通信号灯前方路面埋设通电线圈，这个包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接，当车辆通过线圈上方的路面时，会引起线圈中电流的变化，系统根据电流变化的情况确定信号灯亮的时间长短，下列判断正确的是（ ）
A、汽车经过线圈会产生感应电流 B、汽车通过线圈时，线圈激发的磁场不变 C、当线圈断了，系统依然能检测到汽车通过的电流信息 D、线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的8. 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2B，右边为3B，一个竖直放置的宽为L。长为3L、单位长度的质量为m、单位长度的电阻为r的矩形金属线框，以初速度v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L。在右边磁场中的长度为2L）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，线框中感应电流所受安培力为 B、线框刚好可以完全进入右侧磁场 C、此过程中通过线框截面的电量为 D、此过程中线框产生的焦耳热为9. 如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法不正确的是（）
A、第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为1：3 B、第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1：9 C、第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1：9 D、第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1：110. 如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是（ ）
A、
B、
C、
D、
11. 某种儿童娱乐“雪橇”的结构简图如图所示，该“雪橇”由两根间距为2m且相互平行的光滑倾斜金属长直导轨和金属杆MN、PQ及绝缘杆连接形成“工”字形的座椅（两金属杆的间距为0.4m，质量不计）构成，且导轨与水平面的夹角θ=30°，在两导轨间金属杆PQ下方有方向垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1 T、宽度为0.4m的匀强磁场区域。现让一质量为20kg的儿童坐在座椅上由静止出发，座椅进入磁场后做匀速运动直到完全离开磁场。已知金属杆MN、PQ的电阻均为0.1Ω，其余电阻不计，取重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是（ ）
A、儿童匀速运动时的速度大小为10m/s B、儿童及座椅开始运动时，金属杆PQ距磁场上边界的距离为5m C、儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为240J D、儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为80J12. 图甲为发电机线圈中的磁通量随时间变化的图像，发电机线圈共有100匝，其电阻忽略不计。将发电机接在乙图中的a、b两端并为其供电。R1、R2阻值均为400Ω，R2与一理想二极管串联，其右侧接一理想交流电压表。下列说法中正确的是（ ）
A、发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为Φ=cos100πt（Wb） B、R1中电流的瞬时值i1=0.5cos100πt（A） C、0～2s内，R2上产生的焦耳热为1×104J D、电压表的示数约为141V二、多项选择题
-
13. 如图甲所示，匝的线圈（图中只画了1匝），电阻 ， 其两端a、b与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，下列判断正确的是（ ）
A、线圈中的感应电动势大小为 B、线圈中的感应电流大小为 C、线圈中感应电流的方向由a到b D、a端电势比b端高14. 如图所示，光滑且不计电阻的导轨，一端接有定值电阻R=2Ω，导轨的宽度为l=0.5m，整个空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B=5T。在导轨上有一与导轨接触良好的足够长金属棒PQ ， 且与导轨夹角为θ（锐角），现用外力使PQ做匀速直线运动，速度大小为v=2m/s，方向与导轨平行。已知金属棒单位长度电阻为r=2Ω。则下列说法正确的是（ ）
A、不论θ如何改变，回路中的电流恒为 B、θ减小，PQ金属棒两端的电压减小 C、改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为 D、改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为15. 如图所示，宽度为L的足够长的光滑金属导轨，与水平面的夹角为θ ， 电阻不计，上端连接一阻值为R的电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下。现有一质量为m、电阻为r的金属杆沿导轨由静止下滑，下滑达到最大速度时，运动的位移为x ， 则（ ）
A、此过程中电阻R上的电流方向为a指向b B、金属杆下滑的最大速度为 C、此过程中电阻R产生的焦耳热为 D、当导体棒速度达到时，加速度大小为16. 一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则（ ）
A、小磁体在玻璃管内下降速度越来越快 B、下落过程中，小磁体的N极，S极上下顺倒了8次 C、下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变 D、与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大三、非选择题
-
17. 如图， 倾角为e、间距为d的两足够长光滑平行导轨固定放置， 导轨顶端接有 阻值为R的电阻， 质量为m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度 大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给ab一个大小为v、方向沿导轨平面向上 的初速度， 已知ab沿导轨上滑过程中通过其横截面的电荷量为q，重力加速度为g，不计导轨 的电阻。
(1)、求ab刚开始向上滑动时的加速度大小；(2)、求在ab上滑过程中，电阻R产生的焦耳热；(3)、ab运动到最高点后开始下滑，已知下滑过程中，ab从经过初始位置到速率再次达到v时通过其横截面的电荷量为q’，求ab从开始运动到速率再次为v时经历的时间。18. 如图甲所示的半径为的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为且为常量。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。
(1)、请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势；(2)、请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强的大小，并判断的方向从上往下看，“顺时针”或“逆时针”；(3)、若将导体圆环替换成一个半径为的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为、电荷量为的小球，时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求时，管道对小球作用力的大小和方向填“沿半径向外”或“沿半径向内”。19. 光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为 ， 其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间的变化如图（b）所示，时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为和 ， 一电阻为 ， 边长为的刚性正方形金属框 ， 平放在水平面上，边与磁场边界平行．时，线框边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度向右运动．在时刻，边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变；时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：
(1)、时线框所受的安培力；(2)、时穿过线框的磁通量；(3)、时间内，线框中产生的热量。20. 如图甲所示，两条电阻忽略不计的平行金属导轨、 ， 导轨的间距为 ， 其中、段导轨水平放置，、段导轨竖直放置。、是两根由相同材料制成的导体棒，电阻均为 ， 质量均为 ， 与导轨间的动摩擦因数均为。时把导体棒锁定在距距离为处，把导体棒由处在竖直段导轨、右侧紧靠导轨由静止释放，同时给整个导轨装置加上如图乙所示的规律变化、竖直向上的磁场，时导体棒恰好匀速下落，此时解除对导体棒的锁定，并给导体棒一个瞬时冲量使导体棒获得一速度 ， 同时给导体棒施加水平力 ， 使导体棒仍保持匀速下落。若导轨足够长，、两导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小取。求：
(1)、磁场稳定时的磁感应强度大小；(2)、导体棒的速度的大小和方向；(3)、水平力的功率。21. 如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角 ， 匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量m=0.5kg，电阻的金属杆ab垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab ， 使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s2 ， 导轨足够长。求：
(1)、恒力F的大小及金属杆的速度为0.4m/s时的加速度大小；(2)、在0~1s时间内通过电阻R的电荷量q；(3)、从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。22. 如图所示，质量为m、边长为L的正方形线框，从有界匀强磁场上方高h处由静止自由下落，线框的总电阻为R ， 磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：
(1)、cd边刚进入磁场时线框的速度大小；(2)、线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。23. 世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上固定两根相距L的平行直导轨，导轨间有大小均为B宽度都为L的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，边长为L的单匝正方形线圈abcd悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。匀速运动一段时间后超导磁悬浮列车开始制动，所有磁场立即静止，经位移x停下来。设线圈的电阻为R，质量为m，运动过程中受阻力大小恒为f。求：
(1)、线圈运动的最大速度（提示：动生电动势的切割速度为。）；(2)、制动过程线圈产生的焦耳热Q；(3)、从开始制动到停下来所用的时间t。24. 1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：
(1)、电刷M的电势（填“高”、“等”或“低”）于电刷N的电势；(2)、若只提高金属盘的转速，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；(3)、若仅将电刷M靠近电刷N，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；(4)、若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；(5)、实验结束后，断开开关时，开关处（填“有可能”或“不可能”）出现火花放电。25.电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E ， 电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ， 电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN ， 垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：
(1)、磁场的方向；(2)、MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)、MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。26.轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．边长为 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，g=10m/s2 ． 求：
(1)、在前t0时间内线圈中产生的电动势；(2)、在前t0时间内线圈的电功率；(3)、求t0的值．27. 如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2＝0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以 ＝0.2T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面？（g取10m/s2）
28. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。
(1)、现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中α所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的接线柱。
(2)、若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是极。29. 如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x1=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s2 ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
(1)、金属棒ab到达x1=6m处的速度大小：(2)、金属棒ab从x0=0处运动到x1=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：(3)、金属棒ab从x1=6m处运动到x2=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。