高考物理一轮复习：电磁感应

试卷更新日期：2024-09-13 类型：一轮复习

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一、选择题

1. 图中为华为公司自主研发并制造的手机 $HUAWEI Mate60$ ，为了实现手机的无线充电功能，工程师将受电线圈安装在手机中，将连接内置电源的供电线圈安装在充电基座上。如图所示，当手机放置在充电基座上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的能量，从而对手机蓄电池进行充电。对于此过程，下列说法正确的是（　　）

A、在充电过程中我们可以用磁感线的疏密表示某点磁场的强弱，故磁感线是真实存在的 B、 $HUAWEI Mate60$ 在充电过程中，不会产生任何电磁辐射 C、充电时，穿过受电线圈的磁通量是变化的 D、充电时，内置电源的供电线圈附近的磁场是匀强磁场

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2. 下列理论与普朗克常量无紧密关系的是（）

A、安培分子电流假说 B、爱因斯坦光电效应 C、德布罗意物质波假说 D、康普顿散射理论

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3. 下列叙述不正确的是（）

A、研究物体微小形变的时候，用到了放大法 B、研究“力的合成”实验用到了等效替代的方法 C、物理学中的质点、匀速直线运动等均为理想化模型 D、研究自由落体运动规律时，牛顿首次提出了推理和实验相结合的方法

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4. 如图所示， $O O^{'}$ 是矩形导线框 $a b c d$ 的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　）

A、将线框 $a b c d$ 向右匀减速平移，线框中产生的感应电流方向为 $a b c d a$ B、将线框 $a b c d$ 向纸面外平移，线框中产生的感应电流方向为 $a b c d a$ C、将线框 $a b c d$ 以 $a d$ 为轴向外转动60°，线框中产生的感应电流方向为 $a d c b a$ D、将线框 $a b c d$ 以 $O O^{'}$ 为轴 $a d$ 向里转动，线框中产生的感应电流方向为 $a d c b a$

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5. 如图，是一种延时继电器的示意图，铁芯上有线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B两端连在一起，构成闭合电路。在断开开关S时，弹簧K并不会立刻将衔铁D拉起而使触头C（连接工作电路）离开，而是过一小段时间后才执行这个动作。下列说中正确的是（　　）

A、断开开关S时，线圈B中产生逆时针的电流（俯视） B、若仅去掉线圈B中的铁芯，继电器的延时效果不受影响 C、若仅改变线圈B的材料，继电器的延时效果不受影响 D、若线圈B两端未连接，断开开关S时，衔铁D立刻被拉起

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6. 如图所示是阜阳市某中学教学楼东面墙上的一扇金属窗，将金属窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在金属窗中地磁场磁通量增大的过程中（　　）

A、穿过金属窗的地磁场水平分量从北指向南 B、金属窗中产生了逆时针电流 C、金属窗竖直边框受到地磁场的安培力不变 D、金属窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值

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7. 如图，两根相互平行的长直导线与一“凸”形导线框固定在同一竖直平面内，导线框的对称轴与两长直导线间的距离相等。已知左、右两长直导线中分别通有方向相反的恒定电流 $I_{1} 、 I_{2}$ ，且 $I_{1} > I_{2}$ ，则当导线框中通有顺时针方向的电流时，导线框所受安培力的合力方向（　　）

A、竖直向上 B、竖直向下 C、水平向左 D、水平向右

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8. 下列物理情景正确的是（　　）

A、 B、 C、 D、

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9. 如图，两根平行通电长直导线固定，左边导线中通有垂直纸面向外、大小为I₁的恒定电流，两导线连线（水平）的中点处，一可自由转动的小磁针静止时N极所指的方向平行于纸面向下。忽略地磁场的影响。关于右边导线中的电流I₂ ，下列判断正确的是（　　）

A、I₂<I₁ ，方向垂直纸面向外 B、I₂>I₁ ，方向垂直纸面向外 C、I₂<I₁ ，方向垂直纸面向里 D、I₂>I₁ ，方向垂直纸面向里

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10. 中国科学家想设计一个关于“绳系卫星”的实验，如图所示。从空间站上释放一个小卫星，小卫星与空间站之间用导电缆绳相连，“绳系卫星”位于空间站的正下方，若某时刻与空间站一起正好在赤道上空自西向东绕地球运行，下列说法正确的是（　　）

A、赤道上空地磁场方向为由北指向南 B、赤道上空地磁场方向为由东指向西 C、由于切割地磁感线，此时卫星的电势比空间站电势低 D、由于切割地磁感线，此时卫星与空间站之间有持续电流

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11. 如图所示，边长为a电阻为R的正方形导体框水平放置，磁感应强度为B的匀强磁场与水平面成 $θ = 30 °$ 角斜向下，导体框可分别绕mn和ef轴以相同角速度 $ω$ 匀速转动。下列说法正确的是（　　）

A、导体框绕ef轴转动比绕mn轴转动时导体框的发热功率小 B、导体框绕ef轴转动与绕mn轴转动时导体框的发热功率一样大 C、从图示位置导体框绕ef轴顺时针转过 $90 °$ 比绕mn轴转过 $90 °$ 导体框的磁通量变化量大 D、从图示位置导体框绕ef轴顺时针转过 $90 °$ 与绕mn轴转过 $90 °$ 导体框的磁通量变化量相同

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12. 下列说法正确的是（　　）

A、电磁炉上放置玻璃器皿也能用来加热食物 B、真空冶炼炉是利用炉壁中产生的热量来加热矿石的 C、金属物品通过安检门时会产生涡流，涡流的磁场影响报警器使其报警 D、变压器内用整块铁芯代替硅钢片，可以减小涡流损失

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二、多项选择题

13. 电磁学知识在科技生活中有广泛的应用，下列相关说法正确的是（　　）

A、甲图，一铁块放入通有交流电的线圈内部，一段时间后，铁块就会“烧”得通红 B、乙图，电工穿戴含有金属织物的衣服工作，其原理是静电屏蔽 C、丙图，磁块在铝管中由静止开始下落做的是自由落体运动 D、丁图，无线充电中的发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电

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14. 下列四种情况中，可以产生感应电流的有（　　）

A、如图（a），闭合线圈在匀强磁场中沿垂直磁感线的方向水平向右运动 B、如图（b），导体棒在匀强磁场中沿磁感线方向上下运动 C、如图（c），条形磁铁插入线圈的过程 D、如图（d），小螺线管置于大螺线管中不动，开关接通瞬间

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15. 电磁炮是将电磁能转变成动能的装置。我国电磁炮曾在936坦克登陆舰上进行了海上测试，据称测试中弹丸以 $2580 m / s$ 的出口速度，击中了 $220 k m$ 外的目标。如图是“电磁炮”模型的原理结构示意图。光滑水平平行金属导轨 $M$ 、 $N$ 的间距 $L = 0.2 m$ ，电阻不计，在导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小 $B = 1 \times 1 0^{2} T$ 。装有弹体的导体棒 $a b$ 垂直放在导轨 $M$ 、 $N$ 上的最左端，且始终与导轨接触良好，导体棒 $a b$ （含弹体）的质量 $m = 0.2 k g$ ，在导轨 $M$ 、 $N$ 间部分的电阻 $R = 0.8 Ω$ ，可控电源的内阻 $r = 0.2 Ω$ 。在某次模拟发射时，可控电源为导体棒 $a b$ 提供的电流恒为 $I = 4 \times 1 0^{3} A$ ，不计空气阻力，导体棒 $a b$ 由静止加速到 $v = 4 k m / s$ 后发射弹体。则（　　）

A、其他条件不变，若弹体质量变为原来的2倍，射出速度将变为原来的 $\frac{\sqrt{2}}{2}$ B、其他条件不变，若水平金属导轨的长度变为原来的2倍，加速时间将变为原来的 $\sqrt{2}$ 倍 C、其他条件不变，若磁感应强度大小 $B$ 变为原来的2倍，射出速度将变为原来的2倍 D、该过程系统产生的焦耳热为 $1.6 \times 1 0^{5} J$

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16. 如图甲，一矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO^'匀速转动，线圈的两端与电阻R连接，流过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图乙所示，已知电阻R的阻值为2 Ω。下列说法正确的是（　　）

A、 $t = 2 s$ 时，穿过矩形线圈abcd的磁通量最小 B、 $t = 2 s$ 时，穿过矩形线圈abcd的磁通量最大 C、经过4 s，电阻R产生的焦耳热为16 J D、经过4 s，电阻R产生的焦耳热为8 J

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17. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（ ${}_{Z}^{A}X$ ）发生α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子（ ${}_{2}^{4}H e$ ）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m，电荷量为q。下面说法正确的是（　　）

A、衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丙 B、衰变后经过时间 $t = \frac{(A - 4) π m}{(Z - 2) B q}$ 新核Y可能与α粒子再次相遇 C、α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为 $\frac{q^{2} B}{2 π m}$ D、若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为 $Δ m = \frac{A {(B q R)}^{2}}{2 (A - 4) m c^{2}}$

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三、非选择题

18. 如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极， $a b$ 为放在其间的金属棒。 $a b$ 和 $c d$ 用导线连成一个闭合回路。当 $a b$ 棒向左运动时， $c d$ 导线受到向下的磁场力。由此可知竖直放置的向下的磁极Ⅱ是极 $($ 填 $N$ 或 $S)$ ， $a$ 、 $b$ 、 $c$ 、 $d$ 四点的电势由低到高依次排列的顺序是 $($ 考虑金属杆及导线电阻 $)$ 。

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19. 地球是个巨大的天然磁体，某小组同学对地磁场做了深入的研究。

(1)、如图1，两同学把一根长约10m的电线两端用其他导线连接一个电压表，形成闭合回路。迅速摇动这根电线，若电线中间位置的速度约10m/s，电压表的最大示数约2mV。粗略估算该处地磁场磁感应强度B大小的数量级为T。

(2)、某小组同学利用智能手机中的磁传感器测量某地地磁场的磁感应强度。如图2建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy面。该同学在当地对地磁场进行了测量，测量时z轴正向保持竖直向上，测量结果如下图。请你根据测量结果判断该同学是在（选填A.南半球B.北半球）进行此实验，并估测当地的地磁场磁感应强度 $B_{2}$ 的大小为 $μ T$ （结果保留2位有效数字）。

(3)、地磁场能使宇宙射线中的带电粒子流偏转，成为地球生命的“保护伞”。赤道剖面外的地磁场可简化为包围着地球的厚度为d的匀强磁场，磁感应强度为B ，方向垂直于剖面，如图3所示。设宇宙射线中 $β$ 粒子的质量为m ，带负电且电荷量为q ，最大速率为v ，不计大气及重力的作用。要使从各方向射向地球的 $β$ 粒子都不能到达地面，则地磁场厚度d应满足的条件为。

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20. 如图所示是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似于打点计时器。当电磁铁通入电流时，可吸引或排斥上部的小磁铁，从而带动弹性金属片对橡皮碗下面的气室施加力的作用，达到对外充气的效果。回答下列问题：

(1)、当电流从电磁铁的接线柱a流入时，发现小磁铁向下运动，则小磁铁的上端为____

A、N极 B、S极

(2)、通入充气泵的电流方向应该是____

A、变化的 B、不变的

(3)、为增强磁场，电磁铁的铁芯绕在磁性材料上，而磁性材料可分为硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，仍保留剩磁；软磁性材料被磁场磁化后再撤去磁场，基本不保留剩磁。这种电磁铁的铁芯应该采用____

A、软磁性材料 B、硬磁性材料

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21. 我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律。以下是实验探究过程的一部分

(1)、如图甲所示，当磁铁的N极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，；

(2)、如图乙所示，实验中发现闭合开关时，电流表指针向右偏转。电路稳定后，若向右移动滑片，此过程中电流表指针偏转，若将线圈A抽出，此过程中电流表指针偏转；（均选填“向左”或“向右”或“不”）

(3)、某同学按图乙完成探究实验，在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置，在拆除电路时突然被电击了一下，要避免电击发生，故在拆除电路前应（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。

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22. 材料一：磁场的应用
物理学基础理论的重大进展往往能促进科学技术的发展，中国的科学家和工程师近年来对强磁场技术进行了广泛的研究和开发，在强磁场技术发展和进步的过程中自主研发了高强度磁共振成像技术，用于诊断心脑血管疾病和发现肿瘤等。

(1)、下列叙述中不符合物理学史实的有（　　）

A、麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证实了电磁波的存在 B、法拉第提出用电场线描绘电场的分布，极大促进了人们对电磁现象的研究 C、安培提出的“分子电流假说”，揭示了磁现象的电本质 D、库仑设计了“扭秤”，得到电荷间作用力与距离二次方成反比的规律

(2)、如图所示，a、b和c三个完全相同的矩形绝缘线框与通电直导线在同一平面内，其中a关于直导线左右对称，b和c的右侧平行于直导线且在一直线上，通过a、b和c三个线框的磁通量分别为 $φ_{a}$ 、 $φ_{b}$ 和 $φ_{c}$ ，则（　　）

A、 $φ_{a} > φ_{b} > φ_{c}$ B、 $φ_{a} < φ_{b} < φ_{c}$ C、 $φ_{a} < φ_{b} = φ_{c}$ D、 $φ_{a} = φ_{b} = φ_{c}$

(3)、磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈。当以速度v₀刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-t关系如图所示。如果只将刷卡速度改为 $\frac{v_{0}}{2}$ ，线圈中的E-t关系图可能是（　　）

A、 B、 C、 D、

(4)、图（a）是扬声器的内部结构示意图，线圈两端加有与声音频率相同的电压。
图（b）是动圈式话筒结构示意图，当有人在话筒前说话时，声音使膜片振动带动磁场内的线圈发生相应的振动。扬声器和动圈式话筒工作原理分别是
（1）
（2）
A．电流的磁效应
B．磁场对通电导体的作用
C．电磁感应
（3）直流电动机中换向器的作用是。
（4）甲图中是某交流电发电机的示意图，线圈所在位置（均选填“是”或“否”）为中性面；某时刻，从中性面位置开始计时，线圈产生的感应电动势随时间变化的规律如图乙所示。在0~0.03s时间内闭合线圈中的感应电动势表达式为 V。

(5)、四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中点。当大小为I的电流从a点流入d点流出时，ad边在O点产生的磁场方向为（选填“垂直于纸面向里”或“垂直于纸面向外”）。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，若ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则整个线框在O点产生的磁场磁感应强度大小为。

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23. 某同学用如甲图所示的实验装置探究电磁感应现象的规律。其中M为原线圈，N为副线圈，G为灵敏电流计，且经检查发现灵敏电流计的指针偏转方向与电流流入方向相同。

(1)、该同学已将电池组、滑动变阻器、副线圈N、灵敏电流计G及开关按甲图所示部分连接，请在甲图中用笔画线代替导线将实验电路连接完整。

(2)、该同学将电路连接完整且正确后，继续进行实验，在实验过程中观察到，闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下，则在电路稳定后，再将滑动变阻器迅速向右滑动，电流计的指针将向偏转（选填“左”或“右”）；

(3)、经多次探究发现，产生电磁感应现象的原因是穿过线圈（选填“M”或“N”）的磁通量发生了变化；

(4)、现将甲图中线圈M换为条形磁铁，将条形磁铁N极迅速插入线圈N时，观察到电流表指针向左偏转，则可以判断出线圈N的绕线方向如乙图中的（选填“A”或“B”）所示。

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24. 如图甲所示，对角线长 $L = 5 m$ ，长宽比为 $4 : 3$ 的矩形金属线框所在平面存在匀强磁场B ，其方向与线框平面垂直、大小随时间变化的关系如图乙所示，
求：

(1)、 $t = 0$ 时通过线框的磁通量 $Φ$ ；

(2)、线框中的感应电动势E。

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25. “阿尔法磁谱仪”主要由磁系统和灵敏探测器构成，其核心部件——稀土永磁体系统由中国科学家研制。为测量该磁体中心磁场（可视为匀强磁场）的磁感应强度的大小，把一根长L=5cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中，求：
（1）当导线中通以I₁=2A的电流时，导线受到的安培力大小为1.0×10^-9N，则该磁场的磁感应强度为多大?
（2）若该导线中通以I₂=3A的电流，则此时导线所受安培力大小是多少？方向如何？

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