（課標(biāo)版）高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時訓(xùn)練11 電磁感應(yīng)（含解析）-人教版高三全冊物理試題

專題限時訓(xùn)練11電磁感應(yīng)時間：45分鐘一、單項選擇題1．如圖所示，豎直長導(dǎo)線通有恒定電流，一矩形線圈abcd可繞其豎直對稱軸O1O2轉(zhuǎn)動．線圈繞軸以角速度ω沿逆時針(沿軸線從上往下看)方向勻速轉(zhuǎn)動，從圖示位置開始計時，下列說法正確的是(B)A．t＝0時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大B．0～eq\f(π,2ω)時間內(nèi)，線圈中感應(yīng)電流方向為abcdaC．t＝eq\f(π,2ω)時，穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢也為零D．線圈每轉(zhuǎn)動一周電流方向改變一次解析：t＝0時，穿過線圈的磁通量最大，但感應(yīng)電動勢為0，選項A錯誤；0～eq\f(π,2ω)時間內(nèi)，由楞次定律判斷，線圈中感應(yīng)電流方向為abcda，選項B正確；t＝eq\f(π,2ω)時，穿過線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動勢不為零，選項C錯誤；線圈每轉(zhuǎn)動一周，電流方向改變兩次，選項D錯誤．2．與一般吉他靠箱體的振動發(fā)聲不同，電吉他靠拾音器發(fā)聲．如圖所示，拾音器由磁體及繞在其上的線圈組成．磁體產(chǎn)生的磁場使鋼質(zhì)琴弦磁化而產(chǎn)生磁性，即琴弦也產(chǎn)生自己的磁場．當(dāng)某根琴弦被撥動而相對線圈振動時，線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的電流，并最終還原為聲音信號．下列說法中正確的是(D)A．若磁體失去磁性，電吉他仍能正常工作B．換用尼龍材質(zhì)的琴弦，電吉他仍能正常工作C．琴弦振動的過程中，線圈中電流的方向不會發(fā)生變化D．拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動轉(zhuǎn)化成電信號解析：若磁體失去磁性，則無法產(chǎn)生電磁感應(yīng)，因此電吉他不能正常工作，故選項A錯誤；電吉他若使用尼龍材質(zhì)的琴弦，則不會被磁化，不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)，故選項B錯誤；琴弦振動的過程中，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的大小和方向均是變化的，故選項C錯誤；電吉他是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動轉(zhuǎn)化成電信號，故選項D正確．3．如圖所示，質(zhì)量為m＝0.04kg、邊長l＝0.4m的正方形線框abcd放置在一光滑絕緣斜面上，線框用一平行斜面的細(xì)繩系于O點，斜面的傾角為θ＝30°；線框的一半處于磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度隨時間變化的關(guān)系為B＝2＋0.5t(T)，方向垂直于斜面；已知線框電阻為R＝0.5Ω，重力加速度取g＝10m/s2.下列說法中正確的是(C)A．線框中的感應(yīng)電流方向為abcdaB．t＝0時，細(xì)線拉力大小為F＝0.2NC．線框中感應(yīng)電流大小為I＝80mAD．經(jīng)過一段時間t，線框可能拉斷細(xì)繩向下運動解析：由楞次定律可知線框中的感應(yīng)電流方向為adcba，故選項A錯誤；感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)(eq\f(1,2)l2)＝0.04V，由閉合電路歐姆定律，可知線框中感應(yīng)電流大小為I＝eq\f(E,R)＝0.08A＝80mA，由平衡條件可知FT＋BIl＝mgsinθ，t＝0時，B＝2T，解得FT＝0.136N，故選項B錯誤，C正確；經(jīng)過一段時間t，安培力BIl可能大于mgsinθ，所以線框可能沿斜面向上運動，故選項D錯誤．4．有一種手持金屬探測器實物及其結(jié)構(gòu)原理圖可簡化為下圖所示．探測器運用的是電磁感應(yīng)原理，發(fā)射線圈(外環(huán))可以產(chǎn)生垂直于線圈平面且大小和方向均變化的磁場；內(nèi)環(huán)線圈是接收線圈，用來收集被查金屬物發(fā)出的磁場(接收線圈能完全屏蔽發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場)．隨著發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場方向反復(fù)變化，它會與所遇的金屬物發(fā)生作用，導(dǎo)致金屬物自身也會產(chǎn)生微弱的磁場，來自金屬物的磁場進(jìn)入內(nèi)環(huán)線圈被接收到后，檢測器會發(fā)出報警聲．若發(fā)射線圈產(chǎn)生向下且增強的磁場，則下列說法中正確的是(C)A．金屬物產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的方向豎直向下B．金屬物中的渦流從上往下看是沿順時針方向C．金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，接收線圈會產(chǎn)生微弱的電流，此類探測器相應(yīng)的元件就是依據(jù)這一電流進(jìn)行報警的D．如果金屬物中某時刻發(fā)出向上的磁場，那么接收線圈中的感應(yīng)電流方向從上往下看是沿逆時針方向解析：先根據(jù)探測器發(fā)射線圈發(fā)出的磁場判定穿過金屬物的磁通量方向和變化情況，再根據(jù)楞次定律確定金屬物中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向，用安培定則判斷金屬物中的感應(yīng)電流的方向，這里特別要注意感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場不能混淆；金屬物發(fā)出的磁場穿過接收線圈時，會引起接收線圈產(chǎn)生微弱的電流，使探測器報警，選項C正確；如果金屬中發(fā)出向上逐漸增加的磁場，接收線圈感應(yīng)電流從上向下看為順時針方向，選項D錯誤．5．如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌變成“∠”形，底部導(dǎo)軌面水平，傾斜部分與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻相連，整個裝置處于豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中．導(dǎo)體棒ab與cd均垂直于導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌間接觸良好，兩導(dǎo)體棒的電阻均與阻值為R的固定電阻相等，其余部分電阻不計，當(dāng)導(dǎo)體棒cd沿導(dǎo)軌向右以速度v勻速滑動時，導(dǎo)體棒ab恰好在傾斜導(dǎo)軌上處于靜止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)體棒ab的重力為mg，則(B)A．導(dǎo)體棒cd兩端的電壓為BLvB．t時間內(nèi)通過導(dǎo)體棒cd橫截面的電荷量為eq\f(2BLvt,3R)C．cd棒克服安培力做功的功率為eq\f(B2L2v2,R)D．導(dǎo)體棒ab所受安培力為mgsinθ解析：根據(jù)題意畫出等效電路如圖甲所示．導(dǎo)體棒cd產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝Blv，導(dǎo)體棒cd兩端的電壓是路端電壓，U＝eq\f(1,3)E＝eq\f(1,3)BLv，選項A錯誤；通過cd棒的電流I＝eq\f(E,0.5R＋R)＝eq\f(BLv,1.5R)，在時間t內(nèi)通過導(dǎo)體棒cd橫截面的電荷量為q＝It＝eq\f(2BLvt,3R)，選項B正確；對ab棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示，由于ab棒靜止，所以ab棒所受安培力Fab＝mgtanθ，選項D錯誤；由功能關(guān)系知cd棒克服安培力做功的功率等于整個電路的電功率，為P＝eq\f(E2,0.5R＋R)＝eq\f(B2L2v2,1.5R)，選項C錯誤．二、多項選擇題6．如圖甲所示，線圈兩端a、b與一電阻R相連，線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場，t＝0時起，穿過線圈的磁通量按圖乙所示的規(guī)律變化，下列說法正確的是(AC)A．0.5t0時刻，R中電流方向為由a到bB．1.5t0時刻，R中電流方向為由a到bC．0～t0時間內(nèi)R的電流小于t0～2t0時間內(nèi)R的電流D．0～t0時間內(nèi)R的電流大于t0～2t0時間內(nèi)R的電流解析：由楞次定律可知0～t0時間內(nèi)線圈中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向，t0～2t0時間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的方向為順時針方向，故A正確，B錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，可知0～t0時間內(nèi)感應(yīng)電動勢是t0～2t0時間內(nèi)的eq\f(1,2)，感應(yīng)電流為：I＝eq\f(E,R)，所以0～t0時間內(nèi)R中的電流是t0～2t0時間內(nèi)電流的eq\f(1,2)，故C正確，D錯誤．7．將一總電阻為1Ω、匝數(shù)n＝4的線圈放在勻強磁場中，已知磁場方向垂直于線圈平面，從某時刻起穿過線圈的磁通量按下圖所示規(guī)律變化，則(BD)A．在0～8s內(nèi)與8～10s內(nèi)線圈中的電流方向相同B．在0～8s內(nèi)通過線圈截面的電荷量為8CC．在8～10s內(nèi)線圈中感應(yīng)電動勢為1VD．線圈中產(chǎn)生的交變電流的有效值為2A解析：由楞次定律可以判斷，0～8s內(nèi)與8～10s內(nèi)線圈中的電流方向改變，選項A錯誤；在0～8s內(nèi)，q＝I1Δt＝eq\f(E1,R)Δt＝neq\f(ΔΦ,R)＝8C，選項B正確；在8～10s內(nèi)，感應(yīng)電動勢E2＝neq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))＝4V，選項C錯誤；根據(jù)電流的熱效應(yīng)可知，eq\f(E\o\al(2,1),R)t1＋eq\f(E\o\al(2,2),R)t2＝I2R(t1＋t2)，其中t1＝8s，t2＝2s，解得I＝2A，選項D正確．8．(2019·全國卷Ⅱ)如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計．虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場．將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好．已知PQ進(jìn)入磁場時加速度恰好為零．從PQ進(jìn)入磁場開始計時，到MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能正確的是(AD)解析：根據(jù)題述，PQ進(jìn)入磁場時加速度恰好為零，兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放，則兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場時的速度相同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等，若釋放兩導(dǎo)體棒的時間間隔足夠長，在PQ通過磁場區(qū)域一段時間后MN進(jìn)入磁場區(qū)域，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律可知流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能是A；由于兩導(dǎo)體棒從同一位置釋放，兩導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小相等，MN進(jìn)入磁場區(qū)域切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不可能小于I1，B錯誤；若釋放兩導(dǎo)體棒的時間間隔較短，在PQ沒有出磁場區(qū)域時MN就進(jìn)入磁場區(qū)域，則兩棒在磁場區(qū)域中運動時回路中磁通量不變，兩棒不受安培力作用，二者在磁場中做加速運動，PQ出磁場后，MN切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，且感應(yīng)電流一定大于I1，受到安培力作用，由于安培力與速度成正比，則MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力，所以MN一定做減速運動，回路中感應(yīng)電流減小，流過PQ的電流隨時間變化的圖象可能是D，C錯誤．9．CD、EF是兩條水平放置的阻值可忽略的平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，在水平導(dǎo)軌的左側(cè)存在磁感應(yīng)強度方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，磁場區(qū)域的寬度為d，如圖所示．導(dǎo)軌的右端接有一阻值為R的電阻，左端與一彎曲的光滑軌道平滑連接．將一阻值為R、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，導(dǎo)體棒最終恰好停在磁場的右邊界處．已知導(dǎo)體棒與水平導(dǎo)軌接觸良好，且與水平導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，下列說法正確的是(ABD)A．通過電阻R的最大電流為eq\f(BL\r(2gh),2R)B．流過電阻R的電荷量為eq\f(BdL,2R)C．整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱為mghD．電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(1,2)mg(h－μd)解析：質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒從彎曲軌道上h高處由靜止釋放，剛進(jìn)入磁場時速度最大，由mgh＝eq\f(1,2)mv2，得最大速度v＝eq\r(2gh)，產(chǎn)生的最大感應(yīng)電動勢Em＝BLv＝BLeq\r(2gh).由閉合電路歐姆定律可得電阻R的最大電流Im＝eq\f(Em,2R)＝eq\f(BL\r(2gh),2R)，A正確；在導(dǎo)體棒滑過磁場區(qū)域的過程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的平均值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BdL,Δt)，平均感應(yīng)電流eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),2R)，流過電阻R的電荷量為q＝eq\x\to(I)t，聯(lián)立解得q＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(BdL,2R)，B正確；由能量守恒定律可知整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝mgh－μmgd，C錯誤；電阻R中產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝eq\f(1,2)Q＝eq\f(1,2)mg(h－μd)，D正確．10．如圖所示，豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感應(yīng)強度為B.質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等．金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計，重力加速度為g.金屬桿(BC)A．剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向下B．穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間C．穿過兩磁場之間的總熱量為4mgdD．釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度h可能小于eq\f(m2gR2,2B4L4)解析：根據(jù)題述，由金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ和進(jìn)入磁場Ⅱ時速度相等可知，金屬桿在磁場Ⅰ中做減速運動，所以金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向上，選項A錯誤；由于金屬桿進(jìn)入磁場Ⅰ后做加速度逐漸減小的減速運動，而在兩磁場之間做勻加速運動，運動過程如圖所示(其中v1為金屬桿剛進(jìn)入Ⅰ時的速度，v2為金屬桿剛出Ⅰ時的速度)，圖線與時間軸所圍的面積表示位移，兩段運動的位移相等，所以穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間，選項B正確；根據(jù)能量守恒定律，金屬桿從剛進(jìn)入磁場Ⅰ到剛進(jìn)入磁場Ⅱ過程動能變化量為0，重力做功為2mgd，則金屬桿穿過磁場Ⅰ產(chǎn)生的熱量Q1＝2mgd，而金屬桿在兩磁場區(qū)域的運動情況相同，產(chǎn)生的熱量相等，所以金屬桿穿過兩磁場產(chǎn)生的總熱量為2×2mgd＝4mgd，選項C正確；金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時的速度v＝eq\r(2gh)，進(jìn)入磁場Ⅰ時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E＝Blv，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)，所受安培力F＝BIL，由于金屬桿剛進(jìn)入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向上，所以安培力大于重力，即F>mg，聯(lián)立解得h>eq\f(m2gR2,2B4L4)，選項D錯誤．三、計算題11．很多人喜歡到健身房騎車鍛煉，某同學(xué)根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計了一個發(fā)電測速裝置，如圖所示．自行車后輪置于垂直車身平面向里的勻強磁場中，用金屬圓盤制成的后輪在磁場中轉(zhuǎn)動時，可等效成導(dǎo)體棒繞圓盤中心O轉(zhuǎn)動．已知磁感應(yīng)強度B＝0.5T，圓盤半徑l＝0.3m，圓盤電阻不計．導(dǎo)線通過電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連，導(dǎo)線兩端a、b間接一阻值R＝10Ω的小燈泡．后輪勻速轉(zhuǎn)動時，用電壓表測得a、b間電壓U＝0.6V.(1)與a連接的是電壓表的正接線柱還是負(fù)接線柱？(2)圓盤勻速轉(zhuǎn)動10分鐘，則此過程中產(chǎn)生了多少電能？(3)自行車車輪邊緣線速度是多少？答案：(1)負(fù)接線柱(2)21.6J(3)8m/s解析：(1)根據(jù)右手定則，輪子邊緣點等效于電源的負(fù)極，則a點接電壓表的負(fù)接線柱．(2)根據(jù)公式Q＝eq\f(U2,R)t代入數(shù)據(jù)得Q＝21.6J(3)由U＝E＝eq\f(1,2)Bl2ω代入數(shù)值解得v＝lω＝8m/s.12．(2018·浙江卷)如圖所示，在間距L＝0.2m的兩光滑平行水平金屬導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面(向內(nèi)為正)的磁場，磁感應(yīng)強度的分布沿y方向不變，沿x方向如下：B＝eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4