2021年高考物理真題和模擬題分類匯編專題13電磁感應(yīng)含解析

專題13電磁感應(yīng)選擇題1.(2021·河北卷)如圖，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫，取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為，一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連，導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直，在外力F作用下從O點(diǎn)開(kāi)始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，忽略所有電阻，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()

A.通過(guò)金屬棒的電流為B.金屬棒到達(dá)時(shí)，電容器極板上的電荷量為C.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，外力F做功的功率恒定答案A解析：由題知導(dǎo)體棒勻速切割磁感線，根據(jù)幾何關(guān)系切割長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2xtanθ，x=vt那么產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=2Bv2ttanθ由題圖可知電容器直接與電源相連，那么電容器的電荷量為Q=CE=2BCv2ttanθ那么流過(guò)導(dǎo)體棒的電流I==2BCv2tanθA正確；應(yīng)選A。2.(2021·廣東卷)如下圖，水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌和，與平行，是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬桿的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧接觸良好，初始時(shí)，可滑動(dòng)的金屬桿靜止在平行導(dǎo)軌上，假設(shè)桿繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回路中始終有電流，那么此過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的有()A.桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B.桿受到的安培力不變C.桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.桿中的電流逐漸減小答案AD解析：OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為因?yàn)镺P勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，故A正確；桿OP勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流由M到N通過(guò)MN棒，由左手定那么可知，MN棒會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，MN棒運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會(huì)減小，加速度減小，故D正確。應(yīng)選AD。3.(2021·北京通州一模)如圖甲所示是一個(gè)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞，一節(jié)5號(hào)干電池的正極向上，一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極，將一段裸銅導(dǎo)線彎成圖中所示形狀的線框，線框上端的彎折位置與正極良好接觸，下面彎曲的兩端與磁鐵外表保持良好接觸，放手后線框就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞的原理圖如圖乙所示。關(guān)于該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.從上往下看，該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)B.電池的輸出功率大于線框轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率C.線框①、②兩局部導(dǎo)線電阻在電路中是串聯(lián)關(guān)系D.“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞由靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的過(guò)程中，線框中的電流增大【答案】B【解析】從乙圖看，線框中的電流方向向下，對(duì)于右邊的導(dǎo)線，其磁場(chǎng)方向向右，故安培力方向紙面向外，故從上往下看，該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電池的輸出功率等于電動(dòng)機(jī)的輸入功率，而電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，要消耗一局部能量在導(dǎo)線的電阻上，故線框轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率相對(duì)來(lái)說(shuō)就小于電動(dòng)機(jī)的輸入功率，當(dāng)然也小于電池的輸出功率，選項(xiàng)B正確；線框①、②兩局部導(dǎo)線都接在一端，故這兩局部的電阻在電路中是并聯(lián)關(guān)系，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)〞由靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)的過(guò)程中，起初速度小，線框切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)較小，即反電動(dòng)勢(shì)較小，而線框中的電流I=，故剛開(kāi)始時(shí)電流大，隨著轉(zhuǎn)速的增大，E－E反減小，故電流減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.(2021·北京通州一模)如圖甲所示，矩形導(dǎo)線框ABCD固定在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感線垂直于線框所在平面且向里．規(guī)定垂直于線框所在平面向里為磁場(chǎng)的正方向；線框中電流沿著逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向，要在線框中產(chǎn)生如圖乙所示的感應(yīng)電流，那么磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能為【答案】B【解析】對(duì)于A選項(xiàng)而言，在0～t0時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)垂直紙面向里減小，根據(jù)楞次定律線框產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是向里的，再根據(jù)右手定那么可以判斷感應(yīng)電流的方向ABCD，是順時(shí)針?lè)较?，即為?fù)方向，與乙圖不相符；又因?yàn)榇艌?chǎng)均勻減小，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，電動(dòng)勢(shì)不變，電流也不變，這與要求相符合；在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)垂直紙面向里增大，同理可以判斷出感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針?lè)较?，即為正方向，與乙圖也不相符；又因?yàn)榇艌?chǎng)均勻增大，同理得出電動(dòng)勢(shì)也不變，電流也不變，這要求也是相符合的，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同理對(duì)于選項(xiàng)B，可以判斷出在0～t0時(shí)間內(nèi)，電流方向是逆時(shí)針?lè)较?，在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，電流方向是順時(shí)針?lè)较虻?，與乙圖相符合，選項(xiàng)B正確；對(duì)于選項(xiàng)C，在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流是逆時(shí)針?lè)较?，與乙圖不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；對(duì)于選項(xiàng)D，由于磁場(chǎng)不變，故它不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.(2021·北京通州一模)在如下圖的電路中，a、b為兩個(gè)完全相同的燈泡，L為自感線圈，E為電源，S為開(kāi)關(guān)。關(guān)于兩燈泡點(diǎn)亮和熄滅的先后次序，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.合上開(kāi)關(guān)，a先亮，b后亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a、b同時(shí)熄滅B.合上開(kāi)關(guān)，b先亮，a后亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a、b同時(shí)熄滅C.合上開(kāi)關(guān)，b先亮，a后亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，a先熄滅，b后熄滅D.合上開(kāi)關(guān)，a、b同時(shí)亮；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，b先熄滅，a后熄滅【答案】B【解析】合上開(kāi)關(guān)，通過(guò)電感線圈的電流突然變大，故它會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，阻礙電流的增大，所以a燈后亮，而b燈沒(méi)有電感線圈，故它通電后會(huì)先亮，選項(xiàng)AD錯(cuò)誤；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，通過(guò)電感線圈的電流減小，故線圈會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電流來(lái)阻礙它的減小，電感線圈相當(dāng)于新電源與a、b燈構(gòu)成閉合電路，所以a、b會(huì)同時(shí)逐漸熄滅，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤。6.(2021·四川瀘州三模)光滑絕緣水平桌面上存在以虛線為邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直桌面向下。有一定電阻、邊長(zhǎng)為a的正方形線框ABCD，在外力F作用下以大小為v、方向與磁場(chǎng)邊界成45°角的速度，斜向右上方勻速進(jìn)入磁場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某瞬間對(duì)角線AC與磁場(chǎng)邊界重合，其俯視圖如下圖。那么在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中()A.線框中感應(yīng)電流方向始終為DABCDB.圖示位置時(shí)，線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為C.圖示位置時(shí)，外力F到達(dá)最大值D.線框所受安培力的功率一直在增大【答案】AC【解析】A．根據(jù)楞次定律，線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中線框中感應(yīng)電流方向始終為DABCD，A正確；B．圖示位置時(shí)，線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有效的切割長(zhǎng)度等于a，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為，B錯(cuò)誤；C．因?yàn)閳D示位置時(shí)，線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有效的切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)，電動(dòng)勢(shì)最大，那么感應(yīng)電流最大，受到的安培力最大，因?yàn)閯蛩龠M(jìn)入，那么外力F到達(dá)最大值，C正確；D．在線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中，進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有效的切割長(zhǎng)度逐漸變小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)逐漸變小，感應(yīng)電流逐漸變小，受到的安培力逐漸變小，速度不變，根據(jù)，線框所受安培力的功率一直在減小，D錯(cuò)誤。應(yīng)選AC。7．(2021·北京海淀一模)線圈繞制在圓柱形鐵芯上，通過(guò)導(dǎo)線與電流計(jì)連接組成閉合回路。條形磁鐵的軸線和鐵芯的軸線及連接線圈和電流計(jì)的導(dǎo)線在同一平面內(nèi)，鐵芯、線圈及條形磁鐵的幾何中心均在與鐵芯垂直的PQ連線上。條形磁鐵分別與線圈相互平行或相互垂直放置，使其沿QP方向靠近線圈。假設(shè)電流從電流計(jì)“+〞接線柱流入時(shí)電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，在如下情形中能觀察到明顯的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，且圖中標(biāo)出的電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向正確的選項(xiàng)是【答案】A【解析】當(dāng)右側(cè)的條形磁鐵豎直放置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁感線如左圖所示，那么當(dāng)磁鐵沿QP方向靠近線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)在增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場(chǎng)，故再根據(jù)右手定那么可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向俯視沿逆時(shí)針?lè)较颍赐ㄟ^(guò)電流計(jì)的電流向下，故A是正確的，那么B就是錯(cuò)誤的；當(dāng)右側(cè)的條形磁鐵水平放置時(shí)，穿過(guò)線圈的磁感線如右圖所示，那么當(dāng)磁鐵沿QP方向靠近線圈時(shí)，穿過(guò)線圈的合磁場(chǎng)不變，故它不會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，應(yīng)選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。8.(2021·云南曲靖一模)如圖甲所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所在平面與水平面成θ角，M、P兩端接一電阻為R的定值電阻，電阻為r的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置且棒兩端始終與導(dǎo)軌接觸良好，其他局部電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。t=0時(shí)對(duì)金屬棒施加一平行于導(dǎo)軌向，上的外力F，使金屬棒由靜止開(kāi)始沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)定值電阻R的電荷量q隨時(shí)間t2的平方變化的關(guān)系如圖乙所示。以下關(guān)于穿過(guò)回路abPMa的磁通量φ、金屬棒的加速度a、外力F、通過(guò)電阻R的電流I隨時(shí)間t變化的圖象中正確的選項(xiàng)是()A.B.C.D.【答案】BC【解析】【詳解】設(shè)導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動(dòng)d的過(guò)程中，通過(guò)定值電阻R的電荷量為q，設(shè)導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，那么有得因q與t2成正比，設(shè)比例系數(shù)為k，那么有即由圖乙可知通過(guò)定值電阻R的電荷量q與t2成正比，根據(jù)可知導(dǎo)體棒ab沿斜面向上移動(dòng)的距離d與上移時(shí)間t2成正比，結(jié)合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移時(shí)間關(guān)系可得導(dǎo)體棒沿斜面向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)加速度為a，那么有得應(yīng)選BC。9．(2021·江蘇常州一模)零刻度在表盤正中間的電流計(jì)，非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用到達(dá)平衡時(shí)，指針在示數(shù)附近的擺動(dòng)很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在適宜區(qū)域加上磁場(chǎng)，可以解決此困難。以下方案合理的是()A．B．C．D．【分析】當(dāng)閉合導(dǎo)體與磁場(chǎng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者之間產(chǎn)生電磁阻力，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電磁阻尼源于電磁感應(yīng)原理?！窘獯稹拷猓篈C、如下圖，當(dāng)指針向左偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框或鋁板可能會(huì)離開(kāi)磁場(chǎng)，產(chǎn)生不了感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，所以A、C方案不合理，故AC錯(cuò)誤；B、此圖是鋁框，磁場(chǎng)在鋁框中間，當(dāng)指針偏轉(zhuǎn)角度較小時(shí)，鉬框不能切割磁感線，不能產(chǎn)生感應(yīng)電流，起不到電磁阻尼的作用，指針不能很快停下，B方案不合理，故B錯(cuò)誤；D、此圖是鋁板，磁場(chǎng)在鋁板中間，無(wú)論指針偏轉(zhuǎn)角度大小，都會(huì)在鋁板上產(chǎn)生感應(yīng)電流，起到電磁阻尼的作用，指針會(huì)很快穩(wěn)定的停下，便于讀數(shù)，D方案合理，故D正確.應(yīng)選：D?！军c(diǎn)評(píng)】此題考查電磁阻尼根本知識(shí)，當(dāng)閉合導(dǎo)體磁通量發(fā)生改變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，安培力阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。10．(2021·江蘇常州一模)如下圖，圓形區(qū)域中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B1隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B1＝kt，k為大于零的常量；邊界MN右側(cè)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2。光滑平行金屬導(dǎo)軌左端接一阻值為R的電阻、MN處放置一和導(dǎo)軌接觸良好的金屬棒，不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒電阻。t＝0時(shí)，給金屬棒一初速度v0，使其在外力作用下向右勻速運(yùn)動(dòng)。回路的總磁通量為Φ、回路的電流為i、電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q、導(dǎo)體棒受到的外力為F，它們隨時(shí)間t的變化圖像正確的選項(xiàng)是()A．B．C．D．【分析】求出動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)和感生電動(dòng)勢(shì)大小，得到回路中總的電動(dòng)勢(shì)，由此分析電流，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律分析，根據(jù)Q＝i2Rt分析產(chǎn)生的熱，根據(jù)平衡條件分析外力大小。【解答】解：AB、由于導(dǎo)體棒在外力作用下勻速向右運(yùn)動(dòng)，那么動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為E1＝BLv0，根據(jù)右手定那么可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針；回路中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)為：E2＝＝S＝kS，保持不變，根據(jù)楞次定律可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，那么回路中總的電動(dòng)勢(shì)為：E＝E1+E2＝BLv0+kS，不變，那么感應(yīng)電流i不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝不變，所以回路的總磁通量變化率不變，Φ﹣t圖象的斜率不變，故AB錯(cuò)誤；C、電阻R上產(chǎn)生的熱量為Q＝i2Rt，i不變，所以Q與時(shí)間成正比，故C正確；D、由于導(dǎo)體棒在外力作用下勻速向右運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可得：F＝BIL，I不變，拉力F不變，故D錯(cuò)誤。應(yīng)選：C?！军c(diǎn)評(píng)】此題主要是考查法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律，關(guān)鍵是掌握感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算方法，能夠根據(jù)圖象進(jìn)行分析。11．(2021·北京東城一模)如下圖，空間中某區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一水平放置的金屬棒ab從磁場(chǎng)外緊貼磁場(chǎng)邊緣以某一速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持水平且未離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A．a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)高B．從拋出到落地的過(guò)程中，電子不斷從b向a定向移動(dòng)C．單位時(shí)間內(nèi)ab掃過(guò)的曲面中的磁通量是定值D．電場(chǎng)力使金屬棒兩端分別積累了正、負(fù)電荷【答案】C【解析】金屬棒ab向右切割磁感線，根據(jù)右手定那么可知，b端電勢(shì)比a端高，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于金屬棒沒(méi)有形成閉合電路，故金屬棒中沒(méi)有電流，故也就沒(méi)有電子做定向移動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于金屬棒做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向的速度是不變的，而磁場(chǎng)的方向是豎直向下的，故它單位時(shí)間內(nèi)ab掃過(guò)的曲面中的磁通量φ=BS是定值，選項(xiàng)C正確；由于金屬棒兩端只有電勢(shì)差，沒(méi)有電流，故金屬棒中的電子不會(huì)做定向移動(dòng)，所以也不會(huì)在金屬棒兩端積累電荷，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。計(jì)算題12.(2021·浙江卷)一種探測(cè)氣體放電過(guò)程的裝置如圖甲所示，充滿氖氣()的電離室中有兩電極與長(zhǎng)直導(dǎo)線連接，并通過(guò)兩水平長(zhǎng)導(dǎo)線與高壓電源相連。在與長(zhǎng)直導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)，以導(dǎo)線為對(duì)稱軸安裝一個(gè)用阻值的細(xì)導(dǎo)線繞制、匝數(shù)的圓環(huán)形螺線管，細(xì)導(dǎo)線的始末兩端c、d與阻值的電阻連接。螺線管的橫截面是半徑的圓，其中心與長(zhǎng)直導(dǎo)線的距離。氣體被電離后在長(zhǎng)直導(dǎo)線回路中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾娏鱅，其圖像如圖乙所示。為便于計(jì)算，螺線管內(nèi)各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均可視為，其中。(1)求內(nèi)通過(guò)長(zhǎng)直導(dǎo)線橫截面的電荷量Q；(2)求時(shí)，通過(guò)螺線管某一匝線圈的磁通量；(3)假設(shè)規(guī)定為電流的正方向，在不考慮線圈自感的情況下，通過(guò)計(jì)算，畫出通過(guò)電阻R的圖像；(4)假設(shè)規(guī)定為電流的正方向，考慮線圈自感，定性畫出通過(guò)電阻R的圖像。答案：(1)；(2)；(3)見(jiàn)解析；(