2022年高考物理新一輪總復習 階段示范性測試9 電磁感應（含解析）

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1、2022年高考物理新一輪總復習 階段示范性測試9 電磁感應（含解析） 本卷測試內容：電磁感應 本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，共110分。測試時間90分鐘。 第Ⅰ卷　(選擇題，共60分) 一、選擇題(本題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中，第1、4、5、7小題，只有一個選項正確；第2、3、6、8、9、10、11、12小題，有多個選項正確，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。) 1. [xx·濟南高三模擬]如圖所示，一輕質橫桿兩側各固定一金屬環(huán)，橫桿可繞中心點自由轉動，拿一條形磁鐵插向其中一個小環(huán)，后又取出插向另一個小

2、環(huán)，發(fā)生的現象是(　　) A. 磁鐵插向左環(huán)，橫桿發(fā)生轉動 B. 磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生轉動 C. 無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都不發(fā)生轉動 D. 無論磁鐵插向左環(huán)還是右環(huán)，橫桿都發(fā)生轉動 解析： 本題考查電磁感應現象、安培力的簡單應用。磁鐵插向左環(huán)，橫桿不發(fā)生移動，因為左環(huán)不閉合，不能產生感應電流，不受安培力的作用；磁鐵插向右環(huán)，橫桿發(fā)生移動，因為右環(huán)閉合，能產生感應電流，在磁場中受到安培力的作用，選項B正確。本題難度易。 答案：B 2. 如圖所示，兩根足夠長的光滑金屬導軌水平平行放置，間距為L＝1 m，cd間、de間、cf間分別接著阻值為R＝10

3、 Ω的電阻。一阻值為R＝10 Ω的導體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，導體棒與導軌接觸良好；導軌所在平面存在磁感應強度大小為B＝0.5 T，方向豎直向下的勻強磁場。下列說法中正確的是(　　) A. 導體棒ab中電流的流向為由b到a B. cd兩端的電壓為1 V C. de兩端的電壓為1 V D. fe兩端的電壓為1 V 解析：導體棒ab以速度v＝4 m/s勻速向左運動，由右手定則可判斷出導體棒ab中電流的流向為由a到b，選項A錯誤；由法拉第電磁感應定律，產生的感應電動勢E＝BLv＝2 V，感應電流I＝E/2R＝0.1 A，cd兩端的電壓為U1＝IR＝1 V，選項B正確；由于d

4、e間沒有電流，cf間沒有電流，de兩端的電壓為零，fe兩端的電壓為1 V，選項C錯誤，D正確。 答案：BD 3. 如圖所示，質量為m的銅質小閉合線圈靜置于粗糙水平桌面上。當一個豎直放置的條形磁鐵貼近線圈，沿線圈中線由左至右從線圈正上方等高、快速經過時，線圈始終保持不動。則關于線圈在此過程中受到的支持力FN和摩擦力Ff的情況，以下判斷正確的是(　　) A. 靠近線圈時，FN大于mg，Ff向左 B. 靠近線圈時，FN小于mg，Ff向右 C. 遠離線圈時，FN小于mg，Ff向左 D. 遠離線圈時，FN大于mg，Ff向右 解析：楞次定律從阻礙相對運動角度可以表述為“來拒去留”，磁鐵靠

5、近線圈時，磁鐵在線圈的左上方，線圈受到磁鐵的作用力向右下方，FN大于mg，Ff向左，A項正確，B項錯誤；磁鐵遠離線圈時，磁鐵在線圈的右上方，線圈受到磁鐵的作用力向右上方，FN小于mg，Ff向左，C項正確，D項錯誤。 答案：AC 4. [xx·浙江名校測試]“超導量子干涉儀”可用于探測心磁(10－10 T)和腦磁(10－13 T)等微弱磁場，其靈敏度可達10－14 T，其探測“回路”示意圖如圖(甲)。穿過ABCD“回路”的磁通量為Φ，總電流I＝i1＋i2。I與的關系如圖(乙)所示(Φ0＝2.07×10－15 Wb)，下列說法正確的是(　　) A. 圖(乙)中橫坐標的單位是Wb B.

6、穿過“回路”的磁通量越大，電流I越大 C. 穿過“回路”的磁通量變化引發(fā)電流I周期性變化 D. 根據電流I的大小，可以確定穿過“回路”的磁通量大小 解析：圖(乙)中橫坐標是，無單位，選項A錯誤；穿過“回路”的磁通量變化引發(fā)電流I周期性變化，選項C正確，B錯誤；電流I的大小決定于磁通量的變化快慢，不可以確定穿過“回路”的磁通量大小，選項D錯誤。 答案：C 5. 如圖所示，E為電池，L是電阻可忽略不計、自感系數足夠大的線圈，D1、D2是兩個規(guī)格相同且額定電壓足夠大的燈泡，S是控制電路的開關。對于這個電路，下列說法中錯誤的是(　　) A. 剛閉合開關S的瞬間，通過D1、D2的電流大小

7、相等 B. 剛閉合開關S的瞬間，通過D1、D2的電流大小不相等 C. 閉合開關S待電路達到穩(wěn)定，D1熄滅，D2比原來更亮 D. 閉合開關S待電路達到穩(wěn)定，再將S斷開瞬間，D2立即熄滅，D1閃亮一下再熄滅 解析：開關S閉合的瞬間，線圈L可看做暫時的斷路，故通過兩燈泡的電流相等，且同時亮，A對B錯；電路穩(wěn)定后，由于線圈直流電阻忽略不計，將燈泡D1短路，燈泡D2獲得更多電壓，會更亮，C對；若斷開開關S，此時線圈與燈泡D1構成回路，繼續(xù)對其供電，燈泡D1將閃亮一下后再逐漸熄滅，燈泡D2無法形成回路將立即熄滅，D對。 答案：B 6. 一長直導線與閉合金屬線框放在同一桌面內，長直導線中的電流i

8、隨時間t的變化關系如圖所示。在0～時間內，直導線中電流向上如圖中所示。則在0～T時間內，下列表述正確的是(　　) A. 穿過線框的磁通量始終變小 B. 線框中始終產生順時針方向的感應電流 C. 線框先有擴張的趨勢后有收縮的趨勢 D. 線框所受安培力的合力始終向左 解析： 長直導線中的電流先減小后增大，所以穿過線框的磁通量先減小后增大，A錯誤；由楞次定律可以判斷在0～T時間內，線框中始終產生俯視順時針方向的感應電流，B正確；穿過線框的磁通量先減小后增大，由楞次定律知線框先有擴張的趨勢后有收縮的趨勢，C正確；由楞次定律、左手定則判斷線框受安培力的合力方向先向左后向右，D錯

9、誤。 答案：BC 7. 如圖所示，一個邊界為等腰直角三角形、方向垂直于紙面向里的勻強磁場，一固定的正方形金屬框，其邊長與三角形的直角邊相同，每條邊的材料均相同?，F在讓有界勻強磁場向右勻速地通過金屬框，金屬框的下邊與磁場區(qū)域的下邊在一直線上。在磁場通過金屬框的過程中，回路中產生的感應電動勢大小E－t圖象、ab兩點的電勢差Uab－t圖象正確的是(　　) 解析： 由E＝BLv可知導體棒切割時產生的感應電動勢跟切割的有效長度成正比，由于是勻速運動，有效長度跟時間成線性關系，回路中產生的感應電動勢大小先線性減小，當磁場右邊界與cd邊重合時，感應電動勢突變到最大，接著又從最大線性減

10、小，所以A、B錯誤；由楞次定律知，ab邊剛開始切割磁感線時金屬框中感應電流方向是逆時針方向，a點電勢低于b點電勢，ab邊相當于電源，ab兩點的電勢差Uab＝－BLv，直到cd邊剛開始切割磁感線的過程，ab間電阻不變，回路中電動勢線性減小，電流線性減小，ab兩點的電勢差Uab線性減小，當cd邊剛開始切割磁感線時金屬框中感應電流方向是順時針方向，電勢差Uab＝－BLv，同理分析，可得C錯誤，D正確。 答案：D 8. 如圖(甲)，在虛線所示的區(qū)域有豎直向上的勻強磁場，面積為S的單匝金屬線框放在磁場中，線框上開有一小口與磁場外阻值為R的小燈泡相連。若金屬框的總電阻為R/2，其他電阻不計，磁場如圖(

11、乙)隨時間變化，則下列說法正確的是(　　) A. 感應電流由a向b流過小燈泡 B. 線框cd邊受到的安培力指向左 C. 感應電動勢大小為 D. a、b間電壓大小為 解析：磁場B向上減小，由楞次定律知感應電流方向為由a向b，選項A正確；由左手定則知cd邊受到的安培力指向右，故選項B錯誤；感應電動勢E＝＝，且Uab＝E·＝，故選項C錯誤，D正確。 答案：AD 9. [xx·衡水模擬]如圖所示，在水平桌面上放置兩條相距l(xiāng)的平行粗糙且無限長的金屬導軌ab與cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連。金屬滑桿MN垂直于導軌并可在導軌上滑動，且與導軌始終接觸良好。整個裝置放于勻強磁場中，磁

12、場的方向豎直向上，磁感應強度的大小為B。滑桿與導軌電阻不計，滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在桌邊的光滑輕滑輪后，與一質量為m的物塊相連，拉滑桿的繩處于水平拉直狀態(tài)。現若從靜止開始釋放物塊，用I表示穩(wěn)定后回路中的感應電流，g表示重力加速度，設滑桿在運動中所受的摩擦阻力恒為Ff，則在物塊下落過程中(　　) A. 物塊的最終速度為 B. 物塊的最終速度為 C. 穩(wěn)定后物塊重力的功率為I2R D. 物塊重力的最大功率可能大于 解析：由題意分析可知，從靜止釋放物塊，它將帶動金屬滑桿MN一起運動，當它們穩(wěn)定時最終將以某一速度做勻速運動而處于平衡狀態(tài)。設MN的最終速度為v，對MN列平

13、衡方程：＋Ff＝mg，得v＝，所以選項A正確；又從能量守恒角度進行分析，物塊的重力的功率轉化為因克服安培力做功而產生的電熱功率和克服摩擦力做功產生的熱功率，所以有I2R＋Ffv＝mgv，得v＝，故選項B正確；由于滑桿受摩擦力作用，物塊重力的功率大于I2R，故選項C錯誤；物塊重力的最大功率為Pm＝mgv＝，故選項D錯誤。 答案：AB 10. 如圖所示，電阻為R，導線電阻均可忽略，ef是一電阻可不計的水平放置的導體棒，質量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，又能沿足夠長的框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當導體棒ef從靜止下滑一段時間后閉合開關S，則S閉合后

14、 ( 　　) A. 導體棒ef的加速度可能大于g B. 導體棒ef的加速度一定小于g C. 導體棒ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同 D. 導體棒ef的機械能與回路內產生的電能之和一定守恒 解析： 開關閉合前，導體棒只受重力而加速下滑，閉合開關時有一定的初速度v0，若此時F安>mg，則F安－mg＝ma。若F安

15、質檢]半徑為r＝0.5 m帶缺口的剛性金屬圓環(huán)在紙面上固定放置，在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導線，分別與兩塊垂直于紙面的平行金屬板連接，兩板間距離為d＝5 cm，如圖甲所示。金屬環(huán)處在變化的磁場中，磁感應強度B的方向垂直于紙面，變化規(guī)律如圖乙所示(規(guī)定向里為正方向)。在t＝0時刻平板間中心有一電荷量為＋q的微粒由靜止釋放，運動中粒子不碰板，不計重力作用，則以下說法正確的是 ( 　　) A. 第2 s內上極板帶負電 B. 第3 s內上極板帶正電 C. 第3 s末微?；氐搅嗽恢? D. 兩極板之間的電場強度大小恒為3.14 N/C 解析： 由B－t圖象可知第1 s內磁

16、場方向向里且增大，由楞次定律結合安培定則判斷可知第1 s內上極板帶負電，同理可知第2 s內和第3 s內都是上極板帶正電，選項B正確，選項A錯誤；B－t中圖線斜率大小恒定，根據法拉第電磁感應定律有感應電動勢E′＝πr2，場強E＝，聯立得選項D正確；電場力大小恒定，方向周期性變化，分析可知微粒第1 s內向上加速，第2 s內向上減速到零，第3 s內向下加速，第3 s末走到前段位移的一半，故選項C錯誤。 答案：BD 12. 如圖所示，平行光滑金屬導軌與水平面的傾角為θ，下端與阻值為R的電阻相連，勻強磁場垂直軌道平面向上，磁感應強度為B，現使長為l、質量為m的導體棒從ab位置以平行于斜面的初速度向上

17、運動，滑行到最遠位置之后又下滑，已知導體棒運動過程中的最大加速度為2gsinθ，g為重力加速度，不計其他電阻，導軌足夠長，則( 　　 ) A. 導體棒下滑的最大速度為 B. R上的最大熱功率是 C. 導體棒返回ab位置前已經達到下滑的最大速度 D. 導體棒返回ab位置時剛好達到下滑的最大速度 解析：導體棒在下滑的過程中，先做加速運動，根據牛頓第二定律得，mgsinθ－F安＝ma，當F安＝mgsinθ時，速度達到最大，然后做勻速運動，又F安＝BIl，I＝，E＝Blv，聯立可得，導體棒下滑的最大速度為v＝，A項正確；根據R上的發(fā)熱功率P熱＝I2R，I＝可知，導體棒的速度v最大時，

18、感應電流最大，R上的發(fā)熱功率也最大；由題意可知，導體棒上滑時的初速度v0為最大速度，導體棒的加速度最大，mgsinθ＋F安＝2mgsinθ，解得，F安＝mgsinθ，v0＝，R上的最大發(fā)熱功率P熱＝，B項正確；下滑的最大速度與上滑的初速度相同，考慮到滑動過程中導體棒的機械能不斷轉化為電能，所以滑動到同一位置時，下滑時的速度小于上滑時的速度，導體棒返回到ab位置時還沒有達到下滑的最大速度，而是小于最大速度，C、D兩項錯誤。 答案：AB 第Ⅱ卷　(非選擇題，共50分) 二、計算題(本題共4小題，共50分) 13. (10分)[xx·山東濰坊高三質量抽樣]如圖甲所示，平行金屬導軌豎直放置，導

19、軌間距為L＝1 m，上端接有電阻R1＝3 Ω，下端接有電阻R2＝6 Ω，虛線OO′下方是垂直于導軌平面的勻強磁場。現將質量m＝0.1 kg、電阻不計的金屬桿ab，從OO′上方某處垂直導軌由靜止釋放，桿下落0.2 m過程中始終與導軌保持良好接觸，加速度a與下落距離h的關系圖象如圖乙所示。求： (1)磁感應強度B； (2)桿下落0.2 m過程中通過電阻R2的電荷量q。 解析：(1)由圖象知，桿自由下落距離是0.05 m，當地重力加速度g＝10 m/s2，則桿進入磁場時的速度 v＝＝1 m/s① 由圖象知，桿進入磁場時加速度 a＝－g＝－10 m/s2② 由牛頓第二定律得mg－F安

20、＝ma③ 回路中的電動勢E＝BLv④ 桿中的電流I＝⑤ R并＝⑥ F安＝BIL＝⑦ 得B＝＝2 T⑧ (2)桿在磁場中運動產生的平均感應電動勢＝⑨ 桿中的平均電流＝⑩ 通過桿的電荷量Q＝·Δt? 通過R2的電量q＝Q＝0.05 C? 答案：(1)2 T　(2)0.05 C 14. (12分)一電阻為R的金屬圓環(huán)，放在勻強磁場中，磁場與圓環(huán)所在平面垂直，如圖a所示，已知通過圓環(huán)的磁通量隨時間t的變化關系如圖b所示，圖中的最大磁通量Φ0和變化周期T都是已知量，求： (1)在t＝0到t＝T/4的時間內，通過金屬圓環(huán)橫截面的電荷量q； (2)在t＝0到t＝2T的時間內，金

21、屬圓環(huán)所產生的電熱Q。 解析：(1)由磁通量隨時間的變化圖線可知在t＝0到t＝T/4時間內，金屬圓環(huán)中的感應電動勢 E1＝＝① 在以上時段內，金屬圓環(huán)中的電流為I1＝② 則在這段時間內通過金屬圓環(huán)橫截面的電荷量 q＝I1t1③ 聯立求解得q＝④ (2)在t＝T/4到t＝T/2和t＝3T/4到t＝T時間內，金屬圓環(huán)中的感應電動勢E2＝0⑤ 在t＝T/2到t＝3T/4時間內，金屬圓環(huán)中的感應電動勢E3＝＝⑥ 由歐姆定律可知在以上時段內，金屬圓環(huán)中的電流為 I3＝⑦ 在t＝0到t＝2T時間內金屬圓環(huán)所產生的電熱 Q＝2(IRt1＋IRt3)⑧ 聯立求解得Q＝⑨ 答案：(1

22、)　(2) 15. (12分) 如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導線與阻值R＝2 Ω的電阻連接。右端通過導線與阻值RL＝4 Ω的小燈泡L連接。在CDFE矩形區(qū)域內有豎直向上的勻強磁場，CE長l＝2 m，有一阻值r＝2 Ω的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處。CDFE區(qū)域內磁場的磁感應強度B隨時間變化如圖乙所示。在t＝0至t＝4 s內，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4 s時使金屬棒PQ以某一速度進入磁場區(qū)域并保持勻速運動。已知從t＝0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求： (1)通過小燈泡的電

23、流； (2)金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小。 解析：(1)t＝0至t＝4 s內，金屬棒PQ保持靜止，磁場變化導致電路中產生感應電動勢 電路中r與R并聯，再與RL串聯，電路的總電阻 R總＝RL＋＝5 Ω 此時感應電動勢 E＝＝dl＝0.5×2×0.5 V＝0.5 V 通過小燈泡的電流為I＝＝0.1 A (2)當金屬棒在磁場區(qū)域中運動時，由金屬棒切割磁感線產生電動勢，電路為R與RL并聯，再與r串聯，此時電路的總電阻 R′總＝r＋＝2 Ω＋ Ω＝ Ω 由于燈泡中電流不變，所以燈泡的電流IL＝0.1 A，則流過金屬棒的電流為 I′＝IL＋IR＝IL＋＝0.3 A 電動勢E

24、′＝I′R′總＝Bdv 解得金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運動的速度大小 v＝1 m/s。 答案：(1)0.1 A　(2)1 m/s 16. (16分) 如圖甲所示，質量為m的導體棒ab垂直放在相距為l的平行且無限長的金屬導軌上，導體棒ab與平行金屬導軌的摩擦因數為μ，導軌平面與水平面的夾角為θ，并處于磁感應強度大小為B、方向垂直于導軌平面向上的勻強磁場中。R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器連入電路的阻值，不計其他電阻?，F由靜止釋放導體棒，當通過R的電荷量達到q時，導體棒ab剛好達到最大速度。重力加速度為g。 (1)求從釋放導體棒到棒達到最大速度時下滑的距離s和最大速度vm；

25、(2)若將左側的定值電阻和滑動變阻器換為水平放置的電容為C的平行板電容器，如圖乙所示，導體棒ab由靜止釋放到達到(1)中的速度vm需要多少時間(用vm表示最大速度)? 解析：(1)對于閉合回路，在全過程中，根據法拉第電磁感應定律得ab中的平均感應電動勢 ＝＝① 由閉合電路歐姆定律得通過R的平均電流＝② 通過R的電荷量q＝Δt③ 聯立①②③得：s＝q 在ab加速下滑的過程中，根據牛頓第二定律： mgsinθ－μmgcosθ－FA＝ma④ 式中安培力FA＝BIl⑤ 其中I＝⑥ 當④中的加速度為0時，ab的速度v＝vm⑦ 聯立④⑤⑥⑦得：vm＝(R＋Rx)(sinθ－μcosθ) (2)設ab下滑的速度大小為v時經歷的時間為t，通過ab的電流為i，則： mgsinθ－μmgcosθ－Bil＝ma⑧ 設在時間間隔Δt內平行板電容器增加的電荷量為ΔQ，則： i＝⑨ 此時平行板電容器兩端的電壓的增量為ΔU＝BlΔv⑩ 根據電容的定義C＝? 而Δv＝aΔt? 聯立上面各式得ab下滑的加速度 a＝g 上式表明ab做初速度為0的勻加速運動，所以 t＝ 答案：(1)q　(R＋Rx)(sinθ－μcosθ) (2)