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1、名校名 推荐2019 届高考物理状元必刷题库电磁学专题（ 10）感应电流的方向法拉第电磁感应定律一、单选题1. （ 10 分）图示为一个正方形闭合线圈在足够大的匀强磁场中运动的四种情况, 在线圈中能产生感应电流的是()A.B.C.D.2. （ 10 分）穿过同一闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的阁像分别如图中的所示 ,下列关于回路中感应电动势的说法正确的是()A. 图回路产生恒定不变的感应电动势B. 图回路产生的感应电动势一直在变大C.图回路0 t 1 时间内产生的感应电动势小于t 1 t 2 时间内产生的感应电动势D.图回路产生的感应电动势先变小后变大3. （ 10 分） 电磁感应现象在生
2、产生活中有着广泛的应用。图甲为工业上探测物件表面层内部是否存在缺陷的涡流探伤技术原理图。其原理是将线圈中通入电流, 使被测物件内产生涡流, 借助探测线圈内电流变化测定涡流的改变, 从而获得被测物件内部是否断裂及位置的信息。图乙为一个带铁芯的线圈L、开关 S 和电源用导线连接起来的跳环实验装置, 将一个套环置于线圈L 上且使铁芯穿过其中, 闭合开关S 的瞬间 , 套环将立刻跳起。 关于对以上两个应用实例理解正确的是()1名校名 推荐A. 能被探测的物件和实验所用的套环必须是导电材料B. 涡流探伤技术运用了互感原理 , 跳环实验演示了自感现象C.以上两个应用实例中的线圈所连接电源都必须是变化的交流
3、电源D.以上两个应用实例中的线圈所连接电源也可以都是稳恒电源4. （ 10 分） 如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图, 线圈匝数为n. 面积为 S.电阻为 R.匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈. 磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。设磁场向右穿过线圈为正. 则在 0 到 t 2 时间内 , 下列说法中正确的是()A. 先是线圈 a 端的电势高 , 后是线圈 b 端的电势高B. 线圈 a、b 两端的电势差从nSB1 先均匀减小到0, 后均匀增大到 nSB2t1t1nS B2B1C.线圈 a、b 两端的电势差 U ab 恒为t1t2D.若用导线将线圈 a、 b 两端连接起来 , 则通过导
4、线横截面的电荷量nS B2B1qR5. （ 10 分） 如图所示 , 将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上, 一端接上电池 ( 电池另一极与锉刀接触 ), 手执导线的另一端 , 在锉刀上来回划动 , 由于锉刀表面凹凸不平, 就会产生电火花。下列说法正确的是 ()A. 产生电火花的回路只由导线与电池组成B. 如导线端只向一个方向划动也能产生电火花C.锉刀采用什么材料制成对实验没有影响D.导线端划动的方向决定了自感电动势的方向2名校名 推荐6.（ 10 分） 如图 , 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨 , 导轨平面与磁场垂直。金属杆 P、 Q 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQR
5、S , 一圆环形金属框T 位于回路围成的区域内 , 线框与导轨共面。现让金属杆P、 Q 突然向右运动 , 在运动开始的瞬间, 关于感应电流的方向, 下列说法正确的是()A. PQRS 中沿顺时针方向 , T 中沿逆时针方向B. PQRS 中沿顺时针方向 , T 中沿顺时针方向C. PQRS 中沿逆时针方向 , T 中沿逆时针方向D. PQRS 中沿逆时针方向 , T 中沿顺时针方向7. （ 10 分）图 1 和图 2 是教材中演示自感现象的两个电路图,L1 和 L2 为电感线圈。实验时, 断开开关S1 瞬间 , 灯 A1突然闪亮 , 随后逐渐变暗 ; 闭合开关 S2, 灯 A2 逐渐变亮 ,
6、而另一个相同的灯 A3 立即变亮 , 最终 A2 与 A3 的亮度相同。下列说法正确的是()A. 图 1中 , A1与 L1 的电阻值相同B. 图 1中 , 闭合 S1 , 电路稳定后 , A1中电流大于 L1 中电流C.图 2中 , 变阻器 R 与 L2的电阻值相同D.图 2中 , 闭合 S2 瞬间 ,L2 中电流与变阻器R 中电流相等3名校名 推荐8. （ 10 分）如图所示 , 在光滑水平桌面上有一边长为L 总电阻为R的正方形导线框abcd,在导线框右侧有一边长为2L、磁感应强度为B、方向竖直向下的正方形匀强磁场区域, 磁场的左边界与导线框的ab 边平行。在导线框以速度v 匀速向右穿过磁
7、场区域的全过程中()2BLvA. 感应电动势的大小为RB. 感应电流的方向始终沿abcda 方向C.导线框受到的安培力先向左后向右2B2L3vD.导线框克服安培力做功R9. （ 10 分）如图所示 , 在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R 的直角形金属导轨aOb(在纸面内 ), 磁场方向垂直于纸面朝里, 另有两根金属导轨c、d 分别平行于Oa、Ob放置 . 保持导轨之间接触良好, 金属导轨的电阻不计. 现经历以下四个过程 : 以速率v 移动 d, 使它与 Ob的距离增大一倍 ; 再以速率v 移动 c, 使它与 Oa的距离减小一半 ; 然后, 再以速率2v 移动c, 使它回到原处 ; 最后以速率
8、2v 移动 d, 使它也回到原处. 设上述四个过程中通过电阻R的电荷量的大小依次为Q1、 Q2、 Q3 和 Q4, 则 ()A.Q1Q2=Q3Q4B.Q1=Q2=2Q3=2Q4C.2Q1=2Q2=Q3=Q4D.Q1=Q2=Q3=Q4二、多选题10. （ 10 分） 如图所示 , 圆形导体线圈a 平放在绝缘水平桌面上, 在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b, 二者轴线重合, 螺线管、电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P 向上滑动 , 下列说法中正确的有()4名校名 推荐A. 穿过线圈a 的磁通量增大B. 线圈 a 对水平桌面的压力小于其重力C.线圈 a 中将产生逆时针方向
9、( 俯视 ) 的感应电流D.线圈 a 中将产生顺时针方向( 俯视 ) 的感应电流11. （ 10 分） 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上 , 两铜片 P、Q分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中。圆盘旋转时, 关于流过电阻R 的电流 , 下列说法正确的是()A. 若圆盘转动的角速度恒定, 则电流大小恒定B. 若从上向下看, 圆盘顺时针转动, 则电流沿 a 到 b 的方向流动C.若圆盘转动方向不变, 角速度大小发生变化, 则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2 倍 , 则电流在R 上的热功率也变为原来的2 倍12.（ 10 分
10、） 如图甲所示 , 正六边形导线框abcdef 放在匀强磁场中静止不动, 磁场方向与线框平面垂直 , 磁感应强度 B 随时间 t 的变化关系如图乙所示 . t 0 时刻 , 磁感应强度 B 的方向垂直纸面向里 , 设产生的感应电流顺时针方向为正、 竖直边 cd 所受安培力的方向水平向左为正 . 则下面关于感应电流i 和 cd 所受安培力F 随时间 t 变化的图象正确的是()A.B.5名校名 推荐C.D.13. （ 10 分） 如图所示为磁悬浮列车模型, 质量 M1kg 的绝缘板底座静止在动摩擦因数10.1的粗糙水平地面上. 位于磁场中的正方形金属框ABCD 为动力源 , 其质量 m 1kg ,
11、边长为 1 m , 电阻为 1, 与绝缘板间的动摩擦因数20.4 . OO 为 AD 、 BC 的中点 . 在16, OO CD 区域内磁场如图a 所示 , CD 恰在磁场金属框内有可随金属框同步移动的磁场边缘以外 ; OO BA 区域内磁场如图 b 所示 , AB 恰在磁场边缘以内( g 10m / s2). 若绝缘板足够长且认为绝缘板与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力, 则金属框从静止释放后()A. 若金属框固定在绝缘板上, 金属框的加速度为3 m / s2B. 若金属框固定在绝缘板上, 金属框的加速度为7 m / s2C.若金属框不固定, 金属框的加速度为4 m / s2, 绝缘板仍静止
12、D.若金属框不固定, 金属框的加速度为4 m / s2, 绝缘板的加速度为 2 m / s2三、计算题6名校名 推荐14. （ 10 分） (12分) 如图所示 , 一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁, 在其外部产生一个中心辐射磁场 ( 磁场水平向外), 其大小为( 其中为辐射半径考察点到圆柱形磁铁中心轴线的距离 ,为常数 ), 设一个与磁铁同轴的圆形铝环, 半径为 R(大于圆柱形磁铁的半径), 制成铝环的铝丝其横截面积为S, 铝环由静止下落通过磁场, 下落过程中铝环平面始终水平 , 已知铝丝电阻率为, 密度为, 当地重力加速度为g, 试求 :(1) 铝环下落的速度为 v 时铝环的感应电动势是多大
13、 ?(2) 铝环下落的最终速度是多大 ?(3) 如果从开始到下落高度为h 时 , 速度最大 , 经历的时间为t, 这一过程中电流的有效值I 0是多大 ?15. （ 10 分） 如图甲所示 , 电阻不计、间距为l 的平行长金属导轨置于水平面内, 阻值为 R的导体棒ab 固定连接在导轨左端, 另一阻值也为R 的导体棒 ef 垂直放置到导轨上,ef与导轨接触良好 , 并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在ef 中点 , 另一端固定于墙上, 轻杆与导轨保持平行,ef 、ab 两棒间距为d。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,且从某一时刻开始, 磁感应强度B 随时间 t 按图乙所示的方式变化
14、。1. 求在 0 t 0 时间内流过导体棒ef 的电流的大小与方向;2. 求在 t 0 2t 0 时间内导体棒 ef 产生的热量 ;3.1.5t0 时刻杆对导体棒ef 的作用力的大小和方向。7名校名 推荐参考答案一、单选题1. 答案： D解析： A、线框平行于磁场感应线运动, 穿过线框的磁通量没有变化, 不会产生感应电流, 故 A错误 ;B、线框垂直于磁感线运动, 虽然切割磁感线, 但穿过的磁通量没有变化, 因此也不会产生感应电流 , 故 B错误 ;C、线框绕轴转动, 但穿过的磁通量为零, 且始终为零 , 因此也不会产生感应电流, 故 C 错误 ;D、线框绕轴转动, 导致磁通量发生变化, 因此
15、线框产生感应电流, 故 D 正确 ;故选 :D2. 答案： D解析：根据法拉第电磁感应定律可知, 感应电动势E, 结合数学知识可知, 穿过闭合回t路的磁通量 随时间 t 变化的图线的斜率k由以上知识分析可知, 图中磁通 不t变, 无感应电动势, 故 A 错误 ; 图中磁通量 随时间 t 均匀增大 , 图线的斜率 k 不变 , 即产生的感应电动势不变, 故 B 错误 ; 图中回路在0 t 1 时间内磁通量 随时间 t 变化的图线的斜率为 k1, 在 t 1 t 2 时间内磁通量 随时间 t变化的图线的斜率为k2, 由图可知 ,k 1 大于 k2 的绝对值 , 所以在 0 t1 时间内产生的感应电
16、动势大于在时间内产生的感应电动势, 故 C错误 ; 图中磁通量 随时间 f 变化的图线的斜率的绝对值先变小后变大, 所以感应电动势先变小后变大 , 所以 D 选项正确。3. 答案： A解析：两应用实例均运用了互感原理 , 甲中必须是变化的交流电源 , 乙中可以是稳恒电源 , 也可以是交流电源。4. 答案： D解析：在0 到图时间内 , 由愣次定律得 , 感应电流方向都是由a 到 b, 故 b 端电势高。由BB2 B1S 。电荷量 q It 2 , IRnS B2B1E nS , 得 E n, 得 qR故选 Dtt2R5. 答案： B解析：回路由导线、锉刀、电池组成, 故锉刀必须用易导电的材料制
17、成,所以 A、C 错误。锉刀表面凹凸不平, 在移动过程中电路在通路和断路状态间不断变化, 线圈产生自感电动势, 电火花的产生和自感电动势的方向均与导线端划动方向无关, 故 B 正确 .D 错误。6. 答案： D解析：因为P、 Q 突然向右运动 , 由右手定则可知,PQRS 中有沿逆时针方向的感应电流,穿过 T 中的磁通量减小 , 由楞次定律可知 , T 中有沿顺时针方向的感应电流 , 故 D正确 ,A 、B、C错误。7. 答案： C8名校名 推荐解析：图一中 , 稳定时通过A1 的电流记为 I1 , 通过 L1 的电流记为 I L 。 S1 断开瞬间 , 由于 L1 的自感作用 ,I L 保持
18、不变 , 通过 A1的电流从之前的I 1 突变为 I L . 根据条件 ,A1 变亮 , 所以I LI1 , 因此 A1和 L1 电阻不相等 , 所以 A,B 错误。图二中 , 闭合 S2 时 , 由于自感作用, 通过 L2 与 A2 的电流 I 2 会逐渐增大 , 而通过 R 与 A3 的电流 I 3 立即变大 , 因此不相等 , 所以 D错误 ; 由于最终 A2 与 A3 亮度相同 , 所以两支路电流I 相同, 根据部分电路欧姆定律变形式RU, 两支路 U 与 I 相同 , 所以两支路电阻相同。 由于灯I泡 A2 , A3 完全相同 , 变阻器 R 与 L2 电阻相同 , 所以 C正确。8
19、. 答案： D解析：右手定则可知进入磁场的过程中, 感应电流的方向为abcda 方向 ; 穿出磁场的过程中,感应电流的方向为abcda 方向 , 但进、出磁场的过程安培力始终阻碍导线框运动, 始终向左,则9. 答案： D解析：二、多选题10. 答案： BD解析：滑片 P 向上滑时接入电路的电阻变大, 电流变小由愣次定律和安培定则可知线圈a 中将产生顺时针方向相互吸引 , 故线圈 a 对水平桌面的压力小于其重力, 故11. 答案： AB,D 正确。, 故穿过线圈 a 的磁通量减小 ,A 错误。 ( 俯视 ) 的感应电流 , 则螺线管与线圈B、D 正确 ,C 错误。解析：设圆盘的半径为L, 可认为
20、圆盘由无数根辐条构成, 则每根辐条切割磁感线产生的感应电动势 E1 BL2, 批整个回路中的电源为无数个电动势为E的电源并联而成 , 电源总内阻2为零 , 故回路中电流 IEBL2, 由此可见 A正确 .R 的热功率 PI 2 RB2L4 2, 由此R2R4R可见 , 变为 原来的 2 倍时 ,P 变为原来的4 倍 , 故 D 错。由右手定则可判知B 正确。电流方向与导体切割磁感线的方向有关, 而与切割的速度大小无关, 故 C错。12. 答案： AC解析： 0 2s 内 , 垂直纸面向里的磁场在减弱, 产生正方向的恒定电流cd 边所受安培力向右且减小。 2 3 s内 , 电流仍是正方向 , 且
21、大小不变 , 此过程 cd 边所受安培力向左且增大。3 6 s内, 电流沿负方向 , 大小不变 ,cd 边受安培力先向右后向左。故选A、 C。13. 答案： AD解析： (1) 若金属框固定在绝缘板上:根据法拉第电磁感应定律有: E0.5Vt9名校名 推荐则回路中的电流为 : IE8A ,R所受安培力的大小为:根据牛顿第二定律有:FBIL8N ,FfMm a, fMm g,代入数据解得a3m / s2 , 故 A 正确 ,B 错误 .(2) 若金属框不固定在绝缘板上:对金属框 ,由牛顿第二定律, 则有 : F2mgm解得 :=4m / s2,对绝缘板 ,由牛顿第二定律, 则有 :2mg1m M
22、 g M解得 :2m / s2 因此 C 错误 ,D 正确 ;故选 AD.三、计算题答案： (1)(2)(3)解析：试题分析 :(1) 由题意知圆形铝环所在处的磁感应强度为铝环有效切割长度为其周长, 即当铝环速度为v 时 , 切割磁感线产生的电动势为(2 分 )(2) 当铝环加速度为零时 , 有最大速度, 根据题意有 :铝环的电阻 R 为(1 分 )0铝环的质量(1 分 )铝环中的电流为此时安培力(210名校名 推荐分 )由平衡条件可知(2 分 )联立解得(1 分 )(3) 由能量守恒定律得(2 分)解得(1分)点评 : 难题。本题首先要立即磁场的分布情况, 如何把圆环等效成一个杆切割磁感线,
23、 其次最终稳定时肯定是重力和安培力等大反向, 第三求电流的有效值用电流的热效应。15. 答案： 1.在 0 t 0 时间内 , 磁感应强度的变化率BB0 tt0产生感应电动势的大小E1B SB ldB0 ld tttt0流过导体棒 ef 的电流大小 I1E1B0ld2R2Rt0有楞次定律可判断电流方向为ef2. 在 t 0 2t 0 时间内 , 磁感应强度的变化率B2B0tt0产生感应电动势的大小E2BB2B0ldtSldt0tt流过导体棒 ef 的电流大小 I 2E2B0ld 2RRt0时间内导体棒ef 产生的热量 QI 22Rt0B20l 2d 2Rt03. 在 t 0 1.5t0 时, 磁感应强度 BB0ef 棒受安培力 : FB2 I 2l 2B0 I 2 lB20l 2d 2Rt011名校名 推荐ef 棒受安培力方向水平向左。根据导体棒受力平衡, 杆对导体棒的作用力大小为F, 方向为向右的拉力。解析：12