2023年高考物理第十二章电磁感应A卷练习.docx

第十二章 电磁感应〔A卷〕 一、此题共12小题，每题4分，共48分，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分. 1.关于电磁感应中感应电动势大小的正确表达是〔〕 A.穿过某导体框的磁通量为零时，该线框中的感应电动势一定为零 B.穿过某导体框的磁通量越大，该线框中的感应电动势就一定越大 C.穿过某导体框的磁通量变化越大，该线框里的感应电动势就一定越大 D.穿过某导体框的磁通量变化率越大，该线框里的感应电动势就一定越大 解析Φ=0或Φ最大时，ΦΔΦΦ变化，那么A中E≠0，也可以得出A、B项不对；由法拉第电磁感应定律知E=，E与成正比，而不是与ΔΦ成正比，故D项对，C项不对. 答案：D 2.如以下图，虚线框内有匀强磁场，1和2为垂直磁场方向放置的两个圆环，Φ1和Φ2表示穿过两环的磁通量，那么有〔〕 A.Φ1>Φ2 B.Φ1=Φ2 C.Φ1<Φ2 解析Φ1=Φ2.此题的正确选项B. 答案：B 3.一个n匝的圆形线圈放在匀强磁场中，线圈平面与磁场方向夹角为α，磁感应强度随时间均匀变化时产生感应电流，以下哪些措施可使此电流增加一倍〔导线规格不变〕〔〕 α增加一倍 解析：I=和R0都是常量，应选项C可行. 答案：C 4.如以下图，两个用同种金属做成的粗细均匀、边长相同的正方形导线框a、b，a的质量比b大.它们都从有理想边界、垂直于纸面向里的匀强磁场的上边界处无初速释放，在它们全部进入磁场前，就已经到达了各自的稳定速度.以下说法正确的选项是() 解析：稳定即匀速，当时有mg=，因此稳定速度 v=∝mR；在此题条件下，质量跟导线横截面积成正比，而电阻跟导线横截面积成反比，因此两线圈的m与R的乘积相同，即稳定速度一定相同.进入磁场过程通过线圈截面的电量q=，因此通过a线圈截面的电荷量较大.安培力功率等于重力功率.而重力功率P=mgv∝m，因此a的安培力的功率较大. 答案：CD 5.磁带录音机既能用作录音，也可用作放音；其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b，如以下图不管是录音或放音过程，磁带或磁隙软铁会存在磁化现象.对于它们的录音、放音过程中主要工作原理的描述，正确的选项是〔〕 A.录音的主要原理是电磁感应，放音的主要原理是电流的磁效应 B.放音的主要原理是电磁感应，录音的主要原理是电流的磁效应 解析：录音时，将声音信号变成电信号，加在线圈两端，使磁头b被磁化，由于电信号强弱不同，磁带被磁化程度不同，可见录音时的主要原理是电流的磁效应；放音时，磁带上变化的磁场通过磁头，在线圈中产生感应电流，可见放音时的主要原理是电磁感应. 答案：B 6.质量为m、边长为L的正方形线圈，线圈的ab边距磁场左边界的距离为s，线圈从静止开始在水平恒力F作用下，穿过如图所示的有界匀强磁场，磁场宽度为d(d>L),假设它与水平面间没有摩擦力的作用，ab边刚进入磁场的速度与ab边刚离开磁场时速度相等.以下说法正确的选项是() 场和离开磁场的过程中通过线圈的电量相等 解析：由q=可知进入磁场过程和离开磁场过程中磁通量的变化是相同的，故这两过程中通过金属框的电量相等，A选项正确；由于L<d，线圈全部在磁场里不受安培力的作用而做匀加速运动，所以推得线圈刚进入时必做减速运动，未全部进入时可能出现安培力等于拉力的平衡状态，而使线圈开始做匀速运动，其速度为,但也可能未出现这种情况，如进入过程始终减速，故B选项错误；由分析可知，线圈刚全部进入磁场时的速度v为最小速度，取线圈刚全部进入到ab边刚离开磁场过程，有-v2=2 (d-L)，又=2s，联立得出最小速度为v=,C选项正确；从开始运动到线圈完全出磁场.由动能定理F(s+d+L)-W安=mv2，得W安=2Fd，那么线圈中消耗的电能为2Fd，D选项正确. 答案：ACD 7.如以下图,匀强磁场的方向垂直于电路所在平面,导体棒ab与电路接触良好.当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时,假设不计摩擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡L未被烧毁,电容器C未被击穿,那么该过程中〔〕 答案：AB 8.两根相距为L足够长的金属直角导轨如以下图放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B，方向水平向右的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下匀速运动.重力加速度为g.以下说法正确的选项是() μmg+ μmg 解析：ab杆的速度方向与磁感应强度的方向平行，只有cd杆运动切割磁感线，设cd杆向下运动的速度为v1，根据闭合电路的欧姆定律及法拉第电磁感应定律有：I=，E=BLv1，cd杆只受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力作用〔因为cd杆与导轨间没有正压力，所以摩擦力为零〕.由平衡条件得：mg=BLI=，解得cd杆向下匀速运动的速度为.ab杆的受力如以下图，根据平衡条件可得：N=2mg,F=f=2μmg.综上所述，选项BCD正确. 答案：BCD 点评：此题考查电磁感应现象和力的平衡问题.对ab能正确地受力分析才能求解其所受的摩擦力大小. 9.铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置.能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图〔甲〕所示〔俯视图〕.当经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收.当火车通过线圈时，假设控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图〔乙〕所示，那么说明火车在做〔〕 解析：由乙图结合E=BLv可知B正确. 答案：B 10.如以下图，两个电流表G1、G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“+〞接线柱流入时，指针向右摆，电流从“-〞1的示数与G2的示数相等，现将K断开，那么将出现〔〕 1的指针向左摆动 2的指针向左摆动之后再向右摆动 解析：K断开瞬间，由于L自感作用，产生与原电流同方向的感应电流，即自感电动势方向从左向右，L、G1、G2和灯A组成闭合回路，L相当于电源，但由于开始G1与G2示数相等，灯A不能闪亮，只是缓慢熄灭，依题中规定，G1的指针向左摆动，G2指针向左摆动之后向右摆动. 答案：CD 11.两个闭合铝环，挂在一根水平光滑的绝缘杆上，当条形磁铁的N极向左插向圆环时，如以下图，关于两圆环运动情况的以下说法中正确的选项是〔〕 A.同时向左移动，间距增大 B.同时向左移动，间距变小 C.同时向左移动，间距不变 D.同时向右移动，间距增大 解析：当条形磁铁向左插向圆环时，圆环中磁通量增加，产生感应电流，由楞次定律的表现形式阻碍物体间的相对运动即“来拒去留〞，使两环向左运动，又两环中产生同向感应电流而互相吸引，两环间距减小，故B正确. 答案：B 12.如以下图，光滑U形金属导轨PQMN水平固定在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨宽度为L.QM之间接有阻值为R的电阻，其余局部电阻不计.一质量为m,电阻为R的金属棒ab放在导轨上，给棒一个水平向右的初速度v0使之开始滑行，最后停在导轨上.由以上条件，在此过程中可求出的物理量有() 解析：由能量守恒定律可知金属棒的动能m全部转化为系统焦耳热，由条件可知电阻R上产生的焦耳热为m，选项A正确；由动量定理可得BILΔt=mv，通过电阻R的总电荷量Q=IΔt=mv/BL, 选项B正确；由法拉第电磁感应定律E=ΔΦ/Δt,ΔΦ=BLs,I=E/2R，Q=IΔt，Q=mv/BL，联立解得ab棒运动的位移s=，选项C正确；不能解得ab棒运动的时间，选项D错. 答案：ABC 二、此题共5题，共72分，解容许写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位〕 13.如以下图，用同样的导线制成的两闭合线圈A、B，匝数均为10匝，半径rA=2rB，在线圈B所围区域内有磁感应强度均匀减小的匀强磁场，那么线圈A、B中产生感应电动势之比EA：EB为多少？两线圈中感应电流之比IA：IB为多少？ 解析：， . 答案：1:1 1:2 线框abcd，边长为L，其中ab边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，现有一段长度、粗细、材料均与ab边相同的电阻丝PQ架在线框上，并以恒定的速度v从ad边滑向bc边，如以下图，PQ在滑动过程中与导线框的接触良好，当PQ滑过L的距离时，通过aP电阻丝的电流是多大？方向如何？PQ两端的电压多大？ 解析：PQ切割磁感线时产生感应电动势，PQ视为一个电源，E=BLv，内阻为R，此电源的外电路是两个电阻的并联，Rap=R，Rbp=R，总电阻R并= =R，设通过Rap的电流为I1，通过Rbp的电流为I2，如右图所示，据闭合电路的欧姆定律I=，PQ两端的电压即电源的路端电压 U=IR并=，I1=，I1=，方向P→a. 答案：方向P→a 15.如图甲所示，在匀强磁场中，与磁感应强度B成30°角放置一边长为10 cm的正方形线圈，共100匝，线圈电阻r=1 Ω，与它相连的电路中，电阻R1=4 Ω，R2=5 Ω，电容C=10μF.磁感应强度变化如图乙所示，开关S在t=0时闭合，在t2=1.5 s时又断开.求： 〔1〕t1=1 s时，R2中电流的大小及方向； 〔2〕S断开后，通过R2的电荷量. 解析：〔1〕t1=1 s时线圈中产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得E=① 通过R2的电流的大小I=② 将数据代入①②可解得I=0.025 A 由楞次定律可知，通过R2的电流方向从右向左. 〔2〕电容器两端的电压Uc=IR2×5 V=0.125 V Q=CUc=10×10-6××10-6 C ∴×10-6 C. 答案×10-6 C 16.如图，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ角固定，轨距为d.空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B.P、M间所接电阻阻值为R.质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效电阻为r.现从静止释放ab，当它沿轨道下滑距离s时，到达最大速度.假设轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g.求： 〔1〕金属杆ab运动的最大速度； 〔2〕金属杆ab运动的加速度为gsinθ时，电阻R上的电功率； 〔3〕金属杆ab从静止到具有最大速度的过程中，克服安培力所做的功. 解析： (1)当杆到达最大速度时F=mgsinθ 安培力F=BId 感应电流I= 感应电动势E=Bdvm 解得最大速度vm=. (2)当ab运动的加速度为gsinθ时 根据牛顿第二定律mgsinθ-BI′d=m×gsinθ 电阻R上的电功率P=I′2R 解得P= (3)根据动能定理mgs·sinθ-WF= mvm2-0 解得WF=mgs·sinθ- . 答案：〔1〕〔2〕 〔3〕mgs·sinθ- 17.位于竖直平面内的矩形平面导线框abcd，ab长L1=1.0m，bd长L2=0.5 m，线框的质量m=0.2 kg，电阻R=2 Ω.其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界PP′和QQ′均与ab平行.两边界间距离为H，H>L2，磁场的磁感应强度B=1.0T，方向与线框平面垂直.如以下图，令线框的dc边从离磁场区域上边界PP′的距离为h=0.7 m处自由下落.线框的dc边进入磁场以后，ab边到达边界PP′之前的某一时刻线框的