2025届高考物理一轮复习单元测试：（十一）电磁感应

2025届合肥皖智高级中学芙蓉校区单元测试（十一） 物理参考答案 本卷测试内容：电磁感应 完成时间：75分钟 一、单选题： 1．C 解析：A．磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，由图可知，图甲中M、N两点的磁感应强度的方向是不同的，所以图甲中，M、N两点磁感应强度不相同，故A错误； B．根据条形磁铁的磁场的特点可知，当线圈穿过磁铁从M运动到L的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，故B错误； C．图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框平面与磁感应强度方向之间的夹角发生变化，穿过线框的磁通量也发生变化，所以线框中有感应电流产生，故C正确； D．距离通电直导线越远，磁感应强度越小，所以在图丁中，线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，向里穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流产生，故D错误。 故选C。 2．D 解析：A．根据楞次定律，在0~1s过程中，磁感应强度不断增大，在两环之间区域有逆时针方向的感应电动势，点相当于是电源正极，点相当于是电源负极，，故A错误； B．在0~1s过程中小圆环上的电流方向与箭头所示方向相反，故B错误； C．在1s~3s内，磁感应强度的变化率不变，可知在前后瞬间回路中感应电动势不变，则电流也不变，故C错误。 D．由法拉第电磁感应定律： 即理想电压表读数为，故D正确。故选D。 3．D 解析：A．由于环a带负电，当其顺时针加速转动时，形成的电流为逆时针增大的电流，根据右手定则，其内有（金属圆环a内）垂直向外增强的磁场，其外金属圆环b处有垂直向里的磁场，产生的感应电流为顺时针，根据左手定则可知，此时金属圆环b有扩张的趋势，A错误； B．由于环a带负电，当其顺时针减速转动时，形成的电流为逆时针减小的电流，根据右手定则，其内有（金属圆环a内）垂直向外减弱的磁场，其外金属圆环b处有垂直向外的磁场，产生的感应电流为逆时针，根据左手定则可知，此时金属圆环b有收缩的趋势，B错误； CD．当环a逆时针加速旋转时，电流方向为顺时针，并且电流在增大,根据安培定则，其内有（金属圆环a内）垂直向里的磁场，其外金属圆环b处有垂直向外的磁场，金属环b总的磁感应强度方向向里（因为环内向里的磁通量大于向外的磁通量），根据左手定则可知，金属圆环b有收缩的趋势，环a加速旋转，电流增大磁感应强度增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，金属环b中的电流应为逆时针，C错误，同理可知D正确。故选D。 4．B 解析：A．由右手定则可知，通过导体棒的电流方向由O流向A，由于导体棒OA相当于电源的内部，则导体棒O点的电势比A点的电势低，故A错误； BCD．导体棒OA产生感应电动势为： 则电路电流为： 电阻两端的电压为： 在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为： 在导体棒旋转一周的时间内，电路中产生的焦耳热为 ，故B正确，CD错误。故选B。 5．D 解析：A．导体棒转动时，根据右手定则可知，产生的感应电流流过电阻R的方向向上，可知电容器下板带正电，带电微粒带正电，选项A错误； B．若增大角速度，则电容器两板间电压变大，场强变大，向上的电场力变大，可知微粒将向上运动，选项B错误； C．金属棒产生的电动势为：，选项C错误； D．感应电流： 电阻消耗的电功率为：，选项D正确。 故选D。 6．B 解析：A．断开开关前，通过线圈的电流为1.5A，则线圈所在支路的总电阻 线圈的直流电阻：，故A错误； B．断开开关前，通过线圈的电流方向向右，断开开关瞬间，线圈产生的感应电流方向向右，则通过灯泡的电流方向向左，故B正确； C．断开开关前通过灯泡的电流： 由题图乙可知，断开开关后，通过灯泡的电流从1.5A逐渐减小到零，灯泡不会闪亮，而是逐渐变暗最后熄灭，故C错误； D．由于，故可由题图乙得，通过电阻R的电荷量等于图像与时间轴所围的面积，大小约为：，故D错误。故选B。 7．A 解析：A．有磁场时，会在空间形成涡旋电场，电场力对小球做功，小球离开管口的速率大于撤去磁场时的速率，故A正确； B．撤去磁场后，小球竖直方向受力不变，运动时间不变，故B错误； C．根据牛顿第二定律有： 解得：v虽然在增加但是B在减小，所以qvB不一定是一直增加的，故C错误； D．有磁场时，小球在玻璃管中运动时，涡旋电场也在做功，故小球与地球组成的系统机械能不守恒，故D错误。故选A。 8．B 解析：A．该科普玩具的原理是电磁感应，故A错误； B．磁铁上下翻转后重复实验，穿过圆环过程中，磁通量方向相反，根据楞次定律可知，将会产生负向电流后产生正向电流，故B正确； C．若将线圈匝数加倍后，根据法拉第电磁感应定律： 可知，线圈中感应电动势也加倍，由电阻定律： 可知，线圈匝数加倍，长度也加倍，电阻加倍，由欧姆定律： 可知，线圈中感应电流的峰值不会加倍，故C错误； D．若没有磁场力，则由机械能守恒定律： 可得： 若将h加倍，速度并非变为原来的2倍，实际中存在磁场力做负功，速度也不是原来的2倍，则线圈中产生的电流峰值不会加倍，故D错误。故选B。 二、多选题： 9．BC 解析：AB．已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，则PQ在磁场一直匀速运动，由法拉第电磁感应定律，PQ产生的感应电动势不变，由闭合电路欧姆定律，电路中的电流不变。由右手定则，PQ中电流方向从Q到P，MN中电流方向从M到N。设时MN中电流为，若PQ刚出磁场后经一段时间后MN才进入磁场，由右手定则，MN中电流方向从N到M，即此时电流立即反向。MN刚进磁场时的速度与PQ刚进磁场时相同，MN进入磁场后仍匀速运动，因此电流大小不变，故A错误，故B正确； C．PQ刚进磁场时，MN两端的电势差记为，若PQ还未离开磁场时MN已进入磁场，根据题设此时两导体棒速度相等，回路电流为零，MN两端的电势差（导体棒切割磁场产生的电动势）为，两导体棒均未离开磁场前做匀加速运动，电动势均匀增大，当PQ离开磁场时，MN的速度大于其刚进入磁场时的速度，其两端的电势差U发生突变，且略大于，此后MN做加速度减小的减速运动，MN两端的电势差逐渐减小，故C正确； D．只有两导体棒同时在磁场中运动时，MN两端的电势差才等于，但不会恒定不变，故D错误。故选BC。 10．AC 解析：A．由题意可知，线框由静止到线框边到达磁场边界时，在外力的驱动下线框做匀加速直线运动；线框完全进入磁场到线框边到时，线框做匀减速直线运动（加速度由线框重力的分力提供）；线框冲出磁场到线框边到达磁场边界时，线框做变减速直线运动。当线框开始进磁场到完全进入磁场时发生的时间为t，根据法拉第电磁感应定律有有： 过程中受到的安培力： 以上方程联立得： 则线框进入磁场过程的冲量为： 线框完全进入磁场到线框边到时，线框受到安倍力为0，则安培力的冲量为0；线框冲出磁场，线框边到达磁场边界发生的时间为，根据法拉第电磁感应定律有： 过程中受到的安培力： 以上方程联立得： 则线框出磁场过程的冲量为： 得：，故A正确； B．由题意分析可知，线框完全进入磁场线框边到达磁场边界，此时线框的速度最大，设此时的速度为，由运动学公式有： 此刻线框产生的感应电动势为E，线框产生的电流为I，则有： 以上方程联立代入数值解得：，故B错误； C．线框进入磁场过程中，对线框进行受力分析，根据牛顿第二定律有 根据感应电动势及线框所受的安倍力有： 则有： 根据加速公式有： 则拉力的功率与时间的关系为 ，故C正确； D．线框边到时，设此时的速度为，在线框完全进入磁场到线框边到的过程中，线框做匀减速直线运动，加速度由线框重力的分力提供，则有： 由速度位移公式得： 又因为： 设线框从边刚离开边界到边抵达边界过程中发生的时间为，由以上解答可知线框出磁场过程的冲量为： 根据动量定理有： 以上方程联立代入数据解得：，故D错误。故选AC。 三、非选择题： 11．(6分) 顺 1.6 解析：[1]金属环的速度可以分解为平行于直导线的分速度与垂直于直导线的向右的分速度；金属环平行于直导线方向的分运动不产生感应电动势，不产生感应电流，金属环 垂直于直导线方向的分运动导致穿过金属环的磁通量减小，产生感应电动势，产生感应电流，根据楞次定律，初始时环中产生的感应电流方向是顺时针。 [2]金属环水平方向做减速运动，最终水平向右的速度减为零，金属环的速度平行于直导线，最终金属环平行于直导线做匀速直线运动，沿导线方向分速度为 根据能量守恒：最终环中能产生1.6J的电能。 12．(10分) (1)B (2)AB (3) 顺时针 向左 解析：（1）断开开关时，A线圈中电流迅速减小，则B线圈中磁通量减小，出现感应电流，使灵敏电流计指针向左偏转；为了同样使指针向左偏转，应减小B线圈中的磁通量或增加B线圈中反向的磁通量。 A．闭合开关，A线圈中的电流突然增大，则B线圈中的磁通量增大，故A错误； B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出，则B线圈中的磁通量减小，故B正确； C．开关闭合时将滑动变阻器的滑片向左滑动，滑动变阻器接入电路阻值减小，A线圈中的电流增大，则B线圈中的磁通量增大，故C错误。 故选B。 （2）A．时刻电流为0，说明感应电动势为零，由可知穿过线圈的磁通量的变化率为0，故A正确； B．由“来拒去留”可知在到时间内，强磁铁受到线圈向上的作用力F，且初始阶段有F小于重力，由可知初始阶段强磁铁的加速度小于重力加速度，故B正确； C．由“来拒去留”可知强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力始终向上，故C错误； D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈产生的内能，故D错误。故选AB。 （3）根据安培定则，螺线管内部磁场向右，金属环中的磁场向右，当光照增强时，光敏电阻的阻值减小，回路电流增大，金属环的磁通量增大，根据增反减同，感应电流的磁场向左，根据安培定则，从右向左看，金属环A中电流方向为顺时针；金属环A是顺时针电流，螺线管是逆时针的电流，反向电流相互排斥，金属环将向左运动。 13．(10分)（1），；（2） 解析：（1）设感应电动势为，由法拉第电磁感应定律知： 代入得： 设电压表电压为，则电压表示数为： 代入得： （2）一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功为： 每根金属棒在磁场运动时间为： 电路中电流为： 代入得： 14．(14分) (1)1.5m/s (2) (3)1.08J 解析：（1）设导体棒ab运动的最大速度为，ab棒切割磁感线产生的电动势 根据闭合电路欧姆定律有： 当速度最大时，加速度为零，则有： 解得最大速度： （2）ab棒的速度v=1m/s时，安培力为： 根据闭合电路欧姆定律有： 由牛顿第二定律： 解得： （3）导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，电流产热为Q，由功能关系可得 又 联立解得： 15．(18分) (1) (2)，1.8N (3)32.3W (4)2.53m 解析：（1）做匀加速直线运动： 解得： （2）由图像可得在1~2s内，棒做匀加速运动，其加速度为 依题意物块的加速度也为，由牛顿第二定律可得： 解得细绳受到拉力： （3）由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律推导出“双棒”回路中的电流为 ， 由牛顿运动定律和安培力公式有： 由于在1~2s内棒G做匀加速运动，回路中电流恒定为： 两棒速度差为： 由图像可知时，棒的速度为： 此刻棒的速度为： 保持不变，这说明两棒加速度相同且均为；对棒由牛顿第二定律可求得其受到水平向右拉力： 其水平向右拉力的功率： （4）棒停止后，回路中电流发生突变，棒受到安培力大小和方向都发生变化，棒是否还拉着物块一起做减速运动需要通过计算判断，假设绳子立刻松弛无拉力，经过计算棒加速度为： 物块加速度为： 说明棒停止后绳子松弛，物块做加速度大小为2.5m/s2的匀减速运动，棒做加速度越来越小的减速运动；由动量定理、法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可以求得，在2~3s内： 棒滑行的距离： 这段时间内物块速度始终大于棒滑行速度，绳子始终松弛。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届合肥皖智高级中学芙蓉校区单元测试（十一） 物 理 试 题 本卷测试内容：电磁感应 完成时间：75分钟 本试卷分为第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分． 班级：___________ 姓名：___________ 学号：___________ 第Ⅰ卷（选择题 共42分） 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1．关于下列四种情境说法正确的是( ) A．图甲中，M点与N点磁感应强度相同 B．图乙中，线圈穿过磁铁从M运动到L的过程中，穿过线圈的磁通量一直增大 C．图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框中有感应电流产生 D．图丁中，线框与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，线框中没有感应电流产生 2．如图甲所示，用金属裸导线制作大小两个圆环，已知大圆半径为，小圆半径为，两圆环接触相切于点。大圆环上端、和切点处留有一非常小缺口。空间存在着垂直纸面向里的匀强磁场，从时刻起磁感应强度按图乙规律变化，设磁场垂直纸面向里为正方向。则以下说法中正确的是( ) A．在过程中，大圆环上a、b两点电势 B．若将小缺口闭合，在过程中小圆环上有如箭头所示方向的电流 C．若将小缺口闭合，在前后瞬间回路中的电流不同 D．在过程中，将理想电压表正确接在大圆环上的、两点之间，电压表读数为 3．如图所示，均匀带负电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a环绕O点在其所在平面内旋转时，b环中产生顺时针方向的感应电流且具有收缩趋势，则圆环a ( ) A．顺时针加速旋转 B．顺时针减速旋转 C．逆时针加速旋转 D．逆时针减速旋转 4．如图所示，半径为L的圆形金属导轨的圆心为O，在圆导轨内存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现将一长度为L、阻值也为r的导体棒置于磁场中，让其一端O点与圆心重合，另一端A与圆形导轨良好接触。在O点与导轨间接入一阻值为r的电阻，导体棒以角速度ω绕O点沿逆时针方向做匀速圆周运动，其他部分电阻不计。下列说法正确的是( )    A．导体棒O点的电势比A点的电势高 B．电阻两端的电压为 C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻的电荷量为 D．在导体棒旋转一周的时间内，电路中产生的焦耳热为 5．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为阻值为2R的金属棒，一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度水平匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和一个平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是( ) A．带电微粒带负电 B．若增大角速度，微粒将向下运动 C．金属棒产生的电动势为 D．电阻消耗的电功率为 6．如图甲所示为研究自感现象的电路图，其中灯泡的电阻，定值电阻，A、B间电压。闭合S，电路处于稳定状态；时断开S，通过线圈L的电流随时间变化的图线如图乙所示。下列说法正确的是( ) A．线圈L的直流电阻为4Ω B．断开开关瞬间，通过灯泡的电流方向向左 C．断开开关时，可以观察到灯泡闪一下再灭 D．通过电阻R的电荷量约为 7．如图所示，玻璃圆管内壁光滑、竖直放置在方向竖直向上、磁感应强度B随时间均匀减小的磁场中。有一带正电的小球（可视为质点），以速率v0沿逆时针方向从管口上端贴着管壁水平射入管内，经过一段时间后从底部离开圆管，小球从下端离开玻璃管时磁场还没减小到0，若再次重复该过程，小球以相同速率v0进入管内，同时撤去磁场，设运动过程中小球所带电量不变，空气阻力不计。下列说法正确的是( ) A．撤去磁场后小球离开管口的速率小于有磁场时的速率 B．撤去磁场后小球离开管口的时间大于有磁场时的时间 C．有磁场时小球对玻璃管的压力一定不断增大 D．小球两次在玻璃管中运动时，都只有重力做功，故小球与地球组成的系统机械能守恒 8．有一种科普玩具由一枚强磁铁和一根厚铝管组成，铝管竖直放置，磁铁从铝管上端口由静止释放，在铝管内下落很慢。小明同学认为铝管可以等效成多个铝环叠放，所以用套在长玻璃管外的线圈代替铝环，结合传感器进行研究，如图甲所示。现将连接电流传感器的线圈套在竖直放置的长玻璃管上，如图甲所示。将强磁铁从离玻璃管上端高为h处由静止释放，磁铁在玻璃管内下落并穿过线圈。如图乙所示是实验中观察到的线圈中电流随时间变化的图像，则( ) A．该科普玩具的原理是电流的磁效应 B．若上下翻转磁铁，电流先负向后正向 C．线圈匝数加倍后重复实验，电流峰值将加倍 D．h加倍后重复实验，电流峰值将加倍 二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 9．如图所示，两条光滑平行的固定金属导轨，导轨所在平面与水平面夹角为，导轨电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，其边界ab、cd均与导轨垂直。现将两相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，运动过程中PQ、MN始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，从PQ进入磁场时开始计时，MN中电流记为I，MN两端电势差记为U，则下列图像可能正确的是( ) A． B． C． D． 10．如图，足够长光滑绝缘斜面的倾角为，且，斜面上相距为1m的水平虚线和之间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，一边长、质量、电阻的正方形金属线框的边紧靠磁场边界。时刻，线框在沿斜面向上的外力作用下，由静止开始以大小为的加速度匀加速进入匀强磁场，当线框边到达磁场边界时，撤去外力，当线框边到达磁场边界时，线框速度恰好减为零。重力加速度取，此过程中说法正确的是( ) A．线框进磁场过程与出磁场过程安培力的冲量相同 B．整个过程线框中感应电流的最大值为2A C．线框进入磁场过程中，拉力的功率与时间的关系为 D．线框从边刚离开边界到边抵达边界经历的时间为 第Ⅱ卷（非选择题 共58分） 三、非选择题：本题共5小题，共58分。考生根据要求做答（第11～12题为实验题或填空题，13～15题为计算题)。 11．(6分) 如图所示，有一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.2kg，在该平面上以5m/s且与导线成角方向的初速度运动，初始时环中产生的感应电流方向是 （选填“顺”或“逆”）时针，最终环中能产生 J的电能。 12．(10分) 甲、乙、丙三位同学分别利用如图所示的装置进行电磁感应现象的探究。 (1)如图a，甲同学在断开开关时发现电流计指针向左偏转，下列操作中也能使指针向左偏转的有________。 A．闭合开关 B．开关闭合时将A线圈从B线圈中拔出 C．开关闭合时，将滑动变阻器滑片向左滑动 (2)如图b所示，乙同学在研究电磁感应现象时，将一线圈两端与电流传感器相连，强磁铁从长玻璃管上端由静止下落，电流传感器记录了强磁铁穿过线圈过程中电流随时间变化的图像，如图c所示，时刻电流为0。下列说法正确的是 _______ A．在时刻，穿过线圈的磁通量的变化率为0 B．在到时间内，强磁铁的加速度小于重力加速度 C．强磁铁穿过线圈的过程中，受到线圈的作用力先向上后向下 D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加 (3)丙同学设计了如图d所示的实验装置，其中R为光敏电阻（其阻值与光照强度呈负相关），轻质金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴（A线圈平面与螺线管线圈平面平行），并位于螺线管左侧。当光照增强时，从右向左看，金属环A中电流方向为 （填“顺时针”或“逆时针”），A将会 （填“向左”或“向右”）运动。 13．(10分) 可测速的跑步机如图甲所示，其测速原理如图乙所示。该机底面固定有间距、长度的平行金属导轨。电极间充满磁感应强度、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，且接有理想电压表和的电阻。绝缘橡胶带上镀有平行细金属条，橡胶带运动时，磁场中始终仅有一根金属条，每根金属条的电阻均为并与导轨接触良好。若橡胶带以速度匀速运动，求： (1)金属条产生的电动势和电压表的示数； (2)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。 14．(14分) 如图所示，水平放置的U形导轨足够长，置于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B＝5T，导轨宽度L＝0.4m，左侧与R＝0.8Ω的定值电阻连接。右侧有导体棒ab跨放在导轨上，导体棒ab质量m＝2.0kg，电阻r＝0.2Ω，与导轨的动摩擦因数μ＝0.2，其余电阻可忽略不计。导体棒ab在大小为10N的水平外力F作用下，由静止开始运动了x＝60cm后，速度达到最大，取。求： (1)导体棒ab运动的最大速度是多少？ (2)当导体棒ab的速度v＝1m/s时，导体棒ab的加速度是多少？ (3)导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，电阻R上产生的热量是多少？ 15．(18分) 如图甲所示，一倾角为的绝缘光滑斜面固定在水平地面上，其顶端与两根相距为的水平光滑平行金属导轨相连，其末端装有挡板、。另一倾角、宽度也为的倾斜光滑平行金属直导轨顶端接一电容的不带电电容器。倾斜导轨与水平导轨在处绝缘连接（处两导轨间绝缘物质未画出），两导轨均处于一竖直向下的匀强磁场中。从导轨上某处静止释放一金属棒，滑到后平滑进入水平导轨，并与电容器断开，此刻记为时刻，同时开始在上施加水平向右拉力继续向右运动，之后始终与水平导轨垂直且接触良好；时，与挡板、相碰，碰撞时间极短，碰后立即被锁定。另一金属棒的中心用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与斜面底端的物块相连；初始时绳子处于拉紧状态并与垂直，滑轮左侧细绳与斜面平行，右侧与水平面平行。在后的速度-时间图线如图乙所示，其中1-2s段为直线，棒始终与导轨接触良好。、、、均平行。已知：磁感应强度大小，，、和的质量均为0.4kg，无电阻，电阻为；导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力均忽略不计；整个运动过程未与滑轮相碰，未运动到处，图甲中水平导轨上的虚线表示导轨足够长。，，，，图乙中为一常数，。求： (1)棒刚滑到倾斜轨道时的加速度大小（电容器工作正常，结果保留1位小数）； (2)在1~2s时间段内，棒的加速度大小和细绳对的拉力大小； (3)时，棒上拉力的瞬时功率； (4)在2~3s时间段内，棒滑行的距离。 第4页，共8页 ( 第 1 页 共 9 页 )高中物理 学科网（北京）股份有限公司 $$