专题04 电磁感应（期中真题汇编，上海专用）高二物理下学期

专题04 电磁感应 一、单选题 1．(24-25高二下·上海中学东校·期中)电磁感应现象：法拉第发现了电磁感应现象，并进一步得到了产生交流电的方法，永远改变了人类文明。因此他被誉为电磁学的奠基人和交流电之父。电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．手机无线充电器中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量，从而冶炼金属 D．指针式电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 【答案】D 【详解】A．手机无线充电器中，发射线圈接入恒定电流，产生稳定的磁场，接收线圈的磁通量保持不变，不会产生感应电动势，不能实现手机充电，故A错误； B．电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷不是导体，不会产生涡流，故B错误； C．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属中产生涡流，金属会产生大量热量，从而冶炼金属，故C错误； D．指针式电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D正确。 故选D。 2．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线图示意图，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，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到时间内，下列说法正确的是（　　）      A．线圈a端的电势比线圈b端的电势低 B．通过线圈的磁通量的变化量为 C．线圈ab两端的电势差U恒为 D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为 【答案】D 【详解】A．线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知a端电势比b端电势高，故A错误； B．在0到时间内，通过线圈的磁通量的变化量为 故B错误； C．由法拉第电磁感应定律 故C错误； D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，通过导线横截面的电荷量 故D正确。 故选D。 3．(24-25高二下·上海大同中学·期中)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”（感应电流）。“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警。下列说法正确的是（　　） A．欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物上方不停地晃动 B．若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少 C．若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D．若待检测物为塑料，其内部也可以产生“涡流”（感应电流） 【答案】B 【详解】A．因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生高速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，故A错误； BCD．因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能极差，所以监测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物体中无感应电流或电流太小不能引起报警，故CD错误，B正确。 故选B。 4．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，、是两个完全相同的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，灯、的亮度变化情况是（灯丝不会断）（　　） A．S闭合，亮度不变，很亮 B．S闭合，亮度不变，亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮 C．S断开，立即熄灭，亮一下再熄灭 D．S断开，逐渐熄灭，逐渐变亮 【答案】C 【详解】AB．因为线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，所以电路稳定后，线圈L相当于导线，灯泡被短路，所以S闭合后，和同时变亮，之后逐渐变暗直到熄灭，亮度逐渐变亮，故AB错误； CD．S断开后，因处在干路上，电流为零，所以立即熄灭，而线圈L相当于电源，与灯泡构成回路，且以断开之前的电流流过，所以会亮一下再熄灭，故B错误，C正确。 故选C。 5．(24-25高二下·上海大同中学·期中)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l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、极板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态，已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．棒产生的电动势为 B．微粒的电荷量与质量之比为 C．电阻消耗的电功率为 D．电容器所带的电荷量为 【答案】D 【详解】A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势 故A错误； B．电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则 即 故B错误； C．电阻消耗的功率 故C错误； D．电容器所带的电荷量 故D正确。 故选D。 二、实验题 6．(24-25高二下·上海位育中学·期中)如图甲所示的电路中，已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。后电流传感器示数稳定示数分别为、（不计电流传感器内阻）。 (1)测量小灯电流的是图乙中曲线________（填a或b） (2)已知：线圈L产生的自感电动势，是电流的变化率，k为常数，时刻突然断开电键，请在图上继续画出两个电流传感器电流随时间的变化大致图像，即大致形状。 (3)时刻电源两端的输出电压为________。 (4)由图像乙中的数据和题干条件是否可以算出电源的内阻。若能，请计算出内阻，若不能，则说明理由。 【答案】(1)a (2) (3) (4)能，见解析 【详解】（1）开关闭合瞬间，灯泡电流瞬间增大，线圈对电流阻碍作用逐渐减小，通过线圈电流逐渐增大，灯泡分流逐渐减小，所以流经灯泡电流为图乙中曲线a； （2）电键断开后，自感线圈和小灯泡、两个电流传感器组成新的回路，自感线圈作为回路电源，回路电流从逐渐减小，两电流传感器为串联结构，所以电流相同，故时刻突然断开电键，两个电流传感器电流随时间的变化大致图像如图所示。 （3）根据欧姆定律可得时刻电源两端的输出电压为； （4）根据闭合电路欧姆定律可得，时刻有 时刻有 解得， 三、解答题 7．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图，有两条平行光滑导轨，它们的上、下端分别位于等高处，二者构成了倾斜角为的斜面，两导轨间距离为d，上端之间与阻值为R的电阻相连。在导轨中段有两条与两导轨共面的平行水平虚线和，两虚线间的距离为s，二者之间（含两虚线）有方向垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在上方，有一水平放置的金属杆，质量为m，金属杆与两导轨的接触点分别为a，b，ab段的电阻值为r。已知当地重力加速度为g，空气阻力可不计。把金属杆自由释放，到达虚线处时沿轨道向下的加速度为其刚静止释放时的加速度的一半。求 (1)金属杆到达虚线处瞬间，a、b两点的电压为多少？ (2)在金属杆经过磁场区域过程中，已知金属杆产生的焦耳热为Q，那么电阻R产生的热量？ (3)在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量q？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）刚开始释放时，对金属杆受力分析，由牛顿第二定律 可得，金属杆刚从静止释放时的加速度为 由题意可得，金属杆到达虚线处的加速度为 金属杆到达虚线处，对金属杆受力分析有 由欧姆定律可得，a、b两点的电压为 解得 （2）由焦耳定律可得 则电阻R产生的热量为 （3）由题意可得，电荷量为 由闭合电路的欧姆定律 由法拉第电磁感应定律 联立可得，在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量为 四、填空题 8．(24-25高二上·上海西中学·)如图，光滑绝缘水平面上一正方形线圈以某初速度滑过一有界匀强磁场。磁场宽度大于线圈宽度。线圈滑入和滑出磁场的过程中，通过线圈横截面的电量分别为和，产生的焦耳热分别为和，则______，______（均选填“<”、“=”或“>”）。 【答案】 = > 【详解】[1]根据电荷量的计算公式可得 由于线圈滑入和滑出磁场的过程中穿过线圈磁通量的变化量ΔΦ相等，线圈电阻R相等，所以线圈滑入和滑出磁场的过程中，通过线圈横截面的电量 q1=q2 [2]设正方形线圈刚滑入磁场瞬间初速度为v1，完全进入磁场时速度为v，完全离开磁场时速度为v2，线圈的边长为L。 正方形线圈滑入磁场过程中，取向右为正方向，根据动量定理有 正方形线圈滑出磁场过程中，取向右为正方向，根据动量定理有 由于 则 mv-mv1=mv2-mv 解得 v1-v=v-v2 正方形线圈滑入磁场过程中产生的焦耳热为 正方形线圈滑出磁场过程中产生的焦耳热为 由于 v1+v＞v+v2 则有 Q1＞Q2 五、综合题 电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系，电磁感应在生活、生产中有广泛的应用。 9．(24-25高二下·上海格致中学·期中)麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感应电场，如果磁场随时间均匀变化，则产生的电场______（选填“随时间变化”或“不随时间变化”）。如图（a）所示，半径为的金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻构成闭合回路，圆环内加一垂直于纸面的变化的磁场，变化规律如图（b），规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻，则2~3s内流过电阻的电流方向为___________（选填“”或“”），时，__________。 10．(24-25高二下·上海格致中学·期中)如图所示，是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，、、是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，灯立即亮，、灯逐渐亮 B．开关S闭合至电路稳定后，、灯亮，灯不亮 C．开关S断开时，灯立即熄灭，灯闪亮一下再逐渐熄灭 D．开关S断开时，灯立即熄灭，灯闪亮一下再逐渐熄灭 11．(24-25高二下·上海格致中学·期中)（计算）新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，基本原理如图所示：在航母甲板上装有两相互平行间距为的水平金属导轨和，其间接一阻值为的电阻，一根质量为、长度为的金属棒垂直搁置在两导轨之间，金属棒与导轨接触良好，电阻值也为。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。着舰时，速度为、质量为的舰载机关闭动力系统，同时通过绝缘阻拦索拉住轨道上的金属棒，金属棒瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。除安培力外舰载机系统所受的其它阻力均不计，且不考虑绳索的长度变化。 （1）舰载机刚勾住金属棒瞬间一起滑行的速度大小； （2）舰载机整个减速过程中金属棒中产生的焦耳热； （3）舰载机开始减速滑行至停下过程通过的位移大小。 【答案】9． 不随时间变化 10．D 11．（1）；（2）；（3） 【解析】9．[1]麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感应电场，如果磁场随时间均匀变化，则产生的电场稳定不变，不随时间变化； [2]由图（b）可知，2~3s内穿过回路的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，回路电流为顺时针方向，即流过电阻的电流方向为； [3]根据法拉第电磁感应定律可知，时，回路产生的感应电动势大小为 则 10．A．开关S闭合时，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈的电流增大，则、灯立即亮，灯逐渐亮，故A错误； B．开关S闭合至电路稳定后，线圈相当于导线，所以、、灯均亮，故B错误； CD．开关S断开时，线圈产生自感电动势阻碍通过线圈的电流减小，且线圈与、灯构成回路，所以灯立即熄灭，由于开关S闭合稳定后通过线圈的电流大于灯电流，所以灯逐渐熄灭，灯闪亮一下再逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 11．（1）舰载机刚勾住金属棒瞬间一起滑行，根据动量守恒有 解得舰载机刚勾住金属棒瞬间一起滑行的速度大小 （2）根据能量守恒可知，舰载机整个减速过程中产生的总热量 则金属棒中产生的焦耳热 联立解得 （3）舰载机开始减速滑行至停下过程，规定向右为正方向，根据动量定理有 又 联立解得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 电磁感应 一、单选题 1．(24-25高二下·上海中学东校·期中)电磁感应现象：法拉第发现了电磁感应现象，并进一步得到了产生交流电的方法，永远改变了人类文明。因此他被誉为电磁学的奠基人和交流电之父。电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．手机无线充电器中，发射线圈接入恒定电流也能实现手机充电 B．电磁炉不能使用陶瓷锅，是因为陶瓷导热性能比金属差 C．真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量，从而冶炼金属 D．指针式电流表在运输时要用导线把两个接线柱连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理 2．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线图示意图，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，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到时间内，下列说法正确的是（　　）      A．线圈a端的电势比线圈b端的电势低 B．通过线圈的磁通量的变化量为 C．线圈ab两端的电势差U恒为 D．若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为 3．(24-25高二下·上海大同中学·期中)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”（感应电流）。“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警。下列说法正确的是（　　） A．欲使待检测物体内部产生“涡流”（感应电流），探测器需在待检测物上方不停地晃动 B．若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少 C．若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化 D．若待检测物为塑料，其内部也可以产生“涡流”（感应电流） 4．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图所示，线圈L的自感系数很大，且其直流电阻可以忽略不计，、是两个完全相同的小灯泡，开关S闭合和断开的过程中，灯、的亮度变化情况是（灯丝不会断）（　　） A．S闭合，亮度不变，很亮 B．S闭合，亮度不变，亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮 C．S断开，立即熄灭，亮一下再熄灭 D．S断开，逐渐熄灭，逐渐变亮 5．(24-25高二下·上海大同中学·期中)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l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、极板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态，已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．棒产生的电动势为 B．微粒的电荷量与质量之比为 C．电阻消耗的电功率为 D．电容器所带的电荷量为 二、实验题 6．(24-25高二下·上海位育中学·期中)如图甲所示的电路中，已知灯泡电阻不变且阻值为R。闭合开关S后，流过两个电流传感器的图像如图乙所示。后电流传感器示数稳定示数分别为、（不计电流传感器内阻）。 (1)测量小灯电流的是图乙中曲线________（填a或b） (2)已知：线圈L产生的自感电动势，是电流的变化率，k为常数，时刻突然断开电键，请在图上继续画出两个电流传感器电流随时间的变化大致图像，即大致形状。 (3)时刻电源两端的输出电压为________。 (4)由图像乙中的数据和题干条件是否可以算出电源的内阻。若能，请计算出内阻，若不能，则说明理由。 三、解答题 7．(24-25高二下·上海大同中学·期中)如图，有两条平行光滑导轨，它们的上、下端分别位于等高处，二者构成了倾斜角为的斜面，两导轨间距离为d，上端之间与阻值为R的电阻相连。在导轨中段有两条与两导轨共面的平行水平虚线和，两虚线间的距离为s，二者之间（含两虚线）有方向垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在上方，有一水平放置的金属杆，质量为m，金属杆与两导轨的接触点分别为a，b，ab段的电阻值为r。已知当地重力加速度为g，空气阻力可不计。把金属杆自由释放，到达虚线处时沿轨道向下的加速度为其刚静止释放时的加速度的一半。求 (1)金属杆到达虚线处瞬间，a、b两点的电压为多少？ (2)在金属杆经过磁场区域过程中，已知金属杆产生的焦耳热为Q，那么电阻R产生的热量？ (3)在金属杆经过磁场区域过程中，通过电阻R的电荷量q？ 四、填空题 8．(24-25高二上·上海西中学·)如图，光滑绝缘水平面上一正方形线圈以某初速度滑过一有界匀强磁场。磁场宽度大于线圈宽度。线圈滑入和滑出磁场的过程中，通过线圈横截面的电量分别为和，产生的焦耳热分别为和，则______，______（均选填“<”、“=”或“>”）。 五、综合题 电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系，电磁感应在生活、生产中有广泛的应用。 9．(24-25高二下·上海格致中学·期中)麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感应电场，如果磁场随时间均匀变化，则产生的电场______（选填“随时间变化”或“不随时间变化”）。如图（a）所示，半径为的金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻构成闭合回路，圆环内加一垂直于纸面的变化的磁场，变化规律如图（b），规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻，则2~3s内流过电阻的电流方向为___________（选填“”或“”），时，__________。 10．(24-25高二下·上海格致中学·期中)如图所示，是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，、、是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，灯立即亮，、灯逐渐亮 B．开关S闭合至电路稳定后，、灯亮，灯不亮 C．开关S断开时，灯立即熄灭，灯闪亮一下再逐渐熄灭 D．开关S断开时，灯立即熄灭，灯闪亮一下再逐渐熄灭 11．(24-25高二下·上海格致中学·期中)（计算）新一代航母阻拦系统的研制引入了电磁阻拦技术，基本原理如图所示：在航母甲板上装有两相互平行间距为的水平金属导轨和，其间接一阻值为的电阻，一根质量为、长度为的金属棒垂直搁置在两导轨之间，金属棒与导轨接触良好，电阻值也为。整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。着舰时，速度为、质量为的舰载机关闭动力系统，同时通过绝缘阻拦索拉住轨道上的金属棒，金属棒瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。除安培力外舰载机系统所受的其它阻力均不计，且不考虑绳索的长度变化。 （1）舰载机刚勾住金属棒瞬间一起滑行的速度大小； （2）舰载机整个减速过程中金属棒中产生的焦耳热； （3）舰载机开始减速滑行至停下过程通过的位移大小。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $