第十二章 电磁感应（综合训练）（山东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第十二章　电磁感应（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　） A．线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动 B．线圈2中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向内运动 C．线圈3中有磁通量但无感应电流，静止不动 D．线圈4中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动 【答案】D 【详解】AC．根据安培定则可知，两根直导线中电流在线圈1、3位置的磁感应强度方向相反，由于电流大小相等，根据对称性可知，穿过线圈1、3的磁通量始终为零，即线圈1、3没有感应电流产生，线圈均没有受到安培力作用，线圈1、3均静止不动，故AC错误； B．根据安培定则可知，两根直导线中电流在线圈2位置的磁感应强度均为垂直于纸面向外，电流在相同时间间隔内增加相同量，则穿过线圈2的磁通量也在均匀增加，根据楞次定律可知，线圈2中有顺时针方向的感应电流，由于穿过线圈的磁通量在增加，感应电流在安培力作用下将阻碍磁通量的增加，即线圈2将沿着对角线向外运动，故B错误； D．根据安培定则可知，两根直导线中电流在线圈4位置的磁感应强度均为垂直于纸面向里，电流在相同时间间隔内增加相同量，则穿过线圈4的磁通量也在均匀增加，根据楞次定律可知，线圈4中有逆时针方向的感应电流，由于穿过线圈的磁通量在增加，感应电流在安培力作用下将阻碍磁通量的增加，即线圈4将沿着对角线向外运动，故D正确。 故选D。 2．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了如下探究性实验：将闭合线圈按图所示方式放在电子秤上，线圈正上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是（　　） A．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0 B．将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0 C．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视） D．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视） 【答案】C 【详解】AB．将条形磁铁插向线圈或从线圈中抽出的过程中，穿过线圈的磁通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，在将磁铁插向线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互排斥，导致电子秤的示数大于m0，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线圈与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于m0，故AB错误； CD．根据楞次定律和安培定则可判断，将条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），故C正确，D错误。 故选C。 3．下列图示中的闭合线圈始终全部处在匀强磁场中运动，其中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB．线圈向右运动时穿过线圈的磁通量不变，不会有感应电流，选项AB错误； C．线圈转动时，穿过线圈的磁通量始终为零，则不会有感应电流产生，选项C错误； D．线圈转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，则会有感应电流产生，选项D正确； 故选D。 4．如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，从左向右看，感应电流方向和圆环变形趋势正确的是（　　） A．顺时针，扩张趋势 B．顺时针，收缩趋势 C．逆时针，扩张趋势 D．逆时针，收缩趋势 【答案】A 【详解】由图可知，圆环由A位置水平向右移到B位置的过程中，穿过圆环向右的磁感线条数变少，故说明磁通量变小，根据楞次定律可知，圆环中感应电流磁场方向向右，再根据安培定则知圆环中感应电流方向是顺时针绕向（从左向右看），根据楞次定律推论“增缩减扩”可知圆环有扩张趋势。 故选A。 5．福建舰是我国第一艘使用电磁弹射技术的航空母舰。弹射结束时，弹射装置上的动子滑块通过电磁制动技术实现迅速、平稳、安全地停止。其简化模型如图所示，水平面上两平行光滑金属导轨间距为L，导轨间接有阻值为R的定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一质量为m、接入电路电阻为r的金属棒置于导轨上，现使金属棒获得大小为v0、方向水平向右的初速度，运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。下列说法正确的是（　　） A．金属棒做匀减速直线运动 B．通过定值电阻的感应电流方向由b到a C．金属棒运动的整个过程中，通过定值电阻的电荷量为 D．金属棒运动的最大距离为 【答案】C 【详解】B．当金属棒向右运动时，切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知，感应电流方向为顺时针方向（俯视），则通过定值电阻的感应电流方向由a到b，故B错误； A．金属棒所受安培力大小为 电流大小为 根据牛顿第二定律可得 根据左手定则可知，安培力方向向左，与速度方向相反，则金属棒速度减小，加速度减小，加速度逐渐减小，故A错误； C．对金属棒，应用动量定理得， 所以通过电阻的电荷量为，故C正确； D．由于， 联立解得，故D错误。 故选C。 6．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机。半径为r的圆盘O端和a点分别与如图所示的外电路相连，其中电阻R1=R，R2=2R，平行板电容器电容为C。有一个油滴静止在两极板间。不计其他电阻和摩擦。圆盘在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动过程中，圆盘接入Oa间的等效电阻为R。已知重力加速度为g，图示匀强磁场磁感应强度为B，不计其它电阻和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．Oa两端电势差为 C．电容器所带电荷量为 D．电阻R1上消耗的电功率为 【答案】C 【详解】A．根据右手定则可知，等效电源的a端为正极，则M板带正电，N板带负电，而油滴所受电场力向上，电场力方向与电场强度方向相反，所以油滴带负电，故A错误； B．产生的感应电动势为 而Oa两端电势差为路端电压，故B错误； C．回路的感应电流 电容器两端电压 根据电容的定义式有 解得，故C正确； D．电阻R1上消耗的电功率为，故D错误。 故选C。 7．关于以下四幅图说法正确的是（     ） A．图甲中的电流属于交变电流 B．图乙中的非均匀变化的磁场可产生电磁场，电磁场的存在由麦克斯韦证实 C．图丙中，真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热，从而冶炼金属 D．图丁中，开关闭合一段时间后断开，灯泡不会立即熄灭 【答案】D 【详解】A．交变电流是指电流的大小和方向均呈周期性变化的电流，图甲中，电流的大小呈周期性变化，但电流的方向始终不变，因此不是交变电流，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，非均匀变化的磁场可产生电磁场，从而预言了电磁场（电磁波）的存在，但赫兹通过实验证实了电磁场（电磁波）的存在，故B错误； C．图丙中，真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，炉内的金属会产生涡流，利用涡流的热效应使金属自身发热而熔化，从而冶炼金属，而非线圈自身产生热量，故C错误； D．图丁中电感线圈L与灯泡A并联，开关闭合稳定后，线圈L存在电流，当开关断开时，电感线圈L会产生自感电动势，与灯泡A构成回路，有感应电流通过灯泡A，因此灯泡不会立即熄灭，故D正确。 故选D。 8．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，竖直放置一“”形光滑金属导轨，导轨间距为L，上端接有阻值为R的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。一根质量为m、阻值为0.5R的光滑金属棒ab垂直放置于导轨上。现将金属棒由静止释放，当其下降高度为h时恰好达到最大速度。已知金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则在金属棒下降h的过程中，下列说法正确的是（     ） A．金属棒中的电流方向为a→b B．金属棒的最大速度为 C．通过金属棒的电荷量为 D．金属棒产生的焦耳热为 【答案】C 【详解】A．根据右手定则，金属棒中的电流方向为b→a，故A错误； B．金属棒匀速运动时速度最大，加速度为零，由平衡条件 解得最大速度，故B错误； C．由法拉第电磁感应定律，平均感应电动势 平均电流 电荷量 联立得，故C正确； D．由能量守恒定律 金属棒产生的热量 可得，故D错误。 故选C。 二、多选题（第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9．如图所示，一光滑轨道固定在一架台上，轨道由倾斜和水平两段组成，倾斜段的上端连接一电阻R=0.5Ω，两轨道间距d=1m，水平部分两轨道间有一竖直向下，磁感应强度B=0.5T的强磁场。一质量m=0.5kg，长为l=1.1m，电阻忽略不计的导体棒，从轨道上距水平面h1=0.8m高处由静止释放，通过磁场区域后从水平轨道末端水平飞出，落地的水平距离x2=0.8m，水平轨道距水平地面的高度h2=0.8m。通过计算可知（g取10m/s2）（　　） A．导体棒进入磁场时的速度为3m/s B．导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的热量为3J C．水平磁场的长度x1为2m D．整个过程通过电阻的电量为2C 【答案】BCD 【详解】A．设导体棒进入磁场时的速度为，根据机械能守恒定律有 解得 故A错误； B．导体棒从水平轨道水平飞出做平抛运动，则水平方向有，竖直方向有，联立代入数据解得 导体棒通过磁场区域过程中，根据能量守恒定律有 则导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的热量为 故B正确； CD．导体棒通过磁场区域过程中，根据动量定理有 又有 联立代入数据解得 ， 故CD正确。 故选BCD。 10．如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，为定值电阻，为自感线圈（直流电阻为零），C为理想电流表，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“+”接线柱流入时，指针向右偏转，当电流从“-”接线柱流入时，指针向左偏转。下列说法正确的是（     ） A．当开关从断开状态闭合时，灯泡B逐渐变亮 B．当开关从断开状态闭合时，电流表C的指针向右偏转 C．当开关从闭合状态断开时，灯泡A立刻熄灭 D．当开关从闭合状态断开时，电流表C指针向右偏转 【答案】AB 【详解】A．当开关从断开状态闭合时，自感线圈L会产生自感电动势，阻碍自身电流的增大，因此B灯的电流从零开始逐渐增大，故B灯逐渐变亮，故A正确； B．闭合开关时，左端电势高于右端，电流从电流表的左（+）接线柱流入、右（-）接线柱流出，因此指针向右偏转，故B正确； C．开关断开后，电源被切断，自感线圈L会产生自感电动势，阻碍自身电流减小，L与A、B组成闭合回路，因此A、B都不会立刻熄灭，会逐渐熄灭，故C错误； D．原来L中电流方向为从左向右，断电后L维持电流方向不变，L作为电源，内部电流仍为从左向右，因此闭合回路中，电流表C的电流方向为从右向左（从-接线柱流入），指针向左偏转，故D错误。 故选AB。 11．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN，一硬质细导线的电阻为R，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心Q在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图（a），磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b），则在t=0到t=t1的时间内（　　） A．圆环中感应电流沿顺时针方向 B．圆环中的感应电动势大小为 C．圆环中的感应电流大小为 D．圆环所受安培力F大小随时间t的关系为 【答案】AC 【详解】A．初始磁场垂直纸面向里，B减小，之后反向向外增大。根据楞次定律：感应磁场要阻碍磁通量变化，感应磁场垂直纸面向里，由右手螺旋定则，感应电流顺时针，A正确； BC．磁场只分布在MN左侧，圆环一半面积在磁场内，有效面积 由图（b）得，磁场变化率，大小 根据法拉第电磁感应定律得，圆环中的感应电动势大小为 感应电流大小 故B错误，C正确； D．圆环在磁场中的有效长度是直径    t时刻磁感应强度大小 安培力大小 化简得，D错误。 故选AC。 12．如图所示，两根光滑平行金属导轨平放在绝缘水平面上，左侧导轨间距为2L，右侧导轨间距为L，左、右两侧分别存在垂直导轨所在平面向里和向外的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．两根由相同材料制成的不同粗细的金属杆a、b恰好横跨在导轨上，a、b的质量均为m，b的电阻为R，初始时给a、b杆向左的瞬时速度，大小均为v，不计导轨电阻，a、b两杆到导轨两端及导轨间距变化处均足够远且运动过程中始终与导轨垂直，则（     ） A．刚开始运动时通过a的电流大小为 B．导体棒a先向左减速，再向右加速，最后匀速 C．从开始到运动恰好稳定的过程中通过b某横截面的电荷量为 D．从开始到运动恰好稳定的过程中b上产生的焦耳热为 【答案】BD 【详解】A．两杆材料、质量相同，则 又因为电阻率相同，根据电阻定律可知 a杆电阻为 初始时，根据右手定则可知两杆产生的电动势方向相同，总电动势为两电动势之和，根据闭合电路欧姆定律可知通过a的电流为，故A错误； B．开始运动时，可知a杆受到的安培力向右，b杆受到的安培力也向右，两杆均向左做减速运动，a杆所受的安培力大小为b杆所受安培力大小的2倍，两杆质量相同，则a杆做减速运动的加速度大小较大，先减速到零，然后在向右的安培力作用下向右做加速运动，产生与b杆相反的电动势，即，当两杆电动势大小相等时，闭合回路电流为0，此时a杆向右做匀速运动，b杆向左做匀速运动，达到稳定状态，故B正确； C．a杆向左减速至0，由动量定理得 得 b杆向左减速至， a杆向右加速至匀速， b杆向左继续减速至匀速， 当a、b杆电动势等大反向时，回路电流为0，即 得， 通过b某横截面的电荷量为，故C错误； D．设产生的总热量为 则b上产生的热量 由能量守恒定律有 解得，故D正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题： （1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是( ) A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中 B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管 C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 （2）已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将___________偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势___________b点电势（填“高于”、“等于”或“低于”）。 【答案】 B 向左 高于 【详解】（1）[1]A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，A错误； B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，螺线管中磁通量发生变化，会产生感应电流，电流计指针会发生偏转，B正确； CD．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动或一起在水平面内做圆周运动的过程，螺线管中磁通量没有发生变化，不会产生感应电流，电流计指针不会发生偏转，CD错误。 故选B。 （2）[2]将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，螺线管中的磁场向下，磁通量增加，据楞次定律可知，灵敏电流计G的指针将向左偏转。 [3]当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，螺线管中磁场向上，磁通量减小，据楞次定律可知，产生的感应电流为俯视逆时针方向，a点等效为电源正极，a点电势高于b点电势。 14．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题： (1)为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹____________，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 (2)如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是____________ A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 (3)用重力加速度，磁感应强度、和所测得物块B的质量和两物块最终的速度，可得出的表达式为____________。 【答案】(1)间距相等 (2)D (3) 【详解】（1）该步骤是平衡摩擦力，当物块匀速运动时，打点计时器打出的点迹间距相等，说明摩擦力已被平衡。 （2）A带正电，沿斜面向下运动，磁场垂直向里，由左手定则可知洛伦兹力方向垂直斜面向下。 平衡摩擦力已有 加上B和磁场后，整体合力 加速度 ，随着增大，逐渐减小，物块做加速度减小的加速运动，最终，速度保持不变，匀速运动。 打点间隔固定，速度增大则点间距逐渐增加；加速度减小，相邻点间距差逐渐减小，最终，间距差为零，间距不变。 故选D。 （3）最终匀速时，合力为零 又 整理得 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应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。 15．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨、相距，上端连接一个阻值的电阻，导轨平面与水平面夹角，长为的金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，它们之间的动摩擦因数，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。已知金属棒的质量为，阻值，磁场的磁感应强度。金属棒从静止开始运动，若金属棒下滑距离为时速度恰好达到最大值（，，取）。求： （1）金属棒下滑过程中流过电阻的电流方向； （2）金属棒达到的最大速度； （3）金属棒由静止开始下滑位移为的过程中，金属棒上产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）由右手定则可判断流过电阻的电流方向是由 （2）金属棒达到最大速度时，有 金属棒受到的安培力 据闭合电路欧姆定律得 金属棒产生的感应电动势为 联立解得 （3）整个系统总能量守恒 电阻、串联 代入数据得 16．如图所示，水平导轨长，ab杆与导轨左端的距离，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻，计时时刻空间存在着方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度，重物A的质量M，用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计，现使磁感应强度的变化率均匀地增大。当t为9s时，重物A刚好离开地面（g取10），求 （1）9秒内，回路的电动势的大小？ （2）9秒时，回路的电流大小和磁感应强度大小； （3）重物A刚好离开地面时，ab杆受到安培力； （4）重物的质量是多大； 【答案】（1）4V；（2）2A；20T；（3）40N；（4）4kg 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律 （2）9秒时，电流大小 磁感应强度大小 （3）重物A刚好离开地面时，ab杆受到安培力 （4）根据题意可知，重物的重力与棒9s时受到的安培力大小相等 解得 17．如图所示，两平行金属导轨平面与水平面成θ角，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B，导轨间距为L，导轨左端接有一电容为C的平行板电容器。一质量为m的金属棒ab从导轨上端由静止开始。棒与导轨接触良好，不计金属棒和导轨的电阻以及金属棒和导轨间的摩擦。求金属棒下滑过程中的加速度大小，已知重力加速度为g。 【答案】 【详解】金属棒在重力和安培力的作用下向下运动，根据牛顿第二定律有mgsin θ-BIL=ma 其中 联立可得 18．某学校举办“跌不破的鸡蛋”小发明比赛，小王设计了如图甲所示的装置。装置绝缘外框架下端固定了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，两磁极间存在沿径向向外的辐向磁场，不考虑其他区域的磁场。是一个金属线框，两边被约束在外框架的凹槽内，可沿外框架无摩擦上下滑动，边的正中间接有一个半径为r（r略大于圆柱形N磁极的半径）、匝数为n、总电阻为R的线圈，边接有一装有鸡蛋的铝盒，铝盒的电阻也为R。铝盒与外框架连接了一根劲度系数为k的轻质弹簧。开始装置在离水平地面h高度处保持竖直状态，待铝盒静止后将弹簧锁定，此时线圈上端恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，装置落地前瞬间弹簧立即解除锁定，落地时外框架连同磁体的速度立即变为零。已知线框（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为m，线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是刚落地时的三倍，此时仍未进入磁场。已知线圈所在处的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，弹性势能表达式为，除线圈和铝盒外，其他部分电阻不计，忽略空气阻力。 （1）求装置落地时C、D两点间的电压； （2）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，求通过线圈的电荷量q； （3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，线框上产生的焦耳热为；从落地到线框最终静止的过程中，线框上产生的焦耳热为，求与的比值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）装置落地时速度为v，由机械能守恒定律可知 解得 线圈切割辐向磁场产生感应电动势 CD两点间的电压 （2）线框CDEF静止时有 由题知线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是装置刚落地时的三倍，则说明线框刚落地到最低点下落的距离为2x1，根据法拉第电磁感应定律有 则通过回路某截面的电荷量 （3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，初态弹性势能 末态弹性势能 此过程由能量守恒得 解得 最终静止后弹簧的弹性势能与未释放时相等，则从静止释放到战框最终静止的过程中，根据能量守恒有 则 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章　电磁感应（综合训练） 本试题卷分选择题和非选择题两部分，满分100分，考试时间90分钟。 注意事项： 1、答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。 2、选择题答案必须使用2B铅笔正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3、请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 第Ⅰ卷（共40分） 一、单选（第1~8题只有一项符合题目要求，每小题3分） 1．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有两条固定的相互垂直彼此绝缘的长直导线，通以大小相同的电流。在角平分线上，对称放置四个相同的圆形金属框。若电流在相同时间间隔内增加相同量，则（　　） A．线圈1中有顺时针方向的感应电流，静止不动 B．线圈2中有顺时针方向的感应电流，沿着对角线向内运动 C．线圈3中有磁通量但无感应电流，静止不动 D．线圈4中有逆时针方向的感应电流，沿着对角线向外运动 2．某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了如下探究性实验：将闭合线圈按图所示方式放在电子秤上，线圈正上方有一N极朝下竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。下列说法正确的是（　　） A．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0 B．将静止于线圈内的磁铁匀速抽出的过程中，电子秤的示数大于m0 C．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿逆时针方向（俯视） D．将磁铁N极加速插向线圈的过程中，线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视） 3．下列图示中的闭合线圈始终全部处在匀强磁场中运动，其中能产生感应电流的是（　　） A． B． C． D． 4．如图所示的磁场中有一个垂直于磁场中心磁感线放置的闭合圆环，现在将圆环从图示A位置水平向右移到B位置，从左向右看，感应电流方向和圆环变形趋势正确的是（　　） A．顺时针，扩张趋势 B．顺时针，收缩趋势 C．逆时针，扩张趋势 D．逆时针，收缩趋势 5．福建舰是我国第一艘使用电磁弹射技术的航空母舰。弹射结束时，弹射装置上的动子滑块通过电磁制动技术实现迅速、平稳、安全地停止。其简化模型如图所示，水平面上两平行光滑金属导轨间距为L，导轨间接有阻值为R的定值电阻，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。一质量为m、接入电路电阻为r的金属棒置于导轨上，现使金属棒获得大小为v0、方向水平向右的初速度，运动过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。下列说法正确的是（　　） A．金属棒做匀减速直线运动 B．通过定值电阻的感应电流方向由b到a C．金属棒运动的整个过程中，通过定值电阻的电荷量为 D．金属棒运动的最大距离为 6．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机。半径为r的圆盘O端和a点分别与如图所示的外电路相连，其中电阻R1=R，R2=2R，平行板电容器电容为C。有一个油滴静止在两极板间。不计其他电阻和摩擦。圆盘在外力作用下绕O点以角速度ω顺时针匀速转动过程中，圆盘接入Oa间的等效电阻为R。已知重力加速度为g，图示匀强磁场磁感应强度为B，不计其它电阻和摩擦。下列说法正确的是（　　） A．油滴带正电 B．Oa两端电势差为 C．电容器所带电荷量为 D．电阻R1上消耗的电功率为 7．关于以下四幅图说法正确的是（     ） A．图甲中的电流属于交变电流 B．图乙中的非均匀变化的磁场可产生电磁场，电磁场的存在由麦克斯韦证实 C．图丙中，真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热，从而冶炼金属 D．图丁中，开关闭合一段时间后断开，灯泡不会立即熄灭 8．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，竖直放置一“”形光滑金属导轨，导轨间距为L，上端接有阻值为R的定值电阻，导轨自身电阻忽略不计。一根质量为m、阻值为0.5R的光滑金属棒ab垂直放置于导轨上。现将金属棒由静止释放，当其下降高度为h时恰好达到最大速度。已知金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。则在金属棒下降h的过程中，下列说法正确的是（     ） A．金属棒中的电流方向为a→b B．金属棒的最大速度为 C．通过金属棒的电荷量为 D．金属棒产生的焦耳热为 二、多选题（第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9．如图所示，一光滑轨道固定在一架台上，轨道由倾斜和水平两段组成，倾斜段的上端连接一电阻R=0.5Ω，两轨道间距d=1m，水平部分两轨道间有一竖直向下，磁感应强度B=0.5T的强磁场。一质量m=0.5kg，长为l=1.1m，电阻忽略不计的导体棒，从轨道上距水平面h1=0.8m高处由静止释放，通过磁场区域后从水平轨道末端水平飞出，落地的水平距离x2=0.8m，水平轨道距水平地面的高度h2=0.8m。通过计算可知（g取10m/s2）（　　） A．导体棒进入磁场时的速度为3m/s B．导体棒整个运动过程中，电阻R上产生的热量为3J C．水平磁场的长度x1为2m D．整个过程通过电阻的电量为2C 10．如图所示，A、B为两个完全相同的灯泡，为定值电阻，为自感线圈（直流电阻为零），C为理想电流表，零刻度在刻度盘的中央，当电流从“+”接线柱流入时，指针向右偏转，当电流从“-”接线柱流入时，指针向左偏转。下列说法正确的是（     ） A．当开关从断开状态闭合时，灯泡B逐渐变亮 B．当开关从断开状态闭合时，电流表C的指针向右偏转 C．当开关从闭合状态断开时，灯泡A立刻熄灭 D．当开关从闭合状态断开时，电流表C指针向右偏转 11．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN，一硬质细导线的电阻为R，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心Q在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图（a），磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b），则在t=0到t=t1的时间内（　　） A．圆环中感应电流沿顺时针方向 B．圆环中的感应电动势大小为 C．圆环中的感应电流大小为 D．圆环所受安培力F大小随时间t的关系为 12．如图所示，两根光滑平行金属导轨平放在绝缘水平面上，左侧导轨间距为2L，右侧导轨间距为L，左、右两侧分别存在垂直导轨所在平面向里和向外的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．两根由相同材料制成的不同粗细的金属杆a、b恰好横跨在导轨上，a、b的质量均为m，b的电阻为R，初始时给a、b杆向左的瞬时速度，大小均为v，不计导轨电阻，a、b两杆到导轨两端及导轨间距变化处均足够远且运动过程中始终与导轨垂直，则（     ） A．刚开始运动时通过a的电流大小为 B．导体棒a先向左减速，再向右加速，最后匀速 C．从开始到运动恰好稳定的过程中通过b某横截面的电荷量为 D．从开始到运动恰好稳定的过程中b上产生的焦耳热为 第Ⅱ卷（共60分） 三、实验题：本题共2小题，共14分 13．小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题： （1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下四种操作，其中可行的是( ) A．螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中 B．螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管 C．磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动 D．磁铁与螺线管保持相对静止，一起在水平面内做圆周运动 （2）已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图乙所示。将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将___________偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势___________b点电势（填“高于”、“等于”或“低于”）。 14．物体的带电量是一个不易测得的物理量，某同学设计了如下实验来测量带电物体所带电量。如图（a）所示，他将一由绝缘材料制成的小物块A放在足够长的木板上，打点计时器固定在长木板末端，物块靠近打点计时器，一纸带穿过打点计时器与物块相连，操作步骤如下，请结合操作步骤完成以下问题： (1)为消除摩擦力的影响，他将长木板一端垫起一定倾角，接通打点计时器，轻轻推一下小物块，使其沿着长木板向下运动。多次调整倾角，直至打出的纸带上点迹____________，测出此时木板与水平面间的倾角，记为。 (2)如图（b）所示，在该装置处加上一范围足够大的垂直纸面向里的匀强磁场，用细绳通过一轻小定滑轮将物块A与物块B相连，绳与滑轮摩擦不计。给物块A带上一定量的正电荷，保持倾角不变，接通打点计时器，由静止释放小物块A，该过程可近似认为物块A带电量不变，下列关于纸带上点迹的分析正确的是____________ A．纸带上的点迹间距先增加后减小至零 B．纸带上的点迹间距先增加后减小至一不为零的定值 C．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差不变 D．纸带上的点迹间距逐渐增加，且相邻两点间的距离之差逐渐减少，直至间距不变 (3)用重力加速度，磁感应强度、和所测得物块B的质量和两物块最终的速度，可得出的表达式为____________。 四、计算题：本题共4小题，共46分。解答应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。 15．如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨、相距，上端连接一个阻值的电阻，导轨平面与水平面夹角，长为的金属棒垂直于、放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，它们之间的动摩擦因数，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。已知金属棒的质量为，阻值，磁场的磁感应强度。金属棒从静止开始运动，若金属棒下滑距离为时速度恰好达到最大值（，，取）。求： （1）金属棒下滑过程中流过电阻的电流方向； （2）金属棒达到的最大速度； （3）金属棒由静止开始下滑位移为的过程中，金属棒上产生的焦耳热。 16．如图所示，水平导轨长，ab杆与导轨左端的距离，由导轨与ab杆所构成的回路的总电阻，计时时刻空间存在着方向竖直向下的匀强磁场的磁感应强度，重物A的质量M，用细绳通过定滑轮与ab杆的中点相连，各处的摩擦均可忽略不计，现使磁感应强度的变化率均匀地增大。当t为9s时，重物A刚好离开地面（g取10），求 （1）9秒内，回路的电动势的大小？ （2）9秒时，回路的电流大小和磁感应强度大小； （3）重物A刚好离开地面时，ab杆受到安培力； （4）重物的质量是多大； 17．如图所示，两平行金属导轨平面与水平面成θ角，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为B，导轨间距为L，导轨左端接有一电容为C的平行板电容器。一质量为m的金属棒ab从导轨上端由静止开始。棒与导轨接触良好，不计金属棒和导轨的电阻以及金属棒和导轨间的摩擦。求金属棒下滑过程中的加速度大小，已知重力加速度为g。 18．某学校举办“跌不破的鸡蛋”小发明比赛，小王设计了如图甲所示的装置。装置绝缘外框架下端固定了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，两磁极间存在沿径向向外的辐向磁场，不考虑其他区域的磁场。是一个金属线框，两边被约束在外框架的凹槽内，可沿外框架无摩擦上下滑动，边的正中间接有一个半径为r（r略大于圆柱形N磁极的半径）、匝数为n、总电阻为R的线圈，边接有一装有鸡蛋的铝盒，铝盒的电阻也为R。铝盒与外框架连接了一根劲度系数为k的轻质弹簧。开始装置在离水平地面h高度处保持竖直状态，待铝盒静止后将弹簧锁定，此时线圈上端恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，装置落地前瞬间弹簧立即解除锁定，落地时外框架连同磁体的速度立即变为零。已知线框（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为m，线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是刚落地时的三倍，此时仍未进入磁场。已知线圈所在处的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，弹性势能表达式为，除线圈和铝盒外，其他部分电阻不计，忽略空气阻力。 （1）求装置落地时C、D两点间的电压； （2）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，求通过线圈的电荷量q； （3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，线框上产生的焦耳热为；从落地到线框最终静止的过程中，线框上产生的焦耳热为，求与的比值。 15 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $