2021高考物理一轮复习限时检测10电磁感应含解析新人教版

1第十章电磁感应综合过关规范限时检测满分：100分考试时间：90分钟一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1．(2020·恩施高三模拟)在安培时代，关于验证“电流磁效应”设想的实验中，下列不属于电流磁效应的是(A)A．把闭合线圈放在变化的磁场中，闭合线圈中产生感应电流B．把磁针放在“沿南北放置的通电导线”上方，磁针发生了偏转C．把通有同向电流的两根导线平行放置，发现两根通电导线相互吸引D．把磁针放在通电螺线管中，磁针发生了偏转[解析]本题考查电流的磁效应问题，把闭合线圈放在变化的磁场中，闭合线圈中产生感应电流，属于电磁感应(磁生电)实验，不属于电流磁效应，此题选择A。2．(2020·广东佛山一模)一个简易的电磁弹射玩具如图所示。线圈、铁芯组合充当炮筒，硬币充当子弹。现将一个金属硬币放在铁芯上(金属硬币半径略大于铁芯半径)，刚开始时电容器处于无电状态，则下列说法正确的是(D)A．要将硬币射出，可直接将开关拨向2B．当开关拨向1时，有短暂电流出现，且电容器上极板带负电C．当开关由1拨向2瞬间，铁芯中的磁通量减小D．当开关由1拨向2瞬间，硬币中会产生向上的感应磁场[解析]本题考查电容器的充放电及楞次定律在运动问题中的应用。直接将开关拨向2，电容器不会放电产生感应电流，不能将硬币射出，选项A错误；当开关拨向1时，电容器充电，有短暂电流出现，且电容器上极板带正电，选项B错误；当开关由1拨向2瞬间，电容器通过线圈放电，由安培定则可知铁芯中的磁场方向向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，在硬币中会产生向上的感应磁场，选项C错误，D正确。3．(2020·北京市高考适应性考试)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡正常发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽然多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(A)2A线圈的电阻偏大B小灯泡的额定电阻偏大C电源的电动势偏小D线圈的自感系数偏小[解析]由实物图可知线圈与灯泡并联，闭合开关，电流稳定后，当通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，断开开关时，才能出现小灯泡闪亮的现象。要保证开关闭合电流稳定后，通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，需让线圈的电阻小于小灯泡的电阻，故只有A正确。4．(2019·湖南、湖北八市十二校二调)如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环，圆环所围面积为0.1m2，圆环电阻为0.2Ω。在第1s内感应电流I沿顺时针方向(俯视)。磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(其中在4～5s内的图线为直线)。则(C)A．在0～5s时间段，感应电流先减小再增大B．在0～5s时间段感应电流始终沿顺时针方向C．在0～5s时间段，圆环最大发热功率为5.0×10－4WD．在0～2s时间段，通过圆环横截面的电荷量为5.0×10－1C[解析]本题考查电磁感应中的感生电动势问题。根据闭合电路欧姆定律得I＝ER＝nΔB·SR·Δt，可知磁感应强度的变化率越大，则电流越大，则在0～5s时间段，感应电流先减小再增大，最后不变，故A错误；由题意知，在第1s内感应电流I沿顺时针方向，根据楞次定律知，磁场方向向上为正方向；在0～2s时间段感应电流沿顺时针方向，在2～5s时间段，磁感应强度先减小后反向增大，则感应电流沿逆时针方向，故B错误；在0～5s时间段，当电流最大时，发热功率最大，由题图乙可知，磁感应强度变化率最大值为0.1T·s－1，则最大电流I＝0.1×0.10.2A＝0.05A，则P＝I2R＝0.052×0.2W＝5.0×10－4W，故C正3确；在0～2s时间段，根据电荷量的公式可得q＝ΔB·SR＝0.1×0.10.2C＝5×10－2C，则通过圆环横截面的电荷量为5.0×10－2C，故D错误。5．(2020·浙江宁波模拟)如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1沿纸面匀速运动到位置2。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t＝0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是(A)[解析]线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流i应为正方向，选项B、C错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E＝BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场的过程，磁通量不变，没有感应电流产生。线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流i应为负方向；线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E＝BLv，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小，选项A正确，D错误。6．(2020·湖南重点中学高三模拟)如图所示，三根等长的细线系在金属圆环的三等分点上，细线上端连在一起固定在水平天花板上，每根细线上均有微型拉力传感器(图中未画出)。竖直放置的螺线管与导线abcd构成回路，导线所围区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，螺线管的轴线通过金属圆环的圆心。现让导线abcd所围区域内磁场的磁感应强度发生变化，拉力传感器的示数增大，则磁感应强度的变化方式为下图中的(A)[解析]由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知，要使拉力传感器的示数增大，则金属圆环受到向下的磁场力，则螺线管中应产生减小的磁场，而螺线管中的磁场是由abcd区域内的磁场变化引起的，故abcd中的磁场变化率应越来越小，故A正确，B、C、D错误。47．(2020·南京高三模拟)如图甲所示，水平导轨处在竖直方向的匀强磁场中，导轨间距为d，虚线AB左侧L处用直导线CD连接电阻阻值为R0，虚线右侧L2处有导体棒EF垂直导轨放置，导体棒电阻阻值为R02，其余电阻不计，AB左侧磁场竖直向下，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，AB右侧磁场竖直向上，磁感应强度为1.0T不变，导体棒始终静止，则(D)A．t＝0时刻CDEF回路的磁通量为dLB．导体棒受到的静摩擦力不断变大C．导体棒受到的静摩擦力方向向右D．回路中感应电动势大小为3Ld5[解析]t＝0时刻，左侧向下穿过大小为0.5Ld的磁通量，右侧有向上穿过的大小为0.5Ld的磁通量，故回路磁通量为零，A错误；根据楞次定律，回路中产生的感应磁场的磁通量方向竖直向上，因此回路中的电流从上向下看应为逆时针方向，由左手定则EF受到的安培力方向向右，其静摩擦力方向向左，C错误；回路中的感应电动势大小为E＝ΔBΔtLd＝1.52.5Ld＝35Ld，D正确；因电动势不变，电阻不变，回路中的电流不变。因此EF棒受到的安培力大小不变，静摩擦力的大小也不变，B错误。8．(2020·海南高三模拟)如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为2L，磁感应强度的大小为B0。一边长为L、电阻为R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域，在乙图中给出的线框C、D两端的电压UCD与线框移动距离x的关系的图象正确的是(D)5[解析]AB边未进入磁场时，CD边是等效电源，电动势E＝BLv，外电阻为34R，故UCD是路端电压，即UCD＝34BLv；AB边进入磁场，CD边未出磁场时，线圈中无感应电流，CD边切割磁感线，UCD＝BLv；CD边出磁场，AB边未出磁场时，AB边是等效电源，电动势E＝BLv，所以UCD＝14BLv，选项D正确。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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．(2020·山东高考模拟)竖直放置的长直密绕螺线管接入如图甲所示的电路中，通有俯视顺时针方向的电流，其大小按图乙所示的规律变化。螺线管内中间位置固定有一水平放置的硬质闭合金属小圆环(未画出)，圆环轴线与螺线管轴线重合。下列说法正确的是(BC)A．t＝T4时刻，圆环有扩张的趋势B．t＝T4时刻，圆环有收缩的趋势C．t＝T4和t＝3T4时刻，圆环内的感应电流大小相等D．t＝3T4时刻，圆环内有俯视逆时针方向的感应电流[解析]t＝T/4时刻，线圈中通有顺时针逐渐增大的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐增加。由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势。A错误，B正确；t＝3T/4时刻，线圈中通有顺时针逐渐减小的电流，则线圈中由电流产生的磁场向下且逐渐减小，由楞次定律可知，圆环中的感应电流为顺时针，D错误；t＝T/4和t＝3T/4时刻，线圈中电流的变化6率一致，即由线圈电流产生的磁场变化率一致，则圆环中的感应电流大小相等，C正确。10．(2019·三亚模拟)一个闭合回路由两部分组成。如图所示，右侧是电阻为r的圆形导线，置于竖直方向均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d，其电阻不计，磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断正确的是(ABC)A．圆形导线中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下匀速减弱B．导体棒ab受到的安培力大小为mgsinθB．回路中的感应电流为mgsinθB2dB．圆形导线中的电热功率为m2g2sin2θB22d2(R＋r)[解析]导体棒静止在导轨上，所受的合力为零。根据力的平衡得知，棒所受的安培力的大小为mgsinθ，方向沿斜面向上，所以有B2Id＝mgsinθ，则回路中的感应电流大小I＝mgsinθB2d，根据安培力的方向，通过左手定则判断知，通过线圈感应电流的方向从上往下看为顺时针方向，根据楞次定律，圆形线圈中的磁场可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱，选项A、B、C正确；根据P＝I2r，可知圆形导线中的电热功率为P＝m2g2sin2θB22d2r，选项D错误。11．(2020·广西柳州一模)如图，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，倾角为θ，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好。现由静止释放金属棒ab，假定电容器不会被击穿，忽略一切电阻，则下列说法正确的是(AB)A．金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势B．金属棒ab匀加速下滑C．金属棒ab最终可能匀速下滑D．金属棒ab下滑过程中减少的重力势能等于其增加的动能[解析]本题考查电磁感应和电容器电路的结合。金属棒ab下滑过程中，金属棒ab切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断出导体棒a端为正极，所以M板电势高于N板电势，选项A正确；金属棒ab下滑过程中由于产生感应电动势和感应电流，对电容器充电，由I＝ΔqΔt，C＝ΔqΔU，ΔU＝BLΔv，金属棒ab受到安培力F＝BIL，对金属棒受力分析，7有mgsinθ－F＝ma，联立解得a＝mgsinθm＋CB2L2，加速度为恒量，说明金属棒ab下滑时做加速度恒定的匀加速运动，选项B正确，C错误；金属棒ab下滑过程中减少的重力势能等于其增加的动能和电容器储存的电能之和，选项D错误。12．(2019·河北邢台模拟)如图所示，两光滑金属导轨，间距为1m，固定在绝缘桌面上的导轨部分是水平的，且处在磁感应强度大小为1T、方向竖直向下的有界匀强磁场中(导轨其他部分无磁场)，电阻R的阻值为2Ω，桌面距水平地面的高度为H＝1.25m，金属杆ab的质量为0.1kg，有效电阻为1Ω。现将金属杆ab从导轨上距桌面高度为h＝0.45m的位置由静止释放，其落地点距桌面左边缘的水平距离为x＝1m。取g＝10m/s2，空气阻力不计，离开桌面前金属杆ab与金属导轨垂直且接触良好。下列判断正确的是(AC)A．金属杆刚进入磁场时，其速度大小为3m/sB．金属杆刚进入磁场时，电阻R上通过的电流大小为1.5AC．金属杆穿过匀强磁场的过程中，克服安培力所做的功为0.25JD．