2025版高考物理全程一輪復習單元素養(yǎng)評價十二電磁感應習題

單元素養(yǎng)評價(十二)電磁感應一、單項選擇題(本題共5小題，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的)1.[2024·海南海口華僑中學?？家荒如圖所示，A為一水平勻速旋轉的橡膠盤，其均勻分布有大量的正電荷，在圓盤正下方水平放置一通電直導線，電流的方向如圖所示，當圓盤繞中心軸高速順時針(從上向下看)轉動時，通電直導線所受磁場力的方向是()A．豎直向上B．豎直向下C．水平向外D．水平向里2．[2024·黑龍江哈爾濱哈九中?？寄M]圖甲是電動公交車無線充電裝置，供電線圈設置在充電站內，受電線圈和電池系統(tǒng)置于車內．供電線路與220V交流電源相連，將受電線圈靠近供電線圈，無需導線連接，蓄電池便可以充電(如圖乙所示)，下列說法正確的是()A．供電線圈和受電線圈無導線連接，所以傳輸能量時沒有損失B．用塑料薄膜將供電線圈包裹起來之后，仍能為蓄電池充電C．無線充電的原理是利用供電線圈發(fā)射電磁波傳輸能量D．充電時，供電線圈的磁場對受電線圈中的電子施加磁場力的作用，驅使電子運動3．[2024·北京昌平統(tǒng)考二模]如圖1所示，矩形導線框abcd固定在變化的磁場中，線框平面與磁場垂直．線框中產生的感應電流如圖2所示(規(guī)定電流沿abcd為正).若規(guī)定垂直紙面向里為磁場正方向，能夠產生如圖所示的電流的磁場為()4．安裝在公路上的測速裝置如圖所示，在路面下方間隔一定距離埋設有兩個通電線圈，線圈與檢測抓拍裝置相連，車輛從線圈上面通過時線圈中會產生脈沖感應電流，檢測裝置根據(jù)兩個線圈產生的脈沖信號的時間差計算出車速大小，從而對超速車輛進行抓拍．下列說法正確的是()A．汽車經(jīng)過線圈上方時，兩線圈產生的脈沖電流信號時間差越長，車速越大B．當汽車從線圈上方勻速通過時，線圈中不會產生感應電流C．汽車經(jīng)過通電線圈上方時，汽車底盤的金屬部件中會產生感應電流D．當汽車從線圈上方經(jīng)過時，線圈中產生感應電流屬于自感現(xiàn)象5．[2024·河北臨考信息卷]我國新一代航母——福建艦阻攔系統(tǒng)采用電磁阻攔技術，基本原理如圖所示，飛機著艦時關閉動力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索鉤住軌道上的一根金屬棒ab，導軌間距為d，飛機質量為M，金屬棒質量為m，飛機著艦鉤住金屬棒后與金屬棒以共同速度v0進入磁場，軌道端點MP間的電阻為R、軌道間金屬棒的電阻為r，不計其他電阻和阻攔索的質量．軌道間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度為B.金屬棒運動一段距離x后飛機停下，測得此過程電阻R上產生的焦耳熱為Q，則()A.金屬棒ab中感應電流方向由a到bB．通過金屬棒的最大電流為eq\f(Bxv0,R＋r)C．飛機和金屬棒克服摩擦阻力和空氣阻力所做的總功為eq\f(1,2)(M＋m)veq\o\al(2,0)－QD.通過金屬棒的電荷量為eq\f(Bdx,R＋r)二、多項選擇題(本題共3小題，在每小題給出的四個選項中，有多項符合題目要求)6．法拉第展示人類歷史上第一臺直流發(fā)電機——法拉第圓盤發(fā)電機，結構示意圖如圖甲所示，圓盤所處的勻強磁場的磁感應強度為B；如圖乙所示是安裝了汽車防抱死制動系統(tǒng)(ABS)的輪速傳感器示意圖，鐵質齒輪P與車輪同步轉動，它的右側有一個繞著線圈的磁鐵，當輪齒在接近和離開磁鐵時，線圈中出現(xiàn)感應電流．下列說法正確的是()A．對甲圖，若圓盤不動，磁體轉動(磁感線與盤面垂直)，電流表的指針不會偏轉B．對甲圖，當圓盤的角速度為ω，邊緣的線速度為v，則感應電動勢為eq\f(Bv2,2ω)C．對乙圖，穿過線圈的磁通量會發(fā)生變化，則此裝置是利用電磁感應現(xiàn)象來測量車輪轉速的D．對乙圖，同樣初速度的同一輛汽車，安裝了ABS的剎車距離小，不易發(fā)生側滑7.[2024·海南?？谌A僑中學校考一模]如圖所示，固定于光滑水平面上的兩根平行金屬導軌MN、PQ左端接有阻值為R的燈泡，一質量為m、電阻不計的導體棒ab跨接在導軌上形成閉合回路，該空間有豎直向上的勻強磁場，磁感應強度的大小為B.現(xiàn)讓ab棒以初速度v0沿導軌向右運動，不計摩擦及導軌電阻，下列關于導體棒的速度v隨時間t及位移x變化的圖像，可能正確的是()8．輕質細線吊著一質量為m＝1kg、邊長為0.2m、電阻R＝1Ω、匝數(shù)n＝10的正方形閉合線圈abcd，bd下方區(qū)域分布著磁場，如圖甲所示．磁場方向垂直紙面向里，磁感應強度大小隨時間變化關系如圖乙所示．不考慮線圈的形變和電阻的變化，整個過程細線未斷且線圈始終處于靜止狀態(tài)，g取10m/s2.則下列判斷正確的是()A．線圈中感應電流的方向為adcbaB．線圈中的感應電流大小為0.2AC．0～2s時間內線圈中產生的熱量為0.02JD．6s時線圈受安培力的大小為0.8eq\r(2)N三、非選擇題(本題共3小題，按要求答題)9．如圖甲所示MN、PQ為足夠長的兩平行金屬導軌，間距L＝1.0m，與水平面之間的夾角α＝30°，勻強磁場磁感應強度B＝0.5T，垂直于導軌平面向上，MP間接有電流傳感器，質量m＝0.2kg、阻值R＝1.0Ω的金屬桿ab垂直導軌放置，它與導軌的動摩擦因數(shù)μ＝eq\f(\r(3),3)，如圖所示．用外力F沿導軌平面向上拉金屬桿ab，使ab由靜止開始運動并開始計時，電流傳感器顯示回路中的電流I隨時間t變化的圖像如圖乙所示，0～3s，拉力做的功為225J，除導體棒電阻外，其它電阻不計．取g＝10m/s2.求：(1)0～3s內金屬桿ab運動的位移；(2)0～3s內F隨t變化的關系．10．如圖所示，半徑為l的金屬圓環(huán)內部等分為兩部分，兩部分各有垂直于圓環(huán)平面、方向相反的勻強磁場，磁感應強度大小均為B0，與圓環(huán)接觸良好的導體棒繞圓環(huán)中心O勻速轉動．圓環(huán)中心和圓周用導線分別與兩個半徑為R的D形金屬盒相連，D形盒處于真空環(huán)境且內部存在著磁感應強度為B的勻強磁場，其方向垂直于紙面向里．t＝0時刻導體棒從如圖所示的位置開始運動，同時在D形盒內中心附近的A點，由靜止釋放一個質量為m、電荷量為－q(q>0)的帶電粒子，粒子每次通過狹縫都能得到加速，最后恰好從D形盒邊緣出口射出．不計粒子重力及所有電阻，忽略粒子在狹縫中運動的時間，導體棒始終以最小角速度ω(未知)轉動．(1)求ω的大小．(2)求粒子在狹縫中加速的次數(shù)．(3)考慮實際情況，粒子在狹縫中運動的時間不能忽略，求狹縫寬度d的取值范圍．11．[2024·廣東潮州市金山中學?？茧A段練習]如圖所示，傾角為α＝30°的光滑固定斜面，斜面上相隔為d＝8m的平行虛線MN與PQ間有大小為B＝0.1T的勻強磁場，方向垂直斜面向下，一質量m＝0.1kg，電阻R＝0.2Ω，邊長L＝1m的正方向單匝純電阻金屬線圈，線圈cd邊從距PQ上方x＝2.5m處由靜止釋放沿斜面下滑進入磁場，且ab邊剛要離開磁場時線圈恰好做勻速運動．重力加速度g＝10m/s2.求：(1)cd邊剛進入磁場時線圈的速度v1和加速度a；(2)線圈進入磁場的過程中，通過ab邊的電量q；(3)線圈通過磁場的過程中產生的熱量Q.單元素養(yǎng)評價（十二）電磁感應1．解析：帶正電圓盤以題圖所示方向轉動時，從上向下看，形成順時針方向的電流，根據(jù)右手螺旋定則可知，在圓盤下方形成的磁場方向豎直向下，根據(jù)左手定則，伸開左手，讓四指和電流方向一致，磁感線穿過手心，則大拇指指向紙面里側，因此安培力的方向水平向里，故A、B、C錯誤，D正確．故選D.答案：D2．解析：供電線圈和受電線圈是利用互感傳輸能量，不是發(fā)射電磁波，由于線圈存在電阻，傳輸過程有漏磁等，故傳輸能量時有損失，A、C錯誤；磁場能穿過塑料，故用塑料薄膜將供電線圈包裹起來之后，仍能為蓄電池充電，B正確；充電時，供電線圈產生的變化磁場穿過受電線圈，引起受電線圈磁通量變化，產生感應電流，D錯誤．故選B.答案：B3．解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律，有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)S，可知恒定的磁場不能產生電動勢，不會有電流產生，A、B錯誤；根據(jù)楞次定律，可知垂直紙面向外的磁場增強，線圈會產生垂直紙面向里的磁場，即產生abcd方向的電流，又因為磁場均勻變化，所以產生恒定的電動勢，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，有I＝eq\f(E,R)，所以線圈中產生恒定的電流，同理，磁場均勻減弱時，線圈中產生dcba的電流，C正確；當垂直紙面向里的磁場增強時，根據(jù)楞次定律，可知線圈中會產生dcba的電流，形成垂直紙面向外的磁場，D錯誤．故選C.答案：C4．解析：汽車經(jīng)過線圈上方時產生脈沖電流信號，車速越大，汽車通過相鄰兩線圈間所用的時間越小，即兩線圈產生的脈沖電流信號時間差越小，故A錯誤；汽車經(jīng)過通電線圈上方時，汽車底盤的金屬部件通過線圈所產生的磁場，金屬部件中的磁通量發(fā)生變化，在金屬部件中產生感應電流，金屬部件中的感應電流產生磁場，此磁場隨汽車的運動，使穿過線圈的磁通量變化，所以線圈中會產生感應電流，故B錯誤，C正確；當汽車從線圈上方經(jīng)過時，線圈中產生的感應電流并不是線圈自身的電流變化所引起的，則不屬于自感現(xiàn)象，故D錯誤．故選C.答案：C5．解析：根據(jù)右手定則可知金屬棒ab中感應電流方向由b到a，A錯誤；金屬棒向右運動時，受到向左的安培力使其減速，故可知金屬棒產生的最大感應電動勢為以共同速度v0進入磁場的瞬間，此時最大電流為I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(Bdv0,R＋r)，B錯誤；電阻R上產生的焦耳熱為Q，根據(jù)焦耳定律可得金屬棒上產生的焦耳熱為Q′＝eq\f(r,R)Q，設飛機和金屬棒克服摩擦阻力和空氣阻力所做的總功為W，根據(jù)動能定理可得－W－W克安＝0－eq\f(1,2)（M＋m）veq\o\al(2,0)，根據(jù)功能關系可得W克安＝Q＋Q′，以上各式聯(lián)立解得W＝eq\f(1,2)（M＋m）veq\o\al(2,0)－eq\f(R＋r,R)Q，C錯誤；通過金屬棒的電荷量為q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R＋r)·Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R＋r)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(Bdx,R＋r)，D正確．答案：D6．解析：對甲圖，若圓盤不動，轉動磁體，產生動生電動勢，電流表的指針會發(fā)生偏轉，故A錯誤；感應電動勢為E＝BReq\f(v,2)＝Beq\f(v,ω)eq\f(v,2)＝eq\f(Bv2,2ω)，B正確；此裝置利用電流檢測器D檢測電流，并送到電子控制模塊以控制電磁閥，為制動器提供合適制動力，使剎車距離減小，有效避免汽車車輪側滑現(xiàn)象，C錯誤，D正確．故選BD.答案：BD7．解析：導體棒向右運動的過程中切割磁感線，產生感應電流，所受安培力F＝BIl，又I＝eq\f(E,R)，E＝Blv，所以F＝eq\f(B2l2v,R)即為合力，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma知，導體棒做加速度逐漸減小的減速運動，故A正確，B錯誤；對導體棒由動量定理得－BIlt＝mv－mv0，又q＝eq\o(I,\s\up6(－))t＝eq\f(Blx,R)，解得v＝v0－eq\f(B2l2x,mR)，故C正確，D錯誤．故選AC.答案：AC8．解析：磁感應強度向里并且增大，由楞次定律可得，感應電流產生的磁場垂直紙面向外，線圈中感應電流的方向為逆時針，即abcda，故A錯誤；由法拉第電磁感應定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB·S,Δt)，由閉合電路的歐姆定律，可得線圈中的感應電流大小I＝neq\f(ΔB·S,RΔt)，假設線框邊長為l，則S＝eq\f(l2,2)，聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得I＝0.1A，故B錯誤；0～2s時間內金屬環(huán)產生的熱量為Q＝I2Rt＝0.02J，故C正確；線圈的bcd部分在勻強磁場中受到安培力，受到安培力的大小等效為bd直棒受到的安培力，6s時線圈受到的安培力F＝nIBL＝10×0.1×4×0.2eq\r(2)N＝0.8eq\r(2)N，故D正確．故選CD.答案：CD9．解析：（1）由圖乙知q＝4.5C又eq\o(E,\s\up6(－))＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(BLx,Δt)，eq\o(I,\s\up6(－))＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R)，q＝eq\o(I,\s\up6(－))·Δt得x＝eq\f(qR,BL)＝9m（2）根據(jù)題意E＝BLv，I＝eq\f(E,R)得F安＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)由牛頓運動定律得F－mgsinθ－mgμcosθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma，a＝eq\f(Δv,Δt)，F(xiàn)＝0.5t＋2.4答案：（1）9m（2）F＝0.5t＋2.410．解析：（1）根據(jù)洛倫茲力充當向心力Bvq＝eq\f(mv2,r)，得r＝eq\f(mv,qB)，T＝eq\f(2πr,v)＝eq\f(2πm,qB)棒的角速度最小值為ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(qB,m).（2）根據(jù)洛倫茲力充當向心力Bv1q＝eq\f(mveq\o\al(2,1),R)可得粒子離開加速器的速度為v1＝eq\f(BqR,m)由法拉第電磁感應定律，導體棒切割磁感線的電動勢為E感＝eq\f(1,2)B0ωl2＝eq\f(qBB0l2,2m)根據(jù)動能定理nE感q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)得加速的次數(shù)為n＝eq\f(BR2,B0l2).（3）帶電粒子在電場中的加速度為a＝eq\f(E感q,dm)＝eq\f(q2BB0l2,2dm2)粒子在電場中做勻加速直線運動，滿足nd＝eq\f(1,2