2021届高考物理一轮专题：电磁感应练习题含答案

2021届高考物理一轮专题：电磁感应练习题含答案

一轮：电磁感应（专题）

一、选择题

1、一闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，框上垂直放置一金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在如图所示的匀强磁场中，当用外力使ab棒右移时()

A．其穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流

B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行

C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行

D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行

2、如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ．在这个过程中，线圈中感应电流()

A．沿abcd流动

B．沿dcba流动

C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动

D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动

3、如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()

A．ab向左运动，cd向右运动

B．ab向右运动，cd向左运动

C．ab、cd都向右运动

D．ab、cd保持静止

4、如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒与磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小

为ε'．则ε'

ε等于()

A．1

2B．

2

2C．1 D． 2

5、(多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R和灯泡A电阻的阻值相等，自感线圈L的电阻值可认为是0，在接通开关S时，则()

甲乙

A．在电路甲中，灯泡A将渐渐变亮

B．在电路甲中，灯泡A将先变亮，然后渐渐变暗

C．在电路乙中，灯泡A将渐渐变亮

D．在电路乙中，灯泡A将先由亮渐渐变暗，然后熄灭

6、如图甲，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()

7、(多选)如图甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3 Ω，边长为0.4 m。金属框处于两个半径为0.1 m的圆形匀强磁场中，顶点A恰好位于左边圆的圆心，BC边的中点恰好与右边圆的圆心重合。左边磁场方向垂直纸面向外，右边磁场垂直纸面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是(π取3)()

甲乙

A．线框中感应电流的方向是顺时针方向

B．t＝0.4 s时，穿过线框的磁通量为0.005 Wb

C．经过t＝0.4 s，线框中产生的热量为0.3 J

D．前0.4 s内流过线框某截面的电荷量为0.2 C

8、(2019·广州荔湾区调研)

(多选) CD、EF是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的宽度为d，如图所示。导轨的右端接有一阻值为R 的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值为R、质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是()

A．通过电阻R的最大电流为BL2gh

2R

B．流过电阻R的电荷量为BdL 2R

C．整个电路中产生的焦耳热为mgh

D．电阻R中产生的焦耳热为1

2mg(h－μd)

*9、如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L1、L2和L3是3个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源．在t＝0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S．规定以电路稳定时流过L1、L2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过L1和L2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()

*10、(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()

A．向右做匀速运动B．向左做减速运动

C．向右做减速运动D．向右做加速运动

*11、英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环

上套一带电荷量为＋q的小球．已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()

A．0 B．1

2r

2qk C．2πr2qk D．πr2qk

二、非选择题

1、上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电．其原因是地板下有一发电装置，如图甲所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P上．磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图乙为横截面俯视图．轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)．当地板上下往返运动时，便能发电．若线圈所在位置磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为R0，现用它向一个电阻为R的小灯泡供电．为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移—时间变化的规律简化为图丙所示．(取地板初始位置x＝0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内．)

(1)取图乙中逆时针方向为电流正方向，请在图丁所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线，并标明相应纵坐标．要求写出相关的计算和判断过程；

(2)t＝t0

2时地板受到的压力；

(3)求人踩踏一次地板所做的功．

2、(2019·云南省统一检测)

如图所示，匝数为N、电阻为r、面积为S的圆形线圈P放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P通过导线与阻值为R的电阻以及两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场。当线圈P 所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m、带电荷量大小为q的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动。重力加速度为g，求：

(1)流过电阻R的电流；

(2)线圈P所在磁场磁感应强度的变化率。

2021届高考物理一轮专题：电磁感应练习题含答案

一轮：电磁感应（专题）

一、选择题

1、一闭合金属线框的两边接有电阻R1、R2，框上垂直放置一金属棒，棒与框接触良好，整个装置放在如图所示的匀强磁场中，当用外力使ab棒右移时()

A．其穿过线框的磁通量不变，框内没有感应电流

B．框内有感应电流，电流方向沿顺时针方向绕行

C．框内有感应电流，电流方向沿逆时针方向绕行

D．框内有感应电流，左半边逆时针方向绕行，右半边顺时针方向绕行

D[abcd组成的线框中的磁通量垂直纸面向里增大，abfe组成的线框中的磁通量垂直纸面向里减小，故根据楞次定律可得左半边的感应电流逆时针方向绕行，右半边的感应电流顺时针方向绕行，故D正确。]

2、如图所示，一水平放置的矩形闭合线圈abcd，在细长磁铁的N极附近竖直下落，保持bc边在纸外，ad边在纸内，从图中位置Ⅰ经过位置Ⅱ到达位置Ⅲ，位置Ⅰ和Ⅲ都很靠近Ⅱ．在这个过程中，线圈中感应电流()

A．沿abcd流动

B．沿dcba流动

C．由Ⅰ到Ⅱ是沿abcd流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿dcba流动

D．由Ⅰ到Ⅱ是沿dcba流动，由Ⅱ到Ⅲ是沿abcd流动

解析：选A．由条形磁铁的磁场分布情况可知，线圈在位置Ⅱ时穿过矩形闭合线圈的磁通量最少．线圈从位置Ⅰ到Ⅱ，穿过abcd自下而上的磁通量减少，感应电流的磁场阻碍其减少，则在线框中产生的感应电流的方向为abcd，线圈从位置Ⅱ到Ⅲ，穿过abcd自上而下的磁通量在增加，感应电流的磁场阻碍其增加，由楞次定律可知感应电流的方向仍然是abcd．故本题答案为A．

3、如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑片向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()

A．ab向左运动，cd向右运动

B．ab向右运动，cd向左运动

C．ab、cd都向右运动

D．ab、cd保持静止

A[由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向

均向下，当滑片向左滑动时，螺线管中电流大小增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大， 回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为

a →c →d →

b →a ，由左手定则知ab 受安培力方向向左，cd 受安培力方向向右，故ab 向左运动，cd 向右运动。只有A 正确。]

4、如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v 沿与棒与磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为ε；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小

为ε'．则ε'ε等于( )

A ．12

B ．22

C ．1

D ． 2

解析：选B ．设折弯前导体切割磁感线的长度为L ，折弯后，导体切割磁场的有效长度为l ＝ ? ????L 22＋? ??

??L 22＝22L ，故产生的感应电动势为ε'＝Bl v ＝B·22L v ＝22ε，所以ε'ε＝22，B 正确．

5、(多选)在如图所示的甲、乙电路中，电阻R 和灯泡A 电阻的阻值相等，自感线圈L 的电阻值可认为是0，在接通开关S 时，则( )

甲 乙

A ．在电路甲中，灯泡A 将渐渐变亮

B ．在电路甲中，灯泡A 将先变亮，然后渐渐变暗

C ．在电路乙中，灯泡A 将渐渐变亮

D ．在电路乙中，灯泡A 将先由亮渐渐变暗，然后熄灭

AD [在电路甲中，当接通开关S 时，通过与灯泡A 相连的自感线圈L 的电流突然增大，由于线圈的自感现象，自感电动势阻碍电流的增大，所以通过灯泡

A的电流只能慢慢增大，故选项A正确，选项B错误；在电路乙中，当接通开关S时，通过自感线圈L的电流突然增大，由于线圈的自感现象，开始时，自感线圈L就产生一个很大的自感电动势来阻碍电流的流入，会有电流通过R和灯泡A，使灯泡A亮起，电流稳定后，又因为自感线圈L的电阻值可认为是0，所以灯泡A被短路，熄灭，故选项C错误，选项D正确。]

6、如图甲，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()

解析：选C．由题图乙可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A、B、D错误，选项C正确．

7、(多选)如图甲所示，在水平面上固定一个匝数为10匝的等边三角形金属线框，总电阻为3 Ω，边长为0.4 m。金属框处于两个半径为0.1 m的圆形匀强磁场中，顶点A恰好位于左边圆的圆心，BC边的中点恰好与右边圆的圆心重合。左边磁场方向垂直纸面向外，右边磁场垂直纸面向里，磁感应强度的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是(π取3)()

甲 乙

A ．线框中感应电流的方向是顺时针方向

B ．t ＝0.4 s 时，穿过线框的磁通量为0.005 Wb

C ．经过t ＝0.4 s ，线框中产生的热量为0.3 J

D ．前0.4 s 内流过线框某截面的电荷量为0.2 C

CD [根据楞次定律和安培定则，线框中感应电流的方向是逆时针方向，选项A

错误；0.4 s 时穿过线框的磁通量Φ＝Φ1－Φ2＝12πr 2·B 1－16πr 2·B 2＝0.055 Wb ，选

项B 错误；由图乙知ΔB 1Δt ＝5 T －1 T 0.4 s ＝10 T/s ，根据法拉第电磁感应定律，感应

电动势E ＝n ΔΦΔt ＝n·12πr 2·ΔB 1Δt ＝1.5 V ，感应电流I ＝E R ＝0.5 A,0.4 s 内线框中产生

的热量Q ＝I 2Rt ＝0.3 J ，选项C 正确；前0.4 s 内流过线框某截面的电荷量q ＝It ＝0.2 C ，选项D 正确。]

8、(2019·广州荔湾区调研)

(多选) CD 、EF 是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L ，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，磁场区域的宽度为d ，如图所示。导轨的右端接有一阻值为R 的电阻，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值为R 、质量为m 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为μ，则下列说法中正确的是

( )

A ．通过电阻R 的最大电流为BL 2gh

2R

B ．流过电阻R 的电荷量为BdL 2R

C ．整个电路中产生的焦耳热为mgh

D ．电阻R 中产生的焦耳热为12mg(h －μd)

【答案】ABD [质量为m 的导体棒从弯曲轨道上h 高处由静止释放，刚进入

磁场时速度最大，由mgh ＝12m v 2，得最大速度v ＝2gh ，产生的最大感应电动

势E m ＝BL v ＝BL 2gh ，由闭合电路欧姆定律可得通过电阻R 的最大电流I m ＝E m 2R

＝BL 2gh 2R ，A 正确；在导体棒滑过磁场区域的过程中，产生的感应电动势的平

均值E ＝ΔΦΔt ＝BdL Δt ，平均感应电流I ＝E 2R ，流过电阻R 的电荷量为q ＝I t ，

联立解得q ＝ΔΦ2R ＝BdL 2R ，B 正确；由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳

热Q ＝mgh －μmgd ，C 错误； 电阻R 中产生的焦耳热Q 1 ＝ 12Q ＝12mg(h －μd)，

D 正确。]

*9、如图所示的电路中，L 是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，L 1、L 2和L 3是3个完全相同的灯泡，E 是内阻不计的电源．在t ＝0时刻，闭合开关S ，电路稳定后在t 1时刻断开开关S ．规定以电路稳定时流过L 1、L 2的电流方向为正方向，分别用I 1、I 2表示流过L 1和L 2的电流，则下图中能定性描述电流I 随时间t 变化关系的是( )

解析：选C ．L 的直流电阻不计，电路稳定后通过L 1的电流是通过L 2、L 3电流的2倍．闭合开关瞬间，L 2立即变亮，由于L 的阻碍作用，L 1逐渐变亮，即I 1逐渐变大，在t 1时刻断开开关S ，之后电流I 会在电路稳定时通过L 1的电流大小基础上逐渐变小，I 1方向不变，I 2反向，故选C ．

*10、(多选)如图所示，金属导轨上的导体棒ab 在匀强磁场中沿导轨做下列哪种

运动时，铜制线圈c中将有感应电流产生且被螺线管吸引()

A．向右做匀速运动B．向左做减速运动

C．向右做减速运动D．向右做加速运动

BC[当导体棒向右匀速运动时产生恒定的电流，线圈中的磁通量恒定不变，无感应电流出现，A错；当导体棒向左减速运动时，由右手定则可判定回路中出现从b→a的感应电流且减小，由安培定则知螺线管中感应电流的磁场向左在减弱，由楞次定律知c中出现顺时针感应电流(从右向左看)且被螺线管吸引，B对；同理可判定C对，D错。]

*11、英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q的小球．已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()

A．0 B．1

2r

2qk C．2πr2qk D．πr2qk

解析：选D．变化的磁场使回路中产生的感生电动势E＝ΔΦ

Δt

＝

ΔB

Δt

·S＝kπr2，

则感生电场对小球的作用力所做的功W＝qU＝qE＝qkπr2，选项D正确．

二、非选择题

1、上海世博会某国家馆内，有一“发电”地板，利用游人走过此处，踩踏地板发电．其原因是地板下有一发电装置，如图甲所示，装置的主要结构是一个截面半径为r、匝数为n的线圈，紧固在与地板相连的塑料圆筒P上．磁场的磁感线沿半径方向均匀分布，图乙为横截面俯视图．轻质地板四角各连接有一个劲度系数为k的复位弹簧(图中只画出其中的两个)．当地板上下往返运动时，便能

发电．若线圈所在位置磁感应强度大小为B，线圈的总电阻为R0，现用它向一个电阻为R的小灯泡供电．为了便于研究，将某人走过时地板发生的位移—时间变化的规律简化为图丙所示．(取地板初始位置x＝0，竖直向下为位移的正方向，且弹簧始终处在弹性限度内．)

(1)取图乙中逆时针方向为电流正方向，请在图丁所示坐标系中画出线圈中感应电流i随时间t变化的图线，并标明相应纵坐标．要求写出相关的计算和判断过程；

(2)t＝t0

2时地板受到的压力；

(3)求人踩踏一次地板所做的功．

解析：(1)0～t0时间，地板向下做匀速运动，

其速度v＝x0 t0，

线圈切割磁感线产生的感应电动势

e＝nB·2πr v＝2nBπrx0

t0，

感应电流i＝

e

R＋R0

＝

2nBπrx0

(R＋R0)t0

；

t0～2t0时间，地板向上做匀速运动，

其速度v＝x0 t0，

线圈切割磁感线产生的感应电动势

e＝－nB·2πr v＝－2nBπrx0

t0，

感应电流i ＝e R ＋R 0＝－2nBπrx 0(R ＋R 0)t 0

； 图线如图所示．

(2)t ＝t 02时，地板向下运动的位移为x 02，弹簧弹力为kx 02，安培力F 安＝nBi·2πr ＝

2nBiπr ，由平衡条件可知，地板受到的压力F ＝2kx 0＋4n 2B 2π2r 2x 0(R ＋R 0)t 0

． (3)由功能关系可得人踩踏一次地板所做的功

W ＝2i 2

(R ＋R 0)t 0＝8n 2B 2π2r 2x 20(R ＋R 0)t 0． 答案：(1)见解析 (2)2kx 0＋4n 2B 2π2r 2x 0(R ＋R 0)t 0

(3)8n 2B 2π2r 2x 20(R ＋R 0)t 0

2、(2019·云南省统一检测)

如图所示，匝数为N 、电阻为r 、面积为S 的圆形线圈P 放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈P 通过导线与阻值为R 的电阻以及两平行金属板相连，两金属板之间的距离为d ，两板间有垂直纸面的恒定匀强磁场。当线圈P 所在位置的磁场均匀变化时，一质量为m 、带电荷量大小为q 的油滴在两金属板之间的竖直平面内做圆周运动。重力加速度为g ，求：

(1)流过电阻R 的电流；

(2)线圈P 所在磁场磁感应强度的变化率。

[解析] (1)设两金属板之间的电压为U ，对金属板之间的带电油滴受力分析有：

mg ＝q U d

对电阻R ，由欧姆定律得：U ＝IR

解得：I ＝mgd qR 。

(2)根据法拉第电磁感应定律得：E ＝N ΔΦΔt ＝N ΔB Δt S

根据闭合电路的欧姆定律得：I ＝E R ＋r

联立解得：ΔB Δt ＝mgd (R ＋r )NqRS 。

[答案] (1)mgd qR (2)mgd (R ＋r )NqRS