2019届高三高考物理章节验收卷：电磁感应

电磁感应验收卷
1、电磁炉热效率高达90%,炉面无明火,无烟无废气,电磁“火力”强劲,安全可靠.如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图,下列说法正确的是( )
A.当恒定电流通过线圈时,会产生恒定磁场,恒定磁场越强,电磁炉加热效果越好
B.在锅和电磁炉中间放一纸板,则电磁炉不能起到加热作用
C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅,主要原因这些材料的导热性能较差
D.电磁炉通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作
2、如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨,导轨平面与磁场垂直。

金属杆P Q 、置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ,一圆环形金属框T 位于回路围成的区域内,线框与导轨共面。

现让金属杆P Q 、突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是( )
A. PQRS 中沿顺时针方向, T 中沿逆时针方向
B. PQRS 中沿顺时针方向, T 中沿顺时针方向
C. PQRS 中沿逆时针方向, T 中沿逆时针方向
D. PQRS 中沿逆时针方向, T 中沿顺时针方向
3、在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=202
cm ．螺线管导线电阻r=1.0Ω，1R =4.0Ω，2R =5.0Ω，C=30μF ．在一段时间内，垂直穿过螺线管的磁场的磁感应强度B 的方向如图甲所示，大小按如图乙所示的规律变化则下列说法中正确的是( )
A ．螺线管中产生的感应电动势为1.2V
B ．闭合K ，电路中的电流稳定后电容器下极板带负电
C ．闭合K ，电路中的电流稳定后，电阻1R 的电功率为22.5610-⨯W
D ．K 断开后，流经2R 的电量为21.810-⨯ C
4、如图所示，正方形导线框abcd 和菱形MNPQ 在同一水平面内，ab ＝MN ＝MP ＝L ，ab ⊥NQ ，N 位于ab 的中点，菱形区域存在方向竖直向上的匀强磁场，使线框从图示位置沿NQ 方向匀速穿过菱形区域，规定电流逆时针为正，则线框中的电流i 随位移x 变化的图象可能是
( )
A ．
B ．
C ．
D ．
5、如图所示,矩形线框在匀强磁场中做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )
A.
B.
C.
D.
6、如图所示为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。

若在t1到t2时间内,勻强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B开始均匀变大,该段时间线圈两端a和b之间的电压为U,则在t2时刻磁感应强度大小B'为( )
A.
()
21
U t t
B
nS
+
+
B.
()
21
U t t
B
S
-
+
C.
()
21 U t t
nS
-
D.
()
21
U t t
B
nS
-
+
7、如图所示电路中, A 、B 是两个完全相同的灯泡, L 是一个理想电感线圈,下列说法正确的是( )
A. S 闭合时, A 立即亮,然后逐渐熄灭
B. S 闭合时, B 立即亮,然后逐渐熄灭
C. S 闭合足够长时间后, B 发光,而A 不发光
D. S 闭合足够长时间后, B 熄灭,而A 发光
8、在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨P Q 、、MN ,相距为L ,导轨处于磁感应强度为B 的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.有两根质量均为m 的金属棒a 、b ,先将a 棒垂直导轨放置,用跨过光滑定滑轮的细线与物块c 连接,连接a 棒的细线平行于导轨,由静止释放C ,此后某时刻,将b 也垂直导轨放置, a 、c 此刻起做匀速运动, b 棒刚好能静止在导轨上. a 棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨电接触良好,导轨电阻不计.则( )
A.物块c 的质量是2sin m θ
B. b 棒放上导轨后, a 棒中电流大小是sin mg BL
θ C. b 棒放上导轨前,物块c 减少的重力势能等于a 、c 增加的动能
D. b 棒放上导轨后,物块c 减少的重力势能等于回路消耗的电能
9、如图, M 为半圆形导线框,圆心为M O ;N 是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为N O ;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线M N O O 的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。

现使线框M 、N 在0t =时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、
且过M O 和N O 的轴,以相同的周期T 逆时针匀速转动,则( )
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在8
T t =时,两导线框中产生的感应电动势相等 D.两导线框的电阻相等时,两导线框中感应电流的有效值也相等
10、如图所示装置中,cd 杆原来静止.当ab 杆做如下哪些运动时,cd 杆将向右移动( )
A.向右匀速运动
B.向右加速运动
C.向左加速运动
D.向左减速运动
11、如图所示,由一段外皮绝缘的导线扭成两个半径为R 和r 的圆形闭合回路,R r >,导线单位长度的电阻为λ,导线截面半径远小于R 和r ,圆形区域内存在垂直平面向里,磁感应强度大小随时间按B kt =(0k >,为常数)的规律变化的磁场,下列说法正确的是( )
A.小圆环中电流的方向为逆时针
B.大圆环中电流的方向为逆时针
C.回路中感应电流大小为()()
22k R r R r λ++ D.回路中感应电流大小为
()2k R r λ- 12、如图所示，匀强磁场的水平边界相距为d ，磁感应强度大小为B 、水平向里。

质量为m 、
电阻为R 、边长为L 的正方形线圈abcd ，在磁场上方高h 处由静止释放，已知cd 边刚进入磁场时与cd 边刚离开磁场时速度相等，不计空气阻力，在线圈穿过磁场的整个过程中( )
A. 线圈产生的热量为mgd
B. 若L=d ，则所用时间为
C. 若L>d ，则线圈ab 边进磁场时的速度为
22mgR B L
D. 若L<d 13、为研究电磁制动的效果,某同学在小车的水平底面安装宽为L 、长为2L 的矩形线圈abcd ,线圈匝数为N ,总电阻为R ,水平直轨道上虚线PQ 和MN 之间存在竖直向下的匀强磁场,其间距为2L ,磁感应强度为B ,如图所示,沿轨道运动的总质量为m 的小车,受到地面的阻力恒为f ,当车头(ab 边)进入磁场时速度为v 0,车尾(cd 边)离开磁场时速度恰好减为零,求:
1.车头进入磁场时,小车加速度的大小;
2.从ab 进入磁场到ab 离开磁场的过程中,通过导线截面的电荷量;
3.电磁制动过程中线圈产生的焦耳热.
14、如图甲所示,用导线绕成面积为S =0.05m 的圆环,匝数n =100,圆环与某种半导体材料制成的光敏电阻R 连接成闭合回路,圆环全部处于按如图乙所示的变化磁场中,选择垂直纸面向里为磁感应强度的正方向,P 为一圆盘,由形状相同、透光率不同的三个扇形a 、b 和c 构成,它可绕垂直于盘面的中心轴转动,闭合开关,使圆盘匀速转动,圆盘转动的周期T =1s,当
细光束通过扇形a、b、c照射光敏电阻R时,R的阻值分别为10Ω、30Ω、60Ω不计回路中导线和开关的电阻。

1.求线圈中感应电动势的大小;
2.求0~1.0s时间内流过电阻R的电量;
3.若以定值电阻R'替代电路中的光敏电阻,要使定值电阻R'和光敏电阻R在同一较长时间内产生的电热相等,求这个定值电阻R'的阻值。

15如图所示,足够长的光滑平行金属导轨OPQ和O'P'Q'间距为L,其中倾角为θ的倾斜导轨间有一垂直于导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场,顶端OO'之间连接一个阻值为R的电阻,水平段离地面的高度为h.金属棒CD、EF的质量分别为m1和m2(m1<m2),长为L、电阻均为R,其中EF棒放置在水平轨道的右端边缘。

将CD棒从离水平轨道高为H±△H范围内由静止释放沿轨道下滑,进入水平轨道后与EF棒发生碰撞,碰撞后CD棒以碰前速率的k 倍反弹,EF棒离开导轨做平抛运动且始终落在水平地面上的同一位置。

不计导轨电阻和空气阻力,忽略金属棒经过PP'处的机械能损失,重力加速度为g。

1.判断CD棒下滑过程中,EF棒中的电流方向并求CD棒到达PP'时的速度大小;
2.若CD棒下滑到PP'时的速率记为v,请完成以下问题:
①求CD棒下滑过程中,EF棒产生焦耳热的最大值及EF棒平抛运动的水平位移大小;
②CD棒返回过程中,若从PP'运动至最高位置所需时间为t,求最高位置离水平轨道的高度。

1答案及解析：
答案：D
解析：电磁炉就是采用涡流感应加热原理,其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场.当用含铁质锅具底部放置炉面时,锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生涡流,使锅具铁分子高速无规则运动,分子互相碰撞、摩擦而产生热能,用来加热和烹饪食物,从而达到煮食的目的.电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流,陶瓷锅或耐热破璃锅不属于金属导体,不能产生感应电流,由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底,在锅底产生感应电流,利用电流的热效应起到加热作用,D 正确.
2答案及解析：
答案：D
解析：PQ 突然向右运动,根据右手定则,PQRS 回路内形成的电流方向为逆时针方向,该电流导致T 中指向纸面向里的磁场减弱,则T 中感应磁场向里,由右手定则知T 中形成顺时针方向电流,选项D 正确。

3答案及解析：
答案：C 解析：根据法拉第电磁感应定律：B E n nS t t
φ
==；解得：E=0.8V ，故A 错误；根据楞次定律可知，螺线管的感应电流盘旋而下，则螺线管下端是电源的正极，那么电容器下极带正电，故B 错误；根据全电路欧姆定律，有：12I 0.08A E R R r
==++，根据21 P=I R 解得：-2P=2.5610W ⨯；故C 正确；S 断开后，流经2R 的电量即为S 闭合时C 板上所带的电量Q ，
电容器两端的电压为：2U=IR =0.4V ，流经2R 的电量为：-5Q=CU=1.210C ⨯，故D 错误；故
选C 。

4答案及解析：
答案：D
解析：AC、导线框右边进入磁场时由楞次定律可以判断感应电流方向为顺时针方向，故A
错误，C错误；
BD、当ab边与MP重合时，切割长度最大，感应电流最大；从ab边与MP重合到cd边到达N点，有效切割长度均匀减小，感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；cd边进入磁场一直运动到ab和cd边关于MP对称的中间位置，右边ab切割长度均匀减小，左边cd切割长度均匀增加，而且两边感应电动势反向，所以总电动势减小更快，到达正中央位置电流为0，故B错误，D正确。

故选：D
5答案及解析：
答案：B
解析：
A.线框在运动过程中，面积不变、磁感应强度不变，穿过线框的磁通量不变，不产生感应电流，故A错误；
B.在线框转动过程中，穿过闭合线框的磁通量发生变化，能产生感应电流，故B正确；
C.线框与磁场平行，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量始终为零，不发生变化，没有感应电流产生，故C错误；
D.线框与磁场平行，线框在运动过程中，穿过线框的磁通量始终为零，不发生变化，没有感应电流产生，故D错误。

故选B。

6答案及解析：
答案：D
解析：设磁感应强度变化率为B t
∆∆,在2t 时刻磁感应强度的大小可以表示为()21'B B B t t t ∆=+-∆.根据法拉第电磁感应定律得，B E n nS t t
∆Φ∆==∆∆，而E =U ，联立解得()21'U B B t t nS
=+-，选项D 正确
7答案及解析：
答案：AC
解析：S 闭合时,灯泡A 与线圈并联,然后再与灯泡B 串联,由于L 是一个理想电感线圈,所以在闭合瞬间L 中会产生一个很大的阻抗,导致线圈类似断开,电流从电阻流向A 再流向B 最后回到电源负极,故A 、B 立即亮,当电路稳定后,线圈中的阻抗消失,电阻恢复到零,灯泡A 被短路,故A 熄灭,B 灯变得更亮,AC 正确。

8答案及解析：
答案：AB
解析：本题考查法拉第电磁感应定律的应用.
b 棒恰好静止,受力平衡,有
,对a 棒,安培力沿导轨平面向下,由平衡条件,,由上面的两式可得2sin c m m θ=,选项A 正确;根据机械能守恒定律知, b 棒放上导轨之前,物块c 减少的重力势能应等于a 棒、物块c 增加的动能与a 棒增加的重力势能之和,选项C 错误;根据能量守恒可知, b 棒放上导轨后,物块c 减少的重力势能应等于回路消耗的电能与a 棒增加的重力势能之和,选项D 错误;对b 棒,设通过的电流为I ,由平衡条件
,得sin mg I BL θ=,a 棒中的电流也为sin mg I BL
θ=,选项B 正确.
9答案及解析：
答案：BC 解析：开始阶段两导线框电流大小不变,不是正弦交流电,选项A 错误;两导线框运动一周的时间均为T ,故两导线框电流的周期都是T ,选项B 正确;在18t T =时,两线框进入磁场的状态
相同,感应电动势相等,选项C 正确;N 线框在一个周期内有一半时间无感应电流,而M 线框一个周期内一直有感应电流,故两导线框的感应电流的有效值不等,选项D 错误。

10答案及解析：
答案：BD
解析：cd 杆将向右移动,根据左手定则,可得cd 中的电流方向c→d,满足引起L 1中的磁场变化,根据楞次定律,有如下两种情况,如a→b,则电流逐渐增加,如b→a,则电流逐渐减小,由右手定则得,向右加速或向左减速运动,BD 正确。

11答案及解析：
答案：BD
解析：
12答案及解析：
答案：BD
解析：A 、从cd 边刚进入磁场到cd 边刚穿出磁场的过程，动能变化为0，重力势能转化为线框产生的热量，根据能量守恒可知进入磁场的过程中线圈产生的热量Q mgd =，由于cd 边刚进入磁场时与cd 边刚离开磁场时速度相等，所以从cd 边刚穿出磁场到ab 边离开磁场的过程中线框产生的热量与从cd 边刚进入磁场到cd 边刚穿出磁场的过程中线框产生的热量相等，所以线圈从cd 边进入磁场到ab 边离开磁场的过程产生的热量'2Q mgd =，故A 错误；
B 、线圈刚进入磁场时的速度大小v =L=d ，线圈将匀速通过磁场，所用时间为
2
d t v ===，故B 正确； C 、若L>d ，cd 边在磁场过程中线圈匀速运动，cd 边离开磁场到ab 边进磁场过程中线圈做匀加速运动，线圈匀速运动则有22B L v mg R =，解得22mgR v B L =，所以线圈ab 边进磁场时的速度大于22mgR B L
，故C 错误； D 、若L<d ，cd 边进磁场时要减速，全部进入磁场将做加速运动，可知刚全部进入磁场时速
度最小，设线圈的最小速度为m v ，从线框刚完全进入到cd 边刚穿出磁场的过程，由动能定理则有：2211()22m mv mv mg L d -=-，而212
mv mgh =，线圈的最小速度为
m v =D 正确；
13答案及解析：
答案：1. 2220N B L v f mR m
+ 2. 2
2NBL R
3. 20142
mv fL - 解析：1.设车头进入磁场时,加速度的大小为a ,回路中的感应电动势为E ,电流为I ,小车所受安培的大小为F ,
0E NBLv =,E I R
=,F NBIL =, 由牛顿第二定律得F +f =ma ,联立解得2220N B L v f a mR m
=+; 2.从ab 刚港入磁场到ab 刚离开磁场过程中,设线圈中的平均感应电动势为E ,平均电流为I ,所用时间为t ,通过导线截面的电荷里为q , 得22BL E N t =,E I R
=,q It =,联立解得2
2NBL q R =; 3.设电磁制动过程中线圈产生的焦耳热为Q ,由能量守恒定律得20142
Q mv fL =-。

14答案及解析：
答案：1.由图象可知进感应强度的变化率
0.6T/s B t
∆=∆ 感应电动势3V B E n nS t t ∆Φ∆===∆∆。

2.当光敏电阻阻值为10Ω时,电流110.3A E I R =
= 当光敏电阻阻值为30Ω时,电流22
0.1A E I R == 当光敏电阻阻值为60Ω时,电流33
0.05A E I R ==
由于圆盘转动的周期为1s,所以0~1s 时间内,电流为上述三个值的时间都为1t 3
s ∆=
因此,0~1.0s 时间内流过电阻R 的电量
1230.15C q I t I t I t =∆+∆+∆=。

3.在一段较长时间t 内,要满足定值电阻R '和光敏电阻R 在同一较长时间内产生的电热相等,即满足
2222
123333'
U t U t U t U t R R R R ⨯+⨯+⨯= 把R 1=10Ω、R 2=30Ω、R 3=60Ω分别代入上式,可得R '=20Ω。

解析：
15答案及解析：
答案： 1.根据右手定则,EF 棒中电流方向从F 到E,
根据题目信息,CD 棒沿倾斜导轨下滑到达PP'前已经做匀速运动,设勻速运动的速度为v 1, 则 解得
2.①CD 棒从最高位置H+△H 处下滑时EF 棒上产生的焦耳热最大,设回路产生的总焦耳热为Q,根据能量守恒定律有
EF 棒上产生的焦耳热
CD 棒与EF 棒碰撞过程中动量守恒,则m 1v=m 1v 1+m 2v 2,
v 1=-kv,
EF 棒离开水平轨道做平抛运动,则有
联立解得。

②设CD棒上升的最大高度为H',根据动量定理有-m1gtsinθ+I安=0-km1v,
I安=-BLq,
,
联立解得.。