1、2021年高三物理选择题强化训练专题十电磁感应综合应用一、单选题1. （2020年全国II卷）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（）A. 库仑B. 霍尔C. 洛伦兹D. 法拉第【答案】D【解析】【详解】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。2.（
2、2020年全国III卷）如图，水平放置圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（）A. 拨至M端或N端，圆环都向左运动B. 拨至M端或N端，圆环都向右运动C. 拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动【答案】B【解析】【详解】无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情
3、况，圆环均向右运动。故选B。3.（2020年浙江卷）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A. 棒产生的电动势为B. 微粒的电荷量与质量之比为C. 电阻消耗的电功率为D. 电容器所带的电荷量为【答案】B【解析】【详解】A如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势A错误；B电
4、容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则即B正确；C电阻消耗的功率C错误；D电容器所带的电荷量D错误。故选B。4.图a和图b是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同下列说法正确的是()a bA图a中，A1与L1的电阻值相同B图a中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图b中，变阻器R与L2的电阻值相同D图b中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【答案】C【解析】分析图a，断开开关S1瞬间，A1突
5、然闪亮，说明流经A1的电流瞬间增大，从而得到S1闭合，电路稳定时，A1中的电流小于L1中的电流，所以选项B错误由并联电路特点可知，A1的电阻值大于L1的电阻值，所以选项A错误分析图b，开关S2闭合后，灯A2逐渐变亮，A3立即变亮，说明闭合S2瞬间A2与A3中的电流不相等，那么L2与R中的电流也不相等，所以选项D错误最终A2与A3亮度相同，说明流经A2与A3的电流相同，由欧姆定律可知，R与L2的电阻值相等，所以选项C正确5.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直边长为0.1 m、总电阻为0.005 的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图(a)所示已知导线框一
6、直向右做匀速直线运动，cd边于t0时刻进入磁场线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)下列说法正确的是()A磁感应强度的大小为0.5 TB导线框运动速度的大小为0.5 m/sC磁感应强度的方向垂直于纸面向外D在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N【答案】BC【解析】导线框运动的速度v m/s0.5 m/s，根据EBLv0.01 V可知，B0.2 T，A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，C正确；在t0.4 s至t0.6 s这段时间内，导线框中的感应电流I A2 A，安培力大小为FB
7、IL0.04 N，D错误6. 如图所示,一金属铜球用绝缘细线挂于O点,将铜球拉离平衡位置并释放,铜球摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域,若不计空气阻力,则()。A.铜球向右穿过磁场后,还能摆至原来的高度B.在进入和离开磁场时,铜球中均有涡流产生C.铜球进入磁场后离最低点越近速度越大,涡流也越大D.铜球最终将静止在竖直方向的最低点【解析】在进入和离开磁场时,穿过铜球的磁通量均会发生变化,铜球中均有涡流产生,同时消耗机械能,不能摆至原来的高度,A项错误,B项正确;铜球进入磁场后穿过铜球的磁通量不再变化,无涡流产生,C项错误;铜球最终将在磁场内来回摆动,D项错误。【答案】B7.如图所示，一端接有定
8、值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻以下叙述正确的是()AFM向右 BFN向左CFM逐渐增大 DFN逐渐减小【答案】BCD【解析】根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左选项B正确设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电流为I，则导体棒受到的安培力F安BILBL，在导
9、体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小选项C、D正确8.如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la=3lb，图示区域内有垂直纸面向里的均强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b线圈中感应电动势之比为9:1Ca、b线圈中感应电流之比为3:4Da、b线圈中电功率之比为3:1【答案】B【解析】根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则，根据法拉第电磁感应定律可知，则
10、，选项B正确；根据，故a、b线圈中感应电流之比为3:1，选项C错误；电功率，故a、b线圈中电功率之比为27:1，选项D错误；故选B9.如图（a），螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时A在t1t2时间内，L有收缩趋势B在t2t3时间内，L有扩张趋势C在t2t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D在t3t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流【答案】AD【解析】据题意，在t1t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生
11、沿顺时针方向增加的电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向电流，选项D正确。10. (2017全国卷)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜
12、薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是()【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化。在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的震动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故选项A正确，B、C、D错误。【答案】A11.(2018全国卷)如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧
13、，Q为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B(过程)。在过程、中，流过OM的电荷量相等，则等于()A. B. C. D.2【解析】设OM的电阻为R，OM的长度为l。过程，OM转动的过程中产生的平均感应电动势大小为E1，流过OM的电流为I1，则流过OM的电荷量为q1I1t1；过程，磁场的磁感应强度大小均匀增加，则该过程中产生的平均感应电动势大小为
14、E2，电路中的电流为I2，则流过OM的电荷量为q2I2t2；由题意知q1q2，则解得，选项B正确，A、C、D错误。【答案】B12.如图所示为游乐场中过山车的“磁力刹车装置”。在过山车两侧安装铜片，停车区的轨道两侧安装强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与强力磁铁的相互作用使过山车能很快地停下，下列说法中错误的是()A.过山车进入停车区时其动能转化成电能B.过山车进入停车区的过程中两侧的铜片中会产生感应电流C.把铜片换成有机玻璃片，也能达到相同的刹车效果D.过山车进入停车区的过程中铜片受到的安培力使过山车减速【解析】磁力刹车制动器是由一个或两个磁力很强的磁铁长条组成，当金属片(通常是铜或铜铝合金
15、)切割磁感线时，会在金属内部产生涡流，这将生成一个安培力来反抗运动。由此产生的制动力是与速度成正比的。金属片在磁铁内移动，动能转化为电能并最终转化为内能。选项C中玻璃片不是金属，达不到同样的刹车效果，故选项C错误。【答案】C13.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是()A.UaUc，金属框中无电流B.UbUc，金属框中电流方向沿abcaC.UbcBl2，金属框中无电流D.UbcBl2，金属框中电流方向沿acba【解析】金属框
16、abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断UaUc，UbUc，选项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得UbcBl2，选项C正确。【答案】C14.(2018全国卷)如图所示，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动。线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()【解析】设线框运动的速度为v，磁感应强度大小为B，线框电阻为R，则线框向左匀速运动第一个的时间
17、内，线框左右两边做切割磁感线运动产生的电动势大小相等，方向相同，总电动势为E2Bdv(d为导轨间距)，电流i，回路中电流方向为顺时针；第二个的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势大小相等，方向相反，电流为零；第三个的时间内，线框切割磁感线运动产生的电动势为E2Bdv，电流i，回路中电流方向为逆时针，所以D正确。【答案】D15.如图所示，光滑水平杆上套一导体圆环，条形磁铁平行于水平杆固定放置，t0时刻，导体环在磁铁左侧O点获得一个向右的初速度，经过t0时间停在磁铁右侧O1点，O、O1两点间距离为x0，且两点关于磁铁左右对称。上述过程中，下列描述穿过导体环的磁通量、导体环所受安培力F随位移x变化
18、的关系图线，以及速度v、电流i随时间t变化的关系图线可能正确的是()【解析】根据条形磁铁磁场的对称性，导体环在O和O1的磁通量是一样的，等大同向，选项A错误；根据楞次定律，导体环受到的阻力一直与速度方向相反，故受力一直向左，不存在力反向的情况，选项B错误；导体环在OO1中点的磁通量变化率为0，故在该点受安培力大小为0，图中速度无斜率为0点，选项C错误；开始导体环靠近磁极磁通量增加，磁通量变化率可能会增加，故电流增大，之后磁通量变化率会变小，故电流会减小；过了OO1中点磁通量减少，因此产生电流反向，磁通量变化率可能继续增加，故电流反向增大，靠近O1时随着速度减小磁通量变化率逐渐减至0，电流也逐渐
19、减小到0，选项D正确。【答案】D16.如图甲所示，梯形硬导线框abcd固定在磁场中，磁场方向与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系，t0时刻磁场方向垂直纸面向里。在05t0时间内，设垂直ab边向上为安培力的正方向，线框ab边受到该磁场对它的安培力F随时间t变化的关系图为()【解析】由图乙可知，在02t0时间内，梯形硬导线框abcd内磁感应强度变化率为，设梯形硬导线框abcd面积为S，根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的感应电动势ESS，设回路电阻为R，则线框ab边中电流I，根据楞次定律可判断出感应电流方向为顺时针方向，在0t0时间内，由左手定则可判断出线框ab边受到该磁
20、场对它的安培力F方向为向上(正值)，由FILB且B减小，I、L为定值，安培力F随时间逐渐减小；在t02t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下(负值)，且随时间逐渐增大；同样方法可判断出：在3t04t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向上(正值)，且随时间逐渐减小；在4t05t0时间内，线框ab边受到该磁场对它的安培力F方向为向下(负值)，且随时间逐渐增大，选项D正确。【答案】D17.随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到了进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感
21、应装置(主要装置是线圈)，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525 cm，允许的错位误差一般为15 cm左右。下列说法正确的是()A.无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电B.车身感应线圈中感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化C.车身感应线圈中感应电流产生的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反D.若线圈均采用超导材料制成，则能量的传
22、输效率有望达到100%【解析】由题意可知无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为1525 cm，允许的错位误差一般为15 cm左右，因此达不到在百米开外对电车快速充电，选项A错误；由楞次定律可知，车身感应线圈中感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项B正确；当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，此时车身感应线圈中感应电流的磁场方向与地面发射线圈中电流的磁场方向相反，当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，此时车身感应线圈中感应电流的磁场方向与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，选项C错误；由于有电磁辐射，
23、传送能量过程中有能量损失，因此即使线圈均采用超导材料制成，传输效率也不可能达到100%，选项D错误。【答案】B18.有一种手持金属探测器实物及其结构原理图可简化为图所示。探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属物发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)。随着发射线圈产生的磁场方向反复变化，它会与所遇的金属物发生作用，导致金属物自身也会产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法中正确的是()A.金属物产生的感应磁场的方向竖直
24、向下B.金属物中的涡流从上往下看是沿顺时针方向C.金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的D.如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那么接收线圈中的感应电流方向从上往下看是沿逆时针方向【解析】先根据探测器发射线圈发出的磁场判定穿过金属物的磁通量方向和变化情况，再根据楞次定律确定金属物中感应电流产生的磁场方向，用安培定则判断金属物中的感应电流的方向，这里特别要注意感应电流产生的磁场与原磁场不能混淆；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，会引起接收线圈产生微弱的电流，使探测器报警，选项C正确；如果金属中发出向上逐渐增加的磁场，接收线圈感应电流从
25、上向下看为顺时针方向，选项D错误。【答案】C19.如图所示是演示自感现象的电路图，关于此实验，下列说法正确的是()A.通电稳定后，断开开关时灯泡A逐渐熄灭，灯泡B立刻熄灭B.变阻器R的作用是在接通开关时使灯泡B逐渐变亮C.如果灯泡B短路，接通开关时灯泡A立刻变亮D.如果灯泡A短路，接通开关时通过L的电流逐渐增大【解析】通电稳定后断开开关，电感线圈作为电源开始放电，两只灯泡构成回路，都逐渐熄灭，故选项A错误；接通开关时，有电阻的支路电流瞬间通过，B灯瞬间变亮，故选项B错误；A灯与电感线圈串联，根据楞次定律可知，无论灯泡B是否短路，A灯都是慢慢变亮，故选项C错误；由楞次定律可知，不管A灯是否短路通
26、过电感线圈的电流都是逐渐增大，故选项D正确。【答案】D20.与一般吉他靠箱体的振动发声不同，电吉他靠拾音器发声。如图所示，拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成。磁体产生的磁场使钢质琴弦磁化而产生磁性，即琴弦也产生自己的磁场。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时，线圈中就会产生相应的电流，并最终还原为声音信号。下列说法中正确的是()A.若磁体失去磁性，电吉他仍能正常工作B.换用尼龙材质的琴弦，电吉他仍能正常工作C.琴弦振动的过程中，线圈中电流的方向不会发生变化D.拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号【解析】若磁体失去磁性，则无法产生电磁感应，因此电吉他不能正常工作，故选项A错误；电吉他若使
27、用尼龙材质的琴弦，则不会被磁化，不能产生电磁感应，故选项B错误；琴弦振动的过程中，线圈中产生感应电流的大小和方向均是变化的，故选项C错误；电吉他是根据电磁感应原理工作的，拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动转化成电信号，故选项D正确。【答案】D21.如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环正上方，有一条形磁铁从静止开始下落，下落过程中始终保持竖直方向，起始高度为h，最后落在水平地面上。若不计空气阻力，重力加速度大小为g，下列说法中正确的是()A.磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向始终为顺时针方向(俯视圆环)B.磁铁落地时的速率一定等于C.磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变D.磁铁在
28、整个下落过程中，圆环受到它的作用力总是竖直向下的【解析】当条形磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量增加，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为逆时针(俯视圆环)，当条形磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，根据楞次定律可判断圆环中感应电流的方向为顺时针(俯视圆环)，选项A错误；若磁铁从高度h处做自由落体运动，其落地时的速度v，但磁铁穿过圆环的过程中要产生一部分电热，根据能量守恒定律可知，其落地速度一定小于，选项B错误；磁铁在整个下落过程中，由于受到磁场力的作用，机械能不守恒，选项C错误；据楞次定律的推论“来拒去留”，可判断磁铁在整个下落过程中，受圆环对它的作用力始终竖直向上，而圆环受到磁铁的作用
29、力总是竖直向下的，选项D正确。【答案】D22.如图所示，宽为L的光滑导轨竖直放置，左边有与导轨平面垂直的区域足够大匀强磁场，磁感应强度大小为B，右边有两块水平放置的金属板，两板间距为d。金属板和电阻R都与导轨相连。要使两板间质量为m、带电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，阻值也为R的金属棒ab在导轨上的运动情况可能为(金属棒与导轨始终接触良好，重力加速度为g)()A.向右匀速运动，速度大小为B.向左匀速运动，速度大小为C.向右匀速运动，速度大小为D.向左匀速运动，速度大小为【解析】要使两板间质量为m、带电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，水平放置的金属板上极板带正电，由右手定则可判断出金属棒ab在
30、导轨上向右匀速运动。由mg，U，EBLv，联立解得v，选项A正确。【答案】A二、多选题23.（2020年全国I卷）如图，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直。ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行。经过一段时间后（）A. 金属框的速度大小趋于恒定值B. 金属框的加速度大小趋于恒定值C. 导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D. 导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值【答案】BC【解析】【详解】由bc边切割
31、磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN受到向右的安培力，做加速运动，bc边受到向左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线，设导体棒MN和金属框的速度分别为、，则电路中的电动势电流中的电流金属框和导体棒MN受到的安培力，与运动方向相反，与运动方向相同设导体棒MN和金属框的质量分别为、，则对导体棒MN对金属框初始速度均为零，则a1从零开始逐渐增加，a2从开始逐渐减小。当a1a2时，相对速度大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC选项正确；金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框bc边的距离
32、也会一直增大，AD选项错误。故选BC。24.(2018全国卷)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向。导线框R中的感应电动势()A.在t时为零B.在t时改变方向C.在t时最大，且沿顺时针方向D.在tT时最大，且沿顺时针方向【解析】因通电导线的磁感应强度大小正比于电流的大小，故导线框R中磁感应强度与时间的变化关系类似于题图(b)，感应电动势正比于磁感应强度的变化率，即题图(b)中的切线斜率，斜率的正负反映感应电动势的方向，斜率的绝对值反映感应电动势的大小。由题图(b)可知，电流为零时，
33、感应电动势最大，电流最大时感应电动势为零，A正确，B错误；再由楞次定律可判断在一个周期内，内感应电动势的方向沿顺时针方向，时刻最大，C正确；其余时间段感应电动势沿逆时针方向，D错误。【答案】AC25.(2016全国卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为
34、原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍【解析】将圆盘看成无数辐条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，根据右手定则可知圆盘上感应电流从边缘流向中心，则当圆盘顺时针(俯视)转动时，流过电阻的电流方向从a到b，选项B正确；由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBLBL2，I，恒定时，I大小恒定，大小变化时，I大小变化，方向不变，故选项A正确，C错误；由PI2R知，当变为原来的2倍时，P变为原来的4倍，选项D错误。【答案】AB26.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流。则
35、()A.A可能带正电且转速增大B.A可能带正电且转速减小C.A可能带负电且转速减小D.A可能带负电且转速增大【解析】当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，由于B中产生如图所示方向的感应电流，利用楞次定律分析可知，A转动在B中产生的磁场方向可能垂直纸面向外且磁感应强度减小，也可能垂直纸面向里且磁感应强度增大。若在B中产生的磁场方向垂直纸面向外且磁感应强度减小，则均匀带电绝缘环A带负电且转速减小，选项C正确，D错误；若在B中产生的磁场方向垂直纸面向里且磁感应强度增大，则均匀带电绝缘环A带正电且转速增大，选项A正确，B错误。【答案】AC27.如图所示，匀强磁场中有两个用粗细和材料均相同的
36、导线做成的导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为21，圆环中的感应电流分别为Ia和Ib，热功率分别为Pa、Pb。不考虑两圆环间的相互影响，下列选项正确的是()A.IaIb21，感应电流均沿顺时针方向B.IaIb41，感应电流均沿顺时针方向C.PaPb41D.PaPb81【解析】根据法拉第电磁感应定律可得ES，而，则有EaEb41，根据电阻定律可得R可得电阻之比RaRb21；依据闭合电路欧姆定律可得I，因此IaIb21；根据楞次定律可得，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场磁通量的增大，所以感应电流均沿顺时针方向，故选项A正确，B错误；根据电功率的计算
37、公式PEI可得Pa：Pb81，故选项C错误，D正确。【答案】AD28.(2019全国卷)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所示。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t0到tt1的时间间隔内()A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为D.圆环中的感应电动势大小为【解析】根据楞次定律可知在0t0时间内，磁感应强度均匀减小，圆环中感应电流为顺时针方向，所受安培
38、力的方向水平向左；在t0t1时间内，磁感应强度反向增大，圆环中感应电流为顺时针方向，所受安培力的方向水平向右，所以A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小ES，根据闭合电路欧姆定律知，感应电流的大小I，C正确，D错误。【答案】BC29.如图所示，电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是FF0kv(F0、k是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为F安，
39、电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图象可能正确的是()【解析】设金属棒在某一时刻速度为v，由题意可知，感应电动势EBLv，电路电流Iv，即Iv；安培力方向水平向左，且F安BIL，F安v；R两端电压URIRv，即URv；感应电流功率PEI v2，即Pv2。分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律可得F合FF安F0kv vF0v，则加速度a，因为金属棒从静止出发，所以F00，且F合0，即a0，加速度方向水平向右。(1)若k，F合F0，即a，金属棒水平向右做匀加速直线运动，有vat，说明vt，也即是It，F安t，URt，Pt2，所以在此情况下没有选项符合。(2)若k，F
40、合随v增大而增大，即a随v增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合。(3)若k，F合随v增大而减小，即a随v增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C选项符合。【答案】BC30.(2019全国卷)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知P
41、Q进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是()【解析】PQ刚进入磁场时，加速度为零，则mgsin BIL，I，即电流恒定；且由题意知，MN刚进入磁场时与PQ刚进入磁场时速度相同，产生的感应电动势大小相等。情形1：若MN刚进入磁场时，PQ已离开磁场区域，则对MN，由mgsin BIL及右手定则知，通过PQ的电流大小不变，方向相反，故It图象如图A所示，B、C图错误；情形2：若MN刚进入磁场时，PQ未离开磁场区域，由于两导体棒速度相等，穿过两棒间回路的磁通量不变，产生的电动势为零，故电流为零，但两棒均只在重力作用下加速运动
42、直至PQ离开磁场，此时MN为电源，由EBLv，II1，对MN棒：BILmgsin ma知，MN减速，电流减小，可能的It图象如图D所示。【答案】AD31.铁路运输中设计的多种装置都运用了电磁感应原理。有一种电磁装置可以向控制中心传输信号以确定火车的位置和运动状态，装置的原理是：将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示(俯视图)，当它经过安放在两铁轨间的矩形线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈长为l1，宽为l2，匝数为n。若匀强磁场只分布在一个矩形区域内，当火车首节车厢通过线圈时，控制中心接收到线圈两端电压u与时间t的关系如图乙所示(ab、cd均为直线)，则在t1t2
43、时间内()A.火车做匀速直线运动B.M点电势低于N点电势C.火车加速度大小为D.火车平均速度大小为【解析】在t1t2时间内，由感应电动势EunBl1v和图象可知u均匀增加，即v均匀增加，火车做匀加速直线运动，故选项A错误；由右手定则可知电流方向由M到N，所以M点电势低于N点电势，故选项B正确；由图象可知斜率为，由u1nBl1v1，u2nBl1v2，则v1，v2，解得加速度a，故选项C错误；由unBl1v可知v，所以火车平均速度大小为，故选项D正确。【答案】BD32.如图所示，同种材料的、均匀的金属丝做成边长之比为12的甲、乙两单匝正方形线圈，已知两线圈的质量相同。现分别把甲、乙线圈以相同的速率
44、匀速拉出磁场，则下列说法正确的是()A.甲、乙两线圈产生的热量之比为12B.通过甲、乙两线圈的电荷量之比为14C.甲、乙两线圈的电流之比为12D.甲、乙两线圈的热功率之比为11【解析】设线圈的边长为L，金属丝的横截面积为S，密度为1，电阻率为2。则根据题意有：质量为m41LS，电阻为R2；由于L甲L乙12，m甲m乙，可得S甲S乙21，R甲R乙14；根据I可知电流之比I甲I乙21，选项C错误；根据QI2RtI2R，可知热量之比Q甲Q乙12，选项A正确；通过线圈的电荷量qIt，可知，q甲q乙11，选项B错误；由PI2R知两线圈的热功率之比P甲P乙11，选项D正确。【答案】AD33.(2019全国卷
45、)如图所示，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t0时，棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示。下列图象中可能正确的是()【解析】导体棒ab运动，切割磁感线，产生感应电流(逆时针)，导体棒ab受安培力F作用，速度减小，导体棒cd受安培力F作用，速度增大，最终两棒速度相等，如图所示。由EBlv知，感应电动势E随速度v的减小而减小，则感应电流非均匀变化。当两棒的速度相等时，回路上感应电流消失，两棒在导轨上以共同速度做匀速运动。由系统的动
46、量守恒得mv02mv共，v共，A正确；导体棒cd受变力作用，加速度逐渐减小，其vt图象应该是曲线，B错误；由前面分析知，两导体棒做变速运动，感应电流变小，最后为零，但非均匀变化，C正确，D错误。【答案】AC34.如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正。则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图象正确的是()【解析】由图乙可知磁感应强度变化率分段为恒定值，根据法拉第电磁感应定律，产生的
47、感应电动势分段恒定，由闭合电路欧姆定律可知感应电流分段恒定，且两段时间相等，感应电流i随时间t变化的图象A正确，B错误；由安培力公式FBIL可知，cd所受安培力F随时间t变化的图象C正确，D错误。【答案】AC35.如图所示，x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度大小相同，现有四分之一圆形线框OMN绕O点逆时针匀速转动，若规定线框中感应电流I顺时针方向为正方向，从图示时刻开始计时，则感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的是()【解析】在0t0时间内，由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值)；在t02t0
48、时间内，由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为顺时针方向(为正值)，且大小为在0t0时间内产生的电流大小的2倍；在2t03t0时间内，由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值)，且大小与在0t0时间内产生感应电流大小相等。因此感应电流I随时间t的变化示意图与选项A中图象相符，选项A正确，B错误；在0t0时间内，ON边虽然有电流但没有进入磁场区域，所受安培力为零；在t02t0时间内，感应电流大小为在2t03t0时间内感应电流大小的2倍，ON边在t02t0时间内所受安培力为在2t03t0时间内的2倍，因此ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图与选项D中图象相符
49、，选项C错误，D正确。【答案】AD36.如图甲所示，左侧接有定值电阻R2 的水平粗糙导轨固定在水平面上，处于垂直导轨面向上的匀强磁场中，磁感应强度B1 T，导轨间距为L1 m。一质量m2 kg、阻值r2 的金属棒放在导轨上，在水平拉力作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动，金属棒与导轨间动摩擦因数0.25，g10 m/s2。金属棒的vx图象如图乙所示，则从起点发生x1 m位移的过程中()A.拉力做的功W9.25 JB.通过电阻R的电荷量q0.125 CC.整个系统产生的总热量Q5.25 JD.x1 m时金属棒的热功率为1 W【解析】金属棒在运动位移x1 m的过程中，克服摩擦力做功为Wfmgx5 J，金属棒受到的安培力大小为F安BILv，结合图象可知，安培力大小与位移成正比，则金属棒克服安培力做功为W安F安xvx0.25 J，由动能定理得WW安Wfmv2，得W9.25 J，选项A正确；流过电阻R的电荷量q0.25 C，选项B错误；系统产生的焦耳热等于金属棒克服安培力做功大小，等于0.25 J，系统产生的热量等于摩擦生热和焦耳热之和，大小为5.25 J，选项C正确；x1 m时，回路中I0.5 A，由PI2r得金属棒的热功率为0.5 W，选项D错误。【答案】AC
