2021北京重点校高二(上)期末物理汇编：电磁感应与电磁波初步章节综合.docx

2021北京重点校高二（上）期末物理汇编
电磁感应与电磁波初步章节综合
一、单选题
1．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，PQRS为一正方形导线框，它以恒定速度向右进入以MN为边界的匀强磁场，磁场方向垂直线框平面，MN线与线框的边成45°角，E、F分别为PS和PQ的中点，关于线框中的感应电流（ ）

A．当E点经过边界MN时，感应电流最大
B．当P点经过边界MN时，感应电流最大
C．当F点经过边界MN时，感应电流最大
D．当Q点经过边界MN时，感应电流最大
2．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是

A．向左平动进入磁场
B．向右平动退出磁场
C．沿竖直方向向上平动
D．沿竖直方向向下平动
3．（2021·北京·清华附中高二期末）图为演示自感现象实验装置的电路图，电源的电动势为E，内阻为r．A是灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻．实验时，闭合开关S，电路稳定后，灯泡A正常发光．下列说法正确的是

A．闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流等于线圈L中电流
B．闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流大于线圈L中电流
C．电路稳定后突然断开开关S，灯泡A立即熄灭
D．电路稳定后突然断开开关S，灯泡A闪亮一下再熄灭
4．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，已知电流从电流表的右侧接线柱流入，其指针向右偏转．当条形磁铁竖直向下落入线圈时，空气阻力不计．则

A．电流表指针向右偏转
B．电流表指针向左偏转
C．磁铁加速度大于重力加速度
D．磁铁加速度等于重力加速度
5．（2021·北京·清华附中高二期末）关于电磁感应现象中穿过线圈的磁通量与感应电动势的关系，下列说法正确的是（　　）
A．磁通量变化越大，感应电动势一定越大 B．磁通量增加时，感应电动势一定变大
C．磁通量减小时，感应电动势也可能变大 D．磁通量为零时，感应电动势一定为零
6．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨、处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆垂直于和放在金属导轨上且与它接触良好。在两根导轨的端点、之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计。现用一水平向右的外力作用在金属杆上，使金属杆由静止开始向右在导轨上滑动，运动中杆始终垂直于导轨。若金属杆在外力的作用下沿轨道做匀加速直线运动，则图中可以定性表示在对应时间内外力随时间变化关系的图象是（　　）

A． B．
C． D．
二、多选题
7．（2021·北京·清华附中高二期末）在如图所示的电磁感应实验中，线圈与检流计组成闭合电路，线圈与电池、滑动变阻器、开关组成闭合电路，线圈置于线圈中。在实验中，以下的实验现象应该出现的是（　　）

A．在闭合开关的瞬间检流计指针将发生偏转，然后指针偏转角度维持不变
B．在闭合开关的瞬间检流计指针将发生偏转，然后指针又回到零刻度
C．闭合开关后，滑动变阻器滑片向右或向左移动过程中，检流计指针都将发生偏转
D．在断开开关的瞬间，检流计指针不发生偏转
8．（2021·北京·清华附中高二期末）在图中，线圈和线圈绕在同一铁芯上，线圈和灵敏电流计组成闭合回路，则（　　）

A．当合上开关的瞬时，通过灵敏电流计的电流由流向
B．当合开关的瞬时，通过灵敏电流计的电流由流向
C．当断开开关的瞬时，通过灵敏电流计的电流由流向
D．当断开开关的瞬时，通过灵敏电流计的电流由流向
9．（2021·北京·清华附中高二期末）电子感应加速器是利用感应电场来加速电子的一种设备。电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成，当电磁铁通以变化的电流时，会在柱形电磁铁的两极间产生磁场，如图所示：图中上部分为主视图，主视图中真空室的上方紧挨着电磁铁的极，下方紧挨着电磁铁的极。在真空室所在处安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道，图的下半部分为真空室的俯视图，当磁场发生变化时，产生的感应电场就会不断加速电子，若电子在真空管中能一直沿逆时针方向做加速度大小不变的加速运动，则下列说法正确的是（　　）

A．感生电场的方向为顺时针方向 B．感生电场的方向为逆时针方向
C．电磁铁中通入的电流应越来越强 D．电磁铁中通入的电流应越来越弱
10．（2021·北京·清华附中高二期末）在图甲中，和是两根竖直放置的相互平行的光滑金属导轨，已知导轨足够长，在轨道上端、之间接有一电阻，是一根与导轨垂直的金属杆，导轨和金属杆的电阻均可忽略不计。且始终与导轨接触良好开始时，将电键断开，让由静止开始下滑，经过一段时间后，再将闭合。若从闭合开始计时，则金属杆的速度随时间的变化情况可能是图乙中的（已知在整个运动过程中，金属杆始终与导轨垂直且接触良好）（　　）

A． B．
C． D．
11．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，矩形线框固定于匀强磁场中，为一导体棒，可在和间滑动并接触良好。设磁感应强度为，矩形线框的宽度等于，在时间内导体棒向左匀速滑过距离。则下列判断错误的是（　　）

A．当向左滑动时，左侧面积减小，右侧面积增大，因此感应电动势
B．当向左滑动时，左侧面积减小，右侧面积增大，互相抵消，因此感应电动势
C．对于匀强磁场中的情况，公式中，，是指导体棒切割磁感线扫过的面积，因此
D．在切割磁感线的情况下，电动势的求解既能用计算，也能用计算
三、解答题
12．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，在匀强磁场中倾斜放置两根平行金属导轨，导轨与水平面夹角为，磁场方向垂直导轨平面向下，磁感强度的大小为，平行导轨的间距为。两金属杆的质量均为，电阻均为。导轨的电阻不计。若用与导轨平面平行的拉力作用在金属杆上，使匀速上滑并使杆在导轨上保持静止。（已知杆光滑不受摩擦力，而杆与轨道间的摩擦系数为）求：
（1）杆所受安培力的大小。
（2）杆的速度大小。
（3）拉力做功的功率。（已知，）

13．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，水平面内的两根光滑金属杆、构成平行导轨，导轨的宽度，处于竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度。导轨左端接一个的电阻，导轨本身的电阻忽略不计。电阻、质量的导体棒在水平拉力作用下沿导轨向右做匀速运动，速度为，在运动过程中，导体棒始终与导轨垂直，且接触良好。求：
（1）通过电阻的电流大小和方向。
（2）拉力的功率。
（3）当导体棒移动时撤去拉力，当杆的运动达到稳定时，求从一开始到最终整个运动过程中电路中的总焦耳热。

14．（2021·北京·清华附中高二期末）如图所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向外，宽度为，磁感应强度为的匀强磁场，质量为，电阻为的正方形线圈边长为，线圈下边缘到磁场上边界的距离为。重力加速度为，将线圈由静止释放，其下边缘（边）刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相同，则在整个线圈穿过磁场的过程中：
（1）若线圈的下边缘边刚进入磁场的瞬间，线圈恰好能匀速运动，则线圈下落的初始高度需要满足什么条件？
（2）要保证线圈的下边缘边刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相同，且这两个状态时线圈恰好能匀速运动，则磁场宽度与线圈边长应该满足什么样的关系？（此问不需要在答题卡中写出分析过程及理由，只需要给出结论即可）
（3）若，且边刚进入磁场瞬间，线圈并不做匀速运动，请求出：在线圈穿过磁场的整个全过程中，线圈的总焦耳热。

参考答案
1．B
【详解】
当P点经过边界MN时，切割磁感线的有效长度最大为SR，感应电流达到最大。
故选B。
2．A
【分析】
ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手守则判断出ab边中感应电流的方向，再根据右手定则判断线框的运动方向．
【详解】
AB.ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手守则判断出ab边中感应电流的方向是a→b，再根据右手定则判断线圈ad边向左平动切割磁感线；故A正确，B错误；
CD.当线圈沿竖直方向向上或向下平动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流产生，ab边不受磁场力作用；故CD错误。
故选A。
3．D
【分析】
开关由闭合到断开瞬间,A灯立即熄灭,通过线圈的电流减小,线圈产生自感电动势,再根据楞次定律分析灯亮度如何变化.
【详解】
由于线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻，所以电路稳定时，流过线圈的电流大于灯泡的电流，在突然断开时由于线圈的自感作用，线圈相当于电源，对灯泡提供电流，所以灯泡不会马上熄灭，并且流过灯泡的电流大于原来灯泡的电流，所以灯泡会闪亮一下，故ABC错；D对；
故选D
【点睛】
线圈的作用：在闭合电路时由于自感作用相当于一个大电阻；在稳定时相当于一个电阻为R的正常电阻，在断开电源时相当于一个电源对别的用电器提供电流．
4．B
【分析】
根据磁通量的变化，运用楞次定律判断出感应电流的方向，从而确定电流表指针的偏转方向；根据楞次定律“来拒去留”确定磁铁的受力情况．
【详解】
当磁铁向下插入线圈时，磁通量向下增大，根据楞次定律知，线圈中感应电流由上端流入，下端流出，故感应电流的方向从电流表的左接线柱流入，则电流表指针向左偏转．故A错误，B正确；根据楞次定律可知，磁铁受到向上的阻力，故加速度小于重力加速度，故CD错误．故选B．
【点睛】
本题考查楞次定律的应用，楞次定律是高考的热点问题，解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向和受力情况．
5．C
【详解】
AD．由法拉第电磁感应定律可知，磁通量变化越快，感应电动势越大，与磁通量及磁通量的变化量无必然关系，AD错误；
BC．磁通量增加或减小时，感应电动势可能变大、可能变小、可能变小，关键看磁通量的变化率是否变化，B错误，C正确。
故选C。
6．B
【详解】
设导体棒的加速度为，经过一段时间后的速度为 ，由运动学公式可知：

导体棒切割产生电动势

根据闭合电路可知

运动中的安培力大小为

由牛顿第二定律可知

解得：

结合数学知识可知图像应该是B。
故选B。
7．BC
【详解】
AB．在闭合开关的瞬间，线圈A中电流变大，产生磁场变大，穿过B的磁通量变大，检流计指针将发生偏转，稳定后，A产生的磁场不变，穿过B的磁通量不变，则B中没有感应电流，此时，检流计指针回到零刻度，故A错误B正确；
C．闭合开关后，滑动变阻器滑片向右或向左移动过程中，线圈A中电流变化，穿过B的磁通量变化，检流计指针都将发生偏转，故C正确；
D．在断开开关的瞬间，穿过B的磁通量消失，检流计指针将发生偏转，故D错误。
故选BC。
8．BC
【详解】
AB．当合上开关的瞬时，通过线圈的磁通量增大，根据楞次定律知，灵敏电流计中的电流由流向；A错误，B正确；
CD．当断开开关的瞬时，通过线圈的磁通量减小，根据楞次定律知，灵敏电流计中的电流由流向；C正确，D错误；
故选BC。
9．AC
【详解】
AB．当磁场发生变化时，产生的感应电场就会不断加速电子，电子在真空管中沿逆时针方向做圆周运动，那么感生电场的方向为顺时针方向，故A正确，B错误；
CD．根据楞次定律，结合题目图电流方向，因此电磁铁中通入的电流应越来越强，则磁场越来越强，因此感生电场即为顺时针方向，故C正确，D错误；
故选AC。
10．CD
【详解】
AD．若S断开时，安培力大于重力，即

此时加速度方向向上，物体做减速运动，安培力逐渐减小，则加速度逐渐减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动，故A错误，D正确；
BC．若S断开时，安培力小于重力，即

此时加速度方向向下，物体做加速运动，安培力逐渐增大，则加速度逐渐减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动，故B错误，C正确。
故选CD。
11．AB
【详解】
ABC．电路可等效为矩形线框左右两边并联，然后与导体棒（电源）串联，对于匀强磁场中的情况，公式中，，是指导体棒切割磁感线扫过的面积，因此

不能像A、B中重复计算或抵消，AB错误，C正确；
D．在切割磁感线的情况下，电动势的求解既能用计算，也能用计算，D正确。
故选AB。
12．(1) ；(2) ；(3)
【详解】
(1) 杆在导轨上保持静止，则有

(2)由

得

由

得

(3) 杆所受拉力

则

则功率为

13．(1)0.2A 电流的方向从a到c；(2)0.02W；(3)0.24J
【详解】
(1)导体棒ef切割磁感线，产生的感应电动势为
E=BLv=0.1×0.5×2V=0.1V
通过电阻R的电流的大小

由右手定则可知通过电阻R的电流的方向从a到c；
(2)因为匀速运动，可得

代入数据可得
F=0.01N
所以拉力的功率为

(3)根据能量守恒可知，整个系统输入的能量只有F做的功，最终F的功和棒的动能全部转化为焦耳热

14．(1)；(2) ； (3)。
【详解】
(1) 线框进入磁场时恰好匀速运动，重力和安培力平衡，则得
BI1L=mg，
根据

解得：

(2) 要保证线圈的下边缘边刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相同，且这两个状态时线圈恰好能匀速运动，故线框一直匀速穿过磁场，则磁场宽度与线圈边长应该满足 。
(3) 下边缘（边）刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相同，根据动能定理可知

则

因为下边缘（边）刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相同，故线框进入和穿出过程线框产生焦耳热相同，故总焦耳热为

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