(完整版)電磁感應(yīng)習(xí)題帶答案

電磁感應(yīng)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多項(xiàng)符合題目要求的，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．(2016屆鄭州聯(lián)考)在電磁學(xué)發(fā)展過(guò)程中，許多科學(xué)家做出了貢獻(xiàn)．下列說(shuō)法正確的是()A．安培發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)；法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象B．麥克斯韋預(yù)言了電磁波；楞次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在C．庫(kù)侖提出了電場(chǎng)線；密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)定了元電荷的數(shù)值D．感應(yīng)電流遵從楞次定律所描述的方向，這是能量守恒定律的必然結(jié)果解析：奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；麥克斯韋預(yù)言了電磁波，赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；法拉第提出了電場(chǎng)線，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)，D選項(xiàng)正確．答案：D2．(2016屆浦東新區(qū)一模)如圖所示，一根條形磁鐵自左向右穿過(guò)一個(gè)閉合線圈，則流過(guò)靈敏電流計(jì)的感應(yīng)電流方向是()A．先向左，再向右B．先向右，再向左C．始終向右D．始終向左解析：條形磁鐵從左向右進(jìn)入螺線管的過(guò)程中，閉合線圈向左的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向右，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流從右向左通過(guò)電流計(jì)．磁鐵從左向右離開(kāi)螺線管的過(guò)程中，閉合線圈向左的磁通量減少，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)向左，根據(jù)安培定則可知，感應(yīng)電流從左向右通過(guò)電流計(jì)，A選項(xiàng)正確．答案：A3．(2016屆溫州十校聯(lián)考)等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)．另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿如圖所示方向穿過(guò)磁場(chǎng)．關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，以下說(shuō)法中正確的是()A．開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駼．開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流一定最大C．開(kāi)始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流一定最大D．開(kāi)始穿出磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流一定最小解析：導(dǎo)線框開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，根據(jù)楞次定律可知，閉合回路向下的磁通量增加，感應(yīng)電流方向沿逆時(shí)針?lè)较?，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)導(dǎo)體切割磁感線可知，E＝BLv，導(dǎo)線框剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)有效切割長(zhǎng)度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大，B選項(xiàng)正確；由于不知道兩個(gè)三角形邊長(zhǎng)關(guān)系，故無(wú)法判斷開(kāi)始穿出磁場(chǎng)時(shí)有效切割長(zhǎng)度的變化情況，C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：B4．(2016屆南京模擬)有7個(gè)完全相同的金屬框，表面涂有絕緣層．如圖所示，A是一個(gè)框，B是兩個(gè)框并列捆在一起，C是兩個(gè)框上下疊放捆在一起，D是兩個(gè)框前后疊放捆在一起．將他們同時(shí)從同一高度由靜止釋放，穿過(guò)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，最后落到水平地面．關(guān)于金屬框的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是()A．D最先落地B．C最后落地C．A、B、D同時(shí)落地D．B最后落地解析：設(shè)每一個(gè)金屬框的質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，電阻值為R，剛剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v，A圖中，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝BLv，感應(yīng)電流為I＝，安培力為F＝BIL＝，根據(jù)牛頓第二定律得，aA＝＝g－；同理，B圖中，安培力為2F＝，aB＝＝g－；C圖中，安培力為是F＝，aC＝＝g－；D圖中，安培力為2F＝，aD＝＝g－；A、B、D三個(gè)金屬框在進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中的加速度相等，運(yùn)動(dòng)的情況是完全相同的，同時(shí)落地，C選項(xiàng)正確．答案：C5．(多選)(2016屆廣東省陽(yáng)江市高三期中)矩形線圈abcd，長(zhǎng)ab＝20cm寬bc＝10cm，匝數(shù)n＝200匝，線圈回路總電阻R＝5Ω，整個(gè)線圈平面內(nèi)均有垂直于線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)穿過(guò)．若勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖所示，則()A．線圈回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻變化B．線圈回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為0.4AC．當(dāng)t＝0.3s時(shí)，線圈的ab邊所受的安培力大小為0.016ND．在1min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為48J解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝n＝n·S＝2V，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆定律得，I＝＝0.4A，B選項(xiàng)正確；分析圖象可知，t＝0.3s時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T，安培力為F＝nBIL＝3.2N，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；1min內(nèi)線圈回路產(chǎn)生的焦耳熱為Q＝I2Rt＝48J，D選項(xiàng)正確．答案：BD6．(多選)(2016屆贛南州三校聯(lián)考)如圖所示，豎直光滑導(dǎo)軌上端接入一定值電阻R，C1和C2是半徑都為a的兩圓形磁場(chǎng)區(qū)域，其區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)方向都垂直于導(dǎo)軌平面向外，區(qū)域C1中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度隨時(shí)間按B1＝b＋kt(k>0)變化，C2中磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度恒為B2，一質(zhì)量為m、電阻為r、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的金屬桿AB穿過(guò)區(qū)域C2的圓心C2垂直地跨放在兩導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好，并恰能保持靜止．則()A．通過(guò)金屬桿的電流大小為B．通過(guò)金屬桿的電流方向?yàn)閺腂到AC．定值電阻的阻值為R＝－rD．整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱功率P＝解析：金屬桿處于平衡狀態(tài)，mg＝B2I·2a，解得I＝，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；安培力豎直向上，根據(jù)左手定則可知，電流方向從B到A，B選項(xiàng)正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，E＝＝·πa2＝kπa2，根據(jù)閉合電路歐姆定律得，R＝－r，C選項(xiàng)正確；整個(gè)電路中產(chǎn)生的熱功率P＝IE＝，D選項(xiàng)正確．答案：BCD7．(2016屆河北“五個(gè)一聯(lián)盟”質(zhì)檢)如圖，閉合銅環(huán)由高處從靜止開(kāi)始下落，穿過(guò)一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合．若取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸，則下圖中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是()解析：閉合銅環(huán)穿過(guò)磁鐵的過(guò)程中，環(huán)中磁通量變化不均勻，產(chǎn)生的感應(yīng)電流不是線性變化，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；銅環(huán)在下落過(guò)程中，下落到磁鐵頂端的速度小于底端的速度，故銅環(huán)下落到磁鐵頂端產(chǎn)生的感應(yīng)電流小于底端的感應(yīng)電流，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)靠近磁體的過(guò)程中向上的磁通量最大，而離開(kāi)磁體的過(guò)程中向上的磁通量減小，磁通量的變化相反，感應(yīng)電流的方向相反，D選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確．答案：B8.(多選)(2016屆長(zhǎng)寧區(qū)一模)如圖所示，有五根完全相同的金屬桿，其中四根連在一起構(gòu)成正方形閉合框架，固定在絕緣水平桌面上，另一根金屬桿ab擱在其上且始終接觸良好．勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)桌面，不計(jì)ab桿與框架的摩擦，當(dāng)ab桿在外力F作用下勻速沿框架從最左端向最右端運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．外力F先減小后增大B．桌面對(duì)框架的水平作用力保持不變C．a(chǎn)b桿的發(fā)熱功率先減小后增大D．正方形框架的發(fā)熱功率總是小于ab桿的發(fā)熱功率解析：ab桿勻速切割磁感線，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，閉合框架的左右部分并聯(lián)，當(dāng)ab桿運(yùn)動(dòng)到中央位置時(shí)，外電阻最大，根據(jù)歐姆定律可知，此時(shí)感應(yīng)電流最小，故感應(yīng)電流先減小再增大，外力和安培力平衡，故外力先減小再增大，A選項(xiàng)正確；電流流過(guò)框架，框架受到安培力作用，水平作用力和安培力平衡，安培力先減小再增大，故水平作用力先減小再增大，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；ab桿的發(fā)熱功率Pr＝I2r，先減小后增大，C選項(xiàng)正確；當(dāng)ab在框架的中央時(shí)，內(nèi)、外電阻相等，正方形框架的發(fā)熱功率等于ab桿的發(fā)熱功率，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：AC9．(2016屆河北聯(lián)考)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系的第一象限分布著非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，沿y軸方向磁場(chǎng)分布是不變的，沿x軸方向磁感應(yīng)強(qiáng)度與x滿足關(guān)系B＝kx，其中k是一恒定的正數(shù)，正方形線框ADCB邊長(zhǎng)為a，A處有一極小開(kāi)口AE，由粗細(xì)均勻的同種規(guī)格導(dǎo)線制成，整個(gè)線框放在磁場(chǎng)中，且AD邊與y軸平行，AD邊與y軸距離為a，線框AE兩點(diǎn)與一電源相連，穩(wěn)定時(shí)流入線框的電流為I，關(guān)于線框受到的安培力情況，下列說(shuō)法正確的是()A．整個(gè)線框受到的合力方向與BD連線垂直B．整個(gè)線框沿y軸方向所受合力為0C．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向D．整個(gè)線框在x軸方向所受合力為ka2I，沿x軸正向解析：分析題意可知，AD邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝ka，AD邊受到的安培力大小為FAD＝B1IL＝ka2I，根據(jù)左手定則知，方向沿x軸負(fù)方向；BC邊所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝2ka，BC邊受到的安培力大小為FBC＝B2IL＝2ka2I，根據(jù)左手定則知，方向沿x軸正方向；沿y軸方向磁場(chǎng)分布是不變的，故AB和CD邊受到的安培力等大反向，相互抵消，整個(gè)線框受到的合力為FBC－FAD＝ka2I，方向沿x軸正方向，B選項(xiàng)正確．答案：B10．(2016屆本溪市二模)如圖所示，燈泡A、B與固定電阻的阻值均為R，L是帶鐵芯的理想線圈，電源的內(nèi)阻不計(jì)．開(kāi)關(guān)S1、S2均閉合且電路達(dá)到穩(wěn)定．已知電路中的各種元件均在安全范圍之內(nèi)．下列判斷中正確的是()A．燈泡A中有電流通過(guò)，方向?yàn)閍→bB．將S1斷開(kāi)的瞬間，燈泡A、B同時(shí)熄滅C．將S1斷開(kāi)的瞬間，通過(guò)燈泡A的電流最大值要比原來(lái)通過(guò)燈泡B的電流大D．將S2斷開(kāi)，電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A、B的亮度相同解析：理想線圈的電阻為零，電路穩(wěn)定后，燈泡A被短路，沒(méi)有電流流過(guò)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；將S1斷開(kāi)的瞬間，線圈L發(fā)生自感現(xiàn)象，相當(dāng)于電源，電流流過(guò)燈泡A，燈泡B被短路，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)自感現(xiàn)象的規(guī)律可知，流過(guò)L的電流是流過(guò)燈泡B與電阻R上電流之和，故通過(guò)燈泡A的電流最大值要比原來(lái)通過(guò)燈泡B的電流大，C選項(xiàng)正確；將S2斷開(kāi)，電路達(dá)到穩(wěn)定，燈泡A的亮度低于燈泡B的亮度，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共1小題，共8分)11．(8分)(2016屆新級(jí)模擬)某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖(a)的實(shí)驗(yàn)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電源可在原線圈中產(chǎn)生變化的電流，用磁傳感器可記錄原線圈中產(chǎn)生的磁場(chǎng)B的變化情況，用電壓傳感器可記錄副線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的變化情況，二者的變化情況可同時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)顯示屏上．某次實(shí)驗(yàn)中得到的B-t、E-t圖象如圖(b)所示．(1)試觀察比較這兩組圖象，可得出的定性結(jié)論是(請(qǐng)寫出兩個(gè)結(jié)論)：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________.(2)該實(shí)驗(yàn)小組利用兩組圖象求出六組磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率和對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的數(shù)據(jù)，并建立坐標(biāo)系，描出的六個(gè)點(diǎn)如圖(c)所示．請(qǐng)?jiān)趫D(c)中繪出E-的圖線．(3)在該實(shí)驗(yàn)中，若使用的副線圈的匝數(shù)為100匝，則由圖線可求得該副線圈的橫截面積為_(kāi)_______cm2.(保留3位有效數(shù)字)解析：(1)分析圖(b)可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為零，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，并且磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大．(2)連線如圖所示：(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，E＝n＝n·S，當(dāng)線圈面積S和匝數(shù)n一定時(shí)，電動(dòng)勢(shì)與磁場(chǎng)的變化率成正比，E∝.分析圖象可知，E-圖象的斜率大小表示匝數(shù)n與線圈橫截面積S的乘積，S＝2.77(2.75～2.82)cm2.答案：(1)當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B恒定時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為零，而磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E越大(2)見(jiàn)解析(3)2.77(2.75～2.82)三、計(jì)算題(本題共4小題，共52分)12．(12分)(2016屆廣東模擬)如圖甲所示，半徑為r、匝數(shù)為n的線圈，其兩極分別與固定水平放置的平行金屬板A、B連接，線圈處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直線圈平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示．在t＝0時(shí)刻，將一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q、重力不計(jì)的粒子從平行金屬板中心位置由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)在第一個(gè)周期內(nèi)粒子未與金屬板相撞．求：(1)平行金屬板間的距離d應(yīng)滿足的條件；(2)在滿足(1)的前提下，在T時(shí)間內(nèi)粒子的最大動(dòng)能為多大？解析：(1)前半個(gè)周期內(nèi)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U＝n＝n·πr2，金屬板A、B間產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)E＝，粒子在電場(chǎng)力作用下，加速運(yùn)動(dòng)；后半個(gè)周期內(nèi)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)反向，粒子減速運(yùn)動(dòng)，在第一個(gè)周期內(nèi)粒子未與金屬板相撞，則≥2×·2解得d≥.(2)當(dāng)平行板間距剛好等于d，且粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)間為時(shí)，粒子的速度達(dá)到最大，則動(dòng)能也最大，根據(jù)動(dòng)能定理得，q＝Ekm－0，解得，Ekm＝.答案：(1)d≥(2)13．(14分)(2016屆開(kāi)封高三聯(lián)考)如圖1，abcd為質(zhì)量M的導(dǎo)軌，放在光滑絕緣的水平面上，另有一根質(zhì)量為m的金屬棒PQ平行bc放在水平導(dǎo)軌上，PQ棒左邊靠著絕緣固定的豎直立柱e、f，導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)以O(shè)O′為界，左側(cè)的磁場(chǎng)方向豎直向上，右側(cè)的磁場(chǎng)方向水平向右，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B.導(dǎo)軌bc段長(zhǎng)l，其電阻為r，金屬棒電阻為R，其余電阻均可不計(jì)，金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.若在導(dǎo)軌上作用一個(gè)方向向左、大小恒為F的水平拉力，設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，PQ棒始終與導(dǎo)軌接觸．試求：(1)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的最大加速度amax；(2)流過(guò)導(dǎo)軌的