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第十二章 电磁感应
(考试时间:100 分钟 试卷满分:90 分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡
皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第Ⅰ卷(选择题,共48 分)
一、选择题(本题共12 小题,每小题4 分,共48 分。在每个小题给出的四个选项中,第1~8 小题,只有
一个选项符合题意;第9~12 小题,有多个选项符合题意,全部选对的得4 分,选对而不全的得2 分,错
选或不选的得0 分)
1.水平放置的光滑平行导轨固定,导轨左侧接有定值电阻R,导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁
场,足够长的金属棒ab 置于导轨上且接触良好。如图甲,当金属棒ab 垂直于导轨以速度v 向右匀速运动
时,金属棒ab 产生的感应电动势为
。如图乙,保持磁感应强度不变,当金属棒ab 倾斜放置,与导轨成
,仍以速度v 向右匀速运动时,金属棒ab 产生的感应电动势为
。不计导轨和金属棒ab 的电阻,
则通过金属棒ab 的电流方向及
和
之比分别为( )
A.
,
B.
,
C.
,
D.
,
2.汽车上装有的磁性转速表的内部简化结构如图所示,转轴Ⅰ可沿图示方向双向旋转,永久磁体同步旋
转.铝盘、游丝和指针固定在转轴Ⅱ上,铝盘靠近永久磁体,当转轴Ⅰ以一定的转速旋转时,指针指示的
转角大小即反映转轴Ⅰ的转速.下列说法正确的是( )
1
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A.永久磁体匀速转动时,铝盘中不会产生感应电流
B.永久磁体逆时针(从左向右看)加速转动时,跟转轴Ⅱ相连的指针向逆时针方向偏角变大
C.零刻度线应标在刻度盘的a 端
D.若去掉游丝和指针,使转轴Ⅱ无阻碍地自由转动,铝盘就能同永久磁体完全同步转动
3.(2025·北京海淀·统考二模)如图所示,MN 和PQ 是竖直放置的两根平行光滑金属导轨,导轨足够长且
电阻不计,MP 间接有一定值电阻R,电阻为r 的金属杆cd 保持与导轨垂直且接触良好。杆cd 由静止开始
下落并开始计时,杆cd 两端的电压U、杆cd 所受安培力的大小F 随时间t 变化的图像,以及通过杆cd 的
电流I、杆cd 加速度的大小a 随杆的速率v 变化的图像,合理的是( )
A.
B.
C.
D.
4.(2025·广东佛山二中模拟)如图1 所示,矩形导线框
固定在变化的磁场中,线框平面与磁场垂直。
2
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线框中产生的感应电流如图2 所示(规定电流沿
为正)。若规定垂直纸面向里为磁场正方向,能够
产生如图所示的电流的磁场为( )
A.
B.
C.
D.
5.图甲是电子感应加速器的原理图。图乙中两磁极间的磁感线垂直于磁极表面,真空室内磁场比中央弱,
且离中央越远磁场越弱,交变磁场又在真空室内激发感生电场。若把电子沿切线方向射入环形真空室,电
子将受到感生电场的作用而被加速,同时电子还受到洛伦兹力的作用,使电子在半径为R 的圆形轨道上运
动。已知电子电荷量大小为e,电子轨道所围面积内平均磁感应强度B随时间变化如图丙所示(图甲中的
磁场方向为B的正方向)。从上向下看,要实现电子沿逆时针方向在半径为R 的圆形轨道上加速运动。若t
时刻圆形轨道处的磁感应强度为BR,B的变化率为ΔB
Δt
,下列说法正确的是( )
3
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A.t 时刻电子的动量大小为2 ℜBR
B.t 时刻轨道处涡旋电场的场强大小为π R
2 ΔB
Δt
C.丙图中的第一个或第四个1
4 T可以用来加速电子
D.当2BR= B时,电子能在稳定的圆形轨道上被加速
6.如图1 所示为演示自感现象的实验电路。实验时,先闭合开关S,电路达到稳定后,灯泡A 和B 处于正
常发光状态,在t0时刻,将开关S 断开,测量得到t0时刻前后灯泡A、B 两端电势差U ab、U cd随时间t 的变
化关系。电源内阻及电感线圈L 的直流电阻可忽略不计。下列说法正确的是( )
A.图2 所示为灯泡A 两端电势差U ab在S 断开前后随时间的变化关系
B.S 断开瞬间,自感线圈L 两端电势差大小为U 0
C.由图1 可知电源电动势为2U 0
D.由图2 和3 可知两灯泡正常发光时,灯泡A 的阻值与灯泡B 的阻值之比为1 2∶
7.(2025·山东省滨州市高三下学期二模)图1 是电磁炮结构图,其原理可简化为图2,
、
是
光滑水平导轨,直流电源连接在两导轨左端,衔铁P 放置在两导轨间,弹丸放置在P
右侧(图中未画
出).闭合开关K 后,电源、导轨和衔铁形成闭合回路,通过导轨的电流产生磁场,衔铁P 在安培力作用
下沿导轨加速运动.已知电源的电动势大小为E,衔铁P 与弹丸总质量为m,整个电路的总电阻恒为R,
两导轨间距为L,导轨间的磁场可认为是垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度的大小与通过导轨的电
流成正比,即
.某时刻,衔铁P 的速度大小为v,此时衔铁P 的加速度大小为( ).
4
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A.
B.
C.
D.
8.(2025·江西省南昌市高三二模)如图所示,一实验小组利用传感器测量通电螺线管的磁场随时间变化的
实验规律,测得螺线管的匝数为
匝、横截面积
,螺线管电阻
,与螺线管串联的
外电阻。
。穿过螺线管的磁场的方向如图甲所示,磁感应强度按图乙所示的规律变化(以磁场方
向向左为正方向),则
时( )
A. 通过R 的电流方向为M→N
B. 通过R 的电流为1mA
C. R 的电功率为
D. 螺线管两端M、N 间的电势差
9.一个半径为r、质量为m、电阻为R 的金属圆环,用一根长为L 的绝缘轻细杆悬挂于O 点,在O 的正下
方有一半径为
的圆形匀强磁场区域,其圆心
与O 在同一竖直线上,若金属环的圆心为
,如图
所示。现使绝缘轻细杆由水平位置由静止释放,下摆中金属环所在平面始终垂直磁场,已知重力加速度为
g,忽略空气阻力。则下列说法正确的是( )
5
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A. 金属环最终可能静止在
点的正下方
B. 金属环在进人磁场时所受安培力的方向沿
连线方向
C. 金属环在整个过程中产生的焦耳热是
D. 金属环在第一次进入磁场过程中通过导线截面的电量为
确
10.(2025·湖北宜昌市二模)地球表面存在着不均匀磁场(磁场方向平行于地面),已知地球表面的磁感
应强度为B,从地面起每升高l 磁感应强度均匀减小
。科学家设想用地磁场对飞行器的速度进行干扰,
若在飞行器下方悬挂一个边长同为l 的正方形单匝线框(线框面积不变),如图所示。已知线框的质量为
、电阻阻值为R,重力加速度为g。当飞行器竖直降落至地面时恰好以速度v 匀速运动(线框上下两边
始终处于水平),则此时( )
A. 线框中的电流为逆时针 B. 线框受到的安培力向下
C. 线框中的电流为(B−B0)lv
R
6
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D. 当飞行器竖直降落至地面时悬绳张力为=(mg−B0
2l
2v
R
)
11.(2025·贵州贵阳·二模)电磁缓冲器是应用于车辆上以提高运行安全的辅助制动装置,其缓冲原理可简
化为如下情形:小车在平直公路上行驶时,小车内的某装置产生方向竖直向下的匀强磁场,水平地面固定
一矩形金属单匝线圈
,俯视图如图所示。已知线圈电阻为
,
边长为
,
边长为
。当小车
(无动力)水平通过线圈上方时,线圈与小车中的磁场发生作用,使小车做减速运动,从而实现缓冲。已
知小车的总质量为
,受到地面的摩擦阻力恒为
;小车磁场刚到线圈
边时速度大小为
,当小车磁
场刚到线圈
边时速度减为零(
边未离开磁场),整个缓冲过程中流过线圈
的电荷量为
。下列
描述正确的是( )
A.小车磁场的磁感应强度大小为
B.小车磁场刚到线圈
边时
边所受安培力大小为
C.小车磁场从线圈
边到
边所用的时间为
D.小车磁场从线圈
边到
边整个过程中线圈产生的焦耳热为
。
12.(2025·湖南省常德市高三二模)如图所示是法拉第圆盘发电机,其圆盘的半径为
,圆盘处于磁感应
强度大小为
,方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘左边有两条光滑平行足够长倾斜导轨
,导轨
间距为
,其所在平面与水平面夹角为
,导轨处于磁感应强度大小为
,方向竖直向下的匀强磁场中。
现用导线把两导轨分别与圆盘发电机中心和边缘的电刷连接,圆盘边缘和圆心之间的电阻为
。在倾斜导
轨上放置一根质量为
,长度也为
,电阻为
的
导体棒,其余电阻不计。当圆盘以角速度
匀速转
7
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动时,
棒刚好能静止在斜面上,则( )
A. 从上往下看,圆盘逆时针方向转动
B.
间电势差
C. 若
大小、方向均可改变,导体棒始终保持静止状态时,
的最小值为
D. 若圆盘停止转动,
棒将沿导轨先变加速下滑后匀速运动
。
第Ⅱ卷(非选择题,共52 分)
二、填空题(本题共2 小题,共14 分)
13.(6 分)Ⅰ.如图所示是“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置。
(1)判断感应电流的方向时 (选填“需要”或“不需要)确定线圈的绕法,为了弄清楚灵敏电流计
指针偏转方向与电流流向的关系,可以用多用电表的 (选填“电压挡”、“电流挡”或“欧姆
挡”)进行检测。
(2)强磁铁快速插入线圈后保持静止,此过程中灵敏电流计指针的偏转情况可能是________
A.一直在“0”刻度位置
B.从“0”刻度开始向右偏转到最大并维持此角度不变
C.从“0”刻度开始向右偏转再向左偏转并越过“0”最后右偏回到“0”位置
8
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14,。(8 分)某同学在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按图甲接线,判断电流表指针的偏转方向与
电流方向的关系,然后依次按图乙将电流表与A 线圈连成一个闭合回路,按图丙将电流表与导体棒
连
成一个闭合回路(图中N、S 两极上下正对)。在图甲中,当闭合开关S 时,观察到电流表指针向右偏转
(不通电时电流表指针停在正中央),则:
(1)在图乙中,在磁体S 极插入线圈A 的过程中,电流表的指针将______偏转;磁体放在A 中不动时,
电流表的指针将偏______转。(均选填“向左”、“向右”或“不发生”)
(2)在图丙中,处在两磁极之间的导体棒
向右移动过程中,电流表的指针将______偏转;导体棒
竖
直向上移动过程中,电流表的指针将______偏转。(均选填“向左”、“向右”或“不发生”)
三、计算题(本题共4 小题,共38 分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)
15.(9 分)8.(2025·广东省佛山市二模)如图所示,质量为m、边长为L、总电阻为R 的单匝正方形线框
abcd 能在两竖直光滑绝缘导轨间滑行,导轨间存在两个直径为L 的相切的圆形区域磁场(AB 和EF 分别为
两圆与轨道垂直的直径),磁感应强度大小均为B,方向分别垂直导轨平面向外和向内,线框从图中位置
(ab 边与磁场上边界相切)静止释放,线框ab 边滑至EF 处时加速度为零,重力加速度为g,求:
(1)ab 边滑至EF 处时,线框的电流大小I 及速度大小v;
9
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(2)ab 边由静止滑至EF 处的过程中,线框产生的焦耳热Q;
(3)ab 边由静止滑至CD 处的过程中,流过线框某一截面的电量q。
16.(9 分)(2025 湖北楚才高中模拟)如图所示,跳楼机将游客载至高空,然后释放。座舱自由下落一段
时间后,先启动电磁制动系统使座舱减速,再启动液压制动系统继续减速,到达地面时刚好停下。如将钢
结构座舱看作为一个边长为L,总电阻为R 的单匝正方形线框,则座舱的下落过程可以简化如下:线框先
自由下落h 后,下边框进入匀强磁场时线框开始减速,下边框出磁场时,线框恰好做匀速直线运动。已知
座舱的总质量为m,磁场区高度为L,磁感应强度大小为B,重力加速度为g。求:
(1)座舱刚进入磁场上边界时,感应电流的大小;
(2)座舱穿过磁场的过程中产生的焦耳热。
17.(9 分)(2025·辽宁鞍山·二模)一条水平传送带匀速转动,速度大小为,方向如图所示。竖直虚线边
界I、II、III、IV、V 之间存在如图所示的匀强磁场,水平间距已在图中标出。边界I、II 间磁感应强度大小
为
,方向垂直于纸面向里;边界II、III 间磁感应强度大小为
,方向垂直于纸面向外;边界IV、V 间磁
感应强度大小为
,方向垂直于纸面向外。磁场区域的下边界水平,如图所示。其中磁感应强度为
的
磁场区域下边界与传动带的距离为
。传送带左侧有一质量为
、边长为
、电阻为
的正方形金属线框。
最初线框左侧与边界I 重合,初速度大小也为,方向水平向右。已知线框经过边界II 的过程中,与传送带
间刚好不发生相对滑动,最大静摩擦力认为与滑动摩擦力相等,重力加速度为
。求:
10
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(1)线框穿过边界II 的过程中受到安培力的大小;
(2)从最初到线框刚好完全通过边界III 的过程中,线框中产生的电热
;
(3)线框通过边界IV 的过程中,传送带对线框支持力的冲量
;
(4)若线框能与传送带无相对滑动的通过边界V,线框与传送带间的动摩擦因数
的最大值(结果可以
保留分数)
18.(11 分).
(. (2025·安徽省滁州市高三二模)如图1 所示,两条间距为
、电阻不计的光滑
平行金属轨道固定在水平面上,轨道右侧与光滑绝缘斜面的底部平滑连接,斜面倾角为
,水平轨道处于
竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为
。将长度均为
的金属棒P、Q 放在轨道上,两棒均与轨道
垂直,Q 棒到斜面底部的距离为
。现给P 棒一定的初速度
,在Q 棒第一次到达斜面底端之前,两棒的
速度—时间图像如图2 所示,已知P 棒的质量为
,两棒电阻均为
,重力加速度为
,整个过程两棒未
相碰,P 棒始终在水平轨道上,Q 棒未冲出斜面,求:
(1)Q 棒第一次到达水平轨道右端时的加速度大小;
(2)Q 棒从开始运动至第一次到达水平轨道右端所用
时间;
11
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(3)P 棒做减速运动的总位移大小和Q 棒在斜面上运动的总时间。
12