【新高考】山东省2011-2020年高考试卷分类汇编之9 —电磁感应（解析卷）

中小学教育资源及组卷应用平台
山东省2011-2020年高考试卷分类汇编之9 —
电磁感应
（1）法拉第电磁感应定律
1.2017年山东卷18．扫描对到显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，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震动的衰减最有效的方案是 （ A ）
【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化，在A图中系统震动时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，故A正确；而B、C、D三个图均无此现象，故错误。
2.2014年山东卷
16、如图，一端接有定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
A、FM向右 B、FN向左
C、FM逐渐增大 D、FM逐渐减小
【答案】BCD
【解析】根据楞次定律，在M区受安培力的方向也向左，在N区受安培力的方向也向左，因此选项B正确A错误；根据法拉第电磁感应定律，可知受到安培力的大小由于在M区磁感应强度越来越大，因此安培力FM越来越大，而在N区磁感应强度越来越小，因此安培力FM越来越小，选项CD都正确。
3.2018年山东卷17．如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，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I）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到（过程II）。在过程I、II中，流过OM的电荷量相等，则等于 （ B ）
A． B． C． D．2
解析：过程Ⅰ回路中磁通量的变化，设OM的电阻为R，流过OM的电荷量。过程Ⅱ回路中磁通量的变化，流过OM的电荷量。由题意在过程I、II中，流过OM的电荷量相等，即Q2= Q1，联立解得。选项B正确。
（2）感应电流的方向
4.2019年山东卷20．空间存在一方向与直面垂直、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ρ、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。t=0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t=0到t=t1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
答案：BC
解析：由楞次定律可知，在t=0到t=t0时间内，磁场方向向纸内并逐渐减小，电流方向为顺时针方向，安培力方向向左，在t=t0到t=t1时间内，磁场方向向纸外并逐渐增大，电流方向为逆时针方向，安培力方向向右，选项A、B错误；
， ，解得 ，选项D错误；
圆环中的感应电流大小为， ，解得，选项C正确。
5.2018年山东卷19．如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是 （ AD ）
A．开关闭合后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C．开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
解析：开关闭合的瞬间，左侧线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A正确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选项BC错误；
开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D正确。
6.2015年理综山东卷17．如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆盘减速过程中，以下说法正确的是 （ ABD ）
A. 处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高
B. 所加磁场越强越易使圆盘停止转动
C. 若所加磁场反向，圆盘将加速转动
D. 若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动
解析：由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A正确；
根据E=BLv可知，所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项B正确；
若加反向磁场，根据楞次定律可知，安培力仍要阻碍圆盘的转动，选项C错误；
若所加磁场穿过整个圆盘，则圆盘中没有感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动，选项D正确。故选ABD。
（3）电磁感应中的力学问题
7. 2012年理综山东卷20．如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ，上端接有定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B。将质量为m的导体棒由静止释放，当速度达到v时开始匀速运动，此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力，并保持拉力的功率为P，导体棒最终以2v的速度匀速运动。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g，下列选项正确的是（ ）
A．P=2mgvsinθ
B．P=3mgvsinθ
C．当导体棒速度达到时加速度大小为
D．在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功
答：AC
解析：当速度达到v 时开始匀速运动，受力分析可得，导体棒最终以2v的速度匀速运动时，拉力为F=mgsinθ，所以拉力的功率为P=2mgvsinθ，选项A正确B错误。
当导体棒速度达到时安培力，加速度为，选项C正确。
在速度达到2v 以后匀速运动的过程中，根据能量守恒定律，R上产生的焦耳热等于拉力所做的功加上重力做的功，选项D错误。
8. 2016年山东卷24. （14分）如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连。两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g。已知金属棒ab匀速下滑。求
(1) 作用在金属棒ab上的安培力的大小；
(2) 金属棒运动速度的大小。
（1）由ab、cd棒被平行于斜面的导线相连，故ab、cd速度时时刻刻相等，cd也做匀速直线运动；
选cd为研究对象，受力分析如图：
由于cd匀速，其受力平衡，沿斜面方向受力平衡方程：Ncd= Gcdcosθ
垂直于斜面方向受力平衡方程：fcd+ Gcdsinθ=T
且fcd=μNcd，联立可得：
选ab为研究对象，受力分析如图：
其沿斜面方向受力平衡：
垂直于斜面方向受力平衡：
且，T与T'为作用力与反作用力：T=T'，
联立可得：
（2）设感应电动势为E，由电磁感应定律：E=BLv
由闭合电路欧姆定律，回路中电流：
棒中所受的安培力：
与联立可得：
（4）电磁感应中的图像问题
9. 2013年山东卷18、将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面（纸面）内。回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆环区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ。以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（ ）
答案：B。
解析：由图乙可知B在是均匀变化的，根据可知，在时间段内安培力F是恒力，故答案C、D错误；在时间内，根据楞次定律电流方向由b向a，由左手定则可知ab受向左的力，F为负值，所以A错误，B正确。
10.2020年山东卷12.如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4s末bc边刚好进入磁场。在此过程中，导体框内感应电流的大小为I， ab边所受安培力的大小为Fab，二者与时间t的关系图像，可能正确的是（　　）
【答案】BC
【解析】AB．因为4s末bc边刚好进入磁场，可知线框的速度每秒运动一个方格，故在0~1s内只有ae边切割磁场，设方格边长为L，根据， ， 可知电流恒定；
2s末时线框在第二象限长度最长，此时有
可知
2~4s线框有一部分进入第一象限，电流减小，在4s末同理可得，
综上分析可知A错误，B正确；
CD．根据，可知在0~1s内ab边所受的安培力线性增加；1s末安培力为
在2s末可得安培力为
所以有；由图像可知C正确，D错误。
故选BC。
11.2015年理综山东卷19．如图甲，R0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内。左端连接在一周期为T0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R0的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化。规定内圆环a端电势高于b端时，a、b间的电压uab为正，下列uab-t图像可能正确的是 （ C ）
解析：在第一个0.25T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小到0，故内环的电动势逐渐减小到0；同理，在0.25T0—0.5T0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断内环内a端电势低于b端，因电流的变化率从0逐渐变大，故内环的电动势从0逐渐变大，故选项C正确。
12. 2011年理综山东卷22．如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处。磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直。先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移。图乙中正确的是
答案：BD
解析：c导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为g,有，，c棒进入磁场以速度v做匀速直线运动时，d棒开始做自由落体运动，与c棒做自由落体运动的过程相同，此时c棒在磁场中做匀速直线运动的路程为，d棒进入磁场而c还没有传出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，加速度均为g，知道c棒穿出磁场，B正确。c棒穿出磁场，d棒切割磁感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时d棒速度大于c进入磁场是切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于c刚进入磁场时的大小，d棒减速，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合匀变速直线运动，可知加速过程动能与路程成正比，D正确。
_21?????????è?????(www.21cnjy.com)_