高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020） 考点十 ：电磁感应 Word版含答案

高考物理三年真题专项汇编卷（2018-2020）
考点十 ：电磁感应
（2020北京卷，8）
1.如图所示，在带负电荷的橡胶圆盘附近悬挂一个小磁针。现驱动圆盘绕中心轴高速旋转，小磁针发生偏转。下列说法正确的是( )
A.偏转原因是圆盘周围存在电场 B.偏转原因是圆盘周围产生了磁场
C.仅改变圆盘的转动方向，偏转方向不变 D.仅改变圆盘所带电荷的电性，偏转方向不变
（2020天津卷，6）（多选）
2.手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）
A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失
（2019江苏卷，7）（多选）
3.如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等． 矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是( )
A.均向左
B.均向右
C.a的向左，b的向右
D.a的向右，b的向左
（2018江苏卷，9）（多选）
4.如图所示,竖直放置的 形光滑导轨宽为L,矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d,磁感应强度为B.质量为m的水平金属杆由静止释放,进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等.金属杆在导轨间的电阻为R,与导轨接触良好,其余电阻不计,重力加速度为g.金属杆(?? )
A.刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下
B.穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间
C.穿过两磁场产生的总热量为4mgd
D.释放时距磁场Ⅰ上边界的高度h可能小于
（2020浙江卷，9）
5.特高压直流输电是国家重点能源工程。如图所示，两根等高、相互平行的水平长直导线分别通有方向相同的电流和，。三点连线与两根导线等高并垂直，b点位于两根导线间的中点，两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。不考虑地磁场的影响，则（ ）
A.b点处的磁感应强度大小为0 B.d点处的磁感应强度大小为0
C.a点处的磁感应强度方向竖直向下 D.c点处的磁感应强度方向竖直向下
（2020浙江卷，12）
6.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ω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
（2020全国Ⅰ卷，8）（多选）
7.如图,U形光滑金属框置于水平绝缘平台上,和边平行,和边垂直.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,与金属框保持良好接触,且与边保持平行.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.导体棒到金属框边的距离趋于恒定值
（2020全国Ⅱ卷，1）
8.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
（2020全国Ⅲ卷，1）
9.如图，水平放置的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
（2019全国Ⅰ卷，4）
10.如图，等边三角形线框LMN由三根相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，线框平面与磁感应强度方向垂直，线框顶点M、N与直流电源两端相接，已知导体棒MN受到的安培力大小为F，则线框LMN受到的安培力的大小为（ ）
A．2F B．1.5F C．0.5F D．0
（2019全国Ⅱ卷，8）（多选）
11.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θ，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像可能正确的是（ ）
A. B．
C． D．
（2019全国Ⅲ卷，1）
12.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现( )
A．电阻定律 B．库仑定律
C．欧姆定律 D．能量守恒定律
（2019全国Ⅲ卷，6）
13.如图，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。t=0时，棒ab以初速度向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用表示，回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是( )
A. B. C. D.
（2018全国Ⅰ卷，4）
14.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B’(过程II)。在过程I、II中,流过OM的电荷量相等,则等于(?? )
A.
B.
C.
D.2
（2018全国Ⅰ卷，6）
15.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( )
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
（2018全国Ⅱ卷，5）
16.如图,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,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下,一边长为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(?? )
A.
B.
C.
D.
（2018全国Ⅲ卷，7）（多选）
17.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中通有正弦交流电流i,i的变化如图(b)所示,规定从Q到P为电流的正方向。导线框R中的感应电动势(???)
A.在时为零
B.在时改变方向
C.在时最大,且沿顺时针方向
D.在时最大,且沿顺时针方向
答案以及解析
1.答案：B
解析：AB项，橡胶圆盘带负电并高速顺时针旋转，负电荷高速顺时针转动形成逆时针电流，从而形成磁场，使小磁针发生偏转，故B项正确，A项错误。
CD项，改变圆盘转动方向或改变电荷电性时，产生的电流方向发生改变，形成的感应磁场也就会发生改变，所以偏转方向也会发生改变，故CD项错误。
综上所述，本题正确答案为B。
2.答案：AC
解析：由题意可知送电线圈中通入了正弦式交变电流，可知电流产生的磁场也呈周期性变化，A正确；由变压器的工作原理可知，受电线圈中输出的电流按余弦规律变化，因此受电线圈中感应电流产生的磁场随电流的变化而变化，B错误；送电线圈和受电线圈的能量传递是通过互感现象实现的，C正确；由于送电线圈产生的磁场并没有全部穿过受电线圈，即有磁通的损失，因此该充电过程存在能量的损失，D错误。
3.答案：CD
解析：由右手螺旋定则可知，若a、b两导线的电流方向相同，在矩形线框上、下边处产生的磁场方向相反，由于矩形线框上、下边的电流方向也相反，则矩形线框上、下边所受的安培力相反，所以不可以平衡，则要使矩形线框静止，a、b两导线的电流方向相反，故CD正确。
4.答案：BC
解析：本题考查电磁感应的应用,意在考查考生综合分析问题的能力.由于金属棒进入两个磁场的速度相等,而穿出磁场后金属杆做加速度为g的加速运动,所以金属感进入磁场时应做减速运动,选项A错误;对金属杆受理分析,根据可知,金属杆做加速度的减速运动,其进出磁场的v-t图像如图所示,由于0-t1和t1-t2图线与t轴包围的面积相等(都为d),所以t1>t2-t1选项B正确;从进入l磁场之前的过程中,根据能量守恒,金属棒减小的技能全部转化为焦耳热,所以Q1=mg,2d所以穿过两个磁场过程中产生的热量为4mgd,选项C正确;若金属杆进入磁场做匀速运动,则得,有前面分析可知金属杆进入磁场的速度大于根据得金属杆进入磁场的高度应大于选项D错误.
5.答案：C
解析：由于不相等，而两长直导线到的距离相等，所以两长直导线各自在这两点产生的磁场的磁感应强度大小不等，虽方向相反但矢量和不为零，故A、B错误；根据安培定则可知，两电流在a点产生的磁场的磁感应强度的方向均竖直向下，在c点产生的磁场的磁感应强度的方向均竖直向上，C正确，D错误。
6.答案：B
解析：棒产生的电动势为，选项A错误。金属棒电阻不计，故电容器两极板间的电压等于棒产生的电动势，微粒的重力与其受到的电场力大小相等，有，可得，选项B正确。电阻消耗的电功率，选项C错误。电容器所带的电荷量，选项D错误。
7.答案：BC
解析：本题考查电磁感应定律与力学问题的综合.金属框在外力作用下向右运动过程中,由楞次定律知,导体棒向右运动,设某时刻金属框的速度为,导体棒的速度为,导体棒接入电路的电阻为R,回路中感应电动势,由闭合电路欧姆定律得,回路中的电流.设金属框的质量为,导体棒的质量为,对金属框,由牛顿第二定律得,整理得,对导体棒,由牛顿第二定律得，当时,增大,金属框的加速度减小,导体棒的加速度增大,当时,此时，不变,回路中的电流不变,金属框和导体棒所受安培力不变,两者以相同的加速度做匀加速直线运动,故金属框的加速度大小趋于恒定值,速度越来越大,其图像如图所示,A错误,B正确;由于回路中的电流趋于恒定值,故导体棒所受安培力大小趋于恒定值,C正确;导体棒与金属框的加速度相同时,金属框的速度较大,由匀加速直线运动规律知,导体棒到金属框边的距离越来越大,D错误.
8.答案：D
解析：高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象，发现者是法拉第，A、B、C项错误，D项正确。
9.答案：B
解析：将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D均错误。
10.答案：B
解析：设每一根导体棒的电阻为R，长度为L，则电路中，
上下两路电阻之比为，
根据并联电路两端各电压相等的特点可知，
上下两路电流之比。
如下图所示，由于上路通电的导体受安培力的有效长度为L，根据安培力计算公式，
可知，得，
根据左手定则可知，两力方向相同，
故线框LMN所受的合力大小为，故本题选B。
11.答案：AD
解析：设PQ进入磁场匀速运动的速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，导轨宽度为L，两根导体棒的总电阻为R；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得PQ进入磁场时电流I0=BLvR保持不变，根据右手定则可知电流方向Q→P；如果PQ离开磁场时MN还没有进入磁场，此时电流为零；当MN进入磁场时也是匀速运动，通过PQ的感应电流大小不变，方向相反；
如果PQ没有离开磁场时MN已经进入磁场，此时电流为零，当PQ离开磁场时MN的速度大于v，安培力大于重力沿斜面向下的分力，电流逐渐减小，通过PQ的感应电流方向相反；故AD正确、BC错误。故选：AD。
12.答案：D
解析：楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程.
13.答案：AC
解析：最终两棒共速,故此时电路中电流为0,即C正确,D错误;
由C知,F安=BIL,知F安不是线性变化,故v也不是线性变化,即A正确,B错误.
14.答案：B
解析：本题考查电磁感应及其相关的知识点。
过程I回路中磁通量变化设OM的电阻为R,流过OM的电荷量。过程II回路中磁通量变化,流过OM的电荷量Q2=△Φ2/R。Q2= Q1,联立解得:B’/B=3/2,选项B正确。
【点睛】此题将导体转动切割磁感线产生感应电动势和磁场变化产生感应电动势有机融合,经典中创新。
15.答案：AD
解析：开关闭合的瞬间.由右手定则知，右侧线圈的右端为N:极，左端为S极.通过左侧线圈中的磁通量增大.由楞次定律可知.左侧线圈产生阻碍磁通量增大的磁场.则直导线中电流方向为由南向北.由安培定则可判断，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.线圈中感应电动势和感应电流为零. 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，通过左侧线圈中的磁通量减小，由楞次定律可知，左侧线圈产生阻碍磁通量减小的磁场.则直导线中电流方向为由北向南.由安培定则可判断.小磁针处的磁场方向垂直纸面向外.小磁计的N极朝垂直纸面向外的方向转动.选项D正确.
16.答案：D
解析：设线框运动的速度为v,则线框向左匀速运动第一个的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E=2Bdv(d为导轨间距),电流,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为零,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E=2Bdv,电流,回路中电流方向为逆时针,所以D正确。
17.答案：AC
解析：由图(b)可知,导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值,变化率为零,导线框R中磁通量变化率为零,根据法拉第电磁感应定律,在t=T/4时导线框中产生的感应电动势为零,选项A正确;在t=T/2时,导线PQ中电流图象斜率方向不变,导致导线框R中磁通量变化率的正负不变,根据楞次定律,所以在t=T/2时,导线框中产生的感应电动势方向不变,选项B错误;由于在t=T/2时,导线PQ中电流图象斜率最大,电流变化率最大,导致导线框R中磁通量变化率最大,根据法拉第电磁感应定律,在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大,由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向,选项C正确;由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向,选项D错误。