2022北京重点校高二(上)期末物理汇编：电磁感应章节综合2

第PAGE1页/共NUMPAGES1页学科网（北京）股份有限公司2022北京重点校高二（上）期末物理汇编电磁感应章节综合2一、单选题1．（2022·北京·人大附中高二期末）如图所示的甲、乙图中，、是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的足够大的匀强磁场中，导体棒和导轨间接触良好且摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒一个向右的初速，甲、乙图中导体棒在磁场中的最终运动状态是（　　）A．甲图中棒最终静止，乙图中棒最终做匀速运动B．甲图、乙图中，棒最终均做匀速运动C．甲图中棒最终做匀速运动，乙图中棒最终静止D．甲图、乙图中，棒最终都静止2．（2022·北京四中高二期末）如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按如图2所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里的方向为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是（）A．B．C．D．3．（2022·北京·人大附中高二期末）如图所示，电磁炉是利用感应电流（涡流）的加热原理工作的。下列关于电磁炉的说法，正确的是（　　）A．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热B．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部C．电磁炉面板采用金属材料，通过面板涡流发热传导到锅里，再加热锅内食品D．电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铜锅中不能形成涡流4．（2022·北京·101中学高二期末）课堂上，老师演示了一个有趣的电磁现象：将一空心铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。强磁铁由静止释放在铝管中运动过程中，关于其运动和受力情况，下列分析可能正确的是（　　）A．先加速下落后减速下落B．始终做加速运动，且加速度不断增大C．所受合力方向竖直向上D．所受铝管对它的作用力越来越大5．（2022·北京师大附中高二期末）课堂上，杨老师演示了一个有趣的电磁现象：将一空心铝管竖立，把一块直径比铝管内径小一些的圆柱形的强磁铁从铝管上端由静止释放，强磁铁在铝管内下落过程中始终沿着铝管的轴线运动，不与铝管内壁接触，且无翻转。可以观察到，相比强磁铁自由下落，强磁铁在铝管中的下落会延缓许多。强磁铁由静止释放在铝管中运动过程中，关于其运动和受力情况，下列分析正确的是（　　）A．先加速下落后减速下落B．始终做加速运动，且加速度不断增大C．所受铝管对它的作用力方向竖直向上D．所受合力方向竖直向上6．（2022·北京·人大附中高二期末）如图所示，光滑固定平行金属导轨、所在平面与水平面成角，两端点M、P间接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒垂直导轨放置，其他部分电阻不计，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F作用，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流I随时间t变化的图像如图乙所示，选项图中给出了外力F大小随时间t变化的图像，其中正确的是（　　）A．B．C．D．7．（2022·北京·101中学高二期末）物理课上，老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按如图所示连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA。下列说法中正确的是（　　）A．RL>RAB．RL=RAC．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→bD．断开开关S的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a8．（2022·北京师大附中高二期末）物理课上，卢老师做了一个奇妙的“自感现象”实验。按图连接电路，先闭合开关S，电路稳定后小灯泡A正常发光，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭。已知自感线圈L的直流电阻为RL，小灯泡A正常发光时电阻为RA．下列说法正确的是（　　）A．B．C．断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为a→bD．断开开关S后的瞬间，小灯泡A中的电流方向为b→a二、多选题9．（2022·北京·101中学高二期末）某同学搬运如图所示的磁电式电流 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是（　　）A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势B．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈产生感应电动势C．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用10．（2022·北京·人大附中高二期末）如图所示，足够长、电阻不计、间距为L的光滑平行金属导轨水平放置，匀强磁场垂直导轨平面向外，磁感应强度大小为B。质量为m、电阻为R、长度为L的金属棒a静止放置在水平导轨上，质量为、电阻为、长度为L的金属棒b锁定在水平导轨上，a、b均与导轨垂直。现给金属棒a一水平向右的初速度经过时间t，前进距离x，速度变为v。甲、乙、丙、丁四位同学根据以上条件，分别求解在这段时间t内在金属棒a中产生的焦耳热，具体过程思路如下：甲同学在时间t内，金属棒a切割磁感线的感应电动势由闭合电路欧姆定律可知由焦耳定律由以上关系式联立可以求得，乙同学在时间t内，金属棒a损失的动能最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。丙同学在时间t内，对金属棒a运用动量定理，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。丁同学在时间t内，对金属棒a，金属棒a所受安培力的平均值为，金属棒a克服安培力做功金属棒a克服安培力做功将其他形式的能量最终转化为金属棒a和金属棒b的焦耳热和，则又由焦耳定律和电路规律，有由以上关系式联立可以求得。在本题问题情境中，上面四位同学中，求解焦耳热的思路正确的有（   ）A．甲B．乙C．丙D．丁三、实验题11．（2022·北京·人大附中高二期末）小管同学用如图所示的装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验，螺线管A、滑动变阻器、开关与电池相连构成回路，螺线管B与“0刻度线”在中间的灵敏电流计构成闭合回路，螺线管B套在螺线管A的外面。（1）为了探究影响感应电流方向的因素，闭合开关后，通过不同的操作观察指针摆动情况，以下正确的有________。A．断开与闭合开关时指针会偏向同一侧B．闭合开关，待电路稳定后，如果滑动变阻器的滑片不移动，指针不偏转C．滑动变阻器的滑片匀速向左或匀速向右滑动，灵敏电流计指针都静止在中央D．滑动变阻器的滑片向右加速移动和向右减速移动，都能使指针偏向同一侧（2）图中，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于最_______端（填“左”或“右”）；在未断开开关，也未把A、B两螺线管和铁芯分开放置的情况下，直接拆除某螺线管处导线，可能由于自感现象突然被电击一下，则被电击可能是在拆除____________（选填“A”或“B”）螺线管所在电路时发生的。四、解答题12．（2022·北京·101中学高二期末）如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：（1）ab边两端的电压大小U：（2）拉力的大小F；（3）ab边产生的焦耳热Q和通过ab边的电荷量q。13．（2022·北京·101中学高二期末）导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识。如图所示，固定于水平面的U型线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导线MN在于其重直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F的方向相同，导线MN始终与导线框形成闭合电路。已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道同距，磁场的磁感应强度为B。忽略摩擦阻力和导线框的电阻。（1）通过公式推导验证：在Δt时间内，F对导线MN所做的功W等于导线MN中产生的焦耳热Q；（2）若导线MN的长度为L，感应电流大小为I，单位长度内的原子个数为n，假设一个原子贡献2个自由电子，电子电荷量为e。求导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve；（3）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，展开你想象的短膀，给出个合理的自由电子的运动模型：在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式。参考答案1．B【详解】甲图中，ab获得初速度后向右运动产生感应电动势，从而为电容器充电，充电过程中ab受到安培力而减速，产生的感应电动势E逐渐减小，而电容器两端电压U从零开始逐渐增大，当U=E时，回路中不再有电流，即最终ab将做匀速运动。乙图中，ab获得初速度后先向右运动，且向右运动的过程中ab将始终受到向左的安培力而减速，当速度减为零后，ab将向左开始做加速运动，同时产生与电源电动势相反的感应电动势，当感应电动势增大到与电源电动势大小相等时，ab将做匀速运动。综上所述，故选B。2．D【详解】磁感应强度在0到t0内，由于磁感应强度垂直纸面向里为正方向，则磁感线是向里，且大小增大．所以由楞次定律可得线圈感应电流是逆时针，由于环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则感应电流为负的．由法拉第电磁感应定律可得，随着磁场的均匀变大，得出感应电动势不变，形成的感应电流也不变．磁感应强度在t0到2t0内，磁场不变，则没有感应电流，而在磁感应强度在2t0到3t0内，同理可知感应电流方向为正，且大小是之前的两倍．所以只有D选项正确．点评：感应电流的方向由楞次定律来确定，而其大小是由法拉第电磁感应定律结合闭合电路殴姆定律来算得的．3．B【详解】A.电磁炉不可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，因为陶瓷锅不能产生涡流，A错误；BC.为了让面板不发热，电磁炉面板采用陶瓷材料；铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部和侧壁，直接加热锅内食品，B正确C错误；D.电磁炉的锅具一般不用铜锅，是因为铁磁性材料的磁化性质加强了涡流的效果，铜锅能产生但是效果不明显，D错误。故选B。4．D【详解】AB．强磁铁在下落的过程中，铝管切割磁感线产生感生电流，受到磁铁所给的向下安培力作用，磁铁受到向上的安培力反作用力。初始阶段，磁铁的速度较小，在铝管中产生的安培力较小，磁铁受到的向下重力大于向上的安培力反作用力，于是向下做加速度减小的加速运动。如果铝管足够长，磁铁的加速度减小到零，此时磁铁受到的向下重力等于向上的安培力反作用力，之后磁铁向下做匀速运动，故AB错误；C．由以上分析可知，如果铝管足够长，强磁铁在运动过程中，所受合力方向先竖直向下后减为零，故C错误；D．由于强磁铁在铝管中运动的速度越来越大，铝管切割磁感线产生感生电流越来越大，受到磁铁所给的向下安培力越来越大，铝管对强磁铁的安培力反作用力也随之越来越大，强磁铁穿出时还没有达到最大速度或者刚好达到最大速度的情况，故D正确。故选D。5．C【详解】ACD．根据楞次定律‘来拒去留’可知，铝管对强磁铁的作用力竖直向上，又因为仅仅是阻碍，不是阻止，所以铝管对强磁铁的的作用力小于强磁铁的重力，磁铁所受合力竖直向下，即物体一直做加速运动，故AD错误，C正确；B．磁铁运动速度越大，来拒去留越明显，即铝管对磁铁的作用力越大，所以物体的加速度在减小，故B错误。故选C。6．B【详解】设金属棒ab的速度大小为v，由题图乙并根据闭合电路欧姆定律可得解得所以v随时间t均匀增大，即金属棒ab做匀加速运动，设加速度大小为a，根据牛顿第二定律有解得由上式可知F-t图像为斜率为正且与y轴正半轴相交的直线。故选B。7．D【详解】AB．稳定时，灯泡A与线圈L并联，故两者电压相等，通过线圈的电流为，通过小灯泡的电流为，由于稳定后开关S再断开，小灯泡闪亮一下，这是因为线圈产生的自感电动势阻碍电流的减小，这时线圈相当于电源，通过小灯泡的电流突然增大到原来线圈的电流，所以可以判断，结合欧姆定律可知，线圈L的电阻小于灯泡A的电阻，AB错误；CD．在断开开关瞬间，线圈中产生自感电动势，线圈相当于电源，线圈右端为电源正极，则灯泡中的电流为为，C错误，D正确。故选D。8．D【详解】AB．稳定时，灯泡和线圈并联，两者电压相同，然后断开开关S，同学们发现小灯泡A闪亮一下再熄灭，可知线圈电流大于灯泡电流，根据欧姆定律可知，线圈电阻小于灯泡电阻，故AB错误；CD．稳定时，灯泡和线圈电流方向均为a→b，断开开关后，线圈产生自感电动势，线圈中电流不会突变，灯泡中电流发生突变，灯泡和线圈组成闭合回路，线圈中的电流流入灯泡，因此灯泡电流反向，故D正确。故选D。9．ABD【详解】AB．未接导线时或者接上导线后，表针晃动过程中表内线圈都切割磁感线，都会产生感应电动势，选项AB正确；C．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈没有感应电流，从而不受安培力的作用，选项C错误；D．接上导线后，根据楞次定律，表内线圈受到安培力产生阻尼作用，而使得表针晃动减弱，选项D正确。故选ABD。10．BD【详解】A．求解焦耳热应该用电流的有效值而不是平均值，A错误；B．乙同学运用动能定理和安培力做功与焦耳热的关系解出求解出在这段时间t内在金属棒a中产生的焦耳热，方法正确，B正确；C．在时间t内，对金属棒a运用动量定理求解出的安培力平均值是对于时间而言的平均值，而金属棒a克服安培力做功中的平均值是对于位移而言的二者不是一个物理量，丙同学的做法错误，C错误；D．导体棒这种情况下受到的安培力和位移的关系是线性的，证明如下由动量定理得令，则有则求解安培力做功时能用安培力关于位移的平均值D正确。故选BD。11．    BD##DB    左    A【详解】（1）[1]A．断开与闭合开关时,螺线管B中磁通量变化情况相反，产生的感应电流方向相反，指针偏转方向相反，故A错误；B．闭合开关，待电路稳定后，如果滑动变阻器的滑片不移动，则螺线管A中的电流不变，穿过螺线管B的磁通量不变，感应电流为零，指针不偏转，故B正确；C．滑动变阻器的滑片匀速向左或匀速向右滑动，螺线管A中的电流变化，穿过螺线管B的磁通量变化，感应电流不为零，指针都将发生偏转，故C错误；D．滑动变阻器的滑片向右加速移动和向右减速移动，螺线管A中的电流都增大，穿过螺线管B的磁通量都增大，产生的感应电流方向相同，都能使指针偏向同一侧，故D正确。故选BD。（2）[2]为了保护元件，闭合开关前滑动变阻器的滑片应位于最左端。（3）[3]由题意可知可能是在拆除A螺线管所在电路的导线时，导致螺线管A中磁通量在一瞬间减小从而产生了较大的自感电动势，使操作者被电击一下。12．（1）；（2）；（3）；【详解】（1）线圈进入磁场时，ad边切割磁感线产生感应电动势E=BLv感应电流则ab边两端的电压大小（2）拉力的大小（3）ab边产生的焦耳热通过ab边的电荷量13．（1）见解析；（2）；（3）见解析【详解】（1）导体切割磁感线，产生的动生电动势为根据闭合电路欧姆定律，电流为安培力为安培力做功为产生的焦耳热为则（2）导线MN中电子所带电量为通过导线的电流为这些电子通过导线的时间为解得（3）电子在平均阻力和电场力作用下做匀速直线运动，因此阻力大小和电场力大小相同，此时一段导体两端的电压为U，长度为l，横截面积为S，电阻率为，则有电场力为因此阻力和电场力相同，即