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2021届高三物理二轮综合强化复习训练
磁场
1.如图所示,矩形线框与长直导线在同一平面内,长直导线中通有向上的恒定电流I.当矩形线框从长直导线的右侧运动到左侧的过程中,线框内感应电流的方向为(
)
A.先沿,后一直沿
B.先沿,再沿,后沿
C.先沿,后一直沿
D.先沿,再沿,后沿
2.一长直铁芯上绕有一固定线圈M,铁芯右端与一木质圆柱密接,木质圆柱上套有一闭合金属环可在木质圆柱上无摩擦移动.M连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,和为直流电源,S为单刀双掷开关.下列情况中,可观测到N向左运动的是(
)
A.在S断开的情况下,S向a闭合的瞬间
B.在S断开的情况下,S向b闭合的瞬间
C.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时
D.在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向d端移动时
3.如图所示,一个有界匀强磁场区域内磁场方向垂直于纸面向外,一个闭合矩形导线框沿纸面由位置1(左)匀速运动到位置2(右),则(
)
A.导线框进入磁场时,感应电流方向为
B.导线框离开磁场时,感应电流方向为
C.导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向右
D.导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左
4.如图甲所示,导体棒置于水平导轨上,之间有阻值为R的电阻,所为的面积为S,不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场,规定磁场方向竖直向上为正,在时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示,导体棒始终处于静止状态。下列说法正确的是(??
)
A.在和内,导体棒受到导轨的摩擦力方向相同
B.在内,通过电阻R的电流方向为P到Q
C.在内,通过电阻R的电流大小为
D.在内,通过电阻R的电荷量为
5.如图甲所示，阻值为的电阻与阻值为的单匝圆形金属线圈连接成闭合回路。金属线圈的面积，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间t变化的关系图线如图乙所示，导线的电阻不计，则前时间内(
)
A.电阻上产生的热量为
B.流过电阻的电流大小为
C.过电阻的电荷量为
D.流过电阻的电流方向为从到
6.如图所示，将一根总电阻为R的直导线弯成一半径为a的金属环，放在竖直平面内.磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为、电阻为的导
体棒由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时两端的电压大小为(
)
A.
B.
C.
D.
7、如图所示的电路中,L为电感线圈(电阻不计),A、B为两灯泡,以下结论正确的是:(???)
A.合上原本断开的开关S时,A、B同时亮,以后B变暗直至熄灭,A变亮
B.合上原本断开的开关S时,A先亮,B后亮
C.断开原本闭合的开关S时,A、B两灯都亮一下再逐渐熄灭
D.断开原本闭合的开关S时,A变亮,B熄灭
8.如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中.两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为的小球.K断开时传感器上有示数,K闭合时传感器上恰好无示数.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是(
)
A.正在增强,
B.正在减弱,
C.正在减弱,
D.正在增强,
9.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.半径为L的铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是(
)
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流方向由b到a
C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则R消耗的热功率也变为原来的2倍
10.绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上,铁芯上套着一个铝环,线圈与电源、开关相连,如图所示.线圈上端与电源负极相连,闭合开关的瞬间,铝环向上跳起.若保持开关闭合,则(
)
A.铝环跳起到某一高度后将回落
B.铝环停留在某一高度
C.铝环不断升高
D.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变
11.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为，匀强磁场的磁感应强度为，回路总电阻为，铜盘以角速度逆时针匀速转动(从上往下看)。则下列说法正确的是（
）
A.回路中有大小和方向周期性变化的电流
B.回路中电流大小恒定，且等于
C.回路中电流方向不变，且从导线流进灯泡，再从导线流向旋转的铜盘
D.回路中电流方向不变，且从导线流进灯泡，再从导线流向旋转的铜盘
12.如图所示.在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场.
第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场,则下列说法正确的是(??
)
A.笫二次进入与笫一次进入时线圈中的电流之比为
B.第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为
C.第二次进入与笫一次进入时线圈中产生的热量之比为
D.第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为
13.如图所示,正方形闭合导线框置于磁感应强度为B、垂直纸面向里的匀强磁场上方h处.线框由静止自由下落(不计空气阻力),线框平面始终在竖直平面内,且边与磁场的上边界平行.则下列说法正确的是(
)
A.边刚进入磁场时,线框中产生的感应电动势一定最大
B.线框进入磁场的过程中一定做减速运动
C.线框进入磁场的过程中加速度不可能变大
D.线柜从释放到完全进入磁场的过程中,线框减少的重力势能等于它增加的动能与产生的焦耳热之和
14.如图甲所示,
螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U形导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时,下列说法正确的是(???
)
A.在t1时刻,金属圆环L内的磁通量为零
B.在t2时刻,金属圆环L内的磁通量为零
C.在t1~t2时间内,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
D.在t1~t2时间内,金属圆环L有扩张趋势
15.如图所示,在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场B,其方向垂直纸面向外.一个边长也为a的等边三角形导线框架正好与上述磁场区域的边界重合,当它以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动时,框架中产生感应电动势,若经框架转到图中的虚线位置,则在时间内(
)
A.框架产生的平均感应电动势大小等于
B.框架产生的平均感应电动势大小等于
C.框架沿顺时针方向转动时感应电流方向为
D.框架沿逆时针方向转动时感应电流方向为
16.如图甲所示,在粗糙的水平面上放置一个圆形闭合金属线圈,线圈右半部处于磁场中,磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示,时刻磁场方向竖直向上,线圈始终处于静止状态,则(
)
A.在时刻,线圈不受安培力作用
B.在0~1
s时间内,线圈中的感应电流不断减小
C.在时刻，线圈中的感应电流方向发生变化
D.在3~4
s时间内,线圈受到的摩擦力先增大后减小
17.如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行.线框由静止释放,在下落过程中(
)
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流方向保持不变
C.线框所受安培力的合力方向保持不变
D.线框的机械能不断增大
18.两圆环置于同一水平面上,其中A为均匀带电绝缘环,B为导体环,当A以如图所示的方向绕中心转动的角速度发生变化时,B中产生如图所示的感应电流,则(
)
A.A可能带正电且转速减小
B.A可能带正电且转速增大
C.A可能带负电且转速减小
D.A可能带负电且转速增大
19.如图所示，水平放置的光滑轨道上有可自由移动的金属棒，的左边有一闭合电路，当在外力的作用下运动时，向右运动，则所做的运动可能是(
)
A.向右加速运动
B.向左加速运动
C.向右减速运动
D.向左减速运动
20.如图所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，金属杆的电阻为r，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。（重力加速度为g）
（1）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
（2）求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值。
（3）杆在下滑距离d的时以经达到最大速度，求此过程中通过电阻的热量Q。
21.如图所示，有一固定在水平面内的U形金属框架，整个轨道处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小。金属框架宽度，左端接有阻值的电阻，垂直轨道放置的金属杆接入电路中电阻的阻值，质量。现让金属杆以的初速度开始向右运动，不计轨道摩擦和轨道电阻。求：
（1）从金属杆开始运动到停下过程中，通过电阻的电荷量及金属杆通过的位移；
（2）从金属杆开始运动到停下过程中，电阻上产生的焦耳热。
参考答案
1.答案：D
解析：由安培定则得,向上的恒定电流I在导线左侧产生的磁场垂直于纸面向外,在导线右侧产生的磁场垂直于纸面向里.当线框向导线靠近时,穿过线框的磁通量是向里且增大,根据楞次定律可知,感应电流的磁场垂直于纸面向外,则感应电流的方向为;当线框越过导线到线框中心轴线与导线重合时,穿过线框的磁通量是向里且减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场垂直于纸面向里,则感应电流的方向为;当线框继续向左运动,穿过线框的磁通量是向外且增大,根据楞次定律可知,感应电流的磁场垂直于纸面向里,则感应电流的方向为;当线框远离导线时,穿过线框的磁通量是向外且减小,根据楞次定律可知,感应电流的磁场垂直于纸面向外,则感应电流的方向为;综上,线框中电流方向先沿,再沿,后沿,故A、B、C错误,D项正确.
2.答案：C
解析：由楞次定律的第二种描述“来拒去留”可知,要使N向左运动,则穿过N的磁通量应减小,开关S由断开到闭合过程中,穿过N的磁通量均增大,故A、B错误;在S已向a闭合的情况下,将R的滑片向c端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大,则电路中电流减小,穿过N的磁通量减小,故会使N向左运动,故C正确;将R的滑片向d端移动时,滑动变阻器接入电路的阻值减小,故电路中电流增大,穿过N的磁通量增大,故会使N向右运动,故D错误.
3.答案：D
解析：导线框进入磁场时,由右手定则可知,感应电流沿顺时针方向,即方向为,故A错误.导线框离开磁场时,由右手定则可知,感应电流方向沿逆时针方向,即方向为,故B错误.由左手定则可知,导线框离开磁场时,受到的安培力方向水平向左,导线框进入磁场时,受到的安培力方向水平向左,故C错误,D正确.
4.答案：D
5.答案：A
6.答案：A
解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势为,导体棒相当于电源,电源的内阻为,金属环的两个半圆部分的电阻均为,两个半圆部分的电阻是并联关系,并联以后的电阻为,根据闭合电路欧姆定律,回路中的电流为,两端的电压即为路端电压,大小为,故A项正确,B、C、D项错误.
答案：
7、
解析：
合上原本断开的开关S时,电感线圈阻碍原电流的增大,可以看成是断路,则A、B同时亮,以后B变暗直至熄灭,A变亮,故A正确,B错误
断开原本闭合的开关S时,电感线圈阻碍原电流的减小,与B灯构成通路,所以B灯亮一下再逐渐熄灭,故CD错误
故选A
8.答案：D
解析：K闭合时传感器上恰好无示数,则,解得场强,方向竖直向上,又,解得,小球带正电，知上极板带负电,根据楞次定律可知,磁场正在增强,故A、B、C选项错误,D选项正确.
9.答案：A
解析：圆盘转动产生的感应电动势为,不变,E不变,电流大小恒定不变,若从上往下看,圆盘顺时针转动,由右手定则知,电流方向由a到b,A正确,B错误;若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向不变,大小变化,C错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,回路中电流变为原来的2倍,根据知R消耗的热功率将变为原来的4倍,D错误.
10.答案：AD
解析：闭合开关的瞬间,线圈突然产生磁场,通过铝环的磁通量突然增加,那么铝环中的感应电流就产生与原磁场方向相反的磁场;因为原磁场与感应电流的磁场方向相反,相互排斥,所以铝环受到向上的斥力,向上跳起;若保持开关闭合,流过线圈的电流稳定,磁场不再发生变化,铝环中没有感应电流,也没有相互作用,铝环仅受重力作用,最后回落,故A正确,B、C错误.如果电源的正、负极对调,观察到的现象不变,故D正确.
11.答案：BC
12.答案：AC
解析：设磁感应强度为B，边长度为L，边长为，线圈电阻为R；线圈进入磁场过程中，产生的感应电动势，感应电流，感应电流I与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比∶∶∶，故A正确。线圈进入磁场时受到的安培力，线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力，外力功率，功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比∶∶∶，故B错误。线圈进入磁场过程中产生的热量，产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比∶∶∶3，故C正确。通过导线横截面电荷量，电荷量与速度无关，电荷量之比为1︰1，故D错误。
13.答案：CD
解析：线框进入磁场前做自由落体运动,则有,得,线框刚进入磁场时所受安培力,若,则线框具有向下的加速度,速度增大,增大,故当边刚进入磁场时,线框中产生的感应电动势不一定是最大,故A、B错误.线框刚进入磁场时,若,,,线框做加速运动,v增大,则合力减小,a减小;若,则线框做减速运动,v减小,则合力减小,a减小;若,则不变,即线框做匀速直线运动,故线框进入磁场的过程其加速度可能变小,可能为零,不可能变大,故C正确.根据能量守恒定律知,线框从释放到完全进入磁场的过程中,线框减少的重力势能等于它增加的动能与产生的焦耳热之和,故D正确.
14.答案：AC
解析：由题中图乙的B—t图象可知山时刻磁感应强度的变化率为零,则感应电流为零,L内的磁通量为零,选项A正确;在t2时刻,磁感应强度为零,但是磁感应强度的变化率最大,则感应电流最大,通过金属圆环的磁通量最大,选项B错误;在t1~t2时间内,磁感应强度的变化率不断变大,则线框内的感应电流不断变大,根据楞次定律可知,螺线管中的电流方向由f到c,根据右手螺旋定则,可知穿过圆环的磁通量垂直纸面向外且逐渐增大根据楞次定律可知,在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,选项C正确;在t1~t2时间内,L内的磁通量增加,由楞次定律可知L有收缩趋势,选项D错误。
15.答案：AC
解析：根据对称性可知图中实线和虚线构成的两等边三角形所围的小三角形为等边三角形,小三角形的边长为,小三角形高为,则小三角形的面积为,根据法拉第电磁感应定律可得,,联立解得,A正确,B错误;当框架沿顺时针或逆时针方向转动时,穿过框架的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流的方向均为,C正确,D错误.
16.答案：AD
解析：在时刻,磁感应强度的变化率为零,线圈中产生的感应电动势为零,线圈不受安培力的作用,故A正确;在0～1
s时间内,磁感应强度的变化率逐渐增大,根据法拉第电磁感应定律知,线圈中产生的感应电动势逐渐增大,线圈中的感应电流不断增大,故B错误;在0~1
s时间内,磁场向上减弱,通过线圈的磁通量减少,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流;1~2
s时间内,磁场向下增强,通过线圈的磁通量增加,根据楞次定律可知,线圈中产生逆时针方向的感应电流,所以在时刻线圈中的感应电流方向没有发生变化,故C错误;在时刻,磁感应强度为零,线圈不受安培力作用,线圈受到的摩擦力为零,在时刻,磁感应强度的变化率为零,感应电动势为零,感应电流为零,线圈也不受安培力作用,线圈受到的摩擦力为零,而在中间过程中,线圈中有感应电流,且磁感应强度不为零,受到的安培力不为零,由于线圈始终静止,所以受到的安培力等于静摩擦力,受到的摩擦力不为0,所以在3~4
s时间内线圈受到的摩擦力先增大后减小,故D正确.
17.答案：BC
解析：根据右手螺旋定则知,直导线下方的磁场方向垂直纸面向里,线框由静止释放,在下落过程中,穿过线框的磁通量减小,根据楞次定律知,感应电流的方向为顺时针方向,即方向保持不变,故A错误,B正确;根据左手定则,线框上边所受的安培力方向向上,线框下边所受的安培力方向向下,由于线框上边所处位置的磁场强,所以线框上边所受的安培力大小大于线框下边所受的安培力大小,所以线框所受安培力的合力方向竖直向上,故C正确;在线框下落的过程中,除重力做功以外,还有安培力做负功,所以线框的机械能减小,故D错误.
18.答案：BC
解析：由题图可知,B中电流沿逆时针方向,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场方向向外,由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为向外减小或向里增大;若原磁场向里,则A中电流应沿顺时针方向,故A应带正电,因磁场变强,故A中电流应增大,即A的转速应增大,故A错误,B正确;若原磁场向外,则A中电流应沿逆时针方向,即A应带负电,因磁场减弱,故A中电流应减小,即A的转速应减小,故C正确,D错误.
19.答案：BC
解析：根据安培定则可知，处于产生的垂直于纸面向里的磁场中，在磁场力作用下向右运动，说明受到的磁场力向右，由左手定则可知，电流由M指向N，产生的感应磁场在线圈中方向向上，由楞次定律可知，线圈中感应电流的磁场应该是向上减小或向下增大，再由右手定则可知，可能是向左加速运动或向右减速运动，故B、C正确，A、D错误.
20.答案：（1）杆受力图如图所示：
重力mg，竖直向下，支撑力N，垂直斜面向上，安培力F，沿斜面向上。
故ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图如上所示。
当ab杆速度为v时，感应电动势E＝BLv，
此时电路中电流：，
ab杆受到安培力：，
由牛顿运动定律得：mgsinθ﹣F＝ma，
解得加速度为：；
（2）当金属杆匀速运动时，杆的速度最大，
由平衡条件得：，
解得最大速度：；
（3）杆在下滑距离d时，根据电荷量的计算公式，可得：
由能量守恒定律得：，
解得：；
电阻R产生的热量。
21.答案：（1）金属杆从开始运动到停下过程中，设通过金属杆的平均电流为，运动的总时间为，
根据动量定理可得：
其中
解得：
根据
解得金属杆通过的位移
（2）全过程中，金属杆动能转化为焦耳热，则有：
可得

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