2025版一轮复习物理章末测试卷 第十二章 电磁感应（测试）（解析版）

第十二章电磁感应测试卷（考试时间：90分钟试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。2．回答第I卷时，选出每小题答案后，将答案填在选择题上方的答题表中。3．回答第II卷时，将答案直接写在试卷上。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）1．如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的图像，如图乙所示，时刻电流为0，空气阻力不计，则（　　）  A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大B．时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度C．若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量【答案】B【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有可知穿过线圈磁通量的变化率为0，故A错误；B．时刻电流为0，则强磁铁不受安培力，只受重力，所以强磁铁的加速度等于重力加速度，故B正确；C．若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值要变大，故C错误；14/14 D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。故选B。2．如图所示，电磁炉没有明火却能达到加热的效果，深受人们喜爱．电磁炉的工作原理是利用高频交变电流通过线圈产生磁场，交变的磁场在铁锅底部产生无数小涡流，使铁质锅自身生热而直接加热于锅内的食物。下列关于电磁炉的说法，正确的是（    ）A．电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉面板采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品C．电磁炉可用陶瓷器皿作为锅具对食品加热D．改变交流电的频率不能改变电磁炉的功率【答案】A【详解】AB．电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误；C．电磁炉产生变化的电磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量，所以电磁炉不能用陶瓷器皿作为锅具对食品加热，故C错误；D．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，可通过改变交流电的频率来改变电磁炉的功率，故D错误。故选A。3．近年来，无线门铃逐渐流行。图甲为某款无线门铃按钮，其“自发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　）  A．按下按钮过程，螺线管上的导线Q端电势较高B．松开按钮过程，螺线管上的导线P端电势较低C．按住按钮不动，螺线管上的导线两端PQ间仍有电势差D．按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小一定相等【答案】A【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管上产生的感应电流14/14 从P流向Q，则螺线管上的导线Q端电势较高。故A正确；B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知，螺线管上产生的感应电流从Q流向P，螺线管上的导线P端电势较高。故B错误；C．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，则螺线管无感应电动势产生，则上导线两端PQ间没有电势差。故C错误；D．按下和松开按钮过程，时间不一定相等，则磁通量的变化率不一定相等，则螺线管产生的感应电动势大小不一定相等。故D错误。故选A。4．一种叫“焦耳小偷”的电路，可以“榨干”一颗旧电池的能量，其原理如图所示。一颗废旧的5号电池开路电压大约1V，直接点亮一个需要1.6V电压驱动的发光二极管是不可能的，这时可以反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。下列说法中正确的是（　　）    A．发光二极管的正极应接在C端B．只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮发光C．只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮二极管D．开关断开及接通的瞬间，A端的电势均高于B端的电势【答案】C【详解】A．由图可知，发光二极管的正极应接在B端，故A错误；B．开关接通瞬间，流过电感器的电流增大，电感器产生与原电流相反的自感电动势，发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光，此时B端电势低于A端电势，故B错误；CD．开关断开的瞬间，流过电感器的电流减小，电感器产生与原电流同向的自感电动势，与原电流叠加，能提供更大的电动势和电流，发光二极管会闪亮发光，此时B端电势高于A端电势，故C正确，D错误。故选C。5．扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对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振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（　　）14/14 A．B．C．D．【答案】A【详解】该装置的原理是利用电磁阻尼。薄板出现扰动时，穿过薄板表面的磁通量如果发生变化，就会产生感应电流，薄板就会受到安培力作用，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来。A．薄板上、下、左、右运动时，磁通量都会发生变化，所以都会产生感应电流，所以都会受到安培力作用而很快停下来，A正确；B．薄板只有向左运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生感应电流，B错误；C．薄板只有向左运动较大距离时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下和向右运动时，则不会产生感应电流，C错误；D．薄板只有向左、向右运动时，磁通量才会发生变化，才会产生感应电流，进而受到安培力作用而很快停下来，而向上、向下运动时，则不会产生感应电流，D错误；故选A。6．据媒体报道，我国的003号航母在建造时配备了电磁弹射系统，该系统能够使得舰载机的出勤效率远高于利用滑跃式甲板起飞的出勤效率。已知航母上舰载机起飞所利用的电磁弹射系统原理简化为如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈左侧的金属环被弹射出去，则下列说法正确的是（　　）A．若将金属环置于线圈的右侧，则金属环将不能弹射出去B．金属环向左运动的瞬间有扩大趋势C．增加线圈的匝数，将会增大金属环启动时的加速度D．合上开关S的瞬间，从左侧看金属环中产生沿顺时针方向的感应电流【答案】C【详解】A．若将金属环放在线圈右侧，根据楞次定律可知，金属环将向右运动，仍可以弹射出去，选项A错误；B．固定线圈上突然通过直流电流，穿过金属环的磁通量增大，根据“增缩减扩”可知金属环被向左弹射的瞬14/14 间，有缩小的趋势，选项B错误；C．电流一定时，线圈匝数越多，形成的磁场越强，通电瞬间金属环的磁通量变化率越大，则金属环中产生的感应电流越大，又因为感应电流方向与固定线圈中的电流方向相反，则金属环被弹射出去的作用力越大，故金属环的加速度越大，选项C正确；D．在闭合开关S的瞬间，根据右手螺旋定则可知穿过金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可知，金属环中产生的感应电流从左侧看沿逆时针方向，选项D错误。故选C。7．如图所示，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，水平向右匀速运动，穿过宽度为d的匀强磁场区域，三角形两直角边长度为2d，线框中产生随时间变化的感应电流i，规定逆时针为感应电流的正方向，下列图形正确的是（　　）A．B．C．D．【答案】A【详解】在0-时间内，线框进入磁场时磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向外，因此感应电流沿逆时针方向。随着线框的运动，导线切割磁感线有效长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；在时间内，穿过线框的磁通量向里减小，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，穿过线框的磁通量均匀减小，产生的感应电流不变；在时间内，时间内，穿过线框的磁通量向里减少，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，线框有效切割长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小，故选A。8．如图所示，一不可伸长的细绳上端固定，下端系在边长为的单匝正方形金属框的一个顶点上，对角线水平，其中分别是边的中点，连线下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知金属框每边的电阻均为，在到时间内，磁感应强度大小随时间的变化关系为，规定垂直于纸面向外方向为磁场正方向，则下列说法中正确的是（    ）14/14   A．金属框中产生的感应电流的磁场方向垂直于纸面向里B．时金属框中产生的感应电动势C．时金属框所受安培力大小为D．在到时间内金属框产生的焦耳热为【答案】C【详解】A．内，由于随时间减小，由楞次定律知回路感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，故A项错误；B．内回路感应电动势一定，其大小为B项错误；C．时，感应电流安培力故C正确；D．内金属框产生的焦耳热为故D项错误。故选C。9．如图，水平金属圆环的半径为L，匀质导体棒OP的长度也为L，导体棒OP、电阻的阻值都为R0，电路中的其他电阻忽略不计。导体棒OP绕着它的一个端点O以大小为ω的角速度匀速转动，O点恰好为金属圆环的圆心，转动平面内有竖直向上的匀强磁场，导体棒OP转动过程中始终与金属圆环接触良好。对导体棒OP转动一周的过程，下列说法正确的是（　　）  A．电阻R1中的电流方向由a指向bB．电阻R1两端的电压为C．电阻R1上产生的焦耳热为D．通过电阻R1的电流大小不断变化14/14 【答案】BC【详解】A．导体棒OP转动由右手定则可知，电源内部电流由O流向P，则P端为电源的正极，O端为电源的负极，则电阻R1中的电流方向由b指向a，故A错误；B．导体棒做匀速转动垂直切割磁感线，产生的是恒定的电动势，有导体棒OP、电阻的阻值都为R0，则电阻R1两端的电压为故B正确；C．导体棒OP转动一周产生的是恒定电流，电阻R1上产生的焦耳热为故C正确；D．因电源的电动势恒定，则流过电阻的电流恒定不变，故D错误。故选BC。10．如图所示，间距为的足够长平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨左端接有电容的电容器，整个空间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度，质量的金属棒垂直放置在导轨上，金属棒和导轨的电阻不计，给金属棒一个向右的大小为的初速度，当金属棒的加速度变为零时，立即给金属棒一个水平向左的大小为的恒力，则（　　）  A．当金属棒加速度为零时，速度也恰好为零B．当金属棒加速度为零时，电容器两端的带电量为C．给金属棒施加一个水平向左的恒力后，金属棒向右运动的过程是匀减速直线运动D．给金属棒施加一个水平向左的恒力后，金属棒向右运动的最大距离为【答案】BCD【详解】AB．当金属棒加速度为零时，设金属棒的速度为，电容器带电量为，根据动量定理有加速度为零时，金属棒中电流为零，则解得电容器带电量选项A错误，B正确；C．给金属棒施加一个水平向左的恒力后又解得选项C正确；D．加力后，金属棒向右运动的最大距离选项D正确。故选BCD。11．如图甲所示，游乐园中的过山车虽然惊险刺激，但也有多种措施保证了它的安全运行。其中磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计的一种刹车形式。磁场很强的钕磁铁安装在轨道上，刹车金属框安装在过山车底部。简化为图乙所示的模型，将刹车金属框看作为一个边长为，总电阻为的单匝正方14/14 形线框，则过山车返回水平站台前的运动可以简化如下：线框沿着足够长的光滑斜面由某位置静止下滑，下边框进入匀强磁场时恰好做匀速直线运动。已知斜面与水平面的夹角为，过山车的总质量为，磁场区上下边界间的距离也为，磁感应强度大小为，方向垂直斜面向上，重力加速度为。则下列说法正确的是（　　）    A．开始下滑位置到磁场上边界的距离B．线框刚进入磁场上边界时，感应电流的大小为C．线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热为D．线框进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量为【答案】ABD【详解】AB．线框刚进入磁场上边界时下边框进入匀强磁场时恰好做匀速直线运动，感应电动势联立得可得故AB正确；C．线框穿过磁场的过程中线框穿过磁场的过程根据能量守恒穿出过程中产生的焦耳热为故C错误；D．线框进入磁场的过程中，通过线框横截面的电荷量故D正确。故选ABD。12．如图所示，匝数，横截面积为，电阻的线圈竖直放置，并处于竖直方向的磁场中，磁场的大小随时间均匀增大。长为、质量为、电阻的粗细均匀的导体棒，水平放置在竖直导轨的两端点、上，导体棒处在垂直纸而向里，上方足够大，磁感应强度大小为的匀强磁场中。闭合开关，导体棒与、端瞬间脱离，竖直向上运动的高度为，不计空气阻力，重力加速度取。下列说法正确的是（　　）14/14 A．导体棒脱离、端向上运动的过程中，端电势低于端电势B．若随时间的变化规律为，闭合开关，导体棒可以脱离、端向上运动C．的方向竖直向下D．开关闭合瞬间，通过导体棒的电荷量不会少于【答案】ACD【详解】A．由于导体棒向上运动，所以安培力竖直向上，由左手定则可知电流从端流向端，所以端是正极，端是负极，故正确；B．若由电磁感应定律可求得感应电动势为感应电流为导体棒受到的安培力为小于导体棒的重力，导体棒不会脱离为两端点，故B错误；C．由楞次定律和左手定则可知的方向应该是竖直向下，故C正确；D．由导体棒可以上升，得导体棒脱离速度为对导体棒用动量定理代入数据求得通过导体棒的电量不会少于，故D正确。故选ACD。第II卷（非选择题共52分）二、计算题13．（12分）在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题。（1）为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的（选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。（2）该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱。再将黑表笔（选填“短暂”或“14/14 持续”）接灵敏电流表的负接线柱。若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的（选填“正”或“负”）接线柱流入灵敏电流表的。（3）实验中，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性。（4）另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中，已用实线作为导线连接了部分实验电路。①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接；②将L1插入L2后，下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是。A．闭合开关，稳定后拔出软铁棒B．闭合开关，稳定后拔出线圈L1C．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移D．闭合开关，稳定后断开开关【答案】欧姆短暂负C【详解】（1）[1]根据题意可知，实验要使用电表内部某一挡，含有直流电源，只有多用电表的欧姆挡有电源，所以需要选用多用电表欧姆挡对灵敏电流表进行测试；（2）[2]灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对较大，若电流超过电流表量程，长时间通电会损坏电流表，故应短暂接触灵敏电流表的负接线柱；[3]欧姆表红表笔连接电源的负极，灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流从电流表的负接线柱流入。（3）[4]电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流表，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场方向向上，故插入的磁铁下端为S极，如图所示（4）[5]将线圈L2与电流计串联形成回路，将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路，实物图如图所示[6]ABD．根据题意，闭合开关时，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相14/14 反，而拔出软铁棒、拔出线圈L1、断开开关S，穿过线圈L2的磁通量均减小，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故ABD错误；C．当使滑动变阻器滑片P左移，电流增大，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故C正确。故选C。14．（8分）如图所示，空间中有两平行金属导轨（导轨电阻不计），AD与HC间距，导轨间接一阻值为的电阻，AD上方有垂直导轨所在平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小在一条直线上，且。长为、总电阻为的金属杆MO绕O点以恒定角速度从与AH重合开始至转到MO与AH夹角为37°，转动过程中金属杆始终与导轨接触良好，，求此时：（1）通过R的电流；（2）金属杆MO两端的电势差。  【答案】（1）0.375A；（2）13.14V【详解】（1）由几何关系得金属杆段的电阻金属杆上点的速度金属杆上点的速度由法拉第电磁感应定律得，金属杆段产生电动势为由闭合电路欧姆定律可得，通过R的电流为（2）由几何关系可知，M点速度，两端电势差为，两端电势差为，不在磁场中，两端电势差金属杆MO两端电势差为15．（8分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨M、N被固定在水平面上，导轨间距L=1m，其左端并联接入R1和R2的电阻，其中R1=R2=2Ω。整个装置处在垂直纸面向里，磁感应强度大小为B=2T的匀强14/14 磁场中。一质量：m=4kg、电阻r=1Ω的导体棒ab在恒力F=5N的作用力下从静止开始沿导轨向右运动，运动了L0=4m时导体棒ab恰好匀速运动，导体棒垂直于导轨放置且与两导轨保持良好接触，导轨电阻不计。求：（1）导体棒的最大速度；（2）电阻R1上产生的焦耳热；（3）此过程中通过R2的电荷量。【答案】（1）2.5m/s；（2）1.875J；（3）2C【详解】（1）设导体棒的最大速度为，则有，，，根据受力平衡可得联立解得（2）根据动能定理可得又联立解得回路产生的总焦耳热为根据电路连接关系，可知电阻R1上产生的焦耳热为（3）此过程通过干路的电荷量为则此过程中通过R2的电荷量为16．（12分）如图所示，平行光滑金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成。导轨水平部分的一段处于、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场（图示虚线）中。在磁场中离左边界处垂直于水平导轨放置导体棒，在倾斜导轨高处垂直于导轨放置导体棒，将导体棒由静止释放，结果发现导体棒以的速度从磁场右边界离开。已知导体棒、的质量均为，阻值均为，棒的长度均等于导轨间距，不计导轨电阻，导体棒在运动过程中始终垂直于导轨且接触良好取，忽略磁场边界效应。求：（1）安培力对导体棒a做的功；（2）导体棒a刚出磁场时，导体棒b的速度大小及两棒之间的距离；（3）整个过程中，安培力对导体棒b做的功。  14/14 【答案】（1）0.005J；（2），；（3）-0.02J【详解】（1）导体棒在安培力的作用下由静止向右加速运动，根据动能定理，安培力对导体做的功（2）导铁棒在倾斜部分运动时，由机械能守恒定律有代入数据解得导体棒进入磁场与导体棒通过磁场相互作用直到导体棒出磁场，由动量守恒定律有代入数据解得即导体棒出磁场时，两棒已获得共同速度，此过程中，对导体棒运用动量定理有通过的电荷量为代入数据解得两棒之间的距离为（3）导体棒进入磁场与导体棒通过磁场相互作用后获得共同速度的过程中，安培力对导体棒做的功导体棒从磁场中出来时，导体棒与磁场右边界相距此时对导体棒运用动量定理有通过的电荷量为代入数据解得导体棒刚好停止在磁场右边界处，该过程中安培力对导体棒做的功因此整个运动过程中安培力对于导体棒做的功为17．（12分）电阻不计的平行金属导轨与如图所示放置，一段水平，一段倾斜。与段水平且粗糙，HG与QN段倾斜且光滑，EF段间导轨的宽度为段间导轨的宽度为与与水平面成角，空间中存在匀强磁场，磁感应强度大小均为，方向与轨道平面垂直，金属棒、与轨道垂直放置，两金属棒质量相等，均为，接入电路的电阻均为间用轻质绝缘细线相连，中间跨过一个理想定滑轮，两金属棒始终垂直于导轨，两金属棒始终不会与滑轮相碰，金属导轨足够长，，现将金属棒由静止释放，释放瞬间棒的加速度为。（1）棒与导轨间的动摩擦因数为多大；（2）释放棒后，求两金属棒的最大速度大小；（3）假设金属棒沿倾斜导轨下滑时达到最大速度，试求由静止释放金属棒至达到最大速度棒下滑的距离。  【答案】（1）0.3；（2）；（3）14/14 【详解】（1）释放时对金属棒由牛顿第二定律分别可得；联立解得（2）由右手定则可知，金属棒中的电流方向从到，经分析，当两金属棒加速度为0时速度最大，设最大速度为，对棒有对棒有此时感应电动势为由闭合电路欧姆定律可得解得（3）设金属棒由静止释放至最大速度所需时间为，则对棒有对棒有而；；；解得14/14