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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑2021年高考物理模拟题精练专题4.50,电磁感应-2021高考真题（解析版） 2021 年高考物理 100 考点最新模拟题千题精练（选修 3-2 ） 第四部分 电磁感应 题 专题 4. 电磁感应-2021 高考真题 一选择题 1（2021 高考全国理综 I）如图，U 形光滑金属框 abcd 置于水平绝缘平台上，ab 和 dc 边平行，和 bc 边垂直。ab、dc 足够长，整个金属框电阻可忽视。一根具有肯定电阻的导体棒 MN 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，MN 与金属框保持良好接触，且与 bc 边
2、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 bc 边的距离趋于恒定值 【参考答案】BC 【命题意图】 本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力及其相关学问点，考查的核心素养是运动和力的物理观念、科学思维。 【解题思路】 用水平恒力 F 向右拉动金属框，bc 边切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流 i，bc边受到水平向左的安培力作用，设金属框的质量为 M，加速度为 a 1 ，由牛顿其次定律，F-BiL=Ma 1 ；导体棒MN 受到向右的安培力向右加速运动，设导体棒的质量为 m，加速
3、度为 a 2 ，由牛顿其次定律， BiL=ma 2 ，二者运动的速度图像如图所示。 设金属框 bc 边的速度为 v 时，导体棒的速度为 v，则回路中产生的感应电动势为 E=BL（v-v），由闭合电路欧姆定律 I=E/R=( ) BL v vR-，F 安 =BIL 可得金属框 ab 边所受的安培力和导体棒 MN 所受的安培力都是 F 安 =B 2 L 2 （v-v）/R，即金属框所受的安培力随着速度的增大而增大。对金属框，由牛顿运动定律，F- F 安 =Ma 1 ，对导体棒 MN，由牛顿运动定律， F 安 =ma 2 ，二者加速度之差a= a 1 - a 2 =（F- F 安 ）/M- F 安
4、/m=F/M- F 安（1/M+1/m），随着所受安培力的增大，二者加速度之差a 减小，当a 减小到零时，即 F/M=( )2 2 B L v vR-（1/M+1/m），所以金属框和导体棒的速度之差v=（v-v）=( )2 2FRmB L m M +保持不变。由此可知，金属框的速度渐渐增大，金属框所受安培力趋于恒定值，金属框的加速度大小趋于恒定值，导体棒中所受的安培力 F 安 =B 2 L 2 （v-v）/R 趋于恒定值，选项 A 错误 BC 正确；导体棒到金属框 bc 边的距离 x=（v-v）t 随时间的增大而增大，选项 D 错误。 【关键点拨】此题中导体棒置于金属框上，当用水平力向右拉动金
5、属框时，导体棒 MN 在安培力作用下也向右运动，产生反电动势。要留意导体棒 MN 向右运动的速度肯定小于金属框向右运动的速度。 2（2021 高考全国理综 II）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沟通电源的线圈，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觉者为 A库仑 B霍尔 C洛伦兹 D法拉第 【参考答案】D 【命题意图】本题考查电磁感应和物理学史。 【解题思路】线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，原理是电磁感应，电磁感应发觉者是法拉第，选项 D 正确。 3
6、（2021 新高考 I 卷山东卷）如图所示，平面直角坐标系的第一和其次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）。从图示位置开头计时，4 s 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 F ab ，二者与时间 t 的关系图像，可能正确的是 【参考答案】BC 【命题意图】 本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力及其相关学问点，考查的核心素养是运动和力的物理观念、科学思维。 【解
7、题思路】在 01s 时间内，线框有效切割磁感线的长度为 ae（两个小方格边长）保持不变，由法拉第电磁感应定律可知，产生恒定的感应电动势；由闭合电路欧姆定律，可知导体框中感应电流保持不变。ab 边进入磁场的长度匀称增大，由安培力公式 F=BIL 可知，安培力匀称增大；在 12s 时间内，线框有效切割磁感线的长度匀称增大一个小方格边长，由法拉第电磁感应定律可知，产生恒定的感应电动势匀称增大；由闭合电路欧姆定律，可知导体框中感应电流匀称增大。ab 边进入磁场的长度匀称增大一个小方格边长，由安培力公式 F=BIL 可知，安培力匀称增大；在 23s 时间内，线框有效切割磁感线的长度匀称增大一个小方格边长
8、，由于 y轴两侧的磁场方向相反，产生的感应电动势方向相反，可知导体框中感应电流 I 匀称减小，虽然 ab 边进入磁场的长度匀称增大，由安培力公式 F=BIL 可知，安培力由增大变缓慢；在 34s时间内，线框有效切割磁感线的长度匀称增大一个小方格边长，由于 y 轴两侧的磁场方向相反，产生的感应电动势方向相反，可知导体框中感应电流 I 减小，虽然 ab 边进入磁场的长度匀称增大，但是安培力变为减小，所以可能正确的是 BC。 4. （2021 高考江苏物理）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度1B 和2B 大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（
9、 ） A.同时增大1B 减小2B B.同时减小1B 增大2B C.同时以相同的变化率增大1B 和2B D.同时以相同的变化率减小1B 和2B 【参考答案】B 【名师解析】两匀强磁场的磁感应强度1B 和2B 大小相等、方向相反.金属圆环内的磁通量为零。同时增大1B减小2B ，依据楞次定律，会在环中产生逆时针方向感应电流，选项 A 错误；同时减小1B 增大2B ，会在环中产生顺时针方向感应电流，选项 B 正确；同时以相同的变化率增大1B 和2B ，或同时以相同的变化率减小1B 和2B ，金属圆环内的磁通量变化率为零，依据法拉第电磁感应定律，不产生感应电流，选项 CD 错误。 5. （2021年1月
10、浙江选考）如图所示,在光滑绝缘水平面上,两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流 I。在角平分线上,对称放置四个相同的正方形金属框。当电流在相同时间间隔内增加相同量,则 A. 1、3 线圈静止不动，2、4 线圈沿着对角线向内运动 B. 1、3 线圈静止不动，2、4 线圈沿着对角线向外运动 C. 2、4 线圈静止不动，1、3 线圈沿着对角线向内运动 D2、4 线圈静止不动，1、3 线圈沿着对角线向外运动 【参考答案】：B 【名师解析】：由安培定则（右手螺旋定则）可知，两根导线在 1、3 处产生的磁场方向相反，大小相同，所以该处磁感应强度为 0，电流增加，线框不动。2 处磁场方向向外，4
11、 处磁场方向向里，电流增大，磁感应强度增大，由楞次定律可知，线框应沿着对角线向外运动以阻碍磁通量增大，所以选项 ACD 错误 B 正确。 6(2021 高考全国理综 III 卷)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，可观看到 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 【参考答案】B 【名师解析】将图中开关 S 由断开状态拨至 M 端或 N 端，圆
12、环中磁通量都是增加，依据楞次定律，圆环都向右运动，选项 B 正确。 二计算题 1.（15 分）（2021 高考江苏物理）如图所示，电阻为 0.1W 的正方形单匝线圈 abcd 的边长为 0.2m ， bc边与匀强磁场边缘重合.磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为 0.5T .在水平拉力作用下，线圈以8 / m s 的速度向右穿过磁场区域.求线圈在上述过程中 （1）感应电动势的大小 E； （2）所受拉力的大小 F； （3）感应电流产生的热量 Q. 【名师解析】.（1）感应电动势 E Blv = 代入数据得 0.8 E V = （2）感应电流EIR= 拉力的大小等于安培力 F BIl = 解
13、得2 2B l vFR= ，代入数据得 0.8 F N = （3）运动时间2ltv= 焦耳定律2Q I Rt = 解得2 32B l vQR= ，代入数据得 0.32J Q = 2.(9 分) （2021 高考北京卷） 如图甲所示， 200 N = 匝的线圈(图中只画了 2 匝)，电阻 2 r = ，其两端与一个 48 R = W 的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)推断通过电阻 R 的电流方向； (2)求线圈产生的感应电动势 E ； (3)求电阻 R 两端的电压 U 。 【命题意图】本题考查电磁感应定律、楞次定律、欧姆定律及其相关学问点。 【解题
14、思路】（1）由楞次定律可推断出通过电阻 R 的电流方向为 ab。 （2）由图乙可得，磁通量变化率，tDFD=0.5V， 由法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势 E =NtDFD=2021.5V=100V。 （3）由闭合电路欧姆定律，电阻中电流 I=ER r +=2A 电阻 R 两端的电压 U =IR=248V=96V。 3（10 分）（2021 年 7 月浙江选考）如图 1 所示，在绝缘光滑水平桌面上，以 O 为原点、水平向右为正方向建立 x 轴，在 0 1.0m x 区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长 0.5m L = 、电阻 0.25 R = W 的正方形线框 abcd
15、，当平行于磁场边界的 cd 边进入磁场时，在沿 x 方向的外力 F 作用下以 1.0 m/s v = 的速度做匀速运动，直到 ab 边进入磁场时撤去外力。若以 cd 边进入磁场时作为计时起点，在 0 1.0s t 内磁感应强度 B 的大小与时间 t 的关系如图 2 所示，在 0 1.3s t 内线框始终做匀速运动。 （1）求外力 F 的大小； （2）在 1.0s 1.3s t 内存在连续变化的磁场，求磁感应强度 B 的大小与时间 t 的关系； （3）求在 0 1.3s t 内流过导线横截面的电荷量 q。 【名师解析】：（1）0 00, 0.25T t B = = 回路电流 0B LvIR= 安培力 2 20AB LF vR= 外力 0.0625NAF F = = （2）匀速出磁场，电流为 0，磁通量不变 1F = F 11.0s t = 时，10.5T B = ，磁通量 21 1BL F =
