高考物理真题分类汇编-电磁感应(详解_精校).docx

高中物理学习材料
2011年高考物理真题分类汇编（详解+精校）
电磁感应
1．（2011年高考·海南理综卷）自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献。

下列说法正确的是（ ）
A ．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B ．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C ．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D ．焦耳发现了电流的热效应，定量经出了电能和热能之间的转换关系
1.ABC 解析：考察物理学的发展史，选ACD
2．（2011年高考·山东理综卷）了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。

以下符合事实的是
A ．焦耳发现了电流热效应的规律
B ．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律
C ．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D ．牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
2.AB 解析：1840年英国科学家焦耳发现了电流热效应的规律；库仑总结出了点电荷间相互作用的规律；法拉第发现了电磁感应现象，拉开了研究电与磁关系的序幕；伽利略通过将斜面实验合力外推，间接证明了自由落体运动的规律。

3．（2011年高考·北京理综卷）物理关系式不仅反映了物理量之间的关系，也确定了单位间的关系。

如关系式U=IR 既反映了电压、电流和电阻之间的关系，也确定了V （伏）与A （安）和Ω（欧）的乘积等效。

现有物理量单位：m （米）、s （秒）、N （牛）、J （焦）、W （瓦）、C （库）、F （法）、A （安）、Ω（欧）和T （特），由他们组合成的单位都与电压单位V （伏）等效的是
A ．J/C 和N/C
B ．C/F 和T ❿m 2/s
C ．W/A 和C ❿T ·m/s
D ．2
121
Ω⋅W 和T ·A ·m 3.B 解析：由物理关系式W ＝qU ，可得电压的单位V （伏）等效的是J/C ；由物理关系
式U ＝Q /C ，可得电压的单位V （伏）等效的是C /F ；由物理关系式E ＝n △φ△t
，φ＝BS ，可得电压的单位V （伏）等效的是Tּm 2/s ；由物理关系式P ＝U 2/R ，可得电压的单位V （伏）等效的是1122W ⋅Ω ；由物理关系式P ＝UI ，可得电压的单位V （伏）等效的是W/A ；B 选项正确，A 、C 、D 错误。

4．（2011年高考·广东理综卷）将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是
A ．感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B ．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大
C ．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大
D ．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
4.C 解析：由法拉第电磁感应定律，S B E n n t t
ϕ∆∆==∆∆，选项A 错误。

穿过线圈的磁通量越大，并不代表穿过线圈的磁通量变化率大，选项B 错误，C 正确。

由楞次定律感应电流的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化，感应电流的磁场方向与原磁场方向有时相同，有时相反。

选项D 错误。

5．（2011年高考·上海卷）如图，均匀带正电的绝缘圆环a 与金属圆环b 同心共面放置。

当a 绕O 点在其所在平面内旋转时，b 中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a
A ．顺时针加速旋转
B ．顺时针减速旋转
C ．逆时针加速旋转
D ．逆时针减速旋转
5.B 解析：本题考查楞次定律及电流的磁场分布，要求学生能用安培定则判断环形电流内外的磁场方向，能通过楞次定律判断感应电流的方向以及同向电流与异向电流之间的作用力。

依题：b 中产生顺时针方向的感应电流，这是因为b 圆环中的向外的磁通量增大或向里的磁通量减小所致。

讨论时要注意a 圆环产生的磁场有环内与环外之分，但以环内为主。

①要使b 圆环中产生向外的磁通量增大，即a 环内产生向外的磁场，且增大，故a 圆环应逆时针加速旋转，此时a 、b 两环中为异向电流相互排斥，b 圆环应具有扩张趋势，故C 错。

②要使b
圆环中产生向里的磁通量减小，即a 环内产生向里的磁场，且减小，故a 圆环应顺时针减速旋转，此时a 、b 两环中为同向电流相互吸引，b 圆环应具有收缩趋势，故B 对。

6．（2011年高考·北京理综卷）某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L ，小灯泡A ，开关S 和电池组E ，用导线将它们连接成如图所示的电路。

检查电路后，闭合开关S ，小灯泡发光；再断开开关S ，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。

虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因。

你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是
A ．电源的内阻较大
B ．小灯泡电阻偏大
C ．线圈电阻偏大
D ．线圈的自感系数较大
6.C 解析：断电的自感现象，断电时电感线圈与小灯泡组成回路，电感线圈储存磁能
转化为电能，电感线圈相当于电源，其自感电动势E 自＝L △I △t
，与原电源无关，A 错误；小灯泡电阻偏大，分得的电压大，可能看到显著的延时熄灭现象，B 错误；线圈电阻偏大，相当于电源内阻大，使小灯泡分得的电压小，可看到不显著的延时熄灭现象，C 正确；线圈的自感系数较大时，自感电动势较大，可能看到显著的延时熄灭现象，D 错误。

7．（2011年高考·江苏理综卷）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 ．线框所受安掊力的合力为零
D ．线框的机械能不断增大
7.B 解析：因为磁感应强度随线框下落而减小，所以磁通量也减小，A 错误；因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，不变，所以感应电流的方向不变，本题选B ；感应电流在磁场中受安培力作用，上框边比下框边始终处于较强的磁场区域，线框所受安掊力的合力向上不为零，C 错误；下落过程中克服安培力做功，机械能转化为内能，机械能减少，D 错误。

I
8．（2011年高考·江苏理综卷）如图所示，水平面内有一平行金属导
轨，导轨光滑且电阻不计。

匀强磁场与导轨平面垂直。

阻值为R 的导体棒垂
直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。

t =0时，将开关S 由1掷到2。

q 、i 、v 和a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。

下列图象正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
8.D 解析：t=0时，将形状S 由1掷到2，电容器放电，开始时E i R
=，因安培力作用使导体棒产生加速度，导体棒速度增大，产生反向感应电动势，使电流减小，安培力减小，加速度减小，减小至零时，速度达最大值v m 做匀速运动，电容器两极电压为BLv m （L 为导轨宽度），A 、B 、C 错误，D 正确。

9．（2011年高考·山东理综卷）如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足
够长且电阻不计。

两质量、长度均相同的导体棒c 、d ，置于边界水平的匀强
磁场上方同一高度h 处。

磁场宽为3h ，方向与导轨平面垂直。

先由静止释放c ，c 刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d ，两导体棒与导轨始终保
持良好接触。

用a c 表示c 的加速度，E kd 表示d 的动能，x c 、x d 分别表示c 、d 相对释放点的位移。

图乙中正确的是
A ．
B ．
C ．
D ．
9.BD 解析：c 导体棒落入磁场之前做自由落体运动，加速度恒为g ,有212
h gt =，v gt =，c 棒进入磁场以速度v 做匀速直线运动时，d 棒开始做自由落体运动，与c 棒做自由落体运动的过程相同，此时c 棒在磁场中做匀速直线运动的路程为2
2h vt gt h '===，d 棒进入磁场而c 还没有传出磁场的过程，无电磁感应，两导体棒仅受到重力作用，
加速度均
c c
d
d
图乙
c
为g ，知道c 棒穿出磁场，B 正确。

c 棒穿出磁场，d 棒切割磁感线产生电动势，在回路中产生感应电流，因此时d 棒速度大于c 进入磁场是切割磁感线的速度，故电动势、电流、安培力都大于c 刚进入磁场时的大小，d 棒减速，直到穿出磁场仅受重力，做匀加速运动，结合
匀变速直线运动2202v v gh -=，可知加速过程动能与路程成正比，D 正确。

10．（2011年高考·福建理综卷）如图，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角（0 <θ <90°)，其中MN 与PQ 平行且间距为L ，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。

金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R ，当流过ab 棒某一横截面的电量为q 时，棒的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中
A ．运动的平均速度大小为v 21
B ．下滑位移大小为qR BL
C ．产生的焦耳热为qBLv
D ．受到的最大安培力大小为θsin 22R
v L B 10．B 解析：分析棒的受力有mg sin θ－R
v L B 22= ma ，可见棒做加速度减小的加速运动，
只有在匀变速运动中平均速度才等于初末速度的平均值，A 错。

设沿斜面下滑的位移为s ，则电荷量q = R
BsL R t R t t I =∆Φ=∆⋅⋅∆∆Φ=∆⋅1，解得位移s = BL qR ，B 正确。

根据能量守恒，产生的焦耳热等于棒机械能的减少量，Q = mgs sin θ－
221mv 。

棒受到的最大安培力为R
v L B 22。

11．（2011年高考·上海卷）如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。

一铜制圆环用丝线悬挂于O 点，将圆环拉至位置a 后无初速释放，在圆环从a 摆向b 的过程中
b
A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针 B．感应电流方向一直是逆时针
C．安培力方向始终与速度方向相反 D．安培力方向始终沿水平方向
11.AD 解析：本题考查楞次定律、左手定则及能量守恒定律。

从磁场分布可看出：左侧向里的磁场从左向右越来越强，右侧向外的磁场从左向右越来越弱。

圆环经历这样几个过程：①圆环到达虚线前，垂直圆环向里的磁通量越来越大，由楞次定律可知产生逆时针的感应电流，由左手定则可知，圆环左半部分受到向右的安培力，圆环的右半部分受到向左的安培力，由于右半边的磁场较强，故受到的安培力的合力水平向左；②圆环经过虚线的过程中，向里的磁通量越来越小，向外的磁通量越来越大，产生顺时针电流，圆环左半部分受到向左的安培力，圆环的右半部分也受到向左的安培力，故受到的安培力的合力水平向左；③圆环离开虚线后到达b位置的过程中，向外的磁通量越来越小，产生逆时针电流，圆环左半部分受到向左的安培力，圆环的右半部分受到向右的安培力，由于左半边的磁场较强，故受到的安培力的合力水平向左。

综上所述，感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针，A对；安培力方向始终沿着水平反向，D对。

12．（2011年高考·海南理综卷）如图，EOF和E′OF′为空间一匀强磁场的边界，其中EO∥E′O′，OF ∥F′O′，且EO⊥OF；OO′为∠EOF的角平分析，OO′间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。

一边长为l的正方形导线框沿OO′方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。

规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与实践t 的关系图线可能正确的是（）
E E′
O O′
F F′
12.B 解析：从图示位置到左边框运动至O /点，感应电流均匀增大为正；左边框再运
动至O O /中点过程，感应电流为正不变；左边框由O O /中点再运动至O 过程感应电流先减小后方向增大；以后右边框再运动至O O /中点过程，感应电流为负不变；右边框再运动至O 过程感应电流减小至0，图B 正确。

13．（2011年高考·海南理综卷）如图，ab 和cd 是两条竖直放置的长直光
滑金属导轨，MN 和M ′N ′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m 和2m 。

竖直向上的外力F 作用在杆MN 上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆
的总电阻为R ，导轨间距为l 。

整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁
场方向与导轨所在平面垂直。

导轨电阻可忽略，重力加速度为g 。

在t =0时刻将
细线烧断，保持F 不变，金属杆和导轨始终接触良好。

求
（1）细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比；
（2）两杆分别达到的最大速度。

13.解析：设某时刻MN 和''M N 速度分别为v 1、v 2。

（1）MN 和''M N 动量守恒：mv 1－2mv 2=0 求出：
122v v =① （2）当MN 和''M N 的加速度为零时，速度最大
对''M N 受力平衡：BIl ＝2mg ② ，E I R =
③ ，12E Blv blv =+④ 由①②③④得：12223mgR v B l =、222
3mgR v B l = 14．（2011年高考·天津理综卷）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 间距为l =0.5m ，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30º角。

完全相同的两金属棒ab 、cd 分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m =0.02kg ，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B =0.2T ，棒ab 在平行于导轨向上的力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd 恰好能够保持静止。

取g =10m/s 2
，问
B
c c
d M N N′ M
⑴通过棒cd 的电流I 是多少，方向如何？
⑵棒ab 受到的力F 多大？
⑶棒cd 每产生Q =0.1J 的热量，力F 做的功W 是多少？
14．解析：（1）棒cd 受到的安培力 cd F IlB = ①
棒cd 在共点力作用下平衡，则 sin30cd F mg =o
②
由①②式代入数据解得 I =1A ，方向由右手定则可知由d 到c 。

（2）棒ab 与棒cd 受到的安培力大小相等 F ab =F cd
对棒ab 由共点力平衡有 sin30F mg IlB =+o
③ 代入数据解得 F =0.2N
④ （3）设在时间t 内棒cd 产生Q =0.1J 热量，由焦耳定律可知 2Q I Rt =
⑤ 设ab 棒匀速运动的速度大小为v ，则产生的感应电动势 E=Blv
⑥ 由闭合电路欧姆定律知 2E
I R =
⑦ 由运动学公式知，在时间t 内，棒ab 沿导轨的位移 x =vt
⑧ 力F 做的功 W =Fx
⑨ 综合上述各式，代入数据解得 W =0.4J
15．（2011年高考·上海卷）电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s =1.15m ，两导轨间距L =0.75m ，导轨倾角为30°，导轨上端ab 接一阻值R =1.5Ω的电阻，磁感应强度B =0.8T 的匀强磁场垂直轨道平面向上。

阻值r =0.5Ω，质量m =0.2kg 的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab 处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热Q r =0.1J 。

（取g =10m/s 2）求：
⑴金属棒在此过程中克服安培力的功W 安；
⑵金属棒下滑速度v=2m/s 时的加速度a 。

⑶为求金属棒下滑的最大速度v m ，有同学解答如下：由动能定理21-=2
m W W mv 重安，……。

由此所得结果是否正确？若正确，说明理由并完成本小题；若不正确，给出正确的解答。

15.解析：（1）下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于3R r =，因此
30.3()R r Q Q J == ，∴=0.4()R r W Q Q Q J =+=安。

（2）金属棒下滑时受重力和安培力22
=B L F BIL v R r
=+安，由牛顿第二定律22
sin 30B L mg v ma R r
︒-=+， ∴2222210.80.752sin 3010 3.2(/)()20.2(1.50.5)
B L a g v m s m R r ⨯⨯=︒-=⨯-=+⨯+。

(3)此解法正确。

金属棒下滑时舞重力和安培力作用，其运动满足
22
sin 30B L mg v ma R r
︒-=+ 上式表明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。

无论最终是否达到匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大。

由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确。

21sin 302m mgS Q mv ︒-=
，
∴2.74(/)m v m s === 16．（2011年高考·四川理综卷）如图所示，间距l =0.3m
的平行金属导轨a 1b 1c 1和a 2b 2c 2
分别固定在两个竖直面内，
在水平面a 1b 1b 2a 2区域内和倾角θ=37º的斜面c 1b 1b 2c 2区域内分别有磁感应强度B 1=0.4T 、方向竖直向上和B 2=1T 、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。

电阻R =0.3Ω、质量m 1=0.1kg 、长为l 的相同导体杆K 、S 、Q 分别放置在导轨上，S 杆的两端固定在b 1、b 2点，K 、Q 杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。

一端系于K 杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量m 2=0.05kg 的小环。

已知小环以a =6m/s 2的加速度沿绳下滑，K 杆保持静止，Q 杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F 作用下匀速运动。

不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。

取g =10 m/s 2，sin37º=0.6，cos37º=0.8。

求
⑴小环所受摩擦力的大小；
⑵Q 杆所受拉力的瞬时功率。

16.解析：（1）设小环受到摩擦力大小为f ，则由牛顿第二定律得到11m g f m a -= ①，
代入数据得到0.2f N = ②。

（2）设经过K 杆的电流为I 1，由K 杆受力平衡得到11f B I L = ③，设回路总电流为I ,总电阻为R 总，有12I I = ④，3=
2R R 总. ⑤，设Q 杆下滑速度大小为v ，产生的感应电动势为E ，有E I R =总
⑥，2E B Lv = ⑦，12sin F m g B IL θ+= ⑧，拉力的瞬时功率为P ＝Fv . ⑨，
联立以上方程得到P ＝2W 。

17．（2011年高考·浙江理综卷）如图甲所示，在水平面上固定有长为L =2m 、宽为d =1m 的金属“U ”型导轨，在“U ”型导轨右侧l =0.5m 范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。

在t =0时刻，质量为m =0.1kg 的导体棒以v 0=1m/s 的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ=0.1Ω/m ，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响（取g =10m/s 2
）。

⑴通过计算分析4s 内导体棒的运动情况；
⑵计算4s 内回路中电流的大小，并判断电流方向；
⑶计算4s 内回路产生的焦耳热。

17.解析：（1）导体棒先在无磁场区域做匀减速运动，有
mg ma μ-= 0t v v at =+ 0212
x v t at =+ 代入数据解得：1t s =，0.5x m =，导体棒没有进入磁场区域。

导体棒在1s 末已经停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为0.5x m =
（2）前2s 磁通量不变，回路电动势和电流分别为0E =，0I =
后2s 回路产生的电动势为0.1B E ld V t t
φ∆∆===∆∆ 回路的总长度为5m ，因此回路的总电阻为50.5R λ==Ω 电流为0.2E I A R
== 根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向
（3）前2s 电流为零，后2s 有恒定电流，焦耳热为20.04Q I Rt J ==
18．（2011年高考·全国大纲版理综卷）如图所示，两根足够长的金属导轨ab 、cd 竖直放置，导轨间距离为L ，电阻不计。

在导轨上端并接两个额定功率均为P 、电阻均为R 的小灯泡。

整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。

现将一质量为m 、电阻可以忽略的金属棒MN 从图示位置由静止开始释放。

金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。

已知某时刻后两灯泡保持正常发光。

重力加速度为g 。

求：
⑴磁感应强度的大小；⑵灯泡正常发光时导体棒的运动速率。

解析：（1）设小灯泡的额定电流I 0，有：P ＝I 02R ①
由题意，在金属棒沿着导轨竖直下落的某时刻后，小灯泡保持正常发光，流经MN 的电流为
I ＝2I 0 ②
此时刻金属棒MN 所受的重力和安培力相等，下落的速度达到最大值，有 mg ＝BLI ③ 联立①②③式得 B ＝mg 2L R P ④
（2）设灯泡正常发光时，导体棒的速率为v ，由电磁感应定律与欧姆定律得
E ＝BLv
⑤
a M
b
E ＝RI 0
⑥ 联立①②④⑤⑥式得 v ＝2P mg
⑦。