2022届高考物理选择题专题强化训练：导体切割磁感线时的感应电动势 右手定则(北京使用)

这是一份2022届高考物理选择题专题强化训练：导体切割磁感线时的感应电动势 右手定则(北京使用)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共22小题；共88分）
1. 如图所示，导体 AB 、 CD 可在光滑水平轨道上自由滑动，且两水平轨道在中央交叉处互不相通。当导体棒 AB 向左移动时
A. AB 中感应电流的方向为 A 到 B
B. AB 中感应电流的方向为 B 到 A
C. CD 向左移动
D. CD 不动

2. 下列四图中能产生感应电流的是：（图中的导体是闭合回路中的一部分）
A. B.
C. D.

3. 闭合线圈 abcd 运动到如图所示的位置时，bc 边所受到的磁场力的方向向下，那么线圈的运动情况是
A. 向左平动进入磁场B. 向右平动进入磁场
C. 向上平动D. 向下平动

4. 如图所示，小圆圈表示处于匀强磁场中的闭合电路一部分导体的横截面，导体以速度 v 在纸面内运动。关于感应电流的有无及方向的判断正确的是
A. 甲图中有感应电流，方向向外
B. 乙图中有感应电流，方向向外
C. 丙图中无感应电流
D. 丁图中 a 、 b 、 c 、 d 四个位置均无感应电流

5. 图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度 B 、闭合电路中一部分直导线的运动速度 v 和电路中产生的感应电流 I 的相互关系，其中正确是
A. B.
C. D.

6. 如图所示，在匀强磁场中，MN 和 PQ 是两条平行的金属导轨，而 ab 与 cd 为串联有电压表和电流表的两根金属棒，当两棒以相同速度向右运动时，正确的是
A. 电压表有读数，电流表有读数B. 电压表无读数，电流表无读数
C. 电压表有读数，电流表无读数D. 电压表无读数，电流表有读数

7. 如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒 ab 以水平速度 v 抛出，且棒与磁场垂直，设棒在落下的过程中方向不变且不计空气阻力，则金属棒在运动的过程中产生的感应电动势大小变化情况是
A. 越来越大B. 越来越小C. 保持不变D. 无法判断

8. 一根导体棒 ab 在水平方向的匀强磁场中自由下落，并始终保持水平方向且与磁场方向垂直.如图所示，则有
A. Uab=0 B. Ua>Ub ， Uab 保持不变
C. Ua≥Ub ， Uab 越来越大D. Ua
9. 如图所示，平行金属导轨的间距为 d，一端跨接一阻值为 R 的电阻，匀强磁场的磁感应强度为 B, 方向垂直于导轨所在平面向里，一根长直金属棒与导轨成 60∘ 角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度 v 沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻 R 中的电流为
A. BdvRsin60∘ B. BdvR C. Bdvsin60∘R D. Bdvcs60∘R

10. 如图所示，PQRS 为一个正方形导线框，它以恒定速度向右进入以 MN 为边界的匀强磁场，磁场方向垂直于线框平面，MN 与线框的边成 45∘ 角，E 、 F 分别是 PS 和 PQ 的中点。关于线框中的感应电流，下列说法正确的是
A. 当 E 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大
B. 当 P 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大
C. 当 F 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大
D. 当 Q 点经过边界 MN 时，线框中感应电流最大

11. 已知匀强磁场的磁感应强度大小为 B 、方向垂直纸面或平行纸面，长为 L 的导体棒在磁场中以速度 v 匀速运动，下列导体棒产生的感应电动势为 E=BLv 的是
A. B.
C. D.

12. 图中的四个图分别表示匀强磁场的磁感应强度 B 、闭合电路中一部分直导线的运动速度 v 和电路中产生的感应电流 I 的相互关系，其中正确的是
A. B.
C. D.

13. 一矩形线圈在匀强磁场中绕一固定转轴做匀速转动，当线圈刚好处于图所示的位置时，则它的
A. 磁通量最大，磁通量的变化率最小，感应电动势最小
B. 磁通量最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大
C. 磁通量最小，磁通量的变化率最大，感应电动势最大
D. 磁通量最小，磁通量的变化率最小，感应电动势最小

14. 如图所示，平行导轨间有一矩形的匀强磁场区域，细金属棒 PQ 沿导轨从 MN 处匀速运动 MʹNʹ 的过程中，棒上感应电动势 E 随时间 t 变化的图示，可能正确的是
A. B.
C. D.

15. 如图所示，铝盘可绕 OOʹ 轴转动，垂直盘面有一匀强磁场，从铝盘的圆心引出导线，通过电阻 R 和铝盘边缘的电刷 b 相连，则当铝盘按图示方向转动时
A. 盘中的感应电流从 b→O
B. 盘中的感应电流从 O→b
C. 整个盘面都有磁场通过，磁通量不变，盘中无感应电流
D. 与 b 在同一直径上的另一端 bʹ 与 b 间的电压不为零

16. 在赤道正上方，小明提着一根沿竖直方向的直导线自西向东运动。下列说法正确的是
A. 导线两端电势差为零B. 导线中有感应电流
C. 导线上端电势高于下端电势D. 导线下端电势高于上端电势

17. 直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为 B，直升飞机螺旋桨叶片的长度为 l，螺旋桨转动的频率为 f，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为 a，远轴端为 b，如图所示。如果忽略 a 到转轴中心线的距离，用 ɛ 表示每个叶片中的感应电动势，则
​
A. ɛ=πfl2B，且 a 点电势低于 b 点电势
B. ɛ=−2πfl2B，且 a 点电势低于 b 点电势
C. ɛ=πfl2B，且 a 点电势高于 b 点电势
D. ɛ=2πfl2B，且 a 点电势高于 b 点电势

18. 如图所示，在镇海中学操场上有几位高三同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。小吴同学站在南边手握导线的 A 点，小周同学站在北边手握导线的 B 点，匀速顺时针摇动 AB 这段“绳”，如图中情景。则下列说法正确的是
A. 当“绳”摇到小吴同学最右侧时，“绳”中电流最大
B. 当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最小
C. 当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流从 B 流向 A
D. 当“绳”摇到最低点时，A 点电势比 B 点电势高

19. 如图所示为地磁场磁感线分布示意图.一架民航飞机在赤道上空匀速飞行，机翼保持水平，由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠，在地磁场的作用下，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为 φ1，右方机翼末端处的电势为 φ2，忽略磁偏角的影响，则
A. 若飞机从西往东飞，φ2 比 φ1 高B. 若飞机从东往西飞，φ2 比 φ1 高
C. 若飞机从南往北飞，φ2 比 φ1 高D. 若飞机从北往南飞，φ2 比 φ1 高

20. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为 2a，磁感应强度的大小为B。一边长为 a 、电阻为 4R 的正方形均匀导线框 CDEF 从图示位置开始沿 x 轴正以速度 v 匀速穿过磁场区域，在下图中给出的线框 E 、 F 两端的电势差 UEF 与线框移动距离 x 的关系图象正确的是
A. B.
C. D.

21. 用相同导线绕制的边长为 L 或 2L 的四个闭合导线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示.在每个线框进入磁场的过程中，M 、 N 两点间的电压分别为 Ua 、 Ub 、 Uc 和 Ud。下列判断正确的是

A. UaC. Ua=Ub
22. 如图，由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中，一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ，在水平拉力作用下沿 ab 、 dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦，在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中
A. PQ 中电流先增大后减小B. PQ 两端电压先减小后增大
C. PQ 上拉力的功率先减小后增大D. 线框消耗的电功率先减小后增大

二、双项选择题（共7小题；共28分）
23. 如图所示，把金属圆环匀速拉出磁场，下列叙述正确的是
A. 向左拉出和向右拉出所产生的感应电流方向相反
B. 不管向什么方向拉出，只要产生感应电流，方向都是顺时针
C. 向右匀速拉出时，感应电流大小不变
D. 要将金属圆环匀速拉出，拉力大小要改变

24. 我国飞机在某岛上空巡航时，假设飞行高度不变且机翼保持水平。由于地磁场（北半球地磁场的竖直分量向下）的作用，金属机翼上有电势差。下列说法正确的是
A. 若飞机向东飞，则左机翼电势高B. 若飞机向西飞，则右机翼电势高
C. 若飞机向北飞，则左机翼电势高D. 若飞机向南飞，则右机翼电势高

25. 右图为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为 U1，右方机翼末端处的电势力 U2，则
A. 若飞机从西往东飞，U1 比 U2 高B. 若飞机从东往西飞，U2 比 U1 高
C. 若飞机从南往北飞，U1 比 U2 高D. 若飞机从北往南飞，U2 比 U1 高

26. 一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心。若仅考虑地磁场的影响，则当航天飞机位于赤道上空
A. 由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下
B. 由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下
C. 沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上
D. 沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势

27. 如图所示，一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OOʹ 匀速运动，沿着 OOʹ 观察，线圈沿逆时针方向转动.已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n，边长为 l，电阻为 R，转动的角速度为 ω。则当线圈转至图示位置时
A. 线圈中感应电流的方向为 abcda B. 线圈中的感应电流为 nBl2ωR
C. 穿过线圈的磁通量为 0 D. 穿过线圈的磁通量的变化率为 0

28. 半径为 a 右端开小口的导体圆环和长为 2a 的导体直杆，单位长度电阻均为 R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。杆在圆环上以速度 v 平行于直径 CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心 O 开始，杆的位置由 θ 确定，如图所示。则
​
A. θ=0 时，杆产生的电动势为 2Bav
B. θ=π3 时，杆产生的电动势为 3Bav
C. θ=0 时，杆受的安培力大小为 2B2avπ+2R0
D. θ=π3 时，杆受的安培力大小为 3B2av5π+3R0

29. 如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片 C 、 D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为 L，匀强磁场的磁感应强度为 B，回路的总电阻为 R，从左往右看，铜 R 盘以角速度沿顺时针方向匀速转动，则
A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中尤无感应电流
B. 回路中感应电流大小不变，为 BL2ω2R
C. 回路中感应电流方向不变，为 C→D→R→C
D. 回路中有周期性变化的感应电流

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 如图所示，将一个正方形导线框 ABCD 置于一个范围足够大的匀强磁场中，磁场方向与其平面垂直。现在 AB 、 CD 的中点处连接一个电容器，其上、下极板分别为 a 、 b，让匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，则
A. ABCD 回路中没有感应电流
B. A 与 D 、 B 与 C 间有电势差
C. 电容器 a 、 b 两极板分别带负电和正电
D. 电容器 a 、 b 两极板分别带正电和负电
答案
第一部分
1. A
【解析】由右手定则可判断 AB 中感应电流方向为 A 到 B，从而 CD 中电流方向为 C 到 D，导体 CD 所受安培力方向由左手定则判断知向右，所以 CD 向右移动。
2. A
【解析】根据导体运动方向与磁感线方向的关系可判断A中可以产生感应电流，B、C 、D导体棒都没有切割磁感线，故无感应电流。
3. A
【解析】当 bc 受力向下时，说明感应电流方向由 b 指向 c，即线圈中感应电流方向为顺时针方向；当向左进入磁场时，磁通量增加，感应电流的磁场方向应该与原磁场方向相反，垂直纸面向里，用右手螺旋定则可以判断感应电流方向为顺时针方向。
4. C
【解析】甲图中导线切割磁感线，根据右手定则，可知电流方向向里，A错误；乙、丙图中导体不切割磁感线，无电流，B错误，C正确；丁图中导体在 b 、 d 位置时切割磁感线，有感应电流，在 a 、 c 位置时速度的方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，无电流，D错误。
5. A
6. B
【解析】当 ab 与 cd 以相同速度向右运动时，abcd 围成的闭合回路的磁通量无变化，则回路内无感应电流，使电压表和电流表指针偏转必须有电流流过电表，所以两表无示数，故B选项正确.
7. C
【解析】在运用公式 E=Blv 进行感应电动势的运算时，要注意该公式中 B 、 l 、 v 三者必须互相垂直.如果不互相垂直，要进行相应的分解后运用分量代入运算.本题中切割速度为金属棒的水平分速度，水平分速度不变，故感应电动势大小保持不变，选C。
8. D
【解析】导体棒 ab 切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知，b 点电势高，a 点电势低，即 Ua＜Ub，
导体棒下落过程速度 v 越来越大，感应电动势 E=BLv 越来越大，导体棒 ab 两端电势差 Uab 越来越大，故D正确。
9. A
【解析】导线切割磁感线的有效长度是 l=dsin60∘，感应电动势 E=Blv ， R 中的电流为 I=ER。联立解得 I=BdvRsin60∘。
10. B
11. C
12. A
13. C
【解析】线圈在题图所示位置时，线圈与磁场平行，磁通量为零，但线圈切割磁感线的有效（垂直）速度最大，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，选项 C 正确。
14. A
【解析】金属棒 PQ 在进磁场前和出磁场后，不产生感应电动势，而在磁场中，由于匀速运动所以产生的感应电动势不变，故正确选项为 A。
15. B
16. C
17. A
【解析】本题的物理模型实际上是导体棒切割磁感线产生感应电动势。叶片的等效切割速度
v=12ωl=πflɛ=Blv=πfl2B
根据右手定则，可知 a 点电势低于 b 点电势，故 A 正确。
18. C
【解析】镇海中学所在处地磁场方向从南向北斜向下，当“绳”摇到小吴同学最右侧时，“绳”转动的速度与地磁场竖直分量平行，不切割磁感线，则知此位置绳产生的感应电流最小，故A错误；当“绳”摇到最低点时，“绳”转动的速度与地磁场的竖直分量垂直，产生的感应电流最大，“绳”受到的安培力也最大，故选项B错误；当“绳”摇到最高点时，由于地磁场竖直分量向下，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从 B 流向 A，故选项C正确；当“绳”摇到最低点时，“绳”中电流从 A 流向 B ， A 点相当于电源的负极，B 点相当于电源正极，则 A 点电势比 B 点电势低，故选项D错误。
19. C
【解析】当飞机在赤道上空竖直下坠时，由于地磁场向北，若飞机从西往东或从东往西飞，机翼不切割磁感线，不产生感应电动势，所以机翼两端不存在电势差，故 A 、B错误；
若飞机从南往北飞，当竖直下坠时，由右手定则可判知，飞机的右方机翼末端电势比左方末端电势高，即 φ2 比 φ1 高，相反，若飞机从北往南飞，φ1 比 φ2 高，故C正确，D错误.
20. D
【解析】由楞次定律可知，在线框穿过磁场的过程中，E 点的电势始终高于 F 点的电势，则 UEF 始终为正值。
EF 、 DC 两边切割磁感线时产生的感应电动势为 E=Bav
在 0∼a 内，EF 切割磁感线，EF 两端的电压是路端电压，则 UEF=I⋅34R=34E=34Bav；
在 a∼2a 内，线框完全在磁场中运动，穿过线框的磁通量没有变化，不产生感应电流，则 UEF=E=Bav；
在 2a∼3a 内，EF 两端的电压等于路端电压的 13，
则 UEF=I⋅14R=ER⋅14R=14E=14Bav，故D正确
21. B
【解析】Ua=34BLv
Ub=56BLv
Uc=34⋅B⋅2Lv=32BLv
Ud=46B⋅2L⋅v=43BLv，故选B.
22. C
【解析】根据右手定则可知，PQ 中电流的方向为 Q→P，画出该电路的等效电路图如图，
其中 R1 为 ad 和 bc 上的电阻值，R2 为 ab 上的电阻与 cd 上的电阻的和，电阻之间的关系满足：R1+R2+R1=3R，由题图可知，R1=14×3R=34R
当导体棒向右运动的过程中，开始时的电阻值：R0=R1×(R1+R2)R1+(R1+R2)=916R
当导体棒位于中间位置时，左右两侧的电阻值是相等的，此时：R中=3R2⋅3R23R2+3R2=34R>916R，
可知当导体棒向右运动的过程中，开始时的电阻值小于中间位置处的电阻值，所以当导体棒向右运动的过程中电路中的总电阻先增大后减小。
导体棒由靠近 ad 边向 bc 边匀速滑动的过程中，产生的感应电动势 E=BLv，保持不变，外电路总电阻先增大后减小，由欧姆定律分析得知电路中的总电流先减小后增大，即 PQ 中电流先减小后增大，故A错误；
PQ 中电流先减小后增大，PQ 两端电压为路端电压，U=E−IR，可知 PQ 两端的电压先增大后减小，故B错误；
导体棒匀速运动，PQ 上外力的功率等于回路的电功率，而回路的总电阻 R 先增大后减小，由 P=E2R 得知，PQ 上外力的功率先减小后增大，故C正确；
由以上的分析可知，导体棒 PQ 上的电阻始终大于线框的电阻，当导体棒向右运动的过程中电路中的总电阻先增大后减小，根据闭合电路的功率的分配关系与外电阻的关系可知，当外电路的电阻值与电源的内电阻相等时外电路消耗的电功率最大，所以可得线框消耗的电功率先增大后减小，故D错误。
第二部分
23. B， D
24. A， C
25. A， C
26. A， D
【解析】赤道上空，地磁场方向水平向北，若航天飞机由东向西水平飞行，根据右手定则可知，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下，A 对。
沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，不切割磁感线，故没有感应电动势，D 对。
27. B， C
【解析】图示位置 bc 和 ad 的瞬时切割速度均为 v=ωl2ad 边与 bc 边产生的感应电动势都是 E=Blv=12Bl2ω 且 bd 为高电势端，故整个线圈此时的感应电动势 e=2×n12Bl2ω=nBl2ω，感应电流为 nBl2ωR，B正确。
由右手定则可知线圈中的电流方向为 adcba，A错误。
此时磁通量为 0，但磁通量变化率最大，故选项为B、C。
28. A， D
【解析】开始时刻，感应电动势 E1=BLv=2Bav，故 A 项正确。
​ θ=π3 时，E2=B⋅2acsπ3⋅v=Bav，故 B 项错误。
​由 L=2acsθ，E=BLv，I=ER，R=R02acsθ+π+2θa，得在 θ=0 时，F=B2L2vR=4B2avR02+π，故 C 项错误。
​ θ=π3 时，F=3B2avR05π+3，故 D 项正确。
29. B， C
第三部分
30. A， B， C
【解析】匀强磁场以某一速度水平向右匀速移动，可以等效为磁场不动，这个线框相对磁场匀速向左运动。
在运动过程中，整个线框中磁通量不变，感应电流为零，但 AD 、 BC 边切割磁感线运动，因而产生感应电动势，其等效电路如图所示。
故电容器下极板带正电，上极板带负电，选项 A、B、C 正确。