高考物理二轮复习专项突破题12电磁感应（2份打包，解析版+原卷版，可预览）

(二轮复习 名师经验)12电磁感应-2021高考备考绝密题型专项突破题集

1．如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨竖直放置相距为，一灯泡L与两导轨相连，匀强磁场，垂直轨平面向里。一质量为、电阻为，长度恰好与导轨宽度相等的导体棒在磁场上边界处由静止释放，下滑过程中导体棒始终保持水平，且与导轨接触良好。已知灯泡阻值为，当导体棒下降时灯泡恰好最亮且之后亮度不变，忽略导体棒运动过程中对原磁场的影响，导轨电阻不计，g取。求：

（1）灯泡最亮时的功率；

（2）灯泡最亮时导体棒的速度大小

（3）灯泡最亮时导体棒两端的电势差U；

（4）导体棒从静止开始运动到灯泡最亮再继续运动0.2s，整个过程中，通过灯泡L的电荷量q及导体棒上产生的热量。

2．如图1所示，间距的两倾斜导轨与水平面的夹角为37°，导轨上端与阻值的电阻相连，一阻值、质量为与导轨等宽的金属棒垂直放在导轨上，初位置距导轨上端lm，金属棒与导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。现施加一垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示，，，g取。则：

(1)经多长时间金属棒开始移动？

(2)从0时刻开始到金属棒刚开始移动的时间内，金属棒产生的电热是多少（结果保留2位有效数字）？

3．电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮模型示意如图，假设图中直流电源电动势为E=35V，电容器的电容为C=2F。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计。炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：

(1)MN刚开始运动时加速度a的大小；

(2)MN离开导轨时的最大速度的大小；

(3)如已知电容器储藏的电场能为，那导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小。

4．如图1所示，在倾角=37°的光滑平行导轨上，有一长度恰等于导轨宽度的均匀导体棒MN，平行于斜面底边由静止释放。导轨宽度，其下端接有一只电阻为灯泡（设其电阻不随温度变化）。在MN下方某一距离处矩形区域存在一垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场沿导轨方向的长度d=5m，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，导体棒MN在时恰好进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，已知导体棒MN的电阻，导轨足够长，重力加速度，，。则

(1)导体棒MN进入磁场之前沿导轨下滑的距离；

(2)导体棒MN从开始运动到出磁场过程中，灯泡上产生的热量Q。

5．如图甲所示，MN、PQ为间距L=1m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=2Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=2T。将一根质量为m=1kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=2C，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ和导体棒的电阻r；

(2)金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量；

(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）。

6．高二小明同学在华鼎中央城的广场看到小朋友在玩发光竹蜻蜓，它在飞起时能够持续闪烁发光。他对竹蜻蜒的电路作如下简化，如图乙所示，半径为L的导电圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动，圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OP、OQ、OR，辐条互成120°角。在圆环左半部分分布着垂直圆环平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场，在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯相连（假设LED灯电阻恒为r）。其他电阻不计，从辐条OP进入磁场开始计时。

(1)在辐条OP转过60°的过程中，求通过LED灯的电流；

(2)求圆环每旋转一周，LED灯消耗的电能。

7．如图所示，在足够长的粗糙水平面上有一滑板，滑板上固定着一个用粗细均匀导线绕成的正方形闭合线圈，匝数，边长，总电阻R=0.5Ω，滑板和线圈的总质量，滑板与地面间的动摩擦因数。线圈前方有一长2.5L，宽L的矩形区域，其下边界与线圈中心等高，区域内有垂直线圈平面向里的水平匀强磁场，磁感应强度大小为0.5T。现给线圈施加一水平拉力F，使线圈以速度匀速通过矩形磁场。时刻，线圈右侧恰好开始进入磁场。求：（提示：可以用图像下的“面积”代表力F所做的功）

(1)线圈刚进入磁场时线圈中的电流大小和方向；

(2)线圈全部进入磁场区域前的瞬间（如图中虚线所示）滑板对地面的压力大小和水平拉力F的大小；

(3)线圈匀速通过整个磁场的过程中拉力F做的功。

8．如图所示，有两条水平放置的间距为L、阻值可忽略的平行金属导轨CD、EF，在水平导轨的左端接有一电阻R，导轨的右侧存在方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，导轨右端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为R、质量为m的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的左边界处。已知导体棒从释放到静止过程中导体棒与水平导轨接触良好，且它们之间的动摩擦因数为，重力加速度为g。求：

(1)通过电阻R中的最大电流Im；

(2)流过电阻R的电荷量q；

(3)电阻R中产生的焦耳热Q。

9．如图甲所示，两根足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面内，相距为L，轨道端点M、P间接有阻值为R的电阻，导轨电阻不计长度为L、质量为m、电阻为r的金属棒垂直于、静止放在导轨上，与间的距离为d，棒与导轨接触良好。时刻起，整个空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化规律如图乙所示，图中、已知。

(1)若时刻棒的速度大小为v，求时间内安培力对棒所做的功W；

(2)在时间内，若棒在外力作用下保持静止，求此时间内电阻R产生的焦耳热Q。

10．如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距，虚线CD左侧轨道光滑，右侧粗糙；导轨右侧两端点与匝数、横截面积、总电阻的线圈相连，另有一金属棒PQ垂直搁置在导轨上距离CD为0.6m；垂直放置在导轨左端的金属棒MN通过水平绝缘轻杆固定，两金属棒的质量均为，电阻均为；MNDC区域存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。在时刻，闭合开关K，同时金属棒PQ以的初速度向左运动，线圈内磁场的磁感应强度随时间t的变化符合以下规律：，单位T。两金属棒与导轨始终接触良好，PQ棒与导轨之间的动摩擦因数，导轨电阻不计，求：

(1)前3s内，导体棒PQ向前进的距离；

(2)时，绝缘轻杆对导体棒MN的作用力；

(3)4s内导体棒PQ产生的焦耳热。

11．如图，在光滑水平面上有一长为、宽为的单匝矩形闭合线框abcd，处于磁感应强度为的竖直向下的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合，线框由粗细均匀的同种材料制成，总电阻为。现用外力将线框以速度向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持ab边与磁场边界平行，求线框被拉出磁场的过程中：

(1)通过线框边的电流大小和方向；

(2)通过a、b中某截面的电量；

(3)线框中a、b两点间的电压大小。

12．间距为的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示，倾角为θ的导轨处于磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间I中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为的“联动双杆”（由两根长为的金属杆和，用长度为L的刚性绝缘杆连接而成），在“联动双杆”右侧存在磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间Ⅱ，其长度大于L。质量为m，长为的金属杆，从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆与“联动双杆”发生碰撞后，杆和合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间Ⅱ并从中滑出，运动过程中，杆和与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆和电阻均为，取。不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应。求：

(1)杆在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小；

(2)“联动三杆”进入磁场区间Ⅱ前的速度大小v；

(3)“联动三杆”滑过磁场区间Ⅱ产生的焦耳热Q。

13．如图所示，水平轨道与半径为r的半圆弧形轨道平滑连接于S点，两者均光滑且绝缘，并安装在固定的竖直绝缘平板上。在平板的上下各有一块相互正对的水平金属板P、Q，两板间的距离为d。半圆轨道的最高点T、最低点S、及P、Q板右侧边缘点在同一竖直线上。装置左侧有一半径为L的水平金属圆环，圆环平面区域内有竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一根长度略大于L的金属棒一端置于圆环上，另一端与过圆心的竖直转轴连接，转轴带动金属杆转动，在圆环边缘和转轴处引出导线分别与P、Q连接，图中电阻阻值为R，不计其它电阻。右侧水平轨道上有一带电量为+q、质量为的小球1以速度向左运动，与前面静止的、质量也为的不带电小球2发生碰撞，碰后粘合在一起共同向左运动，小球和粘合体均可看作质点，碰撞过程没有电荷损失，设P、Q板正对区域间才存在电场。重力加速度为g。

(1)计算小球1与小球2碰后粘合体的速度大小v；

(2)若金属杆转动的角速度为ω，计算图中电阻R消耗的电功率P；

(3)要使两球碰后的粘合体能从半圆轨道的最低点S做圆周运动到最高点T，计算金属杆转动的角速度的范围。

14．电子感应加速器是利用感生电场加速电子的装置，其基本原理如图所示。上图为侧视图，S、N为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一环形真空室，下图为真空室的俯视图。电磁铁线圈中电流发生变化时，产生的感生电场可以使电子在真空室中加速运动。已知电子质量为m，电荷量为e。

(1)如果电子做半径不变的变加速圆周运动。已知电子运动轨迹半径为R，电子轨迹所在处的感生电场的场强大小恒为E，方向沿轨迹切线方向。求初速为0的电子经时间t获得的动能Ek及此时电子所在位置的磁感应强度大小B；

(2)在静电场中，由于静电力做的功与电荷运动的路径无关，电荷在静电场中具有电势能，电场中某点的电荷的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。试分析说明对加速电子的感生电场是否可以引入电势概念。

15．如图所示，质量为正方形金属线框abcd放在光滑的水平桌面上，线框边长为，电阻值为，在虚线边界右侧区域存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场的方向竖直向下，线框在水平拉力的作用下从磁场边界匀加速进入，初速度，加速度，线框始终与磁场方向垂直且无转动，求：

(1)在线框cd边刚进入磁场时，感应电动势的大小E；

(2)线框完全进入磁场过程中，通过的电量q；

(3)线框进入磁场过程中，水平拉力F与在磁场中运动时间t的关系。