专题02 电磁感应-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

这是一份专题02 电磁感应-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲（人教版2019），文件包含专题02电磁感应-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲人教版2019解析版docx、专题02电磁感应-2022-2023学年高二物理下学期期中期末考点大串讲人教版2019原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共61页， 欢迎下载使用。

专题02 电磁感应



一、 楞次定律和右手定则
1． 楞次定律的内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2．“阻碍”的理解：
问题
结论
谁阻碍谁
是感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量的变化
为何阻碍
(原)磁场的磁通量发生了变化
阻碍什么
阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身
如何阻碍
当原磁场磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相反；当原磁场磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场的方向相同，即“增反减同”
结果如何
阻碍并不是阻止，只是延缓了磁通量的变化，这种变化将继续进行，最终结果不受影响
提醒：“阻碍”不是“阻止”。引起感应电流的磁场仍然变化了，是阻而未止。“阻碍”并不意味着“相反”，当磁通量减小时，“阻碍”意味着“相同”。
3．运用楞次定律判定感应电流方向的方法：

4.右手定则、右手螺旋定则(安培定则)和左手定则的区别：
（1）右手定则判断的是导体切割磁感线时产生的感应电动势方向与磁场方向、导体运动方向三者之间的关系，应用时右手呈伸直状。
（2）右手螺旋定则(安培定则)判断的是电流方向与它产生的磁场方向之间的关系，右手必须呈螺旋状，对直电流和环形电流大拇指和四指所代表的对象不一样。
（3）左手定则判断的是磁场对电流的安培力方向或对带电粒子的洛伦兹力方向与磁场方向、电流或带电粒子运动方向之间的关系，应用时左手呈伸直状。
【例1】如图所示，倾角为θ的光滑绝缘斜面下半部分存在垂直斜面向上的匀强磁场，一单匝圆形线圈用细绳挂在斜面上，圆心恰好位于磁场边界。从t=0开始，磁感应强度B随时间t变化的规律为B=kt（k为常数，且k>0）。圆形线圈半径为r，磁场变化过程中线圈始终未离开斜面，则（　　）

A．t1时刻，穿过线圈的磁通量为
B．线圈中感应电流方向为顺时针
C．线圈中感应电流方向为逆时针
D．绳子的拉力逐渐增大
【答案】B
【详解】A．时刻，穿过线圈的磁通量为故A错误；
BC．由于磁感应强度随时间逐渐增大，则通过线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向为顺时针，故B正确，C错误；
D．因则感应电动势为感应电动势大小不变，则线圈感应电流不变，线圈受安培力方向沿斜面向上，则由可知安培力逐渐变大，则绳子的拉力逐渐减小，故D错误。故选B。
【例2】如图所示，在竖直悬挂的金属圆环右侧，有一螺线管MN水平放置，两者处于同一轴线上。螺线管下方接有水平方向的平行金属导轨，且导轨所在位置有竖直向上的匀强磁场。现将导体棒ab置于平行导轨上，让其垂直于导轨向右做加速运动。若整个过程中导体棒与导轨接触良好，金属圆环未发生扭转，则（　　）

A．导体棒b端电势高于a端
B．电流在螺线管内产生的磁场方向由M指向N
C．从右侧观察，金属圆环产生逆时针方向的感应电流
D．金属圆环向左摆动
【答案】CD
【详解】A．由右手定则可知，导体棒ab向右运动时，b端电势低于a端，故A错误；
B．导体棒ab向右运动时，螺线管中的电流从M流向N，由安培定则可知螺线管内产生的磁场方向由N指向M，故B错误；
C．穿过金属圆环的磁感线向左，当ab向右做加速运动，感应电动势增大，则感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过金属圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，从右侧观察，金属圆环产生逆时针方向的感应电流，故C正确；
D．根据金属圆环和螺线管中的电流方向，金属圆环的右侧等效为磁铁的N极，螺线管的M端等效为磁铁的N极，所以金属圆环向左摆动。故D正确。故选CD。
二、法拉第电磁感应定律
1.利用法拉第电磁感应定律求电动势
(1)公式E＝n求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。
(2)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。
(3)磁通量的变化率对应Φ­t图线上某点切线的斜率。
(4)通过回路截面的电荷量q＝，仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关。
（5）感应电动势E＝S有效中的S有效为圆环回路在磁场中的面积，而不是圆环回路的面积。
2.动生电动势的大小
（1）E＝Blv的三个特性
正交性
本公式要求磁场为匀强磁场，而且B、l、v三者互相垂直
有效性
公式中的l为导体棒切割磁感线的有效长度，如图中ab

相对性
E＝Blv中的速度v是导体棒相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系

（2）动生电动势的三种情况
情景图



研究对象
一段直导线(或等效成直导线)
绕一端转动的一段导体棒
绕与B垂直的轴转动的导线框
表达式
E＝BLv
E＝BL2ω
E＝NBSωsin ωt
【例3】如甲图所示，有一边长为L、质量为m的正方形导线框abcd，总电阻为R，用细线悬挂于天花板上。导线框有一半面积处于匀强磁场区域，其磁感应强度B随时间变化的规律如乙图所示，其中、均为已知，并取垂直纸面向里为磁场正方向。若导线框始终处于静止状态，则下列说法中错误的是（　　）

A．0~时间内，线框中电流的方向为逆时针方向
B．0~时间内，bc边受到的安培力竖直向下
C．时间内，线框中电流的方向不变
D．时间内，线框中电流的大小为
【答案】B
【详解】A．由楞次定律可知，0~时间内，线框中电流的方向为逆时针方向，故A正确，不符合题意；
B．0~时间内，bc边电流从b到c，由左手定则可知，受到的安培力竖直向上，故B错误，符合题意；
C．时间内，磁场垂直纸面向里且减小，由楞次定律可知，线框中电流的方向为顺时针；时间内，磁场垂直纸面向外且增大，由楞次定律可知，线框中电流的方向为顺时针，所以时间内，线框中电流的方向不变，故C正确，不符合题意；
D．时间内，由法拉第电磁感应定律可得感应电动势为则线框中电流的大小为
故D正确，不符合题意。故选B。
【例4】如图所示，水平光滑直导轨ac、bd间距为L，导轨间有一半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，导轨右侧接定值电阻R，长为L、电阻也为R的导体棒在变力F作用下，从导轨左侧以速度匀速穿过圆形磁场，下列说法正确的是（　　）

A．导体棒通过圆形磁场的过程中，c点电势低于d点电势
B．电阻R两端的最大电压是
C．通过电阻R的最大电流是
D．导体棒穿过圆形磁场过程中，通过电阻R的电荷量为
【答案】B
【详解】A．根据右手定则可知，导体棒通过圆形磁场的过程中，通过导体棒内的电流方向是，所以c点电势高于d点电势，故A错误；
C．当导体棒经过圆形磁场的直径时，ab棒产生的感应电动势最大，为所以通过电阻R的最大电流为故C错误；
B．导体棒运动到圆形磁场的中间位置时的感应电流最大，根据知，此时电阻R两端的电压是最大的，为故B正确；
D．导体棒穿过圆形磁场过程中，通过电阻R的电荷量为故D错误。故选B。
【例5】如图所示，为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为，电阻不计。b、c点间接有定值电阻，阻值为R。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为、，并与导轨成角。金属杆以的角速度绕点由图示位置匀速转动到与导轨垂直，转动过程金属杆与导轨始终良好接触，金属杆单位长度的电阻为。则在金属杆转动过程中（　　）

A．、两点电势相等
B．金属杆中感应电流的方向是由流向
C．回路的总电阻为R+rl
D．图示位置的感应电动势大小为
【答案】D
【详解】B．根据右手定则判断金属杆中感应电流的方向是由流向，故B错误；
A．由B项分析知金属杆的端为高电势，故A错误；
C．金属杆绕点由图示位置匀速转动到与导轨垂直的过程，金属杆接入电路的电阻逐渐减小，回路的总电阻逐渐减小，故C错误；
D．图示位置的回路中金属杆的有效长度为，此时感应电动势大小为
故D正确。故选D。

三、电磁感应现象中的电路问题
1．电磁感应中电路知识的关系图

2．“三步走”分析电路为主的电磁感应问题

【例6】足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面夹角为37°，两导轨间距为0.5m，下端接有一灯泡和一个电动机，小灯泡规格为1V、1W，电动机线圈电阻为，金属棒ab垂直导轨放置，质量为0.55kg，接入电路电阻为，与导轨间的动摩擦因数为0.5，导轨平面所在空间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为0.8T。将金属棒ab由静止释放，一段时间后，金属棒匀速运动，灯泡恰好正常发光，不计导轨电阻，重力加速度g取，，，则下列说法正确的是（　　）

A．金属棒匀速运动时通过金属棒ab的电流为2.5A
B．金属棒匀速运动的速度为8m/s
C．金属棒匀速运动时，电动机的输出功率为0.6W
D．金属棒匀速运动时，金属棒ab的热功率为2.5W
【答案】AC
【详解】A．根据右手定则可知，通过金属棒ab的电流方向为，根据安培定则可知过金属棒ab受到的安培力水平向右，则由平衡关系可知可得
故A正确；
B．感应电动势为由闭合电路欧姆定律可得联立可得故B错误；
C．金属棒匀速运动时，灯泡中的电流为则电动机的电流为电动机的输出功率为故C正确；
D．金属棒匀速运动时，金属棒ab的热功率为故D错误。故选AC。
四、 电磁感应现象中的图像问题
1．电磁感应图像问题的种类及分析方法

2．电磁感应图像类选择题的常用解法
(1)排除法：定性地分析电磁感应过程中物理量的变化趋势(增大还是减小)、变化快慢(均匀变化还是非均匀变化)，特别是物理量的正负，排除错误的选项。
(2)函数法：根据题目所给条件定量地写出两个物理量之间的函数关系，然后由函数关系对图像进行分析和判断。
【例7】如图所示，有一宽为2L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。现有一边长为L、粗细均匀的正方形金属线框MNPQ，以恒定速度穿过磁场区域。在运动过程中，金属线框MN边始终与磁场区域边界平行，取MN边刚进入磁场为计时起点，规定逆时针方向为电流正方向，则在下列选项中，能正确反映线框中感应电流以及MN两点间电势差随时间变化规律的是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】D
【详解】依题意，设线圈的电阻为，在的过程中，线圈边切割磁感线，产生感应电动势，有
根据右手定则判断知线圈中的感应电流的方向为逆时针方向，大小为根据闭合电路欧姆定律，可得此时在的过程中，线圈完全处于磁场中，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，但边仍然在做切割磁感线运动，产生感应电动势，有
在的过程中，线圈边切割磁感线，产生感应电动势，有根据右手定则判断知线圈中的感应电流方向为顺时针方向，大小为根据闭合电路欧姆定律，可得此
结合选项图像，只有选项D图线符合。故选D。
五、电磁感应中的能量问题和动量问题
1.焦耳热的三种求解方法：
(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功。

(2)利用能量守恒定律求解：若只有电能与机械能之间的转化，则机械能的减少量等于产生的电能。
(3)利用电路的相关公式——电功公式或电热公式求解：若通过电阻的电流是恒定的，则可直接利用电功公式或焦耳定律求解焦耳热。
2.电磁感应与动量的结合问题主要有下面两种：
(1)与动量定理结合。例如在光滑水平轨道上运动的单杆(不受其他力作用),由于在磁场中运动的单杆为变速运动,则运动过程所受的安培力为变力,依据动量定理F安Δt=Δp,而又由于F安Δt=BILΔt=BLq，q=NΔΦR总=NBLxR总，Δp=mv2-mv1，由以上四式将流经杆电荷量q、杆位移x及速度变化联系起来。
(2)与动量守恒定律的结合。相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动问题,由于这两根导体棒所受的安培力等大反向,合外力为零,若不受其他外力,两导体棒的总动量守恒,解决此类问题往往要应用动量守恒定律。
2.两类双杆模型对比归纳
类型
模型
运动图像
运动过程
分析方法
不受外力


杆MN做变减速运动,杆PQ做变加速运动;稳定时,两杆以相等的速度匀速运动
将两杆视为整体,不受外力,最后a=0
受到恒力


开始时,两杆做变加速运动;稳定时,两杆以相同的加速度做匀加速运动
将两杆视为整体,只受外力F,最后a=F2m
不等间距双棒


随着棒1的减速、棒2的加速，回路中电流变小。最终两棒都做匀速运动。
最终当Bl1v1= Bl2v2时,电流为零,两棒都做匀速运动。
【例8】如图，两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上，所在空间有方向垂直于水平面、磁感应强度为B的范围足够大的匀强磁场，导轨的间距为L，电阻不计；导轨上静置两根长度均为L的导体棒PQ和MN，其中PQ的质量为2m、阻值为R，MN的质量为m、阻值为2R。若在时刻给PQ一个平行于导轨向右的初速度，不计运动过程中PQ和MN的相互作用力，则（    ）

A．时刻，两导体棒的加速度大小相等
B．时刻，PQ两端的电压为
C．PQ匀速运动时的速度大小为
D．从时刻到PQ匀速运动的过程中，导体棒MN产生的焦耳热为
【答案】B
【详解】A．时刻，PQ平行于导轨向右的初速度，则产生的感应电动势为此时回路中的电流大小为两导体棒受到的安培力大小为 则有；两导体棒的加速度大小不相等，A错误；
B．时刻，PQ两端的电压为MN两端的电压，大小为，B正确；
C．由以上分析可知，两导体棒受的安培力大小相等，由左手定则可知，安培力方向相反，两棒运动中，满足动量守恒，则有两棒达到共速，则得此后两棒以这个速度做匀速直线运动，C错误；
D．导体棒PQ和MN是串联关系，即可知两棒上的电流有效值相等，在整个运动中MN、PQ产生的焦耳热量分别为；则有由能量守恒定律可知，在整个运动中产生的总热量等于系统总动能的减少量，因此有；，D错误。
故选B。
六、自感 涡流 电磁阻尼和驱动
1.通电自感和断电自感

与线圈串联的灯泡
与线圈并联的灯泡
电路图


通电时
电流逐渐增大，灯泡逐渐变亮
电流突然增大，然后逐渐减小达到稳定
断电时
电流逐渐减小，灯泡逐渐变暗，电流方向不变
电路中稳态电流为I1、I2：
①若I2≤I1，灯泡逐渐变暗；
②若I2＞I1，灯泡“闪亮”后逐渐变暗。
两种情况下灯泡中电流方向均改变
2.电磁阻尼与电磁驱动的比较

电磁阻尼
电磁驱动
不同点
成因
由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力
由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力
效果
安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动
导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量转化
导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能
由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外做功
相同点
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
【例9】图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮。而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（    ）

A．图甲中，A1与L1的电阻值相同
B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流
C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同
D．图乙中，断开S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等
【答案】CD
【详解】AB．图甲中，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，是因为电路稳定时，L1的电流大于A1的电流，可知L1的电阻值小于A1的电阻值，故AB错误；
C．图乙中，闭合开关S2，L2对电流有阻碍作用，所以灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确；
D．图乙中，断开S2瞬间，电流瞬间减小，L2对电流有阻碍作用，所以L2和灯A2、灯A3、变阻器R串联，所以L2中电流与变阻器R中电流相等，故D正确。
故选CD。
【例10】扫描隧道显微镜可探测样品表面原子尺寸上的形貌。为了有效减弱外界振动对它的扰动，在其圆盘周边沿其径向对称竖直安装若干对紫铜薄板，图示为其中的一个紫铜薄板，利用磁场来衰减其微小振动，按四种方法施加恒定磁场，则对铜板上下及其左右振动的衰减最有效的方法是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】根据题意可知，加恒定磁场后，如果紫铜薄板上下及左右振动时，穿过板的磁通量变化，从而产生感应电流，感应磁场进而阻碍板的运动，可以衰减铜板上下及其左右振动
AD．由选项图可知，左右振动时，有磁通量变化，能够衰减铜板左右振动，上下振动时，没有磁通量变化，不能衰减铜板上下振动，故AD错误。
B．由选项图可知，上下及左右振动时穿过板的磁通量均变化，则可以衰减铜板上下及其左右振动，故B正确；
C．由选项图可知，上下及左右振动时，磁通量均不变化，则不可以衰减铜板上下及其左右振动，故C错误。
故选B。

1．（2022秋·河南许昌·高二校考期中）如图所示，a、b、c三个线圈是同心圆，b线圈上连接有直流电源和开关K，则下列说法正确的是（　　）

A．在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈c中有感应电流，线圈a中没有感应电流
B．在K闭合的一瞬间，线圈b中有感应电动势；在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈b中仍然有感应电动势
C．在K闭合的一瞬间，线圈a中有逆时针方向的瞬时电流，有收缩趋势
D．在K闭合的一瞬间，线圈c中有顺时针方向的瞬时电流，有收缩趋势
【答案】B
【详解】A．在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，穿过线圈a、c中的磁通量均发生变化，均有感应电流产生，故A错误；
B．根据法拉第电磁感应可知，在K闭合的一瞬间，线圈b中有感应电动势；在K闭合电路稳定后，再断开K的一瞬间，线圈b中仍然有感应电动势，但无感应电流，故B正确；
CD．在K闭合的一瞬间，线圈b中有顺时针方向的瞬时电流，线圈a、c内磁场垂直纸面向里增大，根据楞次定律、右手螺旋定则和左手定则，可知线圈a、c中均有逆时针方向的瞬时电流，a有扩张的趋势,c有收缩的趋势，故CD错误。故选B。
2．（2022秋·重庆沙坪坝·高二重庆南开中学校考期中）如图甲所示，是由导体做成的“U”形粗糙框架，其所在平面与绝缘水平面（在水平面上）的夹角为，质量为m、电阻为R的导体棒与导轨垂直且接触良好，回路是边长为L的正方形。整个装置放在垂直框架平面的磁场中，磁场的磁感应强度大小随时间变化的关系图像如图乙所示（图中的、均已知），导体棒始终静止。重力加速度大小为g，导轨电阻不计。下列说法正确的是（　　）

A．在时间内，导体棒中感应电流的方向由M到N
B．在时间内，回路中产生的感应电动势为
C．在时间内，导体棒中产生的焦耳热为
D．在时刻，导体棒所受导轨的摩擦力小于
【答案】C
【详解】A．根据题意，由楞次定律可知，在时间内，导体棒中感应电流的方向由N到M，故A错误；
B．根据题意，由法拉第电磁感应定律可知，在时间内，回路中产生的感应电动势
故B错误；
C．根据题意可知，在时间内，导体棒中产生的焦耳热故C正确；
D．在时刻，导体棒所受安培力为零，根据物体的平衡条件可知，此时导体棒所受导轨的摩擦力大小为
故D错误。故选C。
3．（2022春·浙江杭州·高二学军中学期中）如图所示，虚线左侧有面积足够大的磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，右侧为真空区域。使边长为L的正方形单匝导线框绕其一点顶点a，在纸面内顺时针转动，线框电阻为R。经时间t匀速转到图中虚线位置，则（　　）

A．导线框中感应电流方向为逆时针方向 B．该过程中流过线框任意横截面的电荷量为
C．平均感应电动势大小为 D．t时刻的感应电动势大小为
【答案】C
【详解】A．由题意可知，通过线框的磁通量减少，所以导线框中产生的感应电流的产生的磁感线与磁场中的磁感线方向相同，根据楞次定律增反减同可知，线圈中的电流为顺时针方向，故A项错误；
BC．线框在磁场中运动的时磁通量的变化量为线框中的平均电动势为
线框中平均感应电流为所以流过线框横截面积的电荷量为故B错误，C正确；
D．t时刻可知线框旋转的角速度为感应电动势大小为
故D项错误。故选C。
4．（2022春·江苏南通·高二统考期中）如图所示，正方形导线框abcd从匀强磁场区域上方高度为h处自由下落，并匀速穿越磁场区域。已知线框边长为l，质量为m，电阻为R，磁场宽为l，磁感应强度为B，重力加速度为g。则在线框穿越磁场过程中（　　）

A．所用的时间为 B．线框中产生的焦耳热为mgh
C．通过线框横截面的电荷量为0 D．线框克服安培力做功的功率为
【答案】C
【详解】A．下边到达磁场时，根据自由落体运动规律解得，速度线框穿越磁场过程中做匀速运动，则用时故A错误；
B．根据能量守恒，线框中产生的焦耳热故B错误；
C．根据因为在线框穿越磁场过程中磁通量改变量为零，则通过线框横截面的电荷量为0，故C正确；
D．线框穿越磁场过程中，安培力克服安培力做功的功率故D错误。
故选C。
5．（2022秋·浙江宁波·高二宁波市北仑中学校考期中）如图所示为实验室所用的某种灵敏天平，安装在天平臂一端（图中的右端）的金属片置于蹄形磁铁的两个磁极之间，该装置有利于振动的天平臂迅速平静下来，现因物体放置在秤上引起天平臂的摆动带动金属片上下运动，则以下说法正确的是（　　）

A．当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量没有发生变化，因此金属片中没有感应电流
B．当金属片上下运动时，金属片中会产生涡流
C．当金属片向上运动时，金属片受到向下的磁场力
D．由于金属片在上下运动，受到的磁场力总是阻碍金属片的运动，使其机械能转化为内能，导致物体质量测量值偏小
【答案】BC
【详解】A．当金属片上下运动，由于穿过金属片的磁通量发生变化，因此金属片中产生感应电流，故A错误；
B．当金属片上下运动时，依据楞次定律可知，金属片向上运动时，导致穿过金属片的磁通量减小，金属片会产生顺时针反向的涡流。当金属片向下运动时，金属片会产生逆时针方向的涡流。故B正确；
C．当金属片向上运动时，根据“来拒去留”原则，金属片受到向下的磁场力，故C正确；
D．由于金属片在上下运动，受到的磁场力总是阻碍金属片的运动，使其机械能转化为内能，致使振动的天平臂迅速静止下来。当天平静止时，磁场力消失，不会导致物体质量测量值偏小，故D错误。
故选BC。
6．（2022秋·湖北黄冈·高二蕲春县第一高级中学校联考期中）图（a）是一款无线充电手机的实物图，图（b）是其原理图。送电线圈接电源，匝数为1100匝。受电线圈接手机电池，匝数为50匝。工作状态下，穿过受电线圈的磁通量约为送电线圈的80%，忽略其它损耗，现让受电线圈与手机电池断开，规定图中送电线圈从a流入的电流方向为正，送电线圈输入如图（c）所示的电流，在时，关于受电线圈下列说法正确的是（  ）

A．受电线圈的磁通量最大
B．受电线圈两端cd间电压最高
C．受电线圈c端电势低于d端
D．受电线圈与送电线圈的感应电动势之比为2∶55
【答案】BD
【详解】A．在时，送电线圈的电流为0，则磁通量为0，受电线圈的磁通量也为0，故A错误；
B．在时，送电线圈的电流变化率最大，产生的磁感应强度的变化率最大，则由法拉第电磁感应定律，受电线圈的感应电动势为受电线圈两端cd间电压最高，故B正确；
C．在前，根据安培定则送电线圈产生的磁场方向向下正在减小，根据楞次定律可知，受电线圈产生的感应电流方向由d到c，受电线圈相当于电源，电源内部电流由低电势流向高电势，故c点电势高于d点，故C错误；
D．根据法拉第电磁感应定律受电线圈与送电线圈的感应电动势之比
故D正确。故选BD。
7．（2022春·陕西延安·高二校考期中）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为真空室的侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，电磁铁线圈中电流的大小可以变化；下面为磁极之间真空室的俯视图。现有一电子在真空室中做圆周运动，从上往下看，电子沿逆时针方向做加速运动。则下列说法正确的是（  ）

A．电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力 B．电子在轨道中加速的驱动力是电场力
C．通入线圈中的电流正在减弱 D．要使电子在固定的圆轨道上不断加速，真空室的磁场应不断增强
【答案】BD
【详解】AB．电子所受感应电场力方向沿切线方向，电子做圆周运动需要的向心力是电子受的洛伦兹力提供的；电子在轨道中做加速的驱动力是由感生电场提供的电场力，A错误，B正确；
C．从上往下看电子沿逆时针方向做加速运动，表明感应电场沿顺时针方向，图示电磁铁螺线管电流产生的磁场方向竖直向上，根据楞次定律和右手定则，当磁场正在增强时，产生的感应电场沿顺时针方向，C错误；
D．由C分析可知，要使电子在固定的圆轨道上不断加速，真空室的磁场应不断增强，D正确。
故选BD。
8．（2022秋·湖北黄冈·高二黄冈中学校考期中）如图所示，空间存在着与圆台母线垂直向外的磁场，各处的磁感应强度大小均为B，圆台母线与竖直方向的夹角为θ，一个质量为m、半径为r的匀质金属环位于圆台底部。当给环通以恒定的电流I，圆环由静止向上运动，经过时间t后撤去该恒定电流并保持圆环闭合，圆环全程上升的最大高度为H。已知重力加速度为g，不计空气阻力，磁场的范围足够大。在圆环向上运动的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．圆环先做加速运动后做减速运动
B．在时间t内安培力对圆环做功为mgH
C．圆环运动的最大速度为－gt
D．圆环先有扩张后有收缩的趋势
【答案】AC
【详解】A．在时间t内，圆环中通有电流I，圆环在磁场中受向上的安培力作用，安培力大于重力，所以合力向上，圆环由静止开始向上加速运动，t时刻撤去电流，圆环继续向上运动，并切割磁感线产生感应电流，则同时又受向下的安培力和重力，合力方向与运动方向相反，所以圆环开始减速运动直至到达最高位置，故A正确；
B．因安培力在t时间内对其做正功，t时刻以后对其做负功，有则知在t时间内安培力做功大于mgH，故B错误；
C．在t时间内安培力合外力；故C正确；
D．圆环加速上升过程中，根据左手定则可知，受到垂直磁感线向上的力，有收缩趋势，减速上升过程中受到垂直磁感线向下的力，有扩张趋势，故D错误。故选AC。
9．（2022春·云南昆明·高二昆明市第三中学期中）当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机速度相同，两者用导电缆绳相连。这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验。现有一绳系卫星在地球赤道上空自西向东运行，忽略地球自转。卫星位于航天飞机的正上方，它与航天飞机之间的距离是20.5 km，卫星所在位置的地磁场B=4.6×10-5 T，沿水平方向由南向北。如果航天飞机和卫星的运行速度都是7.6 km/s，以下说法正确的是（　　）

A．缆绳中的感应电动势约为7.2×103 V
B．缆绳中的感应电动势约为7.2 V
C．P点电势高于Q点
D．Q点电势高于P点
【答案】AC
【详解】AB．导电缆绳垂直切割地磁场，产生的动生电动势为
故A正确，B错误；
CD．导电缆绳垂直切割地磁场，由右手定则可知电源内部的假想的电流从Q流向P，则P为正极，Q为负极，即P点电势高于Q点，故C正确，D错误；故选AC。
10．（2022春·山东临沂·高二统考期中）两光滑平行金属导轨间距为L，金属棒MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，定值电阻为R，金属棒的电阻为r，导轨的电阻不计。电容器开始时不带电，现给金属棒MN一初速度，使金属棒MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度向右做匀速运动，下列说法正确的是（　　）

A．金属棒的速度
B．MN以速度向右做匀速运动时，电容器上极板带正电
C．MN以速度向右做匀速运动时，回路中的电流为
D．为保持MN匀速运动，需对其施加的水平拉力大小为
【答案】AB
【详解】A．电路稳定之前，金属棒运动产生感应电流，通过电阻产生焦耳热，根据能量守恒可知，金属棒的动能有损失，故速度减小，故A正确；
B．MN向右做减速运动时，根据右手定则可知，感应电流在金属棒中由N到M，金属棒相当于电源，给电容器充电，故稳定后，MN以速度向右做匀速运动时，电容器上极板带正电，故B正确；
C．MN以速度向右做匀速运动时，金属棒产生感应电动势与电容电压相等，电容器充电完成，回路电流为零，故C错误；
D．回路电流为零，金属棒不受安培力作用，不需再额外施加拉力即可做匀速运动，故D错误。故选AB。
11．（2022春·内蒙古通辽·高二开鲁县第一中学期中）很多人喜欢到健身房骑车锻炼。某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置，如图所示。自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中，后轮圆形金属盘在磁场中转动时，可等效成一导体棒绕圆盘中心转动。已知磁感应强度，圆盘半径，圆盘电阻不计，导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心相连，导线两端、间接一阻值的小灯泡。后轮匀速转动时，用电压表测得、间电压大小。则（　　）

A．电压表的正接线柱应与相接 B．车速越大，人骑得越轻松
C．后轮匀速转动20min产生的电能为426J D．该自行车后轮边缘的线速度大小为8m/s
【答案】AD
【详解】A．由右手定则可知轮子边缘的点等效为电源负极，电压表的正接线柱应与正极相接，即应与b相接，A正确；
B．车速越大产生的感应电动势越大，感应电流越大，所受的安培力也越大，即阻力越大，人骑得越费劲，B错误；
C．由焦耳定律得由欧姆定律得代入数据解得，C错误；
D．； 解得，D正确；故选AD。
12．（2021春·陕西汉中·高二校考期中）如图所示，在光滑水平桌面上有两个由同种金属材料制成的、横截面积相等的线框甲和乙，其形状分别为边长为，的正方形。在线框右侧有一条形匀强磁场区域，宽度为，磁场强度大小为，磁场的边界与线框的一边平行，磁场方向垂直纸面向里，分别给线框甲、乙向右的初速度，下列说法正确的是（　　）


A．进入磁场瞬间，通过线框甲和线框乙的电流大小之比为
B．进入磁场瞬间，线框甲右边导线两端电压为
C．线框从开始进入磁场到完全进入磁场的过程中，通过线框甲和线框乙某一横截面的电荷量之比为
D．线框完全穿过磁场后，线框甲和线框乙的速度大小之比为
【答案】BC
【详解】A．根据题意，设金属材料的电阻率为，线框边长为，横截面积为，由公式、和可得，线框中的感应电流为可知，通过线框甲和线框乙的电流大小之比为，故A错误；
B．由公式可知，进入磁场瞬间，线框甲产生的感应电动势为线框甲右边的导线相当于电源，由闭合电路欧姆定律知右边导线两端电压为故B正确；
C．根据题意，由公式、和可得，线框从开始进入磁场到完全进入磁场的过程中，通过的电荷量为可知，通过线框甲和线框乙某一横截面的电荷量之比为故C正确；
D．根据题意可知，在线框进入和穿出磁场的过程中，由公式、和可得
由公式可知，线框的质量为设线框完全穿过磁场后速度为，由动量定理有
解得则线框完全穿过磁场后，线框甲和线框乙的速度大小之比为由于题意中没有的值，无法确定线框完全穿过磁场后，线框甲和线框乙的速度大小之比，故D错误。故选BC。
13．（2022春·广东梅州·高二兴宁市第一中学期中）如图所示，一个边长为L的正方形线圈置于边界水平的匀强磁场上方L处，磁场宽也为L，方向垂直纸面向里，由静止释放线圈且线圈平面始终与磁场方向垂直。如果从线圈的一条边刚进入磁场开始计时，下列关于通过线圈横截面的电荷量q、感应电流i、线圈运动的加速度a、线圈具有的动能 随时间变化的图像中，可能正确的是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】AC
【详解】BD．由于线圈通过磁场时，线圈的宽度与磁场的宽度相等，故始终是一条边做切割磁感线运动，且速度不可能为零，感应电动势不为零，感应电流不为零，动能不为零，BD错误；
A．若线圈匀速进入磁场，感应电动势不变，感应电流大小不变，根据楞次定律判断得知，感应电流方向沿逆时针方向，则线圈匀速穿出磁场，感应电动势不变，感应电流大小不变，根据楞次定律判断得知，感应电流方向沿顺时针方向，则，A正确；
C．若线圈加速进入磁场时，根据牛顿第二定律得而，v增大， 增大，a减小到零，C正确。故选AC。
14．（2022春·四川绵阳·高二四川省绵阳南山中学期中）如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从实线Ⅰ位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的Ⅱ位置时，线框的速度为。下列说法正确的是（　　）

A．在位置Ⅱ时线框的加速度为
B．在位置Ⅱ时线框中的电功率为
C．此过程中线框产生的内能为mv2
D．此过程中通过线框截面的电荷量为
【答案】BC
【详解】A．在位置Ⅱ时线框左右两边同时切割磁感线，且产生的感应电动势方向相同，则回路中的感应电动势大小为感应电流大小为根据右手定则可知此时线框中感应电流的方向为顺时针，根据左手定则可知左右两边所受安培力方向均为水平向左，则线框所受合安培力大小为根据牛顿第二定律可知此时线框的加速度大小为故A错误；
B．在位置Ⅱ时线框中的电功率为故B正确；
C．线框克服安培力做功，损失的动能全部转化为内能，即故C正确；
D．从位置Ⅰ到位置Ⅱ的过程中线框的磁通量变化量大小为此过程中通过线框截面的电荷量为
故D错误。故选BC。
15．（2022春·山西大同·高二统考期中）如图所示，和是两根相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨足够长且电阻不计，匀强磁场垂直纸面向里，是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好金属杆，金属杆具有一定质量和电阻，开始时开关K断开，让杆自由下落，过段时间后，将K闭合，此时开始计时，则金属杆的速度随时间变化的可能图像是（　　）

A． B．
C． D．
【答案】AD
【详解】A．若闭合开关时，金属杆所受安培力等于重力，则金属杆做匀速运动，这是金属杆稳定时速度，A正确；
BC．若金属杆速度大于稳定速度，金属杆做减速运动，安培力大于重力，速度越来越小，合力越来越小，所以加速度越来越小，B错误，C错误；
D．若闭合开关时速度小于稳定速度，金属杆做加速运动，速度越来越大，安培力越来越大，加速度越来越小，D正确。故选AD。
16．（2022春·云南曲靖·高二校考期中）如图所示，平行倾斜导轨与足够长的平行水平导轨平滑连接，导轨光滑且电阻不计，质量为m的金属棒b静止在水平导轨上，棒与导轨垂直。图中EF虚线右侧有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。质量为2m的金属棒a垂直放置于倾斜导轨上并由静止释放,释放位置与水平导轨的高度差为h。金属棒a进入磁场后始终与金属棒b不发生碰撞,重力加速度为g，则下列说法中正确的是（    ）

A．金属棒a在下滑过程中机械能守恒
B．金属棒a进入磁场后ab棒组成的系统机械能守恒
C．整个过程两金属棒a、b上产生的焦耳热为
D．金属棒a进入磁场后，加速度减为最大加速度一半时的速度为
【答案】ACD
【详解】A．金属棒a在下滑过程中，只有重力做功，则机械能守恒，A正确；
B．金属棒a进入磁场后ab棒组成的系统会产生电能，则机械能减小，B错误；
C．金属棒下落到底端时的速度当进入磁场后，a棒减速运动，b棒加速运动，则当两棒共速时达到稳定状态，此时由动量守恒定律整个过程两金属棒a、b上产生的焦耳热为
，C正确；
D．设回路总电阻为R，金属棒刚进入磁场时的加速度金属棒a进入磁场后，加速度减为最大加速度一半时，即此时对a：由动量守恒
解得金属棒a速度为，D正确。故选ACD。
17．（2022春·江苏南通·高二统考期中）如图所示，MN、PQ是位于水平面内间距为L的电阻不计的两无限长平行导轨，M、P间接有阻值为3r的电阻，质量为m、内阻为r的导体棒ab垂直静置于导轨上，垂直于导轨平面向下的匀强磁场的磁感应强度大小为B。现给ab一水平向右、大小为v的初速度，在ab向右滑行的过程中通过电阻的电荷量为q。已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。求ab向右滑行过程中
（1）ab两端的最大电压U；
（2）ab速度为时的加速度大小a；
（3）ab中产生的焦耳热Q。

【答案】(1)；(2)；
【详解】(1)刚开始时，导体棒的速度最大，产生的感应电动势最大，ab两端的电压最大，最大电动势为
，ab两端的最大电压
(2) ab速度为时的电动势为感应电流为安培力为
由牛顿第二定律可得可得
(3) ab向右滑行的过程中通过电阻的电荷量为又，解得
由能量守恒定律可得电路中产生的焦耳热
则导体棒ab的焦耳热为
18．（2017秋·浙江湖州·高二期中）如图甲所示，M1M4、N1N4为平行放置的水平金属轨道，M4M5、N4N5为半径均为r=0.65m的竖直四分之一圆形光滑金属轨道，M4、N4为切点，M5、N5为轨道的最高点（与圆心等高）。轨道间距L=1.0m，整个装置左端接有阻值R=0.5Ω的定值电阻。M1M2N2N1、M3M4N4N3为等大的长方形区域Ⅰ、Ⅱ，两区域宽度d=0.5m，两区域之间的距离s=1.0m；区域Ⅰ内均匀分布着磁场B1，其变化规律如图（乙）所示，规定竖直向上为正方向；区域Ⅱ内分布着磁感应强度B2=0.05T匀强磁场，方向竖直向上。质量m=0.1kg、电阻R0=0.5Ω的导体棒ab在垂直于棒F=1.0N的水平恒力拉动下，从M2N2处在t=0时刻由静止开始运动，到达M3N3处撤去恒力F，ab棒穿过匀强磁场区后，恰好能到达圆形轨道的M5N5处。水平轨道与导体棒ab间的动摩擦因数μ=0.2，轨道电阻、空气阻力不计，运动过程导体棒与轨道接触良好且始终与轨道垂直， 求：
（1）0.2s末电阻R上的电流大小及方向；
（2）ab棒刚进入B2磁场时的加速度大小；
（3）ab棒在水平直轨道上向右运动过程中电阻R上产生的焦耳热Q。

【答案】（1）0.5A，由N1流向M1；（2）；（3）
【详解】（1）设导体棒ab在N2M2M3N3区域做匀加速运动的加速度大小为a1，根据牛顿第二定律有
解得，0.2s末ab棒的位移大小为所以0.2s末ab棒未进入区域Ⅱ，0~0.4s时间内区域Ⅰ中的磁场在均匀减小，产生的感应电动势大小为此时电阻R上的电流大小为A根据楞次定律可知通过R的电流方向为由N1流向M1 。
（2）ab棒从M2N2运动至M3N3所需时间为所以ab棒刚进入B2磁场时B1磁场已不再变化，此时ab棒的速度大小为产生的感应电动势大小为V通过ab棒的电流大小为A设此时ab棒的加速度大小为a2，根据牛顿第二定律有
解得
（3）B1磁场变化过程中电阻R上产生的焦耳热为设ab棒在B2磁场中运动过程中克服安培力做的功为W，对ab棒从N3M3到N5M5的运动过程根据动能定理有
解得W=0.05J根据功能关系可知此过程中回路产生的总焦耳热为又因为电阻R与ab棒的阻值相等，所以
19．（2022春·山东德州·高二统考期中）如图所示，两足够长、阻值不计、间距为的光滑平行固定金属导轨、水平放置，两导轨间存在竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量均为、阻值均为的导体棒、静止于导轨上，两导体棒与两导轨垂直，两棒间距也为，并与导轨保持良好接触。现给导体棒一个水平向右的瞬时冲量，使其获得水平向右的初速度。求：
（1）稳定时、两导体棒速度的大小；
（2）从开始到稳定的过程中，棒上产生的焦耳热；
（3）从开始到稳定的过程中，流过棒的电荷量；
（4）稳定时、两导体棒之间的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【详解】（1）两导体棒组成的系统水平方向不受外力，竖直方向合力为零。则系统动量守恒，且最终两导体棒会以相同的速度做匀速运动。以的方向为正方向，由动量守恒得解得，稳定时、两导体棒速度为
（2）由能量守恒定律有得则棒上产生的焦耳热为
（3）对棒由动量定理有即又联立解得，从开始到稳定的过程中，流过棒的电荷量为
（4）设两棒间的相对位移为，则解得
则最终稳定时，、两导体棒之间的距离为
20．（2023·辽宁·模拟预测）如图，光滑平行轨道abcd的水平部分处于竖直向上大小为的匀强磁场中，段轨道宽度为，段轨道宽度是段轨道宽度的2倍，段轨道和段轨道都足够长，将质量均为的金属棒和分别置于轨道上的段和段，且与轨道垂直。、棒电阻均为，导轨电阻不计，棒静止，让棒从距水平轨道高为h的地方由静止释放，求：
（1）棒滑至水平轨道瞬间的速度大小；
（2）棒和棒最终的速度；
（3）整个过程中系统产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2），；（3）
【详解】（1）设棒滑至水平轨道瞬间的速度大小为，对于P棒，金属棒下落h过程应用动能定理
解得P棒刚进入磁场时的速度为
（2）当P棒进入水平轨道后，切割磁感线产生感应电流。P棒受到安培力作用而减速，Q棒受到安培力而加速，Q棒运动后也将产生感应电动势，与P棒感应电动势反向，因此回路中的电流将减小。最终达到匀速运动时，回路的电流为零。P棒和Q棒产生的感应电动势大小即解得
因为当P，Q在水平轨道上运动时，它们所受到的合力并不为零，设I为回路中的电流，P棒和Q棒受到的安培力大小；因此P，Q组成的系统动量不守恒。设P棒从进入水平轨道开始到速度稳定所用的时间为，规定向右为正方向，对P，Q分别应用动量定理得；
又联立解得；
（3）由能量守恒定律得，整个过程中系统产生的焦耳热