高考物理一轮复习讲练测(全国通用)11.3电磁感应的电路、图像及动力学问(练)(原卷版+解析)

这是一份高考物理一轮复习讲练测(全国通用)11.3电磁感应的电路、图像及动力学问(练)(原卷版+解析)，共41页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l＝1m，cd间、de间、cf间分别接着阻值R＝10Ω的电阻。一阻值R＝10Ω的导体棒ab以速度v＝4m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是（ ）
A．导体棒ab中电流的流向为由b到a
B．cd两端的电压为1V
C．de两端的电压为1V
D．fe两端的电压为3V
2．穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是（ ）
A．4~6sB．2~4sC．0~2sD．6~10s
3．如图所示，在光滑水平金属框架上有一导体棒ab。第一次以速度v匀速向右平动，第二次以速度匀速向右平动，两次移动的距离相同，则两种情况下回路中产生的感应电动势和通过R的电荷量之比分别为（ ）
A．；B．；
C．；D．；
4．如图甲所示，单匝金属线圈通过导线与一金属棒相连，线圈内存在方向竖直向上的匀强磁场，规定竖直向上为磁场的正方向，线圈内磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。若规定a到b为电流的正方向，则流过金属棒的电流i随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
5．两根足够长、电阻不计且相距为的平行金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面和水平面上，斜面导轨处在垂直斜面向上的匀强磁场中，水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度均为。一质量为、长为、电阻为的光滑金属棒垂直导轨放置在倾斜导轨上，另一质量为、长为、电阻为的粗糙金属棒垂直导轨放置在水平导轨上，两金属棒始终与导轨接触良好。金属棒由静止释放，经一段时间后匀速运动，金属棒始终静止，重力加速度为，在金属棒匀速运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒匀速运动的速度大小为
B．金属棒受到水平向左的摩擦力
C．金属棒受到的摩擦力大小为
D．金属棒的热功率为
二、多选题
6．如图所示，、、、为边长为l、用均匀导线做成的正方形线框四边的中点，线框的一半放在垂直于纸面向外的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流方向为
B．点电势低于点电势
C．线框中产生的感应电动势
D．线框中、两点间的电势差为
7．如图（a），螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框abcd相连，abcd内有一柔软的正方形金属环L，L与abcd共面，当B随时间t按图（b）所示规律变化时（ ）
A．0~内，导线框中有顺时针方向的感应电流
B．0~内，金属环L有收缩趋势
C．~内，a点电势高于d点电势
D．内，金属环L中有逆时针方向的感应电流
8．如图所示，在水平光滑的平行金属导轨左端接一定值电阻R，两导轨间距为d，区域与区域内的匀强磁场磁感应强度大小相等，方向相反。导体棒ab垂直导轨放置，并与cd边界重合。现给ab一水平向右的初速度，不计导轨和ab棒电阻，若规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随时间变化的图像可能的是（ ）
A．B．C．D．
三、解答题
9．如图所示，电阻不计的金属轨道MN与M′N′平行放置，轨道间距L=2m，轨道平面与水平方向成37°角。同种材料、粗细均匀的正方形金属框abcd边长也为L，a、d两点通过铰链与轨道连接。在外力F0（F0未知）的作用下，使金属框abcd以ad为转轴顺时针匀速转动，转动角速度ω=1rad/s。t=0时刻，ab边、cd边分别与轨道重合，导体杆ef固定在导轨上，且杆ef与ad间距足够远。金属框abcd质量，各边电阻均为1Ω；杆ef的电阻为1Ω；空间存在平行于轨道且斜向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。（sin37°=0.6，cs37°=0.8）
（1）金属框abcd从t=0时刻转过180°时，请比较b点与c点的电势高低，并求出此时bc边产生的电动势大小；
（2）金属框abcd从t=0时刻转过180°时，求通过ef杆的电流瞬时值；
（3）金属框abcd从t=0时刻转过90°过程中，求外力F0对金属框abcd所做的功W。
1．(2023·山东菏泽·二模）如图所示，倾角为的斜面上固定两根足够长的平行光滑导轨，将电源、电容器和定值电阻在导轨上端分别通过开关、、与导轨连接，匀强磁场垂直斜面向下，初始时刻导体棒垂直导轨静止，下列叙述正确的是（ ）
A．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒的图像如图1
B．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒的图像如图2
C．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，导体棒的图像可能如图3
D．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，导体棒的图像一定如图4
2．(2023·湖南·长郡中学一模）如图所示，直角三角形金属框abc电阻为R，ab边长为L，bc边长为L。金属框绕ab边以角速度逆时针转动，空间中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A．若磁场方向平行ab边向上，金属框中没有感应电流，bc间电势差也为0
B．若磁场方向垂直纸面向里，图示时刻金属框中的感应电流最大
C．若磁场方向垂直纸面向里，从图示时刻开始至金属框转过的过程中，流经金属框的电量为
D．若磁场方向垂直纸面向里，从图示时刻开始至金属框转过的过程中，金属框中产生的焦耳热为
3．(2023·北京·人大附中三模）为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论不正确的是（ ）
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应
B．脉冲磁场使脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象
C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强
13．(2023·广东深圳·二模）中国电磁炮技术世界领先，下图是一种电磁炮简易模型。间距为L的平行导轨水平放置，导轨间存在竖直方向、磁感应强度为B的匀强磁场，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源。带有炮弹的金属棒垂直放在导轨上，金属棒电阻为R，导轨电阻不计。通电后棒沿图示方向发射。则（ ）
A．磁场方向竖直向下
B．闭合开关瞬间，安培力的大小为
C．轨道越长，炮弹的出射速度一定越大
D．若同时将电流和磁场方向反向，炮弹将沿图中相反方向发射
5．(2023·四川省南充高级中学高三开学考试）如图（甲）所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D（正向电阻为0，反向电阻无穷大）。t＝0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律如图（乙）所示，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
6.(2023·上海嘉定·二模）如图甲所示，足够长但电阻可忽略的平行金属导轨MN、PQ由水平部分和倾斜部分组成，且平滑连接，导轨间宽度L＝0.5m。水平部分是粗糙的，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.4T；倾斜部分是光滑的，该处没有磁场。导体棒a，b可在导轨上滑动，质量均为m＝0.2kg，电阻均为R＝0.5Ω。将b棒放在水平导轨上，a棒置于斜轨高h处，由静止释放。已知在a棒运动过程中，b棒恰能保持静止，且a，b间距离足够远。若导体棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ=0.2，运动时始终与导轨垂直且接触良好，忽略回路中感应电流的磁场，g取10m/s2。求：
（1）由导体棒和导轨组成的回路中的最大电流Im，并在图中画出导体棒b中的电流方向；
（2）释放时导体棒a所在的高度h；
（3）若导体棒a以一定的初速度释放，经过一段时间后，b开始运动起来，当导体棒b达到最大速度时，棒a的加速度大小是多少？
（4）以导体棒b开始运动时为计时零点，在图乙中定性画出导体棒b的v-t图像。
7.(2023·山东·文登新一中高三模拟）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示。两根导体棒的质量均为m，棒ab和cd的有效电阻分别为2R和R。回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：
（1）在运动过程棒ab产生的焦耳热最多是多少？
（2）当ab棒的速度变为初速度的时，棒cd的速度和加速度分别是多少？
8.(2023·安徽淮北·二模）如图所示，固定的平行金属导轨由水平导轨和竖直放置的四分之一圆弧导轨组成，水平导轨足够长，圆弧导轨半径r=0.8m，导轨间距L=1.0m，水平导轨与圆弧导轨在底端平滑连接。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。导体棒PQ、MN的质量分别为m1=2.0kg、m2=1.0kg，电阻分别为R1=3.0、R2=1.0，导体棒PQ与导轨间动摩擦因数=0.4，先将MN锁定在圆弧导轨顶端。对导体棒PQ施加一个水平向左、大小F=9N的恒力作用，使其沿水平导轨从静止开始运动，经过时间t=9s棒PQ恰好达到最大速度；然后将PQ棒锁定，并解除MN棒的锁定，同时给MN棒一个v=4m/s的竖直向下的初速度，该棒恰好能够沿圆弧导轨一直匀速下滑。不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨始终垂直且保持良好接触。重力加速度g取10m/s2。求：
（1）导体棒PQ运动过程中达到的最大速度；
（2）导体棒PQ从静止达到最大速度经过的位移；
（3）导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中，MN克服摩擦力做的功。
1.(2023·全国·高考真题）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（ ）
A．B．C．D．
2.(2023·浙江·高考真题）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．棒产生的电动势为
B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为
D．电容器所带的电荷量为
4.（2008·全国·高考真题）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A．B．C．D．
5.（2012·全国·高考真题）如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（ ）
A．B．C．D．
6.（2013·全国·高考真题）纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化．一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示。若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
7.（2013·山东·高考真题）将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（ ）
A．B．C．D．
7.(2023·湖南·高考真题）如图，间距的U形金属导轨，一端接有的定值电阻，固定在高的绝缘水平桌面上。质量均为的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为，与导轨间的动摩擦因数均为0.1（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），导体棒距离导轨最右端。整个空间存在竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为。用沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去，导体棒a离开导轨后落到水平地面上。重力加速度取，不计空气阻力，不计其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为
B．导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变
C．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势
D．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻的电荷量为
8.(2023·全国·高考真题）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内（ ）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
9.(2023·浙江·高考真题）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时施加回撤力F，在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t1至t3时间内F=(800－10v）N，t3时撤去F。已知起飞速度v1=80m/s，t1=1.5s，线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m，飞机的质量M=10kg，动子和线圈的总质量m=5kg，R0=9.5Ω，B=0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求
（1）恒流源的电流I；
（2）线圈电阻R；
（3）时刻t3。
专题11.3 电磁感应的电路、图像及动力学问
一、单选题
1．如图所示，两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置，间距为l＝1m，cd间、de间、cf间分别接着阻值R＝10Ω的电阻。一阻值R＝10Ω的导体棒ab以速度v＝4m/s匀速向左运动，导体棒与导轨接触良好；导轨所在平面存在磁感应强度大小B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是（ ）
A．导体棒ab中电流的流向为由b到a
B．cd两端的电压为1V
C．de两端的电压为1V
D．fe两端的电压为3V
答案:B
解析：
A．由右手定则可知ab中电流方向为a→b，故A错误；
BCD．导体棒ab切割磁感线产生的感应电动势
ab为电源，cd间电阻R为外电路负载，de和cf间电阻中无电流，de、cf间无电压，因此cd和fe两端电压相等，即
故B正确，CD错误。
故选B。
2．穿过某线圈的磁通量随时间的变化关系如图所示，在线圈内产生感应电动势最大值的时间段是（ ）
A．4~6sB．2~4sC．0~2sD．6~10s
答案:A
解析：
根据
可知图像斜率的值反映电动势的值，由图可知4—6s图像的斜率值最大，线圈内产生感应电动势最大。
故选A。
3．如图所示，在光滑水平金属框架上有一导体棒ab。第一次以速度v匀速向右平动，第二次以速度匀速向右平动，两次移动的距离相同，则两种情况下回路中产生的感应电动势和通过R的电荷量之比分别为（ ）
A．；B．；
C．；D．；
答案:B
解析：
根据法拉第电磁感应定律
可知两种情况下回路中产生的感应电动势之比
根据
结合
联立可得
可得
故B正确，ACD错误。
故选B。
4．如图甲所示，单匝金属线圈通过导线与一金属棒相连，线圈内存在方向竖直向上的匀强磁场，规定竖直向上为磁场的正方向，线圈内磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。若规定a到b为电流的正方向，则流过金属棒的电流i随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
答案:A
解析：
由图乙发现，时间内磁感应强度均匀增加，时间内磁感应强度均匀减小，且两段时间内的磁感应强度变化率相同。根据楞次定律和安培定则可知，时间内感应电流为负方向，时间内感应电流为正方向，根据法拉第电磁感应定律

可知两段时间内的感应电流大小相等，保持不变，A正确，BCD错误。
故选A。
5．两根足够长、电阻不计且相距为的平行金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面和水平面上，斜面导轨处在垂直斜面向上的匀强磁场中，水平导轨处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度均为。一质量为、长为、电阻为的光滑金属棒垂直导轨放置在倾斜导轨上，另一质量为、长为、电阻为的粗糙金属棒垂直导轨放置在水平导轨上，两金属棒始终与导轨接触良好。金属棒由静止释放，经一段时间后匀速运动，金属棒始终静止，重力加速度为，在金属棒匀速运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A．金属棒匀速运动的速度大小为
B．金属棒受到水平向左的摩擦力
C．金属棒受到的摩擦力大小为
D．金属棒的热功率为
答案:C
解析：
A．设金属棒匀速运动的速度为，则有
，，
根据受力平衡可得
联立解得
A错误；
BC．对棒根据右手定则，可知流过棒的电流方向由流向，根据左手定则可知金属棒受到的安培力水平向左，根据受力平衡可知金属棒受到水平向右的摩擦力，大小为
B错误，C正确；
D．根据
可知回路中的电流为
金属棒的热功率为
D错误。
故选C。
二、多选题
6．如图所示，、、、为边长为l、用均匀导线做成的正方形线框四边的中点，线框的一半放在垂直于纸面向外的匀强磁场中，当磁场以的变化率增强时，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流方向为
B．点电势低于点电势
C．线框中产生的感应电动势
D．线框中、两点间的电势差为
答案:AB
解析：
A．当磁场增强时，由楞次定律可判定感应电流的方向为，A正确；
B．线框上半部分为等效电源，在电源内部，电流从电源的负极流向正极，故点电势低于点电势，B正确；
C．由法拉第电磁感应定律得
C错误；
D．线框中、两点的电势差的绝对值为电动势的一半，点电势低于点电势，则、两点的电势差为
D错误。
故选AB。
7．如图（a），螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框abcd相连，abcd内有一柔软的正方形金属环L，L与abcd共面，当B随时间t按图（b）所示规律变化时（ ）
A．0~内，导线框中有顺时针方向的感应电流
B．0~内，金属环L有收缩趋势
C．~内，a点电势高于d点电势
D．内，金属环L中有逆时针方向的感应电流
答案:AC
解析：
A．由题意可知，在0～t1内外加磁场的磁感应强度均匀增加且斜率不变，根据楞次定律，可知导线框内有顺时针方向的感应电流，故A正确；
B．在0～t1内外加磁场的磁感应强度均匀增加且斜率不变，根据法拉第电磁感应定律，可知流过导线框的是恒定电流，故在abcd平面内产生恒定的磁场，故通过金属环L的磁通量没有变化，故B错误；
C．~内外加磁场的磁感应强度减小，然后再反向增大，根据楞次定律，可知导线框内有逆时针方向的感应电流，螺线管作为电流，其内部的电流由d流向a，故a点电势高于d点电势，故C正确；
D．内外加磁场的磁感应强度反向减小，根据楞次定律，可知导线框内有顺时针方向的感应电流，且图线的斜率越来越小，根据法拉第电磁感应定律，可知流过导线框的电流越来越小，故在abcd平面内产生向里减小的磁场，根据楞次定律，可知金属环L中有顺时针方向的感应电流，故D错误。
故选AC。
8．如图所示，在水平光滑的平行金属导轨左端接一定值电阻R，两导轨间距为d，区域与区域内的匀强磁场磁感应强度大小相等，方向相反。导体棒ab垂直导轨放置，并与cd边界重合。现给ab一水平向右的初速度，不计导轨和ab棒电阻，若规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随时间变化的图像可能的是（ ）
A．B．C．D．
答案:AC
解析：
根据右手定则可知：金属棒刚进入磁场时，电流方向为逆时针，感应电流大小为
导体棒所受安培力
与速度方向相反，可知导体棒做减速运动，速度减小，感应电流减小，所受安培力减小，导体棒做加速度减小的减速运动，电流
A．若导体棒在出磁场之前速度减为零，则A选项正确；
BCD．若导体棒经过左边磁场后速度不为零，当导体棒做匀速运动时，经过左边磁场的时间
导体棒做加速度减小的减速运动，则经过左边磁场的时间
导体棒进入右边磁场后，根据右手定则可知电流方向为顺时针，可知C正确，BD错误。
故选AC。
三、解答题
9．如图所示，电阻不计的金属轨道MN与M′N′平行放置，轨道间距L=2m，轨道平面与水平方向成37°角。同种材料、粗细均匀的正方形金属框abcd边长也为L，a、d两点通过铰链与轨道连接。在外力F0（F0未知）的作用下，使金属框abcd以ad为转轴顺时针匀速转动，转动角速度ω=1rad/s。t=0时刻，ab边、cd边分别与轨道重合，导体杆ef固定在导轨上，且杆ef与ad间距足够远。金属框abcd质量，各边电阻均为1Ω；杆ef的电阻为1Ω；空间存在平行于轨道且斜向上的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。（sin37°=0.6，cs37°=0.8）
（1）金属框abcd从t=0时刻转过180°时，请比较b点与c点的电势高低，并求出此时bc边产生的电动势大小；
（2）金属框abcd从t=0时刻转过180°时，求通过ef杆的电流瞬时值；
（3）金属框abcd从t=0时刻转过90°过程中，求外力F0对金属框abcd所做的功W。
答案:（1）2V；（2）；（3）2π（J）
解析：
（1）线圈顺指针转过180°时，根据右手定则判断可知，电流方向从c到b，在电源内部，电流由负极流向正极，所以b点的电势较高。bc边的瞬时感应电动势大小为
（2）根据题意，回路的总电阻为
则
（3）金属框abcd从t=0时刻转过90°过程中，bc边感应电动势的有效值为
该过程产生的总焦耳热为
根据功能关系可知，克服安培力做的功等于产生的总的焦耳热，则有
该过程中，克服重力做的功为
对金属框，根据动能定理有
联立上式解得
1．(2023·山东菏泽·二模）如图所示，倾角为的斜面上固定两根足够长的平行光滑导轨，将电源、电容器和定值电阻在导轨上端分别通过开关、、与导轨连接，匀强磁场垂直斜面向下，初始时刻导体棒垂直导轨静止，下列叙述正确的是（ ）
A．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒的图像如图1
B．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒的图像如图2
C．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，导体棒的图像可能如图3
D．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，导体棒的图像一定如图4
答案:C
解析：
A．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒与电阻构成回路，根据
，，
可得
根据牛顿第二定律可得导体棒的加速度为
可知随着导体棒速度的增加，导体棒的加速度逐渐减小，A错误；
B．闭合，、断开，由静止释放导体棒，导体棒与电容器构成回路，则有
电容器极板电荷量为
电路电流为
导体棒受到的安培力为
根据牛顿第二定律可得
解得
可知导体棒的加速度保持不变，B错误；
C．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，可知闭合开关瞬间导体棒的速度为
导体棒受到的安培力大小为
若
可知导体棒继续向下加速，随着速度的增加，安培力增大，加速度减小，当安培力与重力沿斜面向下分力平衡时，导体棒做匀速直线运动，C正确；
D．、、断开，由静止释放导体棒后闭合开关，可知闭合开关瞬间导体棒的速度为
导体棒切割磁感线产生的电动势为
根据右手定则可知动生电动势的方向与电源的电动势方向相反，若
则回路的电流为
安培力方向沿斜面向上，大小为
若刚好满足
导体棒向下匀速直线运动，D错误；
故选C。
2．(2023·湖南·长郡中学一模）如图所示，直角三角形金属框abc电阻为R，ab边长为L，bc边长为L。金属框绕ab边以角速度逆时针转动，空间中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场。下列说法正确的是（ ）
A．若磁场方向平行ab边向上，金属框中没有感应电流，bc间电势差也为0
B．若磁场方向垂直纸面向里，图示时刻金属框中的感应电流最大
C．若磁场方向垂直纸面向里，从图示时刻开始至金属框转过的过程中，流经金属框的电量为
D．若磁场方向垂直纸面向里，从图示时刻开始至金属框转过的过程中，金属框中产生的焦耳热为
答案:D
解析：
A．磁场方向平行ab边向上时，金属框磁通量不变，不产生感应电流，但bc边切割磁感线，有感应电动势，bc电势差不为0，A错误；
B．若磁场方向垂直纸面向里，金属框转动产生正弦式交变电流，图示时刻感应电流为0，B错误；
C．从图示时刻开始至金属框转过的过程有
解得
C错误；
D．从图示时刻开始至金属框转过的过程中，金属框中产生的焦耳热由
联立解得
故D正确。
故选D。
3．(2023·北京·人大附中三模）为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论不正确的是（ ）
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应
B．脉冲磁场使脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象
C．若将脉冲电流改为恒定电流，可持续对脑神经产生电刺激作用
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强
答案:C
解析：
A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应，A正确，不符合题意；
B．脉冲磁场使脑部特定区域产生感应电流是电磁感应现象，B正确，不符合题意；
C．若将脉冲电流改为恒定电流，线圈将会产生恒定磁场，故不会产生持续的感应电场及感应电流，不会对脑神经产生电刺激作用，C错误，符合题意；
D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，可知在脑部特定区域产生相同磁通量变化的时间缩短，根据法拉第电磁感应定律可知在脑部产生的感应电场及感应电流会增强，D正确，不符合题意。
故选C。
13．(2023·广东深圳·二模）中国电磁炮技术世界领先，下图是一种电磁炮简易模型。间距为L的平行导轨水平放置，导轨间存在竖直方向、磁感应强度为B的匀强磁场，导轨一端接电动势为E、内阻为r的电源。带有炮弹的金属棒垂直放在导轨上，金属棒电阻为R，导轨电阻不计。通电后棒沿图示方向发射。则（ ）
A．磁场方向竖直向下
B．闭合开关瞬间，安培力的大小为
C．轨道越长，炮弹的出射速度一定越大
D．若同时将电流和磁场方向反向，炮弹将沿图中相反方向发射
答案:B
解析：
A．流过炮弹的电流为逆时针方向，所受安培力水平向右，根据左手定则可知磁场方向竖直向上，故A错误；
B．闭合开关瞬间电流为
则安培力为
故B正确；
C．金属棒开始运动后会产生反电动势，随着速度增大，反电动势随之增大，则金属棒的电流越来越小，安培力也越来越小，直到通过金属棒的电流为零，速度达到最大，所以炮弹的出射速度有最大值，故C错误；
D．若同时将电流和磁场方向反向，根据左手定则可知，炮弹发射方向不变，故D错误。
故选B。
5．(2023·四川省南充高级中学高三开学考试）如图（甲）所示，匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有阻值为R的电阻和理想二极管D（正向电阻为0，反向电阻无穷大）。t＝0时刻起阻值也为R的导体棒ab在外力作用下向右运动，其速度变化规律如图（乙）所示，运动过程中棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，不计导轨电阻，则金属棒两端电压Uab随时间t变化的关系图像可能正确的是（ ）
A．B．
C．D．
答案:A
解析：
由图乙可得速度随时间变化规律的数学表达式为
当导体棒向右运动时，由右手定则可知回路中产生逆时针方向的感应电流，二极管导通，由电磁感应定律，则得金属棒两端电压为
（0≤t≤）
当导体棒向左运动时，由右手定则可知金属棒a端电势低于b端电势，二极管截止，由电磁感应定律，则得金属棒两端电压为
（≤t≤T）
由以上分析可知A正确，BCD错误。
故选A。
6.(2023·上海嘉定·二模）如图甲所示，足够长但电阻可忽略的平行金属导轨MN、PQ由水平部分和倾斜部分组成，且平滑连接，导轨间宽度L＝0.5m。水平部分是粗糙的，处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.4T；倾斜部分是光滑的，该处没有磁场。导体棒a，b可在导轨上滑动，质量均为m＝0.2kg，电阻均为R＝0.5Ω。将b棒放在水平导轨上，a棒置于斜轨高h处，由静止释放。已知在a棒运动过程中，b棒恰能保持静止，且a，b间距离足够远。若导体棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ=0.2，运动时始终与导轨垂直且接触良好，忽略回路中感应电流的磁场，g取10m/s2。求：
（1）由导体棒和导轨组成的回路中的最大电流Im，并在图中画出导体棒b中的电流方向；
（2）释放时导体棒a所在的高度h；
（3）若导体棒a以一定的初速度释放，经过一段时间后，b开始运动起来，当导体棒b达到最大速度时，棒a的加速度大小是多少？
（4）以导体棒b开始运动时为计时零点，在图乙中定性画出导体棒b的v-t图像。
答案:（1）2A，沿杆方向向里；（2）5m；（3）4m/s2；（4）见解析
解析：
（1）对b棒做受力分析，因为恰能静止，所以有
FA1=f1
即
BImL=
a棒切割磁感线产生感应电流，根据右手定则，先判断a中的感应电流，再判断b中的感应电流，方向如图沿杆方向向里。
（2）a进入磁场后，受重力、安培力和摩擦力，速度越来越小，回路中的电流越来越小，最大电流出现在a进入磁场瞬间。
设导体棒a此时的速度为v，有
=
解得
v=10m/s
由于斜轨光滑，棒a在斜轨滑动过程中，只有重力做功，机械能守恒以水平轨道所在平面为零势能面
mgh=
解得
h=5m
（3）当安培力等于摩擦力时，b棒速度最大。
b棒：
BIL=
a棒：
（4）a棒进入磁场时，b棒开始运动只要va>vb 根据楞次定律，b棒受到向右的安培力 当va=vb，感应电流为0，安培力为0。整个过程，b棒受力如图，安培力开始大于f1，后逐渐减小至0。
先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，最后做匀减速运动至静止，对应v-t图像如下
7.(2023·山东·文登新一中高三模拟）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为L，导轨上面横放着两根导体棒ab和cd，构成矩形回路，如图所示。两根导体棒的质量均为m，棒ab和cd的有效电阻分别为2R和R。回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，若两导体棒在运动中始终不接触，求：
（1）在运动过程棒ab产生的焦耳热最多是多少？
（2）当ab棒的速度变为初速度的时，棒cd的速度和加速度分别是多少？
答案:（1）；（2），
解析：
（1）从初始到两棒速度相等的过程中，两棒总动量守恒，则有
解得
由能的转化和守恒得
（2）设棒的速度变为时，棒的速度为，则由动量守恒可知
解得
此时回路中的电动势为
此时回路中的电流为
此时棒所受的安培力为
由牛顿第二定律可得，棒的加速度
棒的加速度大小是，方向是水平向右
8.(2023·安徽淮北·二模）如图所示，固定的平行金属导轨由水平导轨和竖直放置的四分之一圆弧导轨组成，水平导轨足够长，圆弧导轨半径r=0.8m，导轨间距L=1.0m，水平导轨与圆弧导轨在底端平滑连接。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=1T。导体棒PQ、MN的质量分别为m1=2.0kg、m2=1.0kg，电阻分别为R1=3.0、R2=1.0，导体棒PQ与导轨间动摩擦因数=0.4，先将MN锁定在圆弧导轨顶端。对导体棒PQ施加一个水平向左、大小F=9N的恒力作用，使其沿水平导轨从静止开始运动，经过时间t=9s棒PQ恰好达到最大速度；然后将PQ棒锁定，并解除MN棒的锁定，同时给MN棒一个v=4m/s的竖直向下的初速度，该棒恰好能够沿圆弧导轨一直匀速下滑。不计导轨电阻，导体棒MN、PQ与导轨始终垂直且保持良好接触。重力加速度g取10m/s2。求：
（1）导体棒PQ运动过程中达到的最大速度；
（2）导体棒PQ从静止达到最大速度经过的位移；
（3）导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中，MN克服摩擦力做的功。
答案:（1）4m/s；（2）4m；（3）7.372J
解析：
（1）金属棒PQ先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金属棒达到最大速度，此后开始做匀速直线运动，设最大速度为vm，则速度达到最大时有
又
解得
（2）对PQ棒从静止达到最大速度的过程应用动量定理可得
其中
故安培力的冲量为
联立以上各式解得
（3）导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中，导体棒MN垂直于磁场方向的有效切割速度为
（为导体棒MN的速度与竖直向下方向的夹角）
设导体棒MN做匀速圆周运动角速度为，则
感应电动势
故导体棒MN沿圆弧导轨下滑的过程中，电路中产生的是正弦交流电，故感应电动势的有效值为
经过的时间
根据焦耳定律可得回路中产生的焦耳热为
MN下滑过程中根据动能定理可得
解得导体棒MN克服摩擦力做功为
1.(2023·全国·高考真题）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（ ）
A．B．C．D．
答案:C
解析：
设圆线框的半径为r，则由题意可知正方形线框的边长为2r，正六边形线框的边长为r；所以圆线框的周长为
面积为
同理可知正方形线框的周长和面积分别为
，
正六边形线框的周长和面积分别为
，
三线框材料粗细相同，根据电阻定律
可知三个线框电阻之比为
根据法拉第电磁感应定律有
可得电流之比为：
即
故选C。
2.(2023·浙江·高考真题）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．棒产生的电动势为
B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为
D．电容器所带的电荷量为
答案:B
解析：
A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势
A错误；
B．电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则
即
B正确；
C．电阻消耗的功率
C错误；
D．电容器所带的电荷量
D错误。
故选B。
4.（2008·全国·高考真题）矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流i的正方向，下列各图中正确的是（ ）
A．B．C．D．
答案:D
解析：
试题分析：由图可知，0-1s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0-1s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为逆时针，即电流为负方向；同理可知，1-2s内电路中的电流为顺时针，2-3s内，电路中的电流为顺时针，3-4s内，电路中的电流为逆时针，由可知，电路中电流大小恒定不变．
故选D
考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律
【名师点睛】本题要求学生能正确理解B-t图的含义，注意图线的斜率等于磁感应强度的变化率，斜率的符号能反映感应电流的方向，知道这些才能准确的利用楞次定律进行判定．
5.（2012·全国·高考真题）如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（ ）
A．B．C．D．
答案:C
解析：
设半圆弧的半径为L，导线框的电阻为R，当从静止开始绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，根据转动切割感应电动势公式得：线框中产生的感应电动势大小为
由欧姆定律得感应电流为
当线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化时，根据法拉第电磁感应定律得
又
根据欧姆定律得感应电流为
由题设知
于是得
解得，故选C。
6.（2013·全国·高考真题）纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化．一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示。若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
答案:C
解析：
由右手定则可判，开始时感应电动势为正，故D错误；设经时间t导体杆转过的角度为α，则：
α=ωt
导体杆有效切割长度为：
L=2Rsinωt
由：
E＝BL2ω
可知：
E=2BR2ωsin2ωt
B、R、ω不变，切割的有效长度随时间先增大后减小，且做非线性、非正弦的变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故ABD错误，C正确。
故选C。
7.（2013·山东·高考真题）将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图像是（ ）
A．B．C．D．
答案:B
解析：
在内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律可得
则闭合电路中产生的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变。ab边在磁场中所受的安培力
由于匀强磁场Ⅰ中磁感应强度B恒定，则，安培力为平行t轴的直线，方向向左（为负）。同理分析可得在,安培力与时间的关系为内F-t关于时间轴对称一条的直线。
故选B。
【点睛】
本题要求学生能正确理解B-t图的含义，故道B如何变化，才能准确的利用楞次定律进行判定。根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的变化，由欧姆定律判断感应电流的变化，进而可确定安培力大小的变化。
7.(2023·湖南·高考真题）如图，间距的U形金属导轨，一端接有的定值电阻，固定在高的绝缘水平桌面上。质量均为的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为，与导轨间的动摩擦因数均为0.1（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），导体棒距离导轨最右端。整个空间存在竖直向下的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度大小为。用沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去，导体棒a离开导轨后落到水平地面上。重力加速度取，不计空气阻力，不计其他电阻，下列说法正确的是（ ）
A．导体棒a离开导轨至落地过程中，水平位移为
B．导体棒a离开导轨至落地前，其感应电动势不变
C．导体棒a在导轨上运动的过程中，导体棒b有向右运动的趋势
D．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电阻的电荷量为
答案:BD
解析：
C．导体棒a在导轨上向右运动，产生的感应电流向里，流过导体棒b向里，由左手定则可知安培力向左，则导体棒b有向左运动的趋势，故Ｃ错误；
A．导体棒b与电阻R并联，有
当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，有
联立解得a棒的速度为
a棒做平抛运动，有
联立解得导体棒a离开导轨至落地过程中水平位移为
故A错误；
B．导体棒a离开导轨至落地前做平抛运动，水平速度切割磁感线，则产生的感应电动势不变，故B正确；
D．导体棒a在导轨上运动的过程中，通过电路的电量为
导体棒b与电阻R并联，流过的电流与电阻成反比，则通过电阻的电荷量为
故D正确。
故选BD。
8.(2023·全国·高考真题）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内（ ）
A．圆环所受安培力的方向始终不变
B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向
C．圆环中的感应电流大小为
D．圆环中的感应电动势大小为
答案:BC
解析：
AB、根据B-t图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向的方向在t0时刻发生变化，则A错误，B正确；
CD、由闭合电路欧姆定律得：，又根据法拉第电磁感应定律得：，又根据电阻定律得：，联立得：，则C正确，D错误．
故本题选BC．
9.(2023·浙江·高考真题）舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可在水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为B。开关S与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R0，同时施加回撤力F，在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t1至t3时间内F=(800－10v）N，t3时撤去F。已知起飞速度v1=80m/s，t1=1.5s，线圈匝数n=100匝，每匝周长l=1m，飞机的质量M=10kg，动子和线圈的总质量m=5kg，R0=9.5Ω，B=0.1T，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求
（1）恒流源的电流I；
（2）线圈电阻R；
（3）时刻t3。
答案:（1）80A；（2）；（3）
解析：
（1）由题意可知接通恒流源时安培力
动子和线圈在0~t1时间段内做匀加速直线运动，运动的加速度为
根据牛顿第二定律有
代入数据联立解得
（2）当S掷向2接通定值电阻R0时，感应电流为
此时安培力为
所以此时根据牛顿第二定律有
由图可知在至期间加速度恒定，则有
解得
，
（3）根据图像可知
故；在0~t2时间段内的位移
而根据法拉第电磁感应定律有
电荷量的定义式
可得
从t3时刻到最后返回初始位置停下的时间段内通过回路的电荷量，根据动量定理有
联立可得
解得