新高考物理二轮复习提分讲与练专题11 电磁感应与动量、能量、电路的综合（培优专练）（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考物理二轮复习提分讲与练专题11 电磁感应与动量、能量、电路的综合（培优专练）（2份，原卷版+解析版）试卷主要包含了新考法，新情境【发电机】构成等内容，欢迎下载使用。

1．新情境【电磁制动刹车系统】（2026·云南省昆明市第一中学·上学期第四次联考）电磁制动刹车系统具有刹车迅速、定位准确、安全可靠、结构简单、更换维修简便等特点。如图所示是某游乐场的电磁刹车系统示意简图，在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为，方向竖直向上，有磁场与无磁场区域的宽度均为，导轨之间的距离为，水平轨道足够长。机车车身固定有匝数为，电阻为的闭合金属线圈，线圈垂直于导轨方向宽度为，平行于导轨方向宽度为，机车与线圈总质量为。机车从离水平轨道高的位置沿弧形轨道由静止滑下，当车身完全进入水平轨道后开始进入磁场区域，忽略机车车身通过磁场区域时形成的涡流的影响，重力加速度为，不计一切摩擦，求：
（1）机车刚进入磁场时加速度的大小；
（2）机车的制动距离。
2．新考法如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（ ）
A. 当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为
B. 线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为
C. 磁场Ⅱ的宽度为
D. 线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为
3．新情境【舰载机电磁弹射】（2026·广东省揭阳市·上学期期中考试）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。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，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，可以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。开关与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；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终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图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求：
（1）动子和线圈向前运动的最大位移；
（2）回撤力与动子速度大小的关系式；
（3）图丙中的数值。（保留两位有效数字）
4．新考法（2026·内蒙古自治区巴彦淖尔市第一中学·上学期期中考试）（多选）如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨、水平放置，、间距，、的延长线相交于点且，点到的距离，、两端与阻值的电阻相连。虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度，一根长度也为、质量为电阻不计的金属棒，在外力作用下从处以初速度沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻上消耗的电功率不变。则：（ ）
A. 电路中的电流
B. 金属棒向右运动过程中克服安培力做的功
C. 金属棒向右运动过程中外力做功的平均功率
D. 金属棒向右运动过程中在电阻中流过的电量
5．新情境【发电机】（2026·浙江省浙东北县域名校发展联盟（ZDB）·一模）某发电机简化结构如图所示，它由质量均为m、电阻不计、半径分别为r、2r的两金属圆环，四根长为2r、电阻均为R的轻杆，以及直径可忽略的轻质转轴（转轴垂直圆环）构成。相互正交的轻杆将内、外金属环焊接固定，并固定在转轴上，装置的下半部分处于磁感应强度大小为B，方向垂直金属环平面向里的匀强磁场中，且始终只有两根轻杆位于磁场内。足够长的细绳绕在内金属环上，拉动细绳可使整个装置转动。不计转轴摩擦和电阻、及各固定连接处的电阻和空气阻力。
（1）若装置顺时针以角速度ω转动时
①判断内、外金属环上的电势高低；
②求内、外金属环之间的杆切割磁感线产生的电动势；
③求轻杆两端点间的电压；
（2）用恒力F拉动轻绳，装置从静止开始转动至转速到达最大值时恒力做功W，求角速度最大值以及该装置在此过程中产生焦耳热Q。
6．新考法如图所示，绝缘水平面上固定一平行金属导轨，导轨两端分别与足够长的倾斜平行金属导轨平滑连接，导轨间距均为，水平导轨中部的cdef矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。现有质量的金属棒a从左侧轨道上高为处由静止释放，穿过磁场区域后，与静止的质量的金属棒b发生弹性碰撞。碰后瞬间b棒的速度大小为，并沿右侧轨道上升到最大高度时锁定。已知两金属棒接入电路的阻值均为，导轨电阻不计，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取，不计一切摩擦阻力。求：
（1）a棒刚进入磁场区域时的加速度大小；
（2）矩形区域cf的长度x；
（3）a棒最终停止时与cd间的距离及整个运动过程中a棒产生的焦耳热。
7．新考法（2026·浙江省嘉兴市·一模）如图所示，水平桌面上固定两根间距的平行金属导轨ef、gh，导轨左端通过开关S连接电源，S接1时，导轨与交流电源S1、理想二极管和理想电流表连接，S接2时，导轨与恒流源S2连接，导轨右端与长度均为的倾斜导轨MN、PQ连接，MN、PQ与水平面的夹角、与PM的夹角均为（俯视图如图），导轨末端P、M处垂直导轨放置长度、质量、电阻的导体棒a，磁感应强度的匀强磁场垂直斜面PQNM向下（图中未画出）。桌面右侧水平地面上有两根间距、与桌面的高度差，且可沿水平面左右移动的足够长金属导轨EF、GH，导轨左端分别有一段倾角可调的极短斜面，以确保金属棒a下落时速度沿斜面方向，该导轨最左端EG相距处垂直导轨放置有长度、质量、电阻的导体棒b，该区域存在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，其他电阻和阻力均忽略不计。
（1）若导体棒a固定，S接1，电源电压u随时间t的变化满足（），求：
①在时刻，导体棒a受到的安培力大小；
②电流表的示数。
（2）若导体棒a不固定，S接2，恒流源电流恒为，则：
①a到达倾斜导轨末端的速度大小v；
②通过计算判断导体棒a能否与导体棒b相碰。
8．新考法（2026·陕西省宝鸡市岐山高级中学·上学期期中考试）如图所示，质量为的导体棒置于光滑的倾斜导轨上，两导轨平行且间距，与水平面夹角为37°。整个空间中存在一个与导轨面垂直的磁感应强度为的匀强磁场。右侧导轨底部连接一单刀双掷开关S，可接通电源E或定值电阻R。导体棒初速度沿导轨向上，大小为。已知导轨足够长、导体棒始终与导轨垂直且良好接触，导体棒连入电路的电阻和定值电阻R的阻值均为，导轨电阻不计，电源E的电动势为、内阻，，，重力加速度g取。
（1）若单刀双掷开关接定值电阻R，求导体棒的初始加速度大小；
（2）若单刀双掷开关接定值电阻R，导体棒从出发至回到初始位置的时间为1.1s，求导体棒回到初始位置时的速度大小；
（3）若单刀双掷开关接电源E，导体棒从出发至速度达到最小值经历的时间为，求该过程中导体棒上产生的焦耳热（最终结果保留2位有效数字）。

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1．（2026·云南省临沧市第一中学·上学期期中考试）（多选）如图所示，倒U型等间距光滑导轨倾斜放置，，在中存在垂直导轨平面向下的匀强磁场（图中未画出）。一金属棒从上方静止释放，金属棒向下运动过程中始终与导轨接触良好且与平行，不计导轨电阻，I为金属棒中的电流、q为通过金属棒的电量、U为金属棒两端的电压、P为金属棒中的电功率，若从金属棒刚进入磁场开始计时，它在磁场中运动的过程中，下列图像中不可能正确的有（ ）
A. B.
C. D.
2．（2026·云南省昆明市云南师范大学实验中学·上学期期中考试）如图所示，光滑绝缘的水平面上有垂直水平面的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁场区域Ⅰ和Ⅱ的宽度、两磁场区域之间的距离均为，磁场方向如图所示。边长为的正方形导线框位于水平面上，且边与磁场边界平行。某时刻线框以的初速度水平向右运动，穿过匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ。已知线框的质量为，电阻为，匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度大小均为。求：
（1）线框边进入磁场区域Ⅰ瞬间，边所受安培力的大小
（2）线框边进入磁场区域Ⅱ瞬间，线框的速度大小
（3）线框穿过区域Ⅰ和Ⅱ过程中产生的热量。
3．如图所示，一粗细均匀的矩形线框平放在光滑绝缘的水平面上，线框长为2L，宽为L，质量为m，电阻为R，边长为2L的正方形区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁场左边界在线框两长边的中点MN上。
（1）若磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为B=B0sinωt，并控制线框保持静止，求：
①线框中电动势的最大值Em；
②磁感应强度变化的一个周期内线框中产生的内能Q。
（2）若磁场的磁感应强度恒为B0，磁场从图示位置开始以较大的速度v0匀速向左运动，线框同时从静止释放，当线框刚要完全处于磁场中时，线框的速度大小为v。
①求此时线框中的电动势E；
②若v为未知量，求出v的表达式。
4．（2026·青海省西宁市大通回族土族自治县·上学期期中考试）如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。
（1）判断通过电阻的电流方向；
（2）求线圈产生的感应电动势大小；
（3）求电阻两端的电压和时间内产生的焦耳热。
5．（2026·内蒙古自治区巴彦淖尔市第一中学·上学期期中考试）为了监测变电站向外输电的情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表则（ ）
A. N1N4
C. a为交流电压表，b为交流电流表
D. a为交流电流表，b为交流电压表
6．（2026·河南省新乡市河南师范大学附属中学·上学期期中考试）（多选）如图甲，两根足够长直平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接定值电阻R。导轨处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，一根金属棒垂直导轨放置，金属棒接入电路的电阻不计，给金属棒一个水平向右、大小为的初速度，此后金属棒运动的速度v随金属棒运动的位移x关系如图乙所示，整个过程，定值电阻R中产生的焦耳热为10J。金属棒运动过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，导轨电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 金属棒做匀减速直线运动
B. 金属棒中的电流I随金属棒运动的位移x均匀变化
C. 金属棒的质量为0.4kg
D. 金属棒开始运动时加速度大小为
7．（2026·贵州省贵阳市白云兴农中学·上学期期中考试）如图所示，光滑金属导轨和固定在绝缘水平面上，其中和正对，导轨间距，和正对，导轨间距，整体处于竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。两根完全相同的导体棒、垂直导轨放置在左侧，质量均为、电阻均为，长度均为。导体棒通过绝缘线拴接在墙壁上，导体棒在水平恒力作用下由静止开始运动。已知绝缘细线能承受的最大拉力为，且在导体棒运动过程中能被拉断，和段足够长，和初始位置到的距离有限，但不为0。
（1）求细线被拉断时导体棒的速度大小。
（2）若细线被拉断后撤去棒受到的水平恒力。
① 求导体棒经过时速度的取值范围。
② 在导体棒经过时速度最大的情况下，求从撤去外力到系统稳定过程回路产生的焦耳热。
8．（2026·贵州省毕节市第一中学·上学期期中考试）（多选）如图所示，水平面内的光滑平行导轨由宽度为的平行导轨和宽度为L的平行导轨连接而成，图中虚线右侧的导轨处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感强度大小为B，金属棒垂直放置在虚线左侧的宽导轨上，金属棒垂直放置在窄导轨上，和的质量分别为和接入两导轨间的电阻分别为，虚线右侧的宽导轨和窄导轨均足够长，导轨电阻不计，运动过程中两金属棒始终与导轨接触良好，给金属棒向右的初速度，则下列说法正确的是（ ）
A. 最终金属棒的速度大小为
B. 最终金属棒动量大小为
C. 整个过程，通过金属棒的电量为
D. 整个过程，金属棒中产生的焦耳热为
9．（2026·甘肃省天水市第二中学·上学期期中考试）（多选）如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，垂直导轨的虚线两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度均为B的相反方向的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使导体棒a获得一个水平向右的初速度，则下列关于a、b两棒此后的整个运动过程的说法中，以下说法正确的是（ ）
A. a、b两棒组成的系统动量守恒
B. a、b两棒最终将以大小为的速度分别向右，向左做匀速直线运动
C. 整个过程中，a棒上产生的焦耳热为
D. 整个过程中，流过a棒的电荷量为
10．（2026·安徽省六安市六安第一中学·上学期期中考试）（多选）如图所示，足够长的金属导轨和固定放置，其中与、与相互平行，左右两侧导轨间距分别为和，所在平面与水平面夹角均为，导轨两侧空间均有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为。质量分别为2m、m的均匀金属棒和，垂直放置在导轨上。运动过程中，两金属棒与导轨保持光滑接触，始终垂直于导轨，电阻均为，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则（ ）
A. 若导体棒固定，则导体棒稳定时的速度大小为
B. 若将导体棒和同时释放，则二者同时达到最大速度
C. 若同时释放两导体棒，当下降高度为时达到最大速度，则此过程中导体棒产生的焦耳热为
D. 若同时释放两导体棒，当下降高度为时，该过程中通过导体棒的电量为
11．（2026·安徽省黄山市黄山第一中学·上学期期中考试）如图甲所示，足够长的光滑金属导轨水平放置，处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间的变化如图乙所示，导轨左端接有一个阻值恒为的灯泡。从时刻开始，垂直于导轨的导体棒在水平外力的作用下从导轨的左端沿导轨以速度水平向右匀速运动，导体棒的长度为，导体棒运动过程中与导轨接触良好，导体棒与导轨的电阻均不计，为理想电压表。在导体棒向右运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 灯泡亮度不变
B. 电压表示数变小
C. 时，
D. 时，灯泡的功率
12．（2026·河南省郑州市宇华实验学校·一模）如图甲所示，两根相距L的金属导轨水平固定，一根质量为m、长为L、电阻为R的导体棒两端放于导轨上，导轨左端连有阻值为R的电阻，导轨平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导体棒在恒定外力F的作用下依次穿过各磁场区，电压表的示数变化如图乙所示，导体棒进入磁场时示数为，离开磁场时示数为，导轨电阻和摩擦力忽略不计，导体棒穿过一段磁场区域回路中消耗的电能为（ ）
A. B.
C. D.
13．（2026·湖南省长沙市集团联考·一模）如图，两平行金网导轨倾斜固定，与水平面所成夹角为，导轨间的距离。导轨上有可滑动的导体棒、，它们之间用柔软且不可拉伸的绝缘轻绳连接，导体棒、均与斜面底边平行，导体棒的质量、的质量，两导体棒的总电阻，导轨电阻不计。导体棒与轨道间无摩擦力作用，与轨道间的动摩擦因数。现将两导体棒间的轻绳拉直后由静止释放，导体棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界与斜面底边平行；导体棒在磁场中做匀速直线运动，直到离开磁场区域。当导体棒离开磁场的瞬间，导体棒正好进入磁场且进入磁场后立即做匀速直线运动。已知两导体棒与导轨之间始终接触良好，重力加速度取，取，．求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）轻绳的长度（结果建议用分数形式表示）；
（3）导体棒离开磁场时，两导体棒之间的距离。
14．（2026·四川省眉山中学校·一模）如图所示，两段足够长但不等宽的光滑平行金属导轨水平放置，b、g两点各有绝缘材料（长度忽略不计）平滑连接导轨，ac、fh段间距为l，de、jk段间距为2l。整个空间处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。导轨af端接有电容的电容器（初始不带电），导体棒Ⅱ静止于de、jk段。导体棒I、Ⅱ的质量分别为m、2m，电阻分别为R、2R，长度分别为l、2l，导体棒I从靠近 af位置以初速度向右运动，到达bg左侧前已达到稳定速度（未知）。两导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，导轨电阻和空气阻力忽略不计。求：
（1）导体棒I到达bg时速度的大小；
（2）导体棒I在bc、gh段水平导轨上运动的过程中，导体棒I达到稳定时的速度 的大小；
（3）导体棒I在bc、gh段运动过程中，导体棒I上产生的焦耳热。
15．（2026·浙江省三校·第三次联考）如图所示，在一个匝数为N、横截面积为S、阻值为R的圆形螺线管内充满方向与线圈平面垂直、磁感应强度大小随时间均匀变化的匀强磁场，其变化率为k。螺线管右侧连接有位于同一水平面的光滑平行导轨AP、和倾角为的光滑倾斜导轨PQ、，导轨间距均为L，其中轨道转弯处P、由绝缘材料把水平导轨和倾斜导轨绝缘开来。倾斜导轨的顶端Q、接有一阻值为R的电阻。水平导轨处于磁感应强度垂直于轨道平面向下的匀强磁场中。倾斜导轨处于磁感应强度垂直于轨道平面向下的匀强磁场中，长为L质量为m电阻为R的导体棒垂直于导轨静止放置于水平导轨上。闭合开关K后，导体棒由静止开始运动，导体棒运动到P、之前已经匀速。导体棒运动到P、P'时立即断开开关K，导体棒冲上倾斜导轨（导体棒在经过P、时动能不损失）。不计其他电阻及阻力，重力加速度为g。求：
（1）刚闭合开关时电路中的感应电动势；
（2）导体棒第一次到达P、的速度；
（3）在开关闭合的时间内导体棒产生的焦耳热。
（4）若导体棒冲上斜导轨经过时间又返回斜导轨底端，求这段时间内导体棒产生的焦耳热。
16．（2026·湖南省T8联盟·一模）如图所示，有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向下，两圆环的半径分别为和，金属杆在两圆环之间的电阻为，以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势，内阻为，保险丝电阻，熔断电流为1A，则（ ）
A. 电路中的电流方向一定从上至下流经R
B. 当时，金属杆两端的电压为2V
C. 若金属杆反向转动，只要足够小，保险丝就不会被熔断
D. 当时，保险丝不会被熔断
17．（2026·四川省合江县马街中学校·上学期二模）如图所示，两电阻不计的光滑平行导轨水平放置，部分的宽度为部分的宽度为，金属棒和的质量分别为和，其电阻大小分别为和，a和分别静止在和上，垂直于导轨且相距足够远，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现对金属棒施加水平向右的恒力，两棒运动时始终保持平行且总在上运动，总在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（ ）
A. 回路中的感应电动势为零
B. 流过金属棒的电流大小为
C. 金属棒和均做匀速直线运动
D. 金属棒和均做加速度相同的匀加速直线运动
18．（2026·四川省雅安市·上学期一诊）（多选）如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和一定值电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（取图甲所示的磁感应强度方向为正方向），MN始终保持静止，则在时间内（ ）

A. 电容器C所带的电荷量始终不变
B. 电容器C的a板先带正电后带负电
C. MN中的电流方向始终由M指向N
D. MN所受安培力的方向先向右后向左
19．（2026·安徽省淮南市淮南第三中学·上学期期中考试）如图所示，两根平行放置的四分之一光滑圆弧导轨，半径为r、间距为d，其中、水平，、竖直，导轨电阻不计，在导轨顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。长为d、质量为m的金属棒从导轨顶端MN处由静止释放，到达导轨底端PQ时的速度大小为（g为当地的重力加速度），整个过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好。金属棒从PQ处脱离导轨后水平飞出，两端通过轻质金属丝线（图中未画出）分别与导轨P、Q端相连接，金属丝线足够长始终未绷紧。金属棒从PQ飞出水平位移大小为x（未知）时，速度大小为v且与水平方向的夹角为；金属棒又从该位置经过一段时间后，速度变为竖直向下。金属棒与金属丝线的电阻均不计，不考虑金属丝线切割磁感线产生的影响，求：
（1）金属棒到达导轨底端PQ时受到的安培力大小F；
（2）水平位移x的大小；
（3）若金属棒由MN运动到PQ的过程中，电阻R上产生的热量为；金属棒由PQ运动到速度变为竖直向下的过程中，电阻R上产生的热量为，求与的比值。
20．（2026·陕西省陕西咸阳中学·上学期期中考试）（多选） 如图所示，质量为m的金属杆垂直放置在足够长的水平导轨上，接入电路的有效长度为L，导轨处在磁感应强度大小为B，方向与导轨所在的平面间夹角为斜向上的匀强磁场中，整个回路的电阻恒为R，杆与导轨间的动摩擦因数为0.75，现给金属杆施加水平向右的大小为mg的恒定拉力由静止开始运动，最终匀速运动，重力加速度为g，，，下列说法正确的是（ ）
A. 水平导轨对金属杆的支持力先减小后不变
B. 金属杆匀速运动的速度为
C. 金属杆克服安培力的最大功率为
D. 若金属杆从静止到刚匀速运动时的位移为x，则这段运动时间为