高考真题汇编 电磁感应
电磁感应+动量(解析版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)
电磁感应+动量考点01 电磁感应+动量定理1. （2024年高考湖南卷）某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R 的定值电阻相连，导轨BC 段与11B C 段粗糙，其余部分光滑，1AA 右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m 的金属杆垂直导轨放置。
现让金属杆以初速度0v 沿导轨向右经过1AA 进入磁场，最终恰好停在1CC 处。
已知金属杆接入导轨之间的阻值为R ，与粗糙导轨间的摩擦因数为μ，AB BC d ==。
导轨电阻不计，重力加速度为g ，下列说法正确的是（ ）A. 金属杆经过1BB 的速度为02v B. 在整个过程中，定值电阻R 产生的热量为201122mv mgd μ-C. 金属杆经过11AA B B 与11BB C C 区域，金属杆所受安培力的冲量相同D. 若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍【答案】CD 【解析】设平行金属导轨间距为L ，金属杆在AA 1B 1B 区域向右运动的过程中切割磁感线有E = BLv ，2EI R=金属杆在AA 1B 1B 区域运动的过程中根据动量定理有-D =D BIL t m v则222t B L v t m v R-D =D 由于t d v t =åD ，则上面方程左右两边累计求和，可得2202B B L d mv mv R-=-则2202B B L dv v mR=-设金属杆在BB 1C 1C 区域运动的时间为t 0，同理可得，则金属杆在BB 1C 1C 区域运动的过程中有2202BB L d mgt mv Rμ--=-解得2202B B L d v gt mRμ=+综上有000222B v gt v v μ=+>则金属杆经过BB 1的速度大于2v ，故A 错误；在整个过程中，根据能量守恒有2012mv mgd Q μ=+则在整个过程中，定值电阻R 产生的热量为20111242R Q Q mv mgdμ==-故B 错误；金属杆经过AA 1B 1B 与BB 1C 1C 区域，金属杆所受安培力的冲量为222222t B L B L xBIL t v t R R-D =-D =åå则金属杆经过AA 1B 1B 与BB 1C 1C 区域滑行距离均为d ，金属杆所受安培力的冲量相同，故C 正确；根据A 选项可得，金属杆以初速度0v 在磁场中运动有220022B L dmgt mv Rμ´--=-金属杆的初速度加倍，则金属杆通过AA 1B 1B 区域时中有220'22B B L d mv mv R-=-则金属杆的初速度加倍，则金属杆通过1BB 时速度为220'22B B L dv v mR=-则设金属杆通过BB 1C 1C 区域的时间为1t ， 则221''2C B B L d mgt mv mv R μ--=-，2210022B L x mgt mv Rμ--=-则22102'22C B L dmgt mv mv Rμ´--=-，则0101220022(2)2mv mgt Rx mv mgt d B L mv mgt μμμ-=-=´-由于10t t <，则4x d>可见若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍，故D 正确。
专题电磁感应高考真题汇编
专题十 电磁感应高考真题汇编（学生版）1.(单选)(2017•新课标Ⅰ卷T18)扫描对到显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是（ ）答案：A解析：当加恒定磁场后，当紫铜薄板上下及其左右振动时，导致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，因此只有A 选项穿过板的磁通量变化，A 正确，BCD 错误.2.(多选) (2017•新课标Ⅱ卷T20)两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1m 、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图a 所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd 边于t=0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图b 所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正).下列说法正确的是（ ）A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s 至t=0.6s 这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N 答案：BC解析：由图象可以看出，0.2∼0.4s 没有感应电动势，说明从开始到ab 进入用时0.2s ，导线框匀速运动的速度为v=L t =0.10.2m/s=0.5m/s ，由E=BLv 可得B=E Lv =0.010.1×0.5T=0.2T ，A 错误，B 正确；由b 图可知，线框进磁场时，感应电流的方向为顺时针，由楞次定律可知磁感应强度的方向垂直纸面向外，C 正确；在0.4∼0.6s 内，导线框所受的安培力F=ILB=B 2L 2v R=0.22×0.12×0.50.005N=0.04N ，D 错误． 3.(单选) (2017•新课标Ⅲ卷，T15)如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直，金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ，一圆环形金属框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面.现让金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（ ）A.PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向B.PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向C.PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿逆时针方向D.PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向答案：D解析：PQ 向右运动，导体切割磁感线，由右手定则可知电流由Q 流向P ，即逆时针方向，再由楞次定律可知，通过T 的磁场减弱，则T 的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针．4.(多选)(2017·海南卷T10,5分)如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面(纸面)垂直，磁场的上、下边界(虚线)均为水平面；纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd ，其上、下两边均为磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距,若线框自由下落，从ab 边进入磁场时开始，直至ab 边到达磁场下边界为止，线框下落的速度大小可能A.始终减小B.始终不变C.始终增加D.先减小后增加 答案：CD解析：设线框进入磁场时的速度为v ，进入磁场时所受的安培力为F=ILB=B 2L 2v R ，若mg=B 2L 2v R，线框进入后做匀速运动，完全进入做加速直至到达最下边；若mg>B 2L 2v R，线框进入后做加速运动，完全进入继续做加速直至到达最下边，C 正确；若mg<B 2L 2v R，线框进入后做减速运动，完全进入做加速直至到达最下边，D 正确.5.(单选) (2017•天津高考卷T3，6分)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R ．金属棒ab 与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小，ab 始终保持静止，下列说法正确的是（ ）A.ab 中的感应电流方向由b 到aB.ab 中的感应电流逐渐减小C.ab 所受的安培力保持不变D.ab 所受的静摩擦力逐渐减小答案：D解析：磁感应强度均匀减小，磁通量减小，由楞次定律可知ab 中的感应电流方向由a 到b ，A 错误．由于磁感应强度均匀减小，再由法拉第电磁感应定律E=S ΔB Δt，可得感应电动势恒定，则ab 中的感应电流不变，B 错误；由安培力公式F=ILB 知，电流不变，B 均匀减小，安培力减小，C 错误；导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，则有f=F ，安培力减小，静摩擦力减小，D 正确．6.(单选)（2017•江苏高考卷T1,6分）如图所示，两个单匝线圈a 、b 的半径分别为r 和2r ．圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a 线圈重合，则穿过a 、b 两线圈的磁通量之比为（ ）A.1:1B.1:2C.1:4D.4:1答案：A解析：由于线圈平面与磁场方向垂直，穿过该面的磁通量为Φ=BS，半径为r 的范围内有匀强磁场，磁场的区域面积为S=πr 2结合图可知，穿过两个线圈的磁感线的条数是相等的，磁通量都是Φ=πBr 2，与线圈的大小无关，A 正确，BCD 错误．7.(2016·新课标Ⅱ卷T20)法拉第圆盘发动机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P 、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B 中,圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是( )A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的两倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍 答案：AB解析：将圆盘看成无数幅条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势，出现感应电流：根据右手定则圆盘上感应电流从边缘向中心，则当圆盘顺时针转动时，流过电阻的电流方向从a 到b ，B 选项正确；若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，但圆盘转动切割磁感线产生的电动势方向不变，C 选项错误；由法拉第电磁感应定律得感生电动势-E=BL -v=BL 0+ωL 2=12B ωL 2,A 选项正确；由P=E 2R 可得P=(12B ωL2)2R ,当ω变为2倍时，P 变为原来的4倍,D 选项错误.8.(2016•海南单科卷T4)如图所示，一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内，环的圆心与两导线距离相等，环的直径小于两导线间距，两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流，若（ ）A.金属环向上运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动，则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针D.金属环向右侧直导线靠近，则环上的感应电流方向为逆时针答案：D解析：直导线之间的磁场是对称的，圆环在中间时，通过圆环的磁通量为零，金属环上下运动的时候，圆环的磁通量不变，不会有感应电流产生，A 、B 错误；金属环向左侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向外并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为顺时针，C 错误；金属环向右侧直导线靠近，则穿过圆环的磁场垂直纸面向里并且增强，根据楞次定律可得，环上的感应电流方向为逆时针，D 正确.9.(2016•北京理综卷T4,6分)如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a 、b ，磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B 随时间均匀增大,两圆环半径之比为2:1，圆环中产生的感应电动势分别为E a 和E b ，不考虑两圆环间的相互影响,下列说法正确的是（ ）A.E a :E b =4:1，感应电流均沿逆时针方向B.E a :E b =4:1，感应电流均沿顺时针方向C.E a :E b =2:1，感应电流均沿逆时针方向D.E a :E b =2:1，感应电流均沿顺时针方向答案：B解析：由于磁场向外，磁感应强度B 随时间均匀增大，由楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，排除AC 选项；由法拉第电磁感应定律有E=ΔΦΔt =ΔB Δt S ，因ΔB Δt相同，a 圆环中产生的感应电动势分别为E a =ΔΦΔt =ΔB Δt S=ΔB Δt πr a 2，b 圆环中产生的感应电动势分别为E b =ΔΦΔt =ΔB ΔtS=ΔB Δt πr b 2，由于r a :r b =2:1，则有E a E b =r a 2r b 2=41, B 正确，A 、C 、D 错误. 10. (2016•江苏单科卷T6,4分)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发生声音，下列说法正确的有（ ）A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B.取走磁体，电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化答案：BCD解析：铜不可以被磁化，选用铜质弦，电吉他不能正常工作，A 错误；取走磁体，就没有磁场，振弦不能切割磁感线产生电流，电吉他将不能正常工作，B 正确；根据E=n ΔфΔt 可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，C 正确；磁振动过程中，磁场方向不变，但磁通量有时变大，有时变小，线圈中的电流方向不断变化，D 正确． 11.(2016•四川物理卷T7，5分)如图所示，电阻不计、间距为L 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R.质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F 与金属棒速度v 的关系是F=F 0+kv(F 0、k 是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i ，受到的安培力大小为F A ，电阻R 两端的电压为U R ，感应电流的功率为P ，它们随时间t 变化图象可能正确的有（ ）答案：BC解析：设金属棒在某一时刻速度为v ，由题意可知，感应电动势E=BLv ，环路电流I=E R+r =BLv R+r ，即I ∝v ；安培力F A =ILB=B 2L 2v R+r，方向水平向左，即F A ∝v ；R 两端电压U R =IR=BLv R+r R ，即U R ∝v ；感应电流功率P=IE=B 2L 2v 2R+r，即P ∝v 2.分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二定律有F 合=F-F A =F 0+kv-B 2L 2v R+r =F 0+(k- B 2L 2R+r)v ，即加速度a=F 合m，因为金属棒从静止出发，所以F 0>0，且F 合>0，即a ＞0，加速度方向水平向右.若k=B 2L 2R+r ，F 合=F 0，即a=F 0m，金属棒水平向右做匀加速直线运动.有v=at ，说明v ∝t ，也即是I ∝t ，F A ∝t ；U R ∝t ；P ∝t 2，所以在此情况下没有选项符合；若k>B 2L 2R+r ，F 合随v 增大而增大，即a 随v 增大而增大，说明金属棒做加速度增大的加速运动，速度与时间呈指数增长关系，根据四个物理量与速度的关系可知B 选项符合；若k<B 2L 2R+r，F 合随v 增大而减小，即a 随v 增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C 选项符合.12.(2016•浙江高考物理卷T3)如图所示，a 、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长L a =3L b ，图示区域内有垂直纸面向里的均强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（ ）A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a 、b 线圈中感应电动势之比为9:1C.a 、b 线圈中感应电流之比为3:4D.a 、b 线圈中电功率之比为3:1答案：B解析：根据楞次定律可知，原磁场向里增大，则感应电流的磁场与原磁场方向相反向外，因此感应电流为逆时针，A 错误；由法拉第电磁感应定律E=n ΔφΔt =n ΔBS Δt； 而S=L 2,因此电动势之比为9:1；B 正确；线圈中电阻R=ρL 0S，而导线长度L 0=n×4L ；故电阻之比为3：1； 由欧姆定律可知I=E R ；则电流之比为3:1，C 错误；电功率P=E 2R，电动势之比为9:1；电阻之比为3:1；则电功率之比为27:1，D 错误.13.(2016•上海高考卷T5)磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁（ ）A.向上运动B.向下运动C.向左运动D.向右运动答案：B解析：若磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向下，感应磁场方向向上，由安培定则2可知，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，可判断出产生了如图中箭头所示的感应电流；同理，若磁铁向上运动，则感应电流的方向与图中感应电流的方向相反，A 错误，B 正确；若磁铁向右运动或向左运动，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，可判断出产生的感应电流的方向与图中感应电流的方向相反， C 、D 错误．14.(2016•上海单科卷T19)如图a 所示，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd 相连，导线框内有一小金属圆环L ，圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B 随时间如图b 所示规律变化时（ ）A.在t 1～t 2时间内，L 有收缩趋势B.在t 2～t 3时间内，L 有扩张趋势C.在t 2～t 3时间内，L 内有逆时针方向的感应电流D.在t 3～t 4时间内，L 内有顺时针方向的感应电流答案：AD解析：在t 1～t 2时间内，穿过圆环的磁通量向上不是均匀增大，由愣次定律可以确定L 必须减小面积以达到阻碍磁通量的增大，有收缩的趋势，A 正确；在t 2～t 3时间内，穿过圆环的磁通量向上均匀减小，由法拉第电磁感应定律可知，L 中磁通量不变，则L 中没有感应电流，因此没有变化的趋势，B 、C 错误；在t 3～t 4时间内，向下的磁通量减小，根据楞次定律，在线圈中的电流方向c 到b ，根据右手螺旋定则，穿过圆环L 的磁通量向外减小，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，D 正确．15.(2015·全国新课标理综Ⅰ卷T19)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是( )A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 答案：AD解析：圆盘在转动的过程中，半径方向的金属条在做切割磁感线运动，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A 正确；圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流产生，选项B 正确；圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C 错误；圆盘成电中性，不会产生环形电流，选项D 错误.16.(2015·全国新课标Ⅱ卷T15)如图所示，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上.当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为L.下列判断正确的是( )A.U a >U c ，金属框中无电流B.U b >U c ，金属框中电流方向沿a-b-c-aC.U bc =-12B ωL 2，金属框中无电流D.U bc =12B ωL 2，金属框中电流方向沿a-c-b-a 答案：C解析：当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针旋转时，穿过直角三角形金属线框abc 的磁通量恒为零，所以没有感应电流，选项B 、D 错误；由右手定则可知，C 点电势高，U bc =-12B ωL 2，选项A 错误，选项C 正确.17.(2015·山东理综卷T17)如图所示,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是( )A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动答案：ABD.解析：由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项A 正确；根据E=BLV 可知，所加磁场越强，感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率也越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项B 正确；若所加磁场反向,根据楞次定律可知安培力仍然阻碍圆盘的转动，圆盘不是加速运动，而是做减速运动，选项C 错误；若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘中将无感应电流，不消耗机械能，圆盘将做匀速转动，选项D 正确.18.(2015·山东理综卷T19)如图甲所示，R 0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为T 0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R 0的电流i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化.规定内圆环a 端电势高于b 端时，a 、 b 间的电压为U ab 正，下列U ab -t 图象可能正确的是（ ）答案：C解析：在第一个0.25T 0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐增加，由楞次定律可判断内环a 端电势高于b 端，因电流的变化率在逐渐减小，故环内的电动势逐渐减小，同理在第0.25T 0∽0. 5T 0的时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，由楞次定律可判断出环内a 端电势低于b 端，因电流的变化率逐渐增大，故内环的电动势逐渐增大，选项C 正确.19.(2015·上海单科卷)如图所示，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路.在外力F 作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动，在匀速运动过程中外力F 做功W f ，磁场力对导体棒做功W 1，磁铁克服磁场力做功W 2，重力对磁铁做功W G ，回路中产生的焦耳热为Q ，导体棒获得的动能为E k .则( )A.W 1=QB.W 2-W 1=QC.W 1=E kD.W F +W G =E k +Q 答案：BCD解析：由能量守恒定律可知，磁铁克服磁场力做功为W 2，等于回路的电能，电能一部分转化为内能，另一部分转化为导体棒的机械能，所以W 2-W 1=Q ，选项A 错误，选项B 正确；以导体棒为研究对象，由动能定理可知，磁场力对导体棒做功W 1=E k ，选项C 正确；对磁铁有W F +W G - W 2=0，而W 2=W 1+Q ，W 1=E k ，可得W F +W G =E k +Q ，选项D 正确.20.(2015·海南单科卷T2)如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度V 沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度V 运动时，棒两端的感应电动势大小为ε´，则ε´ε等于（ ） A.12 B.22C.1D. 2 答案：B解析：设折弯前导体切割磁感线的长度为L ，产生的电动势ε=BLV ，折弯后，导体切割磁场的有效长度为L ´=(L 2)2+(L 2)2=22L ，故产生的感应电动势为ε´=BL ´V=B ·22LV=22ε，所以ε´ε=22，选项B 正确. 21.(2015·福建理综卷T18)如图所示，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答案：C解析：由右手定则可知，PQ 导体棒的电流为Q →P ，画出电路的等效电路图如图所示. 其中R 1为ad 、bc 的电阻，R 2为ab 、cd 的电阻之和，电阻之间满足的关系为R 1+R 2+R 1=3R ，由题图可知R 1=34R ，当PQ 导体棒位于ab 的中间位置时，外电路的总电阻R 外中=1.5R 2=34R ，当导体棒刚开始运动时，外电路的总电阻， R 外´=R 1(R 1+R 2)R 1+R 2+R 1=34R(34R+32R)3R =9R 16，可见当导体棒向右运动的过程中，开始时的电阻小于中间位置时的电阻，所以导体棒向右运动的过程中外电路的总电阻先增大后减小.由于导体棒做匀速运动，切割磁感线运动产生的电动势为E=BLV ，保持不变，根据I=E R 外+R可知，因R 外先增大后减小，I 先减小后增大，选项A 错误；根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir 可知，因I 先减小后增大，Ir 先减小后增大，则U 先增大后减小，选项B 正确；根据P=FV=ILBV 可知，因I 先减小后增大，可得PQ 上拉力的功率先减小后增大，选项C 正确.由以上分析可知，导体棒PQ 上的电阻R 始终大于线框的等效电阻，当导体棒向右运动时电路的总电阻先增大后减小，根据闭合电路的功率分配关系与外电路电阻的关系可知，当外电路的电阻值与电源的内阻相等时，外电路消耗的功率最大，由此可知线框上消耗的电功率是先增大后减小，选项D 错误.22.(2015·安徽理综卷T19)如图所示，abcd 为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为L ，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B ，导轨电阻不计.已知金属杆MN 倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r ，保持金属杆以速度V 沿平行于cd 的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）.则( )A.电路中感应电动势的大小为BLV sin θB.电路中感应电流的大小为BVsin θrC.金属杆所受安培力的大小为B 2LVsin θrD.金属杆的发热功率为B 2LV 2rsin θ答案：B解析：金属棒的有效切割长度为L ，电路中感应电动势的大小E=BLV ，选项A 错误；金属棒的电阻R=r L sin θ，根据欧姆定律电路中感应电流的大小I=E R =BLVsin θrL =BVsin θr，选项B 正确；金属杆所受安培力的大小F=ILB=BVsin θr ·L sin θ·B=B 2LV r，选项C 错误；根据焦耳定律，金属杆的发热功率为P=I 2R=(BVsin θr )2·r ·L sin θ=B 2LV 2sin θr，选项D 错误． 23.(2014·全国新课标Ⅰ卷T14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（ ）A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接。
高考物理《法拉第电磁感应定律》真题练习含答案专题
高考物理《法拉第电磁感应定律》真题练习含答案专题1．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为 L 和2L 的两只闭合线框a 和b ，以相同的速度从磁感应强度为B 的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，若感应电动势分别为E a 、E b ，则E a ∶E b 为( )A ．1∶4B ．1∶2C ．2∶1D ．4∶1 答案：B解析：线框切割磁感线时的感应电动势为E ＝BLv ，解得E a ∶E b ＝1∶2，B 正确．2．[2024·湖北省名校联盟联考]今年11月底，襄阳三中举行了秋季运动会，其中“旋风跑”团体运动项目很受学生欢迎．如图是比赛过程的简化模型，一名学生站在O 点，手握在金属杆的一端A 点，其他四名学生推着金属杆AB ，顺时针(俯视)绕O 点以角速度ω匀速转动．已知OA ＝l ，AB ＝L 运动场地附近空间的地磁场可看作匀强磁场，其水平分量为B x ，竖直分量为B y ，则此时( )A ．A 点电势高于B 点电势B ．AB 两点电压大小为B y ω（L 2＋2lL ）2C ．AB 两点电压大小为B y ω（L ＋l ）22D ．AB 两点电压大小为B x ωL(L ＋l) 答案：B解析：地磁场在北半球的磁感应强度斜向下，其竖直分量B y 竖直向下，则金属杆切割B y 产生动生电动势，由右手定则可知电源内部的电流从A 点到B 点，即B 点为电源的正极，故A 点电势低于B 点电势，A 错误；动生电动势的大小为E ＝Bl v －，解得U BA ＝B y L ω（L ＋l ）＋ωl 2 ＝B y Lω（L ＋2l ）2，B 正确，C 、D 错误．3．(多选)动圈式扬声器的结构如图(a )和图(b )所示，图(b )为磁铁和线圈部分的右视图，线圈与一电容器的两端相连．当人对着纸盆说话，纸盆带着线圈左右运动能将声信号转化为电信号．已知线圈有n 匝，线圈半径为r ，线圈所在位置的磁感应强度大小为B ，则下列说法正确的是( )A．纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势高B．纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势低C．纸盆向右运动速度为v时，线圈产生的感应电动势为2nrBvD．纸盆向右运动速度为v时，线圈产生的感应电动势为2nπrBv答案：BD解析：根据右手定则，可知上极板带负电，下极板带正电，因此下极板电势更高，A项错误，B项正确；每匝有效切割长度为2πr，则E＝2πnBvr，C项错误，D项正确．4．如图所示，一根弧长为L的半圆形硬导体棒AB在水平拉力F作用下，以速度v0在竖直平面内的U形框架上匀速滑动，匀强磁场的磁感应强度为B，回路中除电阻R外，其余电阻均不计，U形框左端与平行板电容器相连，质量为m的带电油滴静止于电容器两极板中央，半圆形硬导体棒AB始终与U形框接触良好．则以下判断正确的是()A．油滴所带电荷量为mgdBLv0B．电流自上而下流过电阻RC．A、B间的电势差U AB＝BLv0D．其他条件不变，使电容器两极板距离减小，电容器所带电荷量将增加，油滴将向下运动答案：B解析：由右手定则可知，导体棒中电流方向从B到A，电流自上而下流过电阻R，故B正确；弧长为L的半圆形硬导体棒切割磁感线的有效长度D＝2Lπ，则A、B间的电势差为U AB＝2BLv0π，C错误；油滴受力平衡可得qE＝mg，E＝U ABd，则油滴所带电荷量为q＝πmgd2BLv0，A错误；其他条件不变，使电容器两极板距离减小，由C＝εS4πkd知电容器的电容变大，又由Q＝UC可知，电容器所带电荷量将增加，电场力变大，油滴将向上运动，故D错误．5．(多选)如图所示，矩形金属框架三个竖直边ab 、cd 、ef 的长都是l ，电阻都是R ，其余电阻不计．框架以速度v 匀速平动地穿过磁感应强度为B 的匀强磁场，设ab 、cd 、ef 三条边先后进入磁场时，ab 边两端电压分别为U 1、U 2、U 3，则下列判断结果正确的是( )A ．U 1＝13 Blv B ．U 2＝2U 1C ．U 3＝0D ．U 1＝U 2＝U 3 答案：AB解析：当ab 边进入磁场时I ＝E R ＋R 2＝2Blv 3R ，则U 1＝E －IR ＝13Blv ；当cd 边也进入磁场时I ＝E R ＋R 2 ＝2Blv 3R ，则U 2＝E －I R 2 ＝23 Blv ，三条边都进入磁场时U 3＝Blv ，A 、B 正确．6．[2024·湖北省武汉市月考](多选)如图所示，电阻不计的平行长直金属导轨水平放置，间距L ＝1 m ．导轨左右端分别接有阻值R 1＝R 2＝4 Ω的电阻．电阻r ＝2 Ω的导体棒MN 垂直放置在导轨上，且接触良好，导轨所在区域内有方向竖直向的匀强磁场，大小为B ＝2 T ．在外力作用下棒沿导轨向左以速度v ＝2 m /s 做匀速直线运动，外力的功率为P ，MN 两端的电势差为U MN ，则以下说法正确的是( )A ．U MN ＝4 VB ．U MN ＝2 VC ．P ＝16 WD ．P ＝4 W 答案：BD解析：棒产生的感应电动势大小为E ＝BLv ＝4 V ，外电阻是R 1和R 2并联总电阻为R ＝2 Ω，MN 两端的电势差为U MN ＝R R ＋r E ＝2 V ，A 错误，B 正确；回路电流为I ＝ER ＋r ＝1 A ，电路总功率为P 总＝EI ＝4 W ，由能量守恒可知外力的功率和电路总功率相同，有P ＝4 W ，C 错误，D 正确．7．[2024·吉林省长春市模拟]在如图甲所示的电路中，电阻R 1＝R 2＝R ，圆形金属线圈半径为r 1，线圈导线的电阻也为R ，半径为r 2(r 2<r 1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B 随时间t 变化的关系如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t 0和B 0，其余导线的电阻不计．闭合开关S ，至t ＝0的计时时刻，电路中的电流已经稳定，下列说法正确的是( )A ．线圈中产生的感应电动势大小为B 0πr 21t 0B ．t 0时间内流过R 1的电量为B 0πr 22RC ．电容器下极板带负电D ．稳定后电容器两端电压的大小为B 0πr 223t 0答案：D解析：由法拉第电磁感应定律知感应电动势为E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝πr 22 B 0t 0，A 错误；由闭合电路欧姆定律得感应电流为I ＝E R ＋R 1＋R 2 ＝πr 22 B 03Rt 0 ，t 0时间内流过R 1的电量为q ＝It 0＝πr 22 B 03R，B 错误；由楞次定律知圆形金属线圈中的感应电流方向为顺时针方向，金属线圈相当于电源，电源内部的电流从负极流向正极，则电容器的下极板带正电，上极板带负电，C 错误；稳定后电容器两端电压的大小为U ＝IR 1＝B 0πr 223t 0，D 正确．8．(多选)如图所示，长为a ，宽为b ，匝数为n 的矩形金属线圈恰有一半处于匀强磁场中，线圈总电阻为R ，线圈固定不动．当t ＝0时匀强磁场的磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B 随时间t 变化的关系图像如图乙所示，则( )A ．线圈中的感应电流的方向先逆时针再顺时针B ．回路中感应电动势恒为nB 0ab2t 0C ．0～2t 0时刻，通过导线某横截面的电荷量为nB 0abRD ．t ＝0时刻，线圈受到的安培力大小为nB 20 a 2b2t 0R答案：BC解析：由题意可知线圈中磁通量先垂直纸面向外减小，再垂直纸面向里增大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流方向始终为逆时针方向，A 错误；根据法拉第电磁感应定律可得线圈中感应电动势的大小为E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝nabB 02t 0 ，根据闭合电路欧姆定律可得，线圈中电流大小为I ＝E R ＝nabB 02Rt 0 ，t ＝0时刻，线圈受到的安培力大小为F ＝nB 0I·a ＝n 2a 2bB 202Rt 0 ，B 正确，D 错误；0～2t 0时刻，通过导线某横截面的电荷量为q ＝I·2t 0＝nabB 0R，C 正确．9．如图所示，足够长通电直导线平放在光滑水平面上并固定，电流I 恒定不变．将一个金属环以初速度v 0沿与导线成一定角度θ(θ<90°)的方向滑出，此后关于金属环在水平面内运动的分析，下列判断中正确的是( )A ．金属环做直线运动，速度先减小后增大B ．金属环做曲线运动，速度一直减小至0后静止C ．金属环最终做匀速直线运动，运动方向与直导线平行D ．金属环最终做匀变速直线运动，运动方向与直导线垂直 答案：C解析：金属环周围有环形的磁场，金属环向右运动，磁通量减小，根据“来拒去留”可知，所受的安培力将阻碍金属圆环远离通电直导线，即安培力垂直直导线向左，与运动方向并非相反，故金属环做曲线运动，安培力使金属环在垂直导线方向做减速运动，当垂直导线方向的速度减为零，只剩沿导线方向的速度，然后磁通量不变，无感应电流，水平方向不受外力作用，故最终做匀速直线运动，方向与直导线平行，故金属环先做曲线运动后做直线运动，C 项正确．10．[2024·云南省昆明市模拟]如图甲所示，一匝数N ＝200的闭合圆形线圈放置在匀强磁场中，磁场垂直于线圈平面．线圈的面积为S ＝0.5 m 2，电阻r ＝4 Ω.设垂直纸面向里为磁场的正方向，磁感应强度B 随时间的变化图像如图乙所示．求：(1)2 s 时感应电流的方向和线圈内感应电动势的大小； (2)在3～9 s 内通过线圈的电荷量q 、线圈产生的焦耳热Q. 答案：(1)逆时针，E 1＝20 V (2)q ＝15 C ，Q ＝150 J解析：(1)由楞次定律知，0～3 s 感应电流磁场垂直纸面向外，感应电流方向为逆时针方向；感应电动势为E 1＝N ΔΦ1Δt 1 ＝N ΔB 1·S Δt 1结合图像并代入数据解得E 1＝20 V(2)同理可得3 s ～9 s 内有感应电动势E 2＝N ΔΦ2Δt 2 ＝N ΔB 2·SΔt 2感应电流I 2＝E 2r电荷量q ＝I 2Δt 2 代入数据解得q ＝15 C 线圈产生的焦耳热Q ＝I 22 r Δt 2 代入数据得Q ＝150 J。
(完整版)高考物理必做电磁感应大题
高考复习物理 电磁感应大题1．（18分）如图所示，两根相同的劲度系数为k 的金属轻弹簧用两根等长的绝缘线悬挂在水平天花板上，弹簧上端通过导线与阻值为R 的电阻相连，弹簧下端连接一质量为m ，长度为L ，电阻为r 的金属棒，金属棒始终处于宽度为d 垂直纸面向里的磁感应强度为B 的匀强磁场中。
开始时弹簧处于原长，金属棒从静止释放，水平下降h 高时达到最大速度。
已知弹簧始终在弹性限度内，且弹性势能与弹簧形变量x 的关系为221kx E p ，不计空气阻力及其它电阻。
求：（1）此时金属棒的速度多大?（2）这一过程中，R 所产生焦耳热Q R 多少?2．（17分）如图15（a ）所示，一端封闭的两条平行光滑导轨相距L ，距左端L 处的中间一段被弯成半径为H 的1/4圆弧，导轨左右两段处于高度相差H 的水平面上。
圆弧导轨所在区域无磁场，右段区域存在磁场B 0，左段区域存在均匀分布但随时间线性变化的磁场B （t ），如图15（b ）所示，两磁场方向均竖直向上。
在圆弧顶端，放置一质量为m 的金属棒ab ，与导轨左段形成闭合回路，从金属棒下滑开始计时，经过时间t 0滑到圆弧顶端。
设金属棒在回路中的电阻为R ，导轨电阻不计，重力加速度为g 。
⑴问金属棒在圆弧内滑动时，回路中感应电流的大小和方向是否发生改变？为什么？⑵求0到时间t 0内，回路中感应电流产生的焦耳热量。
⑶探讨在金属棒滑到圆弧底端进入匀强磁场B 0的一瞬间，回路中感应电流的大小和方向。
3、（16分）t ＝0时，磁场在xOy 平面内的分布如图所示。
其磁感应强度的大小均为B 0，方向垂直于xOy 平面，相邻磁场区域的磁场方向相反。
每个同向磁场区域的宽度均为l 0。
整个磁场以速度v 沿x 轴正方向匀速运动。
⑴若在磁场所在区间，xOy 平面内放置一由n 匝线圈串联而成的矩形导线框abcd ，线框的bc 边平行于x 轴.bc ＝l B 、ab ＝L ，总电阻为R ，线框始终保持静止。
电磁感应+功和能(原卷版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)
电磁感应+功和能考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1 电磁感应+功和功率（5年4考）2024年高考山东卷：金属棒在两条相同的半圆弧形光滑金属导轨上滑动；2022年高考上海卷：一个正方形导线框以初速度v0向右穿过一个有界的匀强磁场；2024高考广西卷：研究非摩擦形式的阻力装置；2022年福建高考：金属棒在平行导轨上运动切割磁感线；2024年高考辽宁卷：导体棒在两条“∧”形的光滑平行金属导轨滑动切割磁感线；考点2 电磁感应+能量（5年5考）2023学业水平等级考试上海卷：线框在斜面上切割磁感线运动；2023年高考全国甲卷：绝缘棒和金属棒在光滑U型金属导轨滑动切割磁感线运动；2023年高考湖南卷：两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，金属棒下滑切割磁感线运动；2023全国高考新课程卷：线框在两条光滑长直金属导轨移动切割磁感线；1. 功和功率是高考考查频率较高的知识点，与电磁感应综合主要表现在考查安培力功和功率。
2. 电磁感应中的能量包括动能定理、焦耳热、能量守恒定律、功能关系等。
考点01 电磁感应+功和功率1. （2024年高考山东卷）. 如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂直。
空间充满竖直向下的匀强磁场（图中未画出），导轨左端由导线连接。
现将具有一定质量和电阻的金属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止释放。
MN 运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，不考虑自感影响，下列说法正确的是（ ）A. MN最终一定静止于OO'位置B. MN运动过程中安培力始终做负功C. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大D. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N2. （2022年高考上海）如图，一个正方形导线框以初速度v0向右穿过一个有界的匀强磁场。
2023年新高考I卷物理电磁感应题及答案
2023年新高考I卷物理电磁感应题及答案一、选择题1. 下面哪个选择最符合电磁感应定律？A. 法拉第定律B. 压强定律C. 康普顿散射定律D. 狄拉克定理2. 一个长直导线通电，当导线距离一个方向固定的磁铁越来越近时，导线中感应电流的方向会如何变化？A. 保持不变B. 从正方向向负方向变化C. 从负方向向正方向变化D. 随机变化3. 在一个恒定磁场中，一个导线框图如下所示：\[\begin{array}{cccc}\hline1 &2 &3 &4 \\\hline5 &6 &7 &8 \\\hline\end{array}\]当磁场方向向右，导线1和导线2的感应电流方向分别为：A. 1从上到下，2从左到右B. 1从左到右，2从上到下C. 1从下到上，2从左到右D. 1从上到下，2从右到左4. 一个长直导线产生的磁场方向向外，我们可以推断电流有：A. 顺时针方向B. 逆时针方向C. 零电流D. 不确定二、计算题1. 一个半径为5cm的扇形线圈，旋转至匀强磁场中，磁场的大小为0.5T，旋转角度为60°，扇形线圈的匝数为1000，求产生的感应电动势。
2. 一个闭合线圈的自感系数为1H，通过线圈的电流发生改变，若在0.5秒内电流由0.5A增加到1A，求此过程中产生的感应电动势大小。
三、简答题1. 电磁感应现象的基本原理是什么？请简要解释。
2. 电磁感应定律的表达式是什么？请说明其中各个符号的含义。
四、解答题请根据提供的实验数据，回答下列问题。
实验数据：- 引线1：导线材质为铜，长度为20cm，电阻为10Ω。
- 引线2：导线材质为铁，长度为15cm，电阻为5Ω。
- 磁铁：与导线平行，磁场强度为0.2T。
1. 引线1和引线2的端点A夹角为90°，引线1的位置固定不动，求当磁铁与引线2距离为5cm时，通过引线2的感应电流大小。
2. 实验中引线2存在一段长度的焊缝，将导电性较差的金属连接在一起，这会对实验结果产生什么影响？为什么？答案：选择题1. A2. C3. B4. A计算题1. 0.5T × 0.05m × 1000 × sin60° = 21.65V2. ΔI/Δt = (1A - 0.5A) / 0.5s = 1A/s，V = L × (ΔI/Δt) = 1H × 1A/s = 1V简答题1. 电磁感应现象的基本原理是磁场变化导致感应电流发生。
电磁感应+电路和动力学(原卷版)—三年(2022-2024)高考物理真题汇编(全国通用)
电磁感应+电路和动力学考点三年考情（2022-2024）命题趋势考点1 电磁感应+电路（5年2考）2024年高考湖北卷第15题：金属棒在两足够长平行金属直导轨滑动；2022年全国理综甲卷第20题：两根相互平行的光滑长直金属导轨一端接电阻或电容，金属棒在其上滑动；2022年全国理综甲卷第16题：三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中。
考点2 电磁感应+动力学（5年4考）2024年1月浙江选考第21题：扫描隧道显微镜减振装置。
2022年高考辽宁物理：两金属杆在两平行光滑长直金属导轨上滑动。
1. 电磁感应中电路问题包括电容电路和串并联电路，是考查的热点。
2. 电磁感应中动力学问题的考查主要集中在加速度、速度、安培力等，解答此类问题，需要利用牛顿运动定律、法拉第电磁感应定律、安培力及其相关知识。
考点01 电磁感应+电路1．（2024年高考湖北卷第15题）. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN 、PQ 的间距为L ，固定在同一水平面内，直导轨在左端M 、P 点分别与两条竖直固定、半径为L 的14圆弧导轨相切。
MP 连线与直导轨垂直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B 、方向竖直向下的匀强磁场。
长为L 、质量为m 、电阻为R 的金属棒ab 跨放在两圆弧导轨的最高点。
质量为2m 、电阻为6R 的均匀金属丝制成一个半径为L 的圆环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。
忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。
现将金属棒ab由静止释放，求（1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
2. . （2022高考上海）宽L=0.75m的导轨固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度B=0.4T的匀强磁场。
专题20电磁感应综合运用-2024高考物理真题分类汇编(全国版 含解析)
2024高考物理真题分项解析专题1电磁感应综合运用2024高考题1.21.（2024年6月浙江省物理选考）某小组探究“法拉第圆盘发电机与电动机的功用”，设计了如图所示装置。
飞轮由三根长0.8m a =的辐条和金属圆环组成，可绕过其中心的水平固定轴转动，不可伸长细绳绕在圆环上，系着质量1kg m =的物块，细绳与圆环无相对滑动。
飞轮处在方向垂直环面的匀强磁场中，左侧电路通过电刷与转轴和圆环边缘良好接触，开关S 可分别与图示中的电路连接。
已知电源电动势012V E =、内阻0.1r =Ω、限流电阻10.3R =Ω、飞轮每根辐条电阻0.9R =Ω，电路中还有可调电阻R 2（待求）和电感L ，不计其他电阻和阻力损耗，不计飞轮转轴大小。
（1）开关S 掷1，“电动机”提升物块匀速上升时，理想电压表示数8V U =。
①判断磁场方向，并求流过电阻R 1的电流I ；②求物块匀速上升的速度v 。
（2）开关S 掷2，物块从静止开始下落，经过一段时间后，物块匀速下降的速度与“电动机”匀速提升物块的速度大小相等，①求可调电阻R 2的阻值；②求磁感应强度B的大小。
【答案】（1）①垂直纸面向外，10A ；②5m/s ；（2）①0.2Ω；②2.5T【解析】（1）①物块上升，则金属轮沿逆时针方向转动，辐条受到的安培力指向逆时针方向，辐条中电流方向从圆周指向O 点，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外；由闭合电路的欧姆定律可知011()E U I R r -=+则011128A 10A 0.30.1E U I R r --===++②辐条切割磁感线产生的电动势与电源电动势相反，设每根辐条产生的电动势为E 1，则0113r U E I -=解得15V E =此时金属轮可视为电动机11P E I =出当物块P 匀速上升时1P mgv =出解得15m/sv =另解：因8V U =，110A I =根据20113r UI I mgv =+解得5m/sv =（2）①物块匀速下落时，由受力分析可知，辐条受到的安培力与第（1）问相同，经过R 2的电流2110AI I ==由题意可知215m/sv v ==每根辐条切割磁感线产生的感应电动势215VE E ==225V 0.510AE R I ===Ω总023r R R =+总解得20.2R =Ω13.（2024年高考海南卷）两根足够长的导轨由上下段电阻不计，光滑的金属导轨组成，在M 、N 两点绝缘连接，M 、N 等高，间距L =1m ，连接处平滑。
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分类练习9----电磁感应一、单选题1、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低面向里，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D（08全国1卷）2、如图，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框．在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是C（08全国2卷）3、在沿水平方向的匀强磁场中，有一圆形金属线圈可绕沿其直径的竖直轴自由转动。
开始时线圈静止，线圈平面与磁场方向既不平行也不垂直，所成的锐角为α。
在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面B(08四川卷)A．维持不动B．将向使α减小的方向转动C．将向使α增大的方向转动D．将转动，因不知磁场方向，不能确定α会增大还是会减小ab4、如图，粗糙水平桌面上有一质量为m的铜质矩形线圈.当一竖直放置的条形磁铁从线圈中线AB正上方等高快速经过时，若线圈始终不动，则关于线圈受到的支持力F N及在水平方向运动趋势的正确判断是D（08重庆卷）A．F N先小于mg后大于mg,运动趋势向左B．F N先大于mg后小于mg,运动趋势向左C．F N先大于mg后大于mg,运动趋势向右D．F N先大于mg后小于mg,运动趋势向右5、如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。
导体棒的电阻可忽略。
当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是B（08宁夏卷）A．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到aB．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到aC．流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到bD．流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b6、如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右匀速直线运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，导体棒中的感应电动势ε与导体棒位置x关系的图像是A （08上海卷）7、老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是B（08上海卷理科综合）A．磁铁插向左环，横杆发生转动B．磁铁插向右环，横杆发生转动C．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动D．无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动8、保持导轨之间接触良好，金属导轨的电阻不计。
现经历以下四个过程：A (06全国1卷)①以速度v移动d,使它与ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与oa的距离减小一半；③然后，再以速率2v移动c,使它回到原处；④最后以速率2v移动d,使它也回到原处。
设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则A．Q1=Q2=Q3=Q4B．Q1=Q2=2Q3=2Q4C．2Q1=2Q2=Q3=Q4D．Q1≠Q2=Q3≠Q49、如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l、下弧长为d的金属线框的中点联结并悬挂于O 点，悬点正下方存在一个上弧长为2l、下弧长为2d的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且d<<L。
先将线框拉开到如图4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。
下列说法正确的是D (06广东卷)A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为adcba→→→→B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为abcda→→→→C．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将在磁场内做简谐运动10、如图所示，接有灯泡L的平行金属导轨水平放置在匀强磁场中，一导体杆与两导轨良好接触并做往复运动，其运动情况与弹簧振子做简谐运动的情况相同。
图中O位置对应于弹簧振子的平衡位置，P、Q两位置对应于弹簧振子的最大位移处。
若两导轨的电阻不计，则D(06四川卷)A．杆由O到P的过程中，电路中电流变大B．杆由P到Q的过程中，电路中电流一直变大C．杆通过O处时，电路中电流方向将发生改变D．杆通过O处时，电路中电流最大11、在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图1所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图2变化时，下图中正确表示线圈中感应电动势E变化的是A(06天津卷)12、电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。
现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是D(07宁夏卷)A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电13、如图所示，LOO’L’为一折线，它所形成的两个角∠LOO′和∠OO′L′均为450。
折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直纸面向里。
一边长为l的正方形导线框沿垂直于OO′的方向以速度v做匀速直线运动，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。
以逆时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—时间（I—t）关系的是（时间NR Cab以l/v为单位）D(08全国1卷)14、用相同导线绕绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框、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U a、U b、U c和U d。
下列判断正确的是B(07山东卷)A．U a＜U b＜U c＜U dB．U d＜U b＜U a＜U cC．U a＝U b＝U c＝U dD．U b＜U a＜U d＜U15、如图所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时A(07四川卷)A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力二、多选题1、两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L ，底端接阻值为R 的电阻。
将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，如图所示。
除电阻R 外其余电阻不计。
现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则AC（08山东卷）A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB．金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a→bC．金属棒的速度为v时．所受的安培力大小为F =22 B L v RD．电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少2、如图所示，位于同一水平面内的、两根平行的光滑金属导轨，处在匀强磁场中，磁场方向垂直与导轨所在平面，导轨的一端与一电阻相连；具有一定质量的金属杆ab 放在导轨上并与导轨垂直。
现用一平行与导轨的恒力F 拉杆ab ，使它由静止开始向右运动。
杆和导轨的电阻、感应电流产生的磁场均可不计。
用E 表示回路中的感应电动势，i 表示回路中的感应电流，在i 随时间增大的过程中，电阻消耗的功率等于BD(06全国1卷) A ．F 的功率 B ．安培力的功率的绝对值C ．F 与安培力的合力的功率D ．iE3、如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab ，质量为m ，导体棒的电阻与固定电阻R 1和R 2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为V 时，受到安培力的大小为F ．此时BCD(06上海卷)A ．电阻R 1消耗的热功率为Fv/3B ．电阻 R 。
消耗的热功率为 Fv/6C ．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθD ．整个装置消耗的机械功率为（F ＋μmgcosθ）v三、计算题1、如图，一直导体棒质量为m 、长为l 、电阻为r ，其两端放在位于水平面内间距也为l 的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B ，方向垂直于导轨所在平面。
开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v 0。
在棒的运动速度由v 0减小至v 1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I 保持恒定。
导体棒一直在磁场中运动。
若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应电动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率。
（08全国2卷）()r I v v Bl P 210221-+=2、均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd ，每边长为L ，总电阻为R ，总质量为m 。
将其置于磁感强度为B 的水平匀强磁场上方h 处，如图所示。
线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd 边始终与水平的磁场边界平行。
当cd 边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小;（2）求cd 两点间的电势差大小;（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h 所应满足的条件。
F（08北京卷）（1）E＝BL2gh(2) U =324Bl gh(3) h=22442m gRB L3、如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在M、N 处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。
在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。
现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。
已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。
（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。
（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。
（08上海卷）（1）22134B r v a gmR =－（2）234GP P=＝2222 916m g RB r4、如图（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m．导轨左端连接R＝0.6Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2 m．细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t=0.3 Ω,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r=1.0 m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t=0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图（b）中画出．（08广东卷）0.2－0.4s ：0.12A ; 0.2－0.4s I 2=0 ; 0.4－0.6s I 3=0.12A 。