2013高考物理备战：高考物理真题试题专题汇编（精解精析）09 电磁感应

2021高考物理备战：高考物理真题试题专题汇编精解精析专题09 电磁感应【2021高考】5. 2021海南如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。现将环从位置I释放，环经过磁铁到达位置II。设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，那么AT1mg，T2mg BT1mg，T2mg，T2mg DT1mg2021福建18、【原题】：如图甲，一圆形闭合铜环由高处从静止开始下落，穿过一根竖直悬挂的条形磁铁，铜环的中心轴线与条形磁铁的中轴始终保持重合。假设取磁铁中心O为坐标原点，建立竖直向下正方向的x轴，那么图乙中最能正确反映环中感应电流i随环心位置坐标x变化的关系图像是2021浙江20、为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外面壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C置于储罐中，电容器可通过开关S与线圈L或电源相连，如下图。当开关从a拨到b时，由L与C构成的回路中产生周期的振荡电流。当罐中的液面上升时A.电容器的电容减小B. 电容器的电容增大C. LC回路的振荡频率减小D. LC回路的振荡频率增大【答案】：BC【解析】：由电容器决定式知，当液面上升的时候，相当于介电常数在变大，所以A错误，B正确，所以振荡周期变大，振荡频率在减小。C正确【考点定位】电磁波、电容器2021四川16如下图，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，那么A绕圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B绕圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C绕圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D绕圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场【答案】：D【解析】：绕圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出同频率的交变电流，A错误。绕圈a输入恒定电流，产生的磁场穿过线圈b，穿过线圈b的磁通量不为零，B错误。根据互感现象，绕圈b输出的交变电流，对线圈a的磁场会造成影响，C错误。根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场产生电场，绕圈a的磁场变化时，线圈b中会产生电场，D正确。【考点定位】此题考查电磁感应现象，互感现象，麦克斯韦电磁场理论。2021北京19物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验。如图， 她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后。将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均未动。比照老师演示的实验，以下四个选项中，导致套环未动的原因可能是A线圈接在了直流电源上B电源电压过高C所选线圈的匝数过多D所用套环的材料与老师的不同2021北京15一个小型电热器假设接在输出电压为10v的直流电源上，消耗电功率为P；假设把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为。如果电热器电阻不变，那么此交流电源输出电压的最大值为A5VB5VC5VD10V【答案】：C【解析】： ，解得Um=10V【考点定位】此题考查了交流电的有效值的计算，属于简单题。2021全国新课标卷17.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某局部，一升压式自耦调压变压器的电路如下图，其副线圈匝数可调。变压器线圈总匝数为1900匝；原线圈为1100匝，接在有效值为220V的交流电源上。当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0kW。设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两端电压的有效值为U2，且变压器是理想的，那么U2和I1分别约为A.380V和5.3AB.380V和9.1AC.240V和5.3AD.240V和9.1A【答案】 B【解析】根据电压与线圈匝数的关系：U1/U2=n1/n2可知：U2=380V，排除选项C、D；根据I1/I2= n2/ n1可知I1=9.1A，排除选项A，综上所述，选项B正确。【考点定位】本考点主要考查变压器的根本原理。2021全国新课标卷19.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. 2021全国新课标卷20.如图，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行。在t=0到t=t1的时间间隔内，直导线中电流i发生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向；线框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右。设电流i正方向与图中箭头方向相同，那么i随时间t变化的图线可能是2021浙江25、22分为了提高自行车夜间行驶的平安性，小明同学设计了一种“闪烁装置，如下图，自行车后轮由半径r1=5.010-2m的金属内圈、半径r2=0.40m的金属内圈和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间等间隔地接有4根金属条，每根金属条的中间均串联有一电阻值为R的小灯泡。在支架上装有磁铁，形成了磁感应强度B=0.10T、方向垂直纸面向外的“扇形匀强磁场，其内半径为r1、外半径为r2、张角=/6。后轮以角速度=2 rad/s相对于转轴转动。假设不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。1当金属条ab进入“扇形 磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向；2当金属条ab进入“扇形 磁场时，画出“闪烁装置的电路图；3从金属条ab进入“扇形 磁场开始，经计算画出轮子转一圈过程中，内圈与外圈之间电势差Uab-t图象；4假设选择的是“1.5V、0.3A的小灯泡，该“闪烁装置能否正常工作？有同学提出，通过改变磁感应强度B、后轮外圈半径r2、角速度和张角等物理量的大小，优化前同学的设计方案，请给出你的评价。设 ab离开磁场区域的时刻为，下一条金属条进入磁场区域的时刻为 设轮子转一圈的周期为T，那么T=1s在T=1s内，金属条四次进出磁场，后三次与第一次一样。由上面4式可画出如以下图图像(4)“闪烁“装置不能正常工作。金属条的电动势远小于小灯泡的额定电压，因此无法正常工作B增大，E增大，但有限度r2增大，E增大，但有限度增大，E增大，但有限度增大，E不变。【考点定位】电磁感应、电路、此题最后一问为开放性试题。2021江苏13. (15 分)某兴趣小组设计了一种发电装置,如下图. 在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角琢均为49仔,磁场均沿半径方向. 匝数为N 的矩形线圈abcd 的边长ab =cd =、bc =ad =2. 线圈以角速度棕绕中心轴匀速转动,bc和ad 边同时进入磁场. 在磁场中,两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直. 线圈的总电阻为r,外接电阻为R. 求:(1)线圈切割磁感线时,感应电动势的大小Em;(2)线圈切割磁感线时,bc 边所受安培力的大小F;(3)外接电阻上电流的有效值I.2021安徽23.16分图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引起的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外 电阻形成闭合电路。图2是线圈的住视图，导线和分别用它们的横截面来表示。长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。只考虑单匝线圈1线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式；2线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式；3假设线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。其它电阻均不计有效电流R上的功率： 转动一周电流在R上做功：【考点定位】功、电磁感应2021上海3314分如图，质量为M的足够长金属导轨abcd放在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量为m的导体棒PQ放置在导轨上，始终与导轨接触良好，PQbc构成矩形。棒与导轨间动摩擦因数为，棒左侧有两个固定于水平面的立柱。导轨bc段长为L，开始时PQ左侧导轨的总电阻为R，右侧导轨单位长度的电阻为R0。以ef为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应强度大小均为B。在t=0时，一水平向左的拉力F垂直作用在导轨的bc边上，使导轨由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a。1求回路中感应电动势及感应电流随时间变化的表达式；2经过多长时间拉力F到达最大值，拉力F的最大值为多少？3某过程中回路产生的焦耳热为Q，导轨克服摩擦力做功为W，求导轨动能的增加量。2导轨受外力F，安培力FA摩擦力f。其中FABILFfmFNmmgBILmmg由牛顿定律FFAFfMa，FMaFAFfMammg1m上式中当R0at即t时外力F取最大值，F maxMammg1mB2L2，2021上海264分为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈L连接，如下图。己知线圈由a端开始绕至b端：当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。1将磁铁N极向下从线圈上方竖直插入L时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为_填：“顺时针或“逆时针。2当条形磁铁从图中的虚线位置向右远离L时，指针向右偏转。俯视线圈，其绕向为_填：“顺时针或“逆时针。【答案】1顺时针，2逆时针，【解析】1由题可知在螺线管内电流从b流向a，而根据楞次定律增反减同螺线管中产生的磁场与原磁场方向相反向上再根据右手螺旋定那么可知电流方向为逆时针方向俯视线圈，因此从a向b看导线绕向为顺时针方向2由题可知在螺线管内电流从a流向b，而根据楞次定律增反减同螺线管中产生的磁场与原磁场方向相同向上再根据右手螺旋定那么可知感应电流方向与1相同，而电流的流向与1相反，因此绕向一定与此1相反为逆时针方向俯视线圈。【考点定位】电磁感应【2021高考】1 (广东卷第15题).将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，以下表述正确的选项是A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同2(2021江苏卷第2题)如下图，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中A穿过线框的磁通量保持不变B线框中感应电流方向保持不变C线框所受安掊力的合力为零D线框的机械能不断增大4(福建第17题). 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成角090),其中MN平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，棒接入电路的电阻为R，当流过棒某一横截面的电量为q时，它的速度大小为，那么金属棒在这一过程中A.F运动的平均速度大小为 B.平滑位移大小为C.产生的焦尔热为D.受到的最大安培力大小为5(海南第6题).如图，EOF和为空间一匀强磁场的边界，其中EO，FO，且EOOF；为EOF的角平分线，间的距离为l；磁场方向垂直于纸面向里。一边长为l的正方形导线框沿方向匀速通过磁场，t=0时刻恰好位于图示位置。规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，那么感应电流i与实践t的关系图线可能正确的选项是 ( B )72021广东第15题.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，以下表述正确的选项是A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关B.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C.穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析：由E=，AB错，C正确。B原与B感的方向可相同亦可相反。D错。选C9 (2021上海第13题)如图，均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置，当a绕O点在其所在平面内旋转时，b中产生顺时针方向的感应电流，且具有收缩趋势，由此可知，圆环a(A)顺时针加速旋转 (B)顺时针减速旋转(C)逆时针加速旋转 (D)逆时针减速旋转 10(2021上海第20题).如图，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布。一铜制圆环用丝线悬挂于点，将圆环拉至位置后无初速释放，在圆环从摆向的过程中(A)感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针(B)感应电流方向一直是逆时针(C)安培力方向始终与速度方向相反(D)安培力方向始终沿水平方向11201山东第22题.如图甲所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计。两质量、长度均相同的导体棒、，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度处。磁场宽为3，方向与导轨平面垂直。先由静止释放，刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放，两导体棒与导轨始终保持良好接触。用表示的加速度，表示的动能，、分别表示、相对释放点的位移。图乙中正确的选项是122021上海第28题在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系实验(见图(a)中，得到图线如图(b)所示。(1)(多项选择题)在实验中需保持不变的是( )(A)挡光片的宽度 (B)小车的释放位置(C)导轨倾斜的角度 (D)光电门的位置(2)线圈匝数增加一倍后重做该实验，在图(b)中画出实验图线。(1) A，D (3分)(2)见图 (2分)132021全国卷1第24题(15分) 如图，两根足够长的金属导轨ab、cd竖直放置，导轨间距离为L1电阻不计。在导轨上端并接两个额定功率均为P、电阻均为R的小灯泡。整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。某时刻后两灯泡保持正常发光。重力加速度为g。求： (1)磁感应强度的大小： (2)灯泡正常发光时导体棒的运动速率。解析：每个灯上的额定电流为额定电压为：1最后MN匀速运动故：B2IL=mg求出： 2U=BLv得：142021海南第16题.如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m。竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为g。在t=0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求1细线少断后，任意时刻两杆运动的速度之比；2两杆分别到达的最大速度。152021天津第11题18分如下图，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角。完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，两棒的质量均为0.02kg，电阻均为R=0.1，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止。取g=10m/s2，问：1通过cd棒的电流I是多少，方向如何？2棒ab受到的力F多大？3棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？162021浙江第23题.16分如图甲所示，在水平面上固定有长为L=2m、宽为d=1m的金属“U型轨导，在“U型导轨右侧l=0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。在t=0时刻，质量为m=0.1kg的导体棒以v0=1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为=0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为，不计导体棒与导轨之间的接触电阻及地球磁场的影响取。1通过计算分析4s内导体棒的运动情况；2计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；3计算4s内回路产生的焦耳热。172021上海第32题(14 分)电阻可忽略的光滑平行金属导轨长S=1.15m，两导轨间距L=0.75 m，导轨倾角为30，导轨上端ab接一阻值R=1.5的电阻，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场垂直轨道平面向上。阻值r=0.5，质量m=0.2kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端ab处由静止开始下滑至底端，在此过程中金属棒产生的焦耳热。(取)求：(1)金属棒在此过程中克服安培力的功；(2)金属棒下滑速度时的加速度(3)为求金属棒下滑的最大速度，有同学解答如下：由动能定理，。由此所得结果是否正确？假设正确，说明理由并完本钱小题；假设不正确，给出正确的解答。答案.1下滑过程中安培力的功即为在电阻上产生的焦耳热，由于，因此 1分2分上式说明，加速度随速度增加而减小，棒作加速度减小的加速运动。无论最终是否到达匀速，当棒到达斜面底端时速度一定为最大。由动能定理可以得到棒的末速度，因此上述解法正确。 (2分) 1分 1分18(四川第24题).19分如下图，间距l=0.3m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角=的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B1=0.4T、方向竖直向上和B2=1T、方向垂直于斜面向上的匀强磁场。电阻R=0.3、质量m1=0.1kg、长为l 的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上，S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好。一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下垂，绳上穿有质量m2=0.05kg的小环。小环以a=6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动。不计导轨电阻和滑轮摩擦，绳不可伸长。取g=10 m/s2，sin=0.6，cos=0.8。求 1小环所受摩擦力的大小； 2Q杆所受拉力的瞬时功率。根据欧姆定律有 且 瞬时功率表达式为 联立以上各式得 【答案】1；2。19(重庆第23题).16分有人设计了一种可测速的跑步机，测速原理如题23图所示，该机底面固定有间距为、长度为的平行金属电极。电极间充满磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场，且接有电压表和电阻,绝缘橡胶带上镀有间距为的平行细金属条，磁场中始终仅有一根金属条，且与电极接触良好，不计金属电阻，假设橡胶带匀速运动时，电压表读数为,求：1橡胶带匀速运动的速率；2电阻R消耗的电功率；3一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。解： (l)设电动势为，橡胶带运动速率为v 由： 得：【2021高考】1. 2021全国卷18如图，空间某区域中有一匀强磁场，磁感应强度方向水平，且垂直于纸面向里，磁场上边界b 和下边界d水平。在竖直面内有一矩形金属统一加线圈，线圈上下边的距离很短，下边水平。线圈从水平面a开始下落。磁场上下边界之间的距离大于水平面a、b之间的距离。假设线圈下边刚通过水平面b、c位于磁场中和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为、和，那么A B. D. ，a端为正 B、，b端为正 C、，a端为正 D、，b端为正5. 2021上海物理19如右图，一有界区域内，存在着磁感应强度大小均为，方向分别垂直于光滑水平桌面向下和向上的匀强磁场，磁场宽度均为，边长为的正方形框的边紧靠磁场边缘置于桌面上，使线框从静止开始沿轴正方向匀加速通过磁场区域，假设以逆时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流变化规律的是图62021海南物理2一金属圆环水平固定放置。现将一竖直的条形磁铁，在圆环上方沿圆环轴线从静止开始释放，在条形磁铁穿过圆环的过程中，条形磁铁与圆环A始终相互吸引B始终相互排斥C先相互吸引，后相互排斥D先相互排斥，后相互吸引【答案】D 【解析】由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，D正确。72021海南物理7以下说法正确的选项是A当线圈中电流不变时，线圈中没有自感电动势B当线圈中电流反向时线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相反C当线圈中电流增大时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反D当线圈中电流减小时，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反【答案】AC 【解析】由法拉第电磁感应定律可知，当线圈中电流不变时，不产生自感电动势，A对；当线圈中电流反向时相当于电流减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中原电流的方向相同，B错；当线圈中电流增大时，自感电动势阻碍电流的增大，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相反，C对；当线圈中电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈中自感电动势的方向与线圈中电流的方向相同，D错。82021天津11如下图，质量m1=0.1kg，电阻R1=0.3，长度l=0.4m的导体棒ab横放在U型金属框架上。框架质量m2=0.2kg，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数=0.2，相距0.4m的MM、NN相互平行，电阻不计且足够长。电阻R2=0.1的MN垂直于MM。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.5T。垂直于ab施加F=2N的水平恒力，ab从静止开始无摩擦地运动，始终与MM、NN保持良好接触，当ab运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2.(1)求框架开始运动时ab速度v的大小；2从ab开始运动到框架开始运动的过程中，MN上产生的热量Q=0.1J，求该过程ab位移x的大小。2闭合回路中产生的总热量由能量守恒定律，得代入数据解得92021江苏物理13如下图，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L, 一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放。导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I。整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻。求： （1） 磁感应强度的大小B；（2） 电流稳定后， 导体棒运动速度的大小v；（3） 流经电流表电流的最大值答案：102021福建21如下图，两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上，与导轨垂直并良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内，存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力，使它沿导轨匀速向上运动，此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时，撤去拉力，a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动，此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场边界PQ处时，又恰能沿导轨匀速向下运动。a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m，重力加速度为g，导轨电阻不计。求（1） a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中，a棒中的电流强度I，与定值电阻R中的电流强度IR之比；（2） a棒质量ma;（3） a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。答案：11. 2021上海物理32如图，宽度L=0.5m的光滑金属框架MNPQ固定板个与水平面内，并处在磁感应强度大小B=0.4T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布，将质量m=0.1kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并且框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标，金属棒从处以的初速度，沿x轴负方向做的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用。求：1金属棒ab运动0.5m，框架产生的焦耳热Q；2框架中aNPb局部的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；3为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4s过程中通过ab的电量q，某同学解法为：先算出金属棒的运动距离s，以及0.4s时回路内的电阻R，然后代入q=求解。指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果。【2021高考】一、选择题1.09上海物理13如图，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有_填收缩、扩张趋势，圆环内产生的感应电流_填变大、变小、不变。2.09上海9信用卡的磁条中有一个个连续的相反极性的磁化区，每个磁化区代表了二进制数1或0，用以储存信息。刷卡时，当磁条以某一速度拉过信用 卡阅读器的检测头时，在检测头的线圈中会产生变化的电压如图1所示。当信用卡磁条按图2所示方向以该速度拉过阅读检测头时，在线圈中产生的电压随时间的变化关系正确的选项是 ( B )3.09山东21如下图，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场。方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始络与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，以下结论正确的选项是 ACD A感应电流方向不变BCD段直线始终不受安培力C感应电动势最大值EBavD感应电动势平均值解析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确。根据左手定那么可以判断，受安培力向下，B不正确。当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效4.09重庆20题20图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成，两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧运动，是线圈中心，那么 D A从X到O，电流由E经G流向F，先增大再减小B从X到O，电流由F经G流向E，先减小再增大C从O到Y，电流由F经G流向E，先减小再增大D从O到Y，电流由E经G流向F，先增大再减小5.09福建18如下图，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m质量分布均匀的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为u。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好到达最大运动过程中杆始终与导轨保持垂直。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。那么此过程 BD A.杆的速度最大值为B.流过电阻R的电量为C.恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D.恒力F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量6.09浙江17如下图，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为、阻值为的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。那么线框中感应电流的方向是 B ABC先是，后是D先是，后是解析：由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由“增反“减同可知电流方向是。7.09海南物理4一长直铁芯上绕有一固定线圈M，铁芯右端与一木质圆柱密接，木质圆柱上套有一闭合金属环N，N可在木质圆柱上无摩擦移动。M连接在如下图的电路中，其中R为滑线变阻器，和为直流电源，S为单刀双掷开关。以下情况中，可观测到N向左运动的是 C A在S断开的情况下， S向a闭合的瞬间B在S断开的情况下，S向b闭合的瞬间C在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向c端移动时D在S已向a闭合的情况下，将R的滑动头向d端移动时二、非选择题8.09全国卷24)如图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率， 为负的常量。用电阻率为、横截面积为的硬导线做成一边长为的方框。将方框固定于纸面内，其右半部位于磁场区域中。求1导线中感应电流的大小；2磁场对方框作用力的大小随时间的变化。1；2。9.09北京2318分单位时间内流过管道横截面的液体体积叫做液体的体积流量以下简称流量。由一种利用电磁原理测量非磁性导电液体如自来水、啤酒等流量的装置，称为电磁流量计。它主要由将流量转换为电压信号的传感器和显示仪表两局部组成。传感器的结构如下图，圆筒形测量管内壁绝缘，其上装有一对电极和c,a,c间的距离等于测量管内径D，测量管的轴线与a、c的连接放像以及通过电线圈产生的磁场方向三者相互垂直。当导电液体流过测量管时，在电极a、c的间出现感应电动势E，并通过与电极连接的仪表显示出液体流量Q。设磁场均匀恒定，磁感应强度为B。1，设液体在测量管内各处流速相同，试求E的大小去3.02一新建供水站安装了电磁流量计，在向外供水时流量本应显示为正值。但实际显示却为负值。经检查，原因是误将测量管接反了，既液体由测量管出水口流入，从如水口流出。因为已加压充满管道。不便再将测量管拆下重装，请你提出使显示仪表的流量指示变为正直的简便方法；3显示仪表相当于传感器的负载电阻，其阻值记为 a、c间导电液体的电阻r随液体电阻率色变化而变化，从而会影响显示仪表的示数。试以E、R。r为参量，给出电极a、c间输出电压U的表达式，并说明怎样可以降低液体电阻率变化对显示仪表示数的影响。输入显示仪表是a、c间的电压U，流量示数和U一一对应， E 与液体电阻率无关，而r随电阻率的变化而变化，由式可看出， r变化相应的U也随之变化。在实际流量不变的情况下，仪表显示的流量示数会随a、c间的电压U的变化而变化，增大R，使Rr，那么UE,这样就可以降低液体电阻率的变化对显示仪表流量示数的影响。10.09上海物理2414分如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻。区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s。一质量为m，电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F0.5v0.4Nv为金属棒运动速度的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大。l1m，m1kg，R0.3W，r0.2W，s1m1分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动；2求磁感应强度B的大小；3假设撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足vv0x， 且棒在运动到ef处时恰好静止，那么外力F作用的时间为多少？4假设在棒未出磁场区域时撤去外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移的变化所对应的各种可能的图线。4可能图线如下：11.09广东物理1815分如图18a所示，一个电阻值为R ，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路。线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域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变化的关系图线如图18b所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0 . 导线的电阻不计。求0至t1时间内1通过电阻R1上的电流大小和方向；2通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量。【2021高考】1.全国卷20.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下图.假设规定顺时针方向为感应电流I的正方向，以下各图中正确的选项是ab2全国卷21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，取逆时针方向为正以下表示i-t关系的图示中，可能正确的选项是答案：C解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大，A项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢，故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为C。3.四川卷17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。在磁场开始增强后的一个极短时间内，线圈平面A维持不动 B将向使减小的方向转动C将向使增大的方向转动D将转动，因不知磁场方向，不能确定会增大还是会减小EKabcL1L24.江苏卷8如下图的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计电键K从闭合状态突然断开时，以下判断正确的有 A.a先变亮，然后逐渐变暗B.b先变亮，然后逐渐变暗C.c先变亮，然后逐渐变暗D.b、c都逐渐变暗答案：AD解析：考查自感现象。电键K闭合时，电感L1和L2的电流均等于三个灯泡的电流，断开电键K的瞬间，电感上的电流i突然减小，三个灯泡均处于回路中，故b、c灯泡由电流i逐渐减小，B、C均错，D对；原来每个电感线圈产生感应电动势均加载于灯泡a上，故灯泡a先变亮，然后逐渐变暗，A对。此题涉及到自感现象中的“亮一下现象，平时要注意透彻理解。5.重庆卷18如题18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，假设线圈始终不动，那么关于线圈受到的支持力FN及在水平方向运动趋势的正确判断是A.FN先小于mg后大于mg,运动趋势向左B.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向左C.FN先大于mg后大于mg,运动趋势向右D.FN先大于mg后小于mg,运动趋势向右vabcdPQrR6.宁夏卷16如下图，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，以下说法正确的选项是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b答案：B 【解析】：此题考查右手定那么的应用。根据右手定那么，可判断PQ作为电源，Q端电势高，在PQcd回路中，电流为逆时针方向，即流过R的电流为由c到d，在电阻r的回路中，电流为顺时针方向，即流过r的电流为由b到a。当然也可以用楞次定律，通过回路的磁通量的变化判断电流方向。7.山东卷22两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，如下图。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那么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abC金属棒的速度为v时所受的安培力大小为F =D电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少答案：AC 【解析】：在释放的瞬间，速度为零，不受安培力的作用，只受到重力，A对。由右手定那么可得，电流的方向从b到a，B错。当速度为时，产生的电动势为，受到的安培力为，计算可得,C对。在运动的过程中，是弹簧的弹性势能、重力势能和内能的转化，D错。8.上海卷10如下图，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与导体棒位置x关系的图像是9.海南卷1法拉第通过静心设计的一系列试验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学与“磁学联系起来在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否认的是A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体外表感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势D既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出电流答案：A【解析】：对A选项，静止的导线上的稳恒电流附近产生稳定的磁场，通过旁边静止的线圈不会产生感应电流，A被否认；稳恒电流周围的稳定磁场是非匀强磁场，运动的线圈可能会产生感应电流，B符合事实；静止的磁铁周围存在稳定的磁场，旁边运动的导体棒会产生感应电动势，C符合；运动的导线上的稳恒电流周围产生运动的磁场，即周围磁场变化，在旁边的线圈中产生感应电流，D符合。10.海南卷10一航天飞机下有一细金属杆，杆指向地心假设仅考虑地磁场的影响，那么当航天飞机位于赤道上空A由东向西水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下B由西向东水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由上向下C沿经过地磁极的那条经线由南向北水平飞行时，金属杆中感应电动势的方向一定由下向上D沿经过地磁极的那条经线由北向南水平飞行时，金属杆中一定没有感应电动势11.上海卷理科综合6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 A.磁铁插向左环，横杆发生转动二、计算题12全国卷2419分如图，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v0。在棒的运动速度由v0减小至v1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。假设不计导轨电阻，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。【解析】：导体棒所受的安培力为：F=BIl 3分由题意可知，该力的大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v0减小到v1的过程中，平均速度为： 3分当棒的速度为v时，感应电动势的大小为：E=Blv 3分棒中的平均感应电动势为： 2分综合式可得： 2分导体棒中消耗的热功率为： 2分负载电阻上消耗的热功率为： 2分由以上三式可得： 2分13北京卷2214.天津卷25(22分)磁悬浮列车是一种高速低耗的新型交通工具。它的驱动系统简化为如下模型，固定在列车下端的动力绕组可视为一个矩形纯电阻金属框，电阻为R，金属框置于xOy平面内，长边MN长为l，平行于y轴，宽为d的NP边平行于x轴，如图1所示。列车轨道沿Ox方向，轨道区域内存在垂直于金属框平面的磁场，磁感应强度B沿Ox方向按正弦规律分布，其空间周期为，最大值为B0，如图2所示，金属框同一长边上各处的磁感应强度相同，整个磁场以速度v0沿Ox方向匀速平移。设在短暂时间内，MN、PQ边所在位置的磁感应强度随时间的变化可以忽略，并忽略一切阻力。列车在驱动系统作用下沿Ox方向加速行驶，某时刻速度为v(vV，所以在t时间内MN边扫过磁场的面积： S(v0v)lt 在此时间内，MN边左侧穿过S的磁通移进金属框而引起框内磁通量变化： MNB0l (v0v)t 同理，该时间内，PQ边左侧移出金属框的磁通引起框内磁通量变化 PQB0l (v0v)t 故在内金属框所围面积的磁通量变化 MNPQ 根据法拉第电磁感应定律，金属框中的感应电动势大小15.江苏卷15(16分)如下图，间距为L的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d1，间距为d2两根质量均为m、有效电阻均为R的导体棒a和b放在导轨上，并与导轨垂直 (设重力加速度为g)(1)假设a进入第2个磁场区域时，b以与a同样的速度进入第1个磁场区域，求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能Ek；(2)假设a进入第2个磁场区域时，b恰好离开第1个磁场区域；此后a离开第2个磁场区域时，b 又恰好进入第2个磁场区域且ab在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相求b穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q；(3)对于第(2)问所述的运动情况，求a穿出第k个磁场区域时的速率。磁场区域1磁场区域2磁场区域3磁场区域4磁场区域5BBBBd1d2d1d2d1d1d2d1B棒b棒a答案：1穿过地1个磁场区域过程中增加的动能；2；3(3) 在无磁场区域：根据匀变速直线运动规律且平均速度有磁场区域：棒a受到的合力16.上海卷2414分如下图，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，R112R，R24R。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。导体棒ab