2021年新高考物理模拟题11 电磁感应（解析版）

专题11电磁感应

1.（2021届福建省福州市高三质检）已知通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足8=%］（其中

r

%为比例系数，/为电流强度，，为该点到直导线的距离）。现有四根平行的通电长直导线，其横截面积恰好

在一个边长为L的正方形的四个顶点上，电流方向如图，其中A、C导线中的电流大小为hB、D中的电

流大小为/2。已知B导线所受的磁场力恰好为零，则下列说法正确的是（

DC

A.电流的大小关系为2/尸力

B.四根导线所受的磁场力都为零

C.正方形中心。处的磁感应强度为零

D.若移走A导线，D导线所受的磁场力平行于OC方向

【答案】AC

【解析】

A.通电长直导线产生的磁场中某点的磁感应强度满足8=%：,那么A在B处的磁场纥

方向由B指向C,同理，C在A处的磁场

方向由A指向8,而D在3的磁场左

方向垂直与BO指向斜上方，再依据矢量的合成法则，则有左且=左/-,解得4=2/一故A正确；

LV2L-

B.依据对称性，D导线所受的磁场力恰好为零，因电流大小不同，则A与C导线所受的磁场力一定不为

零，故B错误；

C.依据矢量的合成法则，则B与D导线在。点的合磁场为零，而A与C导线在。点的合磁场也为零，故

C正确；

D.若移走A导线，D受到C的作用力沿CD方向，D受B的作用力沿DB方向，两力方向夹角为135°，

大小关系为D受到C的作用力是D受B的作用力的*L,由平行四边形定则可知，D导线所受的磁场力不

2

平行于0C方向，故D错误。故选AC。

2.（2021届福建省福州市高三质检）磁悬浮列车动力原理如下图所示，在水平地面上放有两根平行直导轨,

轨间存在着等距离的正方形匀强磁场Bi和Bi,方向相反，BI=B?=B,导轨上放有金属框abed,其边长

等于轨道间距L金属框电阻为凡磁场5、&同时以速度v向右匀速运动从可带动金属框运动，金属框受

到的阻为恒为其速度的&倍。下列说法正确的是（）

v-*

BiB2ah

XXXI•XXX)•XXXI••・

XXX!•XXX!•XXX；•••

XXXI•XXXI•XXXI•••

A.金属框中的感应电流方向始终不变

B.金属框受到的安培力方向始终不变

C.金属框的最终速度为上^1V

kR+^B-l}

AD2r22

D.稳定后系统消耗的功率为h?+4”LV

R

【答案】BC

【解析】

AB.当“4处在向内的磁场时，由右手定则可知，金属框中产生逆时针的感应电流，由左手定则可知，受到

安培力向右，当ad处在向外的磁场时，金属框中产生顺时针的感应电流，由左手定则可知，受到安培力向

右，A错误，B正确；

C.当金属框最终以物达到稳定时，设左、右边线框各受到安培力为F,满足户2斤

加速度a=0,又户Ho,此时金属框与磁场的相对速度为Av=丫-%

左、右边线框各受到安培力F=BIL=BL且上殳=BL-照竺=迫二

%）

RRR

4B2L2V

联立整理可得%C正确;

kR+4B2I?

D.稳定后系统消耗的功率为p=/2R,其中/=联立可解得尸=4B2产乎

RkR+4B2广

D错误。故选BC。

3.（2021届福建省福州一中高三模拟）如图所示，光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图像

的金属导线ab连接，其余部分未与杆接触.杆电阻不计，导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦

图形顶部或底部到杆距离都是d,在导线和杆平面内有一有界磁场区域，磁场的宽度为L,磁感应强度为B,

现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，t=0时刻导线开始进入磁场，直到全部穿过磁场过程

B-d'Lv八2B2d2Lv门3B2d2Lv、4B2d2Lv

AA.---------B.-----------C.-----------D.-----------

RRRR

【答案】c

【解析】金属导线在磁场中运动时，产生的电动势为E=59,y为导线切割磁感线的有效长度，在导线运

YTTX）

动的过程中，y随时间的变化y=dsin乃一=dsinw,—=。，则导线从开始向右运动到L的过程中，如

LL

图，w=Bvy=Bvdsin^―=Bvdsincot,则此过程中电动势的最大值为gmax=Bvd,此过程中电动

L

EBvd

势的有效值为g=节空=一尸，导线从L向右运动到2L的过程中，如图，有

2Bvd

所以/耳

e2=2Bvy=2Bvdsin兀一=2Bvdsincot,即E21mx=Bvd,=2

导线从2L向右运动到3L的过程与导线从开始向右运动L的过程相同，如图，则在这三段中运动的时间各

L2B2v2d2L4B%2笛L

为t,t=—在整个过程中产生的内能为c-2一,7上—2—•7^B2d2Lv,C正确;

uRRRRR

X

4.（2021届福建省福州一中高三模拟）一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺

线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（）

甲乙

A.，=工时刻，圆环有扩张的趋势

8

B.时刻，圆环有收缩的趋势

c.r=工和，=工时刻，圆环内有相同的感应电流

88

3T5T

D.t——和/=—时刻，圆环内有相同的感应电流

88

【答案】AD

【解析】

AB.由图可知在f时刻，通过线圈的电流增大，则线圈产生的磁场增大，所以穿过金属小圆环的磁通

量变小，根据楞次定律可知，圆环有扩张的趋势，选项A正确，B错误；

C.由图可知在t=1时刻通过线圈的电流增大，而在£=工时刻通过线圈的电流减小，根据楞次定律可知

88

两时刻圆环感应电流方向不同，选项C错误；

D.由图可知在七"和，=生时亥I],线圈内电流的变化率是大小相等的，则线圈产生的磁场的变化率也

88

相等，根据法拉第电磁感应定律可知，圆环内的感应电动势大小是相等的，所以感应电流大小也相等，根

据楞次定律可知两时刻圆环感应电流方向也相同，选项D正确。故选AD。

5.（2021届福建省龙岩市高三质检）如图所示，两根金属导轨MMPQ相互平行，上端接入一个定值电阻,

构成U型导轨。金属棒油恰好能静止在导轨上并与两导轨始终保持垂直且接触良好，现在导轨所在空间加

一垂直于导轨的匀强磁场，匀强磁场的磁感应强度从零开始随时间均匀增大，经一段时间后金属棒开始运

动，从加磁场到金属棒开始运动的时间内，金属棒"受力情况中（）

B.安培力方向始终向下，安培力大小保持不变

C.摩擦力方向始终向上，摩擦力大小先减小后增大

D.摩擦力方向始终向下，摩擦力大小保持不变

【答案】A

【解析】

AB.当加磁场时，感应电动势大小为七=竺="9，由于磁感应强度从零开始随时间均匀增大，所以

詈定值，感应电动势E不变，则安培力大小为七=8==由于E、R、L为定值，B均匀增大，

所以安培力大小随时间均匀增大，根据左手定则可判断，安培力方向始终沿斜面向上，故A正确，B错误;

CD.未加磁场时，金属棒岫恰好能静止在导轨上，可得号=mgsin6,方向沿斜面向上，由AB选项可

知，安培力方向始终向上，安培力大小随时间均匀增大，则摩擦力方向先沿斜面向上，大小逐渐减小到零:

当4=mgsin。时，摩擦力为零；当安培力继续增大时，摩擦力方向沿斜面向下，大小逐渐增大，直到金

属棒开始滑动，综上所述，故C、D错误。故选A。

6.（2021届福建省龙岩市高三质检）如图所示，两条相距”的足够长的平行光滑金属导轨位于同一水平面

内，其左端接阻值为R的定值电阻。电阻为R长为d的金属杆仍在导轨上以初速度vo水平向左运动，其左

侧有边界为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度大小为瓦该磁场以恒定速度vo匀速向右运动，金属杆进入

磁场后，在磁场中运动f时间后达到稳定状态，导轨电阻不计（）

p\XXx\M

axx*h

A.当金属杆刚进入磁场时，杆两端的电压大小为&/v，0

B.当金属杆运动达到稳定状态时，杆两端的电压大小为Bdw

C.f时间内金属杆所受安培力的冲量等于0

D./时间内金属杆所受安培力做的功等于0

【答案】AD

【解析】

A.当金属杆刚进入磁场时，杆相对于磁场的速度是2w,切割产生的电动势为2Bdvo,则杆两端的电压大小

为Bdv<>,选项A正确；

B.开始时根据楞次定律可知杆受到向右的安培力作用而做减速运动，当减速到0后，由于磁场依旧向右运

动，则金属杆在安培力的作用下向右加速运动，直到杆与磁场的相对速度为。时，金属杆运动达到稳定状

态时，此时金属杆不再切割磁感线运动，杆两端的电压大小为0,选项B错误；

C./时间内金属杆所受安培力的冲量/=9=加%一（一根％）=2根%,选项C错误；

1,1,

D./时间内金属杆所受安培力做的功卬=八&.=（）,选项D正确。故选AD。

7.（2021届福建省厦门市高三质检）某简易发电机由一个面积为4xl（T2m2、匝数10匝、电阻为2c的线

圈和某变化的磁场组成。线圈固定不动，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间，变化的规律如图

所示（磁场变化的周期T=0.4s）,下列判断正确的是（）

A.该简易发电机产生的电动势为4V

B.该简易发电机的短路电流为0.5A

c.r=0.1s时，磁感应强度为零，此时简易发电机的瞬时电压为零

D.将额定功率为O.375W、电阻为6Q的灯泡接入该简易发电机，灯泡能正常发光

【答案】D

【解析】

AB.根据法拉第电磁感应定律，0~2s内，穿过线圈的磁通量减小，产生的感应电动势大小为

E=n—=n—S=10x-5"（）,5x4xlO-2V=-2V（货号表示方向）。同理0.2s~0.4s内，穿过线圈的

At\t0.2

磁通量增加，产生的感应电动势大小为£=""=""$=】0*”等^4乂107=2丫，可知线圈中产生交变电流的有

NX0.2

E

效值为2V,则发电机的短路电流为/=—=1A,故AB错误；

R

C.，=0.1s时，磁感应强度的变化率不变，则此时简易发电机的瞬时电压为2V,故C错误；

D.接入该简易发电机的灯泡额定电压为U额=在7=1.5丫，接入发电机后，该灯泡的两端电压为

U='一E=L5V,与该灯泡的额定电压相等，则灯泡能正常发光，故D正确。故选D。

R+r

8.（2021届广东省广州市高三一模）如图，1831年8月29日，法拉第在一个软铁圆环上绕两个互相绝缘

的线圈。和〃与电池、开关组成回路，〃的两端用导线连接，导线正下方有一枚小磁针。使法拉第在“磁

生电”方面取得突破性进展的现象是（）

A.闭合开关瞬间，观察到小磁针发生偏转B.闭合开关后，观察到小磁针保持偏转状态

C.断开开关瞬间，观察到小磁针不发生偏转D.断开开关后，观察到小磁针保持偏转状态

【答案】A

【解析】闭合开关瞬间，线圈。中电流发生变化，在线圈6中会产生感应电流，可观察到小磁针发生偏转,

选项A正确；闭合开关后，线圈a中电流不发生变化，在线圈5中不会产生感应电流，观察到小磁针不偏

转，选项B错误；断开开关瞬间，线圈a中电流发生变化，在线圈〃中会产生感应电流，观察到小磁针发

生偏转，选项C错误；断开开关后，线圈“中电流不发生变化，在线圈6中不会产生感应电流，观察到小

磁针不偏转，选项D错误。故选A。

9.（2021届广东省惠州市高三三调）如图所示，在x轴上方存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为

B。在xOy平面内，从原点O处沿与x轴正方向成。（0＜。＜兀）角以速率丫发射一个带正电的粒子（不计

重力）。下列说法正确的是（）

XXX”XXX

OX

A.若e一定，v越大，则粒子在磁场中运动的时间越短

B.若。一定，粒子在磁场中运动的时间与口的大小无关

C.若V的大小一定，。越大，则粒子在磁场中运动的时间越短

D.若v的大小一定，。越大，则粒子在离开磁场的位置距0点越远

【答案】BC

【解析】如图，画出粒子在磁场中运动的轨迹

由几何关系得：轨迹对应的圆心角。=2万—2。

（72%-202兀m_（2万-20）m

粒子在磁场中运动的时间f=丁丁

2乃qBqB

知运动的时间与初速度无关，夕越大，运动的时间越短。故A错误，BC正确;

根据几何关系知，粒子在离开磁场的位置距。点的距离为x=2rsin9=«W吆

qB

T[-rr

可知，速度一定时，当一时，。越大，离开磁场的位置距离。点越远；当0＞彳，。越大，离开磁场的

22

位置距离。点的距离越小。故D错误。故选BC。

10.（2021届广东省梅州市高三质检）如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成e角，两轨道宽为L上

端用一电阻R相连，该装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于轨道平面向上。质量为，"

的金属杆加以初速度w从轨道底端向上滑行，达到最大高度〃后保持静止。若运动过程中金属杆始终保持

与导轨垂直且接触良好，轨道与金属杆的电阻均忽略不计。关于上滑过程，下列说法正确的是（）

B

如

A.通过电阻R的电量为------

RsinO

B.金属杆中的电流方向由人指向。

C.金属杆克服安培力做功等于77gzz

D.金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热

【答案】A

——E—△①hBLh

【解析】根据q=〃，/==，E=——，△中=ASB=BL—,可得通过电阻R的电量为q=------，

Rktsin。Rsind

故A正确；由右手定则判断金属杆中的电流方向由。指向6,故B错误；由于达到最大高度〃后保持静止,

所以轨道粗糙，由动能定理fg"皿女叫井^皿:可得金属杆克服安培力做功等于|股卜;mW-mg/i-W；,

故C错误；由能量守恒可知金属杆损失的机械能等于电阻R产生的焦耳热和金属杆与轨道摩擦产生的热量,

故D错误。故选A。

11.（2021届广东省名校联盟高三联考）如图所示正方形闭合导线框时〃，置于磁感应强度为B垂直纸面

向里的匀强磁场上方处.线框由静止自由下落，线框平面始终保持在竖直平面内，且A边与磁场的上边

界平行.则下列说法正确的是

XXXXXX

XXXXXX

B

XXXXXX

XXXXXX

A.A边刚进入磁场时，线框中产生的感应电动势一定最大

B.线框进入磁场的过程中一定做减速运动

C.线框进入磁场的过程中加速度不可能变大

D.线柜从释放到完全进入磁场的过程中，线框减少的重力势能等于它增加的动能与产生的焦耳热之和

【答案】CD

【解析】线框下落过程有mg%=；旭/，得丫="前，所受安培力F=BIL=2~包。若mg>F,则线框

2R

具有向下的加速度，速度增大，增大，则当cd边刚进入磁场时，线框中产生的感应电动势不是最大,

故A错误B错误；若线框刚进入磁场时凡mg-=-^-=ma,a>0,加速，v增大，则合力减小，

R

R2/2

〃减小；若mgVF,则mg------------=mao〃V0,减速，u减小，则合力减小，〃减小，若mg=F,则。=0,

R

V不变，即做匀速直线运动，故线框进入磁场的过程其加速度可能变小，可能为0,不可能变大，故C正确;

D.根据能量守恒知：线框从释放到完全进入磁场的过程中，线框减少的重力势能等于它增加的动能与产生

的焦耳热之和，故D正确，故选CD。

12.（2021届广东省名校联盟高三联考）匀强磁场方向垂直纸面，规定向里的方向为正，磁感应强度B随时

间f变化规律如图甲所示.在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示.令人/2、/3分

别表示反段的感应电流，力、热力分别表示金属环对应感应电流时其中很小段受到的安培力，则

（）

A./|沿逆时针方向，/2沿顺时针方向

B./2沿顺时针方向，人沿顺时针方向

C.力方向指向圆心，及方向指向圆心

D.及方向背离圆心向外，方方向指向圆心

【答案】ABD

【解析】由图知。“段，穿过金属环的磁场方向为垂直直面向里，磁通量增大，根据楞次定律可判断感应电

流L的方向为沿逆时针方向，同理可判断乙沿顺时针方向，4沿顺时针方向，所以A正确；B正确；根据

左手定则可判断力方向指向圆心，力方向背离圆心向外，力方向指向圆心，故C错误；D正确，故选ABD。

13.（2021届广东省名校联盟高三联考）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外横截面积为S,将该导线做成半径为，的圆环固定

在纸面内，圆心。在A/N上.40时磁感应强度的方向如图（a）所示：磁感应强度8随时间r的变化关系

如图（b）所示，则在？=0到匚八的时间间隔内

图（a）

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等工

包0

D.圆环中的感应电动势大小为竽

%

【答案】BC

【解析】根据B-r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“时刻，磁场的方向发

E

生变化，故安培力方向心的方向在M时刻发生变化，则A错误，B正确；由闭合电路欧姆定律得：/=-,

又根据法拉第电磁感应定律得：£=—乂根据电阻定律得：火=0过，联立得：/=等二，

则C正确，D错误，故本题选BC。

14.（2021届广东省汕头市高三一模）在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固

定点O上，铝板可以绕。点自由摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附

近左右来回拉动（与铝板始终不相碰），若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判

断，正确的是（）

///////

O

A.铝板内不会产生感应电动势

B.铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流

C.铝板可以在安培力的作用下摆动起来

D.铝板始终保持静止不动

【答案】C

【解析】当条形磁铁靠近和远离铝板时，铝板切割磁感线，产生感应电动势，故A错误；因铝板各部分切

割磁感线的密集程度不同，磁通量的改变量不同，故各部分产生的感应电动势不同，由此能产生感应电流,

B错误；铝板产生感应电流后，可安培力的作用下摆动起来，故C正确，D错误；故选C。

15.(2021届广东省汕头市高三一模)如图甲，螺线管匝数n=1000匝，横截面积S=0.02m2，电阻r=1C,

螺线管外接一个阻值火=4C的电阻，电阻的一端。接地。一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管,

A.在。〜4s内，R中有电流从。流向6

B.在f=3s时穿过螺线管的磁通量为0.07Wb

C.在4s口6s内，R中电流大小为8A

D.在4s口6s内，R两端电压。油=40丫

【答案】BC

【解析】在0~4s内，原磁场增大，则磁通量增大，根据楞次定律可知，感应磁场方向向右，再由安培定

则可知R中的电流方向从人流向m故A错误；由图乙可知，r=3s时磁感应强度分别为B=3.5T,则此时的

磁通量为①=5S=3.5x().02Wb=().()7Wb,故B正确：在4s□6s内，感应电动势为

广XBS1000x4x0.02、，，，,,,,,,,E40„

E=n--------=-------------------V=40V,则R中电流大小为/=-----=----AA=8A,故C正确；

\t2R+r4+1

在4sD6s内，根据楞次定律可知，R中的电流从。流向'则R两端电压为=8x4V=32V,

故D错误。故选BC。

16.(2021届广东省深圳市高三一调)如图所示，水平面上足够长的光滑平行金属导轨，左侧接定值电阻,

整个装置处于竖直向下的匀强磁场中。金属杆MN以某一初速度沿导轨向右滑行，且与导轨接触良好，导

轨电阻不计。则金属杆在运动过程中，速度大小口、流过的电量（7与时间f或位移x的关系图像正确的有（）

XxAfxx

X

R

x

xxNxx

【答案】ABD

r）2T2

【解析】导体棒在前进过程中，所受安培力大小/=5〃=1,可知随速度的减小，安培力逐渐减小,

R

加速度逐渐减小，最后停止运动，因此在V-f图像中，斜率的绝对值逐渐减小，A正确；根据动量定理

»2r2n2r2

FAZ=Av,代入可得--------Ar=m-Av,而叔=广加，因此-------Ax=m-Av,速度随位移

RR

均匀变化，可知v-x图像为一条倾斜的直线，B正确；根据/=华而/=半，可知随着速度的减小，q-t

RAr

图像是一条斜率逐渐减小的曲线，c错误；由于/=写，两边同时乘以可得/•加=等•加，而

仙=八4，整理得=因此，4-X图像为一条过坐标原点的倾斜直线，D正确。故选ABD。

17.（2021届广东省湛江市高三模拟）如图所示，正方形线框abed由四根相同的导体棒连接而成，固定于

匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框顶点。、”与直流电源（内阻不计）的负极和正极相接。若

棒受到的安培力大小为R则，没棒受到的安培力（）

A.大小为3F,方向由6到aB.大小为3F，方向由〃到方

C.大小为尸，方向由。到6D.大小为凡方向由6到a

【答案】A

E

【解析】设每一根导体棒的电阻为R、长度为小则通过ab棒的电流人=二，有尸=B/Z，通过〃棒

3R

E

的电流，2=一，泅棒受到的安培力大小K=解得玛=3产，选项CD均错误；通过加棒的电流

方向由4到小根据左手定则，4棒受到的安培力方向由人到“，选项A正确，B错误；故选A。

18.（2021届广东省湛江市高三模拟）如图甲所示，诞cd是由导体做成的“tr形框架，其所在平面（儿在

水平面上）与水平面的夹角为6,质量为胆的导体棒PQ与导轨出?、〃垂直接触良好（接触面粗糙），回

路PbcQ的面积为S»整个装置放在垂直于框架平面的磁场中，磁场的磁感应强度大小随时间的变化关系如

图乙所示，磁场的最大磁感应强度为线，PQ始终静止。在0~九时间内，下列说法正确的是（）

甲

B.回路中产生的感应电动势为竽

A.PQ中感应电流的方向由P到。

’0

c.PQ所受安培力的方向垂直PQ沿框架平面向上D./=0时刻，PQ所受摩擦力一定沿框架向下

【答案】BC

【解析】由楞次定律可以判断，导体棒产。中感应电流的方向由。到尸，所以A错误；回路中产生的感应

L△①BQS

电动势/=不=一笑，所以B正确：出安培定则可以判断，导体棒PQ所受安培力的方向垂直PQ沿框

架平面向上，所以C正确:f=o时刻,导体棒所受安培力大小未知.无法根据物体的平衡条件确定导体棒

所受摩擦力的方向，所以D错误；故选BC。

19.（2021届辽宁省沈阳市高三质量监测）如图甲所示，正五边形硬导线框"cde固定在磁场中，磁场方向

与线框平面垂直，图乙表示该磁场的磁感应强度8随时间，变化的关系，，=0时刻磁场方向垂直纸面向里。

设垂直W边向下为安培力的正方向，在0~5ro时间内，线框cd边受到该磁场对它的安培力尸随时间f变化

的关系图为（）

甲乙

【答案】B

【解析】在0~2"）时间内，磁感应强度的变化率不变，则感应电流的方向不变，方向为顺时针方向，则在0~”

时间内，线框cd边受到的安培力向下，并均匀减小，在fo~2m时间内，线框cd边受到的安培力向上，并均

匀增大；在223ro时间内，磁感应强度不变，无感应电流，无安培力；在355fo时间内，磁感应强度的变

化率不变，则感应电流的方向不变，方向为逆时针方向，则在3仆4ro时间内，线框cd边受到的安培力向下，

并均匀减小，在4加5人,时间内，线框cd边受到的安培力向上，并均匀增大。故选B。

20.（2021届广东省肇庆市高三统测）如图所示，将粗细均匀的导体圆环固定在竖直平面内，圆环半径为m

圆环的最高点A处用较链连接粗细均匀的导体棒AO,导体棒的长度为2m电阻为r,圆环电阻不计，整个

装置处于垂直纸面向里的x匀强磁场中。现使导体棒A。绕钱链从水平位置开始顺时针匀速转动，导体棒

与圆环始终接触良好。导体棒转动一周的过程中，i表示x流过导体棒的电流，取电流从A流向。的方向

为正方向，则正确描述电流，随时间f变化关系的是（）

XXX

.D

xfJTh）X

XXX

jc()A

【答案】c

1

【解析】金属棒AD与圆环接触点间的电动势为E=gB(2asin组)92。，电阻为R=rsinH,由欧姆定律

可知电流为/=9=竺迤sin碗，顺时针转动过程中前半个周期有电流，由右手定则或楞次定律可以判

Rr

定电流由A指向力，后半个周期，即转到180。后不再构成回路，金属棒AO中无电流。故选C。

21.(2021届广东省执信中学高三模拟)如图示，匝数〃=100匝，边长/=0.1m电阻不计的正方形导线框

aOcd处于匀强磁场中，磁感应强度B=^T。线框绕中心轴以°=100mad/s的角速度匀速运动。线

71

框的输出端与理想变压器原线圈相连，副线圈连接着一只“20V、10W”的灯泡，灯泡正常发光，电路中熔断

器熔断电流为忘A，熔断器两端的电压忽略不计。从图示位置开始计时，下列判断正确的是()

O'

A.线框产生的感应电动势瞬时值表达式为u=10072cosl007rr(V)

B.理想变压器原、副线圈匝数之比为5:1

C.副线圈两端并联“20V、10W”的灯泡最多不能超过10只

D.图示位置时，线圈的磁通量变化率为零

【答案】AB

【解析】从图示位置开始，线框产生的感应电动势瞬时值表达式

u=nBScocoscot=100x'^x0.12xl00；rcosl00»，(V)=100j?cosl00；T，(V)，A正确；由于灯泡正常

7C

100企

n,—

发光，则副线圈两端电压为20V,由公式才5,B正确；一个灯泡正常发光的电

U2T

流为/=£=3A=0.5A,由公式旦解得/,=5枝A,则灯泡的个数N=延只”14只，C错

误；图示位置线圈与中性面垂宜，感应电动势最大，故线框中磁通量变化率最大，D错误。故选AB。

22.（2021届广东省珠海市高三质检）如图所示，相距为L的两条足够长的平行倾斜且光滑的金属导轨底端

连接有一定值电阻R，导轨倾斜角为。，整个空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为

B,两根质量均为〃?，电阻均为R的相同金属棒。和金属棒b垂直放在导轨上，棒6上方有垂直于导轨的卡

柱，使其无法上滑。现让金属棒。在一沿斜面向上的力的作用下沿斜面向上做匀速直线运动，棒力始终没

动，若重力加速度为g,导轨电阻不计下列说法正确的是（）

C.F做功功率等于回路中的热功率

D.当棒。速度为时,棒人受到卡柱的弹力为mgsinG

BIf

【答案】BD

【解析】由题图知，金属6与R并联，再与棒a串联，故回路中的总电阻为R©=R+旦邑=3/e,故A

错误；由于棒a受到重力G沿导轨向下的分力，平行导轨向下的安培力工，外力厂的作用做匀速直线运动,

则有F=£,+mgsin6>,设通过棒b得电流为4,则对棒人受到重力G,平行导轨向上的安培力瑞，卡

柱对棒b的弹力。当棒a有最小速度时，卡柱对棒b的弹力为0,此时有片=Gsin。。又Fb=BIhL，，

FE=BL%联立以上式子解得也而„=即写泻故B正确；回路中的热功率等于棒克服安

八总DL

培力做功的功率，而安培力的功率显然小于于外力尸的功率，故c错误；当匕=6叫fne时,

°B2I3

受到卡柱的弹力为《，则有F；=mgsin6>+FN，又F：=B/；L=gB/：L,而此时有吃=2%.，所以可

得/：=2/"，Ff'=2mgsin6,代入可求得尸N=mgsin。，故D正确。故选BD。

23.（2021届广东省执信中学高三模拟）如图示，电阻不计、间距为/的光滑平行金属导轨水平放置于磁感

强度为8、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，小电阻为r的金属棒MN置于

导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力厂的作用由静止开始运动，外力尸与金属棒速度口的关系是

F=F0+kv（弱、々是常量），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

大小为反，电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间r变化图像可能正确的有（）

pRZ

【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=环路电流/=——=——V,

R+rR+r

D2r2yDrR

即/ocu；安培力，方向水平向左，即&=-----,则F安8叭R两端电压UR=/R=-----V,

女R+rR+r

B2g

即UR8U；感应电流功率P=E/=-----V2,即Poci?。分析金属棒运动情况，由力的合成和牛顿第二

R+r

r2n2r2F

定律可得：F^.=F-F^=F0+kv------v=F0+(k------)v,即加速度a=2。因为金属棒从静止

口女°R+r°R+rm

出发，所以外＞0,且4＞0,即。＞0,加速度方向水平向右。

D2r2p

（1）若女=-----,%=&，即。=」，金属棒水平向右做匀加速直线运动。有丫=a，说明voct,也即

R+rm

2

是/oct,E安St,URcct,Pact,所以在此情况下A选项符合;

B2g

⑵若心拈，七随v增大前曾大，即〃随「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；

£2

（3）若女一，七随I，增大而减小，即“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；故选ABC。

24.（2021届河北省“五个一名校联盟”高三联考）如图所示，两宽度均为a的水平匀强磁场，磁感应强度

的大小等，两磁场区域间距为4%一个边长为。的正方形金属线框从磁场上方距离为a处由静止自由下落,

匀速通过上方匀强磁场区域，之后又通过下方匀强磁场区域。已知下落过程中线框平面始终在竖直平面内，

不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A.线框通过上、下两个磁场的过程中产生的电能相等

B.线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量不相等

C.线框通过下方磁场的过程中加速度的最大值与重力加速度的大小相等

D.线框通过上、下两个磁场的时间相等

【答案】C

【解析】

A.线框匀速通过上方磁场，加速一段距离后，将减速通过下方磁场，两次通过磁场时，克服安培力做功不

同，所以产生的电能不相等。A错误；

B根据电流—卷耳，所以两次通过磁场流过的电荷量相察B错误;

C.进入上方磁场时，速度为、=J2ga,受力分析有mg=Bia=^巧=jJ2gq,进入下方磁场

时，其速度为％=J8ga，受力分析有F=B「a-mg=-mg=一mg=mg=md,解得

a=g,C正确；因为线框减速通过下方磁场的过程，最小速度不小于通过上方磁场时的速度，所以通过

下方磁场时的时间较短。D错误。故选C。

25.（2021届河北省张家口高三一模）如图所示软铁环上绕有M、N两个线圈，M线圈通过滑动变阻器及开

关与电源相连，N线圈连接电流表，下列说法正确的是（）

A.开关闭合瞬间，通过电流表G的电流由。到。

B.开关闭合稳定后，通过电流表G的电流由6到。

C.开关闭合稳定后，将滑动变阻器滑片向右滑动，通过电流表G的电流由a到h

D.开关闭合稳定后再断开瞬间，通过电流表G的电流由。到人

【答案】CD

【解析】开关闭合瞬间，在线圈N中产生向下的磁场，根据楞次定律，通过电流表G的电流由人到a,A

错误；开关闭合稳定后，线圈中的磁场不变，磁通量不变，电流表没有电流。B错误；开关闭合稳定后，将

滑动变阻器滑片向右滑动，线圈加中电流减小，产生的磁场减弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由

。到瓦C正确；开关闭合稳定后再断开瞬间，线圈中的磁场减弱，根据楞次定律，通过电流表G的电流由

a到b。D正确。故选CD。

26.（2021届湖北省八市高三联考）如图所示，两根足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为仇导轨间距

为L下端接有阻值为R的电阻，磁感应强度大小为8的匀强磁场垂直导轨平面向上。质量为机、电阻不

计的金属棒垂直导轨放置，在导轨平面向上的恒力作用下由静止开始向上运动，经过时间■恰好以v的速度

做匀速直线运动。已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为〃，导轨电阻不计，金属棒始终与导轨接触良好,

重力加速度为g。则下列说法正确的是（）

A.恒力大小为mgsin6+/jmgcos0H----—

B.时间内通过电阻R的电荷量为私巴

R

V/

C.07时间内金属棒向上滑行的距离大于一

2

〃2722ro

D.0~r时间内电阻R上产生的焦耳热为'-

R2

【答案】ACD

【解析】经过时间，恰好以u的速度做匀速直线运动，则9=/gsin6+〃机gcos6+七，其中