【解析】2024届高考物理第一轮复习：电磁感应

第第页【解析】2024届高考物理第一轮复习：电磁感应2024届高考物理第一轮复习：电磁感应

一、选择题

1．（2023高二下·山西月考）小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（）

A．图示位置的线圈位于中性面

B．线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大

C．线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变

D．若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍

【答案】B

【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；法拉第电磁感应定律

【解析】【解答】A．穿过线圈的磁通量最大时，线圈所在的平面为中性面，故A错误；

B．图示位置穿过线圈的磁通量为0，穿过线圈的磁通量变化率最大，故B正确；

C．线圈经过中性面时，电流方向会发生改变，此时该面为中性面的垂面，电流方向不变，故C错误；

D．由

若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的2倍，故D错误。

故选B。

【分析】线圈每经过中性面一次电流就改变一次，此时磁通量最大，磁通量变化率为0；

根据有效值和最大值的公式分析。

2．（2023高二下·德州期中）如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左侧悬挂一个轻铝环，铝环有一个小缺口，小磁针在导线AB的正下方，静止时与AB平行。下列说法正确的是（）

A．闭合电键S瞬间，轻铝环向左摆动，远离铁芯

B．闭合电键S瞬间，导线AB中的感应电流方向由A→B

C．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从上往下看小磁针将逆时针转动

D．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从左往右看，铝环中的感应电流的方向为顺时针

【答案】C

【知识点】楞次定律；感应电动势及其产生条件

【解析】【解答】A.闭合电键S瞬间，虽然铝环中有磁通量变化，但由于铝环不闭合，所以铝环中没有感应电流，轻铝环静止不动，A不符合题意；

B.闭合电键S瞬间，线圈电流增大，根据右手螺旋定则可知，通过线圈的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由B→A，B不符合题意；

C.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，通过线圈的磁通量向右减少，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由A→B，由右手螺旋定则可知，AB中的电流在小磁针出产生的磁场垂直纸面向里，小磁针N极向里转动，S极向外转动，从上往下看小磁针将逆时针转动，C符合题意；

D.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，由于铝环有一个小缺口，铝环没有感应电流，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据感应电流的产生条件判断铝环中是否会产生感应电流；由楞次定律和右手螺旋定则判断导线AB中的感应电流方向和小磁针的转动情况。

3．（2023高二下·项城月考）如图所示，纸面内一边长为L粗细均匀的等边三角形金属线框abc匀速穿过宽度为d的匀强磁场区域，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，已知，线框穿过磁场区域过程中，ab边始终与磁场边界垂直，取a→b→c→a为电流的正方向，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i随时间t变化的关系可能为（）

A．B．

C．D．

【答案】D

【知识点】电磁感应中的图像类问题

【解析】【解答】从b点到c点刚进入磁场过程中，相等时间内穿过线圈磁通量的变化量均匀增加，则线圈中产生的感应电流均匀增大，从c点进入磁场到b刚出磁场过程中，相等时间内穿过线磁通量的变化量均匀减小，则线圈中产生的感应电流均匀减小，从b点刚出磁场到a、b两点关于磁场对称过程中，相等时间内穿过线圈磁通量的变化量减小越来越快，即电流的减小得越来越快，根据对称性可知，后面过程与前面过程刚好对称。

故选D。

【分析】对线圈穿过磁场分段进行分析，找出各相等时间段内磁通时变化量的变化情况，从而得出电流变化情况。

4．（2023高二下·榆林开学考）下列说法正确的是（）

A．奥斯特提出分子电流假说

B．金属探测器是利用涡流工作的

C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零

D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用

【答案】B

【知识点】静电的防止与利用；安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动

【解析】【解答】A．安培提出分子电流假说，A不符合题意；

B．金属探测器是利用涡流工作的，B符合题意；

C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，该点的磁感应强度不一定为零，当电流方向平行于磁场方向时通电导线不受安培力的作用，C不符合题意；

D．工人进行超高压带电作业，穿戴工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】金属探测器是利用涡流，结合安培力的表达式以及静电屏蔽得出正确的选项。

5．（2023高二下·宁波期末）如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．不计电源内阻及电感线圈的电阻．下列说法正确的是（）

A．开关闭合瞬间，流经灯和的电流相等

B．开关闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变

C．开关断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭

D．根据题中信息，可以推算出图乙中

【答案】A

【知识点】自感与互感

【解析】【解答】A、闭合开关的瞬间，电感线圈对电流的阻碍作用很大，故D1和D2此时相当于串联关系，电流相等，A正确。

B、开关闭合瞬间至断开前，流经灯的电流逐渐增大，B错误。

C、开关断开瞬间，灯不再闪亮，而是逐渐熄灭，C错误。

D、电感线圈的自感系数未知，无法计算断电自感时感应电流的大小，D错误。

故答案为：A

【分析】根据电感线圈对电流的阻碍作用，来拒去留分析求解。

6．（2023高二下·韩城期末）下列说法中正确的是（）

A．最早发现电现象和磁现象之间联系的是法拉第

B．日光灯镇流器的作用是将交流电变为直流电

C．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性

D．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕

【答案】C

【知识点】原子核的衰变、半衰期；物理学史；日光灯镇流器的原理和作用；光电效应

【解析】【解答】A.最早发现电现象和磁现象之间联系的是奥斯特，A不符合题意；

B.日光灯镇流器的作用是在镇流器启动时产生瞬间高压，在正常工作时起到降压限流的作用，但电流仍然是交流电，B不符合题意；

C.光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性，C符合题意；

D.根据半衰期的定义：每过一个半衰期，有一半该物质发生衰变。可知14亿年后地球上还剩下四分之一，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据物理学史回答；根据日光灯镇流器的原理分析；光具有波粒二象性，光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性；根据半衰期的定义分析。

7．（2023·汕头模拟）新型交通信号灯，如图所示，在交通信号灯前方路面埋设通电线圈，这个包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接，当车辆通过线圈上方的路面时，会引起线圈中电流的变化，系统根据电流变化的情况确定信号灯亮的时间长短，下列判断正确的是（）

A．汽车经过线圈会产生感应电流

B．汽车通过线圈时，线圈激发的磁场不变

C．当线圈断了，系统依然能检测到汽车通过的电流信息

D．线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的

【答案】A

【知识点】电磁感应在生活中的应用

【解析】【解答】A．汽车上大部分是金属汽车经过线圈时会引起线圈磁通量的变化，从而产生电磁感应现象，产生感应电流。A符合题意；

B．汽车通过线圈时，线圈由于电磁感应使自身电流发生变化，激发的磁场也能变化。B不符合题意；

C．当线圈断了，没有闭合回路，系统不能检测到汽车通过的电流信息，C不符合题意；

D．线圈本身就是通电线圈，线圈中的电流不是汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，汽车通过产生的电磁感应现象只是引起线圈中电流的变化。D不符合题意。

故答案为：A。

【分析】利用线圈中磁通量发生变化可以判别产生感应电流；汽车通过线圈自身电流发生变化所以激发的磁场也发生变化；当线圈断了不能检测到汽车通过的电流信息；汽车产生的电磁感应现象是线圈中电流变化所产生的。

8．（2023高二下·成都月考）如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度的大小左边为2B，右边为3B，一个竖直放置的宽为L。长为3L、单位长度的质量为m、单位长度的电阻为r的矩形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置（在左边磁场中的长度为L。在右边磁场中的长度为2L）时，线框的速度为，则下列判断正确（）

的是（）

A．此时线框中电流方向为逆时针，线框中感应电流所受安培力为

B．线框刚好可以完全进入右侧磁场

C．此过程中通过线框截面的电量为

D．此过程中线框产生的焦耳热为

【答案】B

【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题

【解析】【解答】A.线框左边切割磁感线相当于电源，由右手定则可知，其下端为正极，同理线框右边其上端为正极，则感应电流方向为逆时针，回路种产生的感应电动势为，根据闭合电路欧姆定律可知感应电流为，此时线框所受安培力为，故A不符合题意；

B.此过程中通过线框磁通量的变化量为：，此过程中通过线框截面的电荷量，联立解得，则。当线框全部进入右侧磁场时有，此过程中通过线框截面的电荷量，联立解得，由动量定理有，联立解得，故B符合题意；

C.规定向右为正方向，由动量定理有，又，联立解得，故C不符合题意；

D.此过程中线框产生的焦耳热为，故D不符合题意。

故答案为：B

【分析】根据右手定则判断感应电流的方向，根据法拉第电磁感应定律求解产生的感应电动势，从而计算感应电流与安培力大小；根据动量定理，结合电荷量的公式求解通过线框界面的电量；根据动能定理可得此过程中线框产生的的热量。

9．（2023高二下·富锦月考）如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法不正确的是（）

A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为1：3

B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1：9

C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1：9

D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1：1

【答案】C

【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势

【解析】【解答】设磁感应强度为B，CD边长度为L，AD边长为，线圈电阻为R

A、线圈进入磁场过程中，产生的感应电动势E=BLv，感应电流，感应电流I与速度v成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比：，故A符合题意；

B、线圈进入磁场时受到的安培力：，线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力，外力功率，功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比：，故B符合题意；

C、线圈进入磁场过程中产生的热量：，产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比：，故C不符合题意；

D、通过导线横截面电荷量：，电荷量与速度无关，电荷量之比为1：1，故D符合题意.

故答案为：C。

【分析】根据公式E=BLv求解电动势，由欧姆定律求出感应电流，然后求出电流之比；线框匀速进入匀强磁场，安培力与外力平衡，根据安培力公式求解安培力，再根据平衡条件得到外力，最后根据P=Fv求解外力的功率；由焦耳定律求出线圈产生的热量，然后求出热量之比；由电流定义式求出电荷量之间的关系。

10．（2023高二下·大庆开学考）如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是（）

A．B．

C．D．

【答案】C

【知识点】电磁感应中的图像类问题

【解析】【解答】三角形导线框进入过程，原磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流磁场垂直纸面向外，由右手定则可判断感应电流方向为逆时针；三角形导线框完全进入后，磁通量不变，无感应电流；三角形导线框穿出过程，原磁场方向仍垂直纸面向里，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流磁场垂直纸面向里，由右手定则可判断感应电流方向为顺时针，又规定逆时针方向为电流的正方向，所以AD不符合题意；

三角形导线框进入、穿出过程，线框有效的切割长度均先均匀增大后减小，由可知，i也先均匀增大后均匀减小，所以C符合题意。

故答案为：C

【分析】先由楞次定律结合导线框中磁通量的变化情况可以判断感应电流的方向，再由分段分析感应电流的大小，即可选择图象。

11．（2022高三上·吴江月考）某种儿童娱乐“雪橇”的结构简图如图所示，该“雪橇”由两根间距为2m且相互平行的光滑倾斜金属长直导轨和金属杆MN、PQ及绝缘杆连接形成“工”字形的座椅（两金属杆的间距为0.4m，质量不计）构成，且导轨与水平面的夹角θ=30°，在两导轨间金属杆PQ下方有方向垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1T、宽度为0.4m的匀强磁场区域。现让一质量为20kg的儿童坐在座椅上由静止出发，座椅进入磁场后做匀速运动直到完全离开磁场。已知金属杆MN、PQ的电阻均为0.1Ω，其余电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（）

A．儿童匀速运动时的速度大小为10m/s

B．儿童及座椅开始运动时，金属杆PQ距磁场上边界的距离为5m

C．儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为240J

D．儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为80J

【答案】D

【知识点】机械能守恒定律；导体切割磁感线时的感应电动势

【解析】【解答】A．根据平衡条件得，根据闭合电路欧姆定律得，又因为，解得，儿童匀速运动时的速度大小为5m/s，A不符合题意；

B．根据机械能守恒定律得，解得，儿童及座椅开始运动时，金属杆PQ距磁场上边界的距离为2.5m，B不符合题意；

CD．儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为，C不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据受力分析以及共点力平衡和闭合电路欧姆定律得出儿童匀速运动的速度，结合机械能守恒定律得出金属杆PQ距磁场上边界的距离，利用功能关系得出总共产生的内能。

12．（2022高三上·河南月考）图甲为发电机线圈中的磁通量随时间变化的图像，发电机线圈共有100匝，其电阻忽略不计。将发电机接在乙图中的a、b两端并为其供电。R1、R2阻值均为400Ω，R2与一理想二极管串联，其右侧接一理想交流电压表。下列说法中正确的是（）

A．发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为Φ=cos100πt（Wb）

B．R1中电流的瞬时值i1=0.5cos100πt（A）

C．0～2s内，R2上产生的焦耳热为1×104J

D．电压表的示数约为141V

【答案】D

【知识点】焦耳定律；闭合电路的欧姆定律；磁通量；法拉第电磁感应定律

【解析】【解答】A．由图甲可得出发电机线圈转动的角速度为，发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为，A不符合题意；

B．发电机产生的电动势最大值，则流经R1的电流最大值，由图甲可知线圈从中性面位置开始计时，则其瞬时值，B不符合题意；

CD．理想二极管具有单向导电性，且导通时电阻为0，根据有效值定义，设R2两端电压的有效值为U有，则，解得，即电压表的示数约为141V；0～2s内R2上产生的焦耳热为，D符合题意，C不符合题意。

故答案为：D。

【分析】结合加速度与周期的关系以及磁通量的表达式得出发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系，通过法拉第电磁感应定律以及闭合电路欧姆定律得出流经R1的电流最大值，从而得出其瞬时值，结合电源有效值和最大值的关系得出R2两端电压的有效值，结合焦耳定律得出R2上产生的焦耳热。

二、多项选择题

13．（2023高二下·双鸭山期末）如图甲所示，匝的线圈（图中只画了1匝），电阻，其两端a、b与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，下列判断正确的是（）

A．线圈中的感应电动势大小为

B．线圈中的感应电流大小为

C．线圈中感应电流的方向由a到b

D．a端电势比b端高

【答案】A,D

【知识点】楞次定律；法拉第电磁感应定律

【解析】【解答】A根据法拉第电磁感应定律，线圈中的感应电动势大小为，A正确；

B线圈中的感应电流大小为，B错误；

C根据楞次定律，可得线圈中感应电流的方向由b到a，C错误；

D电源内部电流由负极流向正极，所以a端电势比b端高，D正确；

故选AD。

【分析】本题考查感应电动势和感应电流的计算以及感应电流方向的判断。

14．（2023高二下·商丘期末）如图所示，光滑且不计电阻的导轨，一端接有定值电阻R=2Ω，导轨的宽度为l=0.5m，整个空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B=5T。在导轨上有一与导轨接触良好的足够长金属棒PQ，且与导轨夹角为θ（锐角），现用外力使PQ做匀速直线运动，速度大小为v=2m/s，方向与导轨平行。已知金属棒单位长度电阻为r=2Ω。则下列说法正确的是（）

A．不论θ如何改变，回路中的电流恒为

B．θ减小，PQ金属棒两端的电压减小

C．改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为

D．改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为

【答案】B,C

【知识点】电磁感应中的电路类问题

【解析】【解答】A．金属棒切割磁感线产生的感应电动势为，金属棒接入电路中的电阻为，回路中的电流为，由此可知，回路中的电流与有关，故A错误；

B．PQ金属棒两端电压为，则减小，PQ金属棒两端电压减小，故B正确；

CD．PQ金属棒消耗的功率为，代入数据得，由数学知识可知，时，功率P最大，即，最大功率为，故C正确，D错误。

故选BC。

【分析】属棒切割磁感线产生的感应电动势为，由闭合电路欧姆定律得出回路中电流的表达式即可判断回路中的电流；由得出电压的表达式和得出功率的表达式进行分析。

15．（2022高三下·惠州模拟）如图所示，宽度为L的足够长的光滑金属导轨，与水平面的夹角为θ，电阻不计，上端连接一阻值为R的电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下。现有一质量为m、电阻为r的金属杆沿导轨由静止下滑，下滑达到最大速度时，运动的位移为x，则（）

A．此过程中电阻R上的电流方向为a指向b

B．金属杆下滑的最大速度为

C．此过程中电阻R产生的焦耳热为

D．当导体棒速度达到时，加速度大小为

【答案】B,D

【知识点】电磁感应中的电路类问题

【解析】【解答】

A.根据右手定则知，此过程中电阻R上的电流方向由b到a，故A不符合题意；

B.速度最大时，金属杆沿轨道方向受力平衡，则，解得：，故B符合题意；

C.根据能量守恒得：，电阻R产生的焦耳热为：，故C不符合题意；

D.由牛顿第二定律得：，解得：，故D符合题意。

故答案为：BD

【分析】根据右手定则，判断电流方向；对金属杆，根据平衡条件求最大速度；根据能量守恒求R产生的焦耳热；根据牛顿第二定律求加速度大小。

16．（2023·全国甲卷）一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则（）

A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快

B．下落过程中，小磁体的N极，S极上下顺倒了8次

C．下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变

D．与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大

【答案】A,D

【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的图像类问题

【解析】【解答】A.在小磁体下落的过程中，它经过的每匝线圈的磁通量都是先增大后减小，但由上到下电流的最大值逐渐增大，可以判断小磁体的下落速度一定时越来越大，故A符合题意；

B.电流变化的原因是线圈的磁通量先增大后减小，而不是小磁体的N、S极上下颠倒，故B不符合题意；

C.小磁体下落过程中线圈中的最大电流逐渐增大，所以线圈受到的安培力逐渐增大，由牛顿第三定律知线圈给小磁体的作用力也逐渐增大，故C不符合题意；

D.根据知，电流最大值逐渐增大，感应电动势的最大值也逐渐增大，根据知，感应电动势的最大值逐渐增大，磁通量的变化率最大值逐渐增大，故D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】由上到下电流的最大值逐渐增大，小磁体的下落速度一定时越来越大；电流变化的原因是线圈的磁通量先增大后减小，而不是小磁体的N、S极上下颠倒；小磁体下落过程中线圈中的最大电流逐渐增大，所以线圈受到的安培力逐渐增大；根据、，结合图b分析。

三、非选择题

17．（2023高二下·哈尔滨期中）如图，倾角为e、间距为d的两足够长光滑平行导轨固定放置，导轨顶端接有阻值为R的电阻，质量为m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给ab一个大小为v、方向沿导轨平面向上的初速度，已知ab沿导轨上滑过程中通过其横截面的电荷量为q，重力加速度为g，不计导轨的电阻。

（1）求ab刚开始向上滑动时的加速度大小；

（2）求在ab上滑过程中，电阻R产生的焦耳热；

（3）ab运动到最高点后开始下滑，已知下滑过程中，ab从经过初始位置到速率再次达到v时通过其横截面的电荷量为q’，求ab从开始运动到速率再次为v时经历的时间。

【答案】（1）解：导体棒刚开始向上运动时安培力的大小为：

其中

由牛顿第二定律可得，

联立解得：；

答：导体棒刚开始向上运动时的加速度大小为；

（2）解：设导体棒速度减小到零的过程中，流过导体棒的平均电流为，时间为，导体棒上滑的最大距离为，

则有

解得：

设电阻上产生的焦耳热为，由能量守恒定律可得：

解得：；

答：体棒向上运动到最高点的过程中，电阻上产生的焦耳热为；

（3）解：导体棒向上运动过程中，由动量定理可得：

而：

解得：；

分析可知，从初始位置上滑到速度为零的过程和从速度为零下滑到初始位置的过程导体棒的位移大小相等，则通过导体棒的电荷量大小相同

导体棒从最高点下滑到速度为位置过程通过导体棒的电荷量为

设导体棒下滑所用时间为，由动量定理可得：

又因为

解得：

故导体棒从开始运动到速度大小再次达到的过程，导体棒运动的总时间为：

。

答：计算导体棒从开始运动到速度再次为的过程运动的总时间为。

【知识点】动量定理；右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的图像类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题

【解析】【分析】（1）对ab棒受力分析，可知它受到沿导轨向下的安培力以及竖直向下的重力、垂直于导轨向上的支持力，对重力进行分解，分解为沿导轨向下的分力以及垂直于导轨向下的分力，所以对ab棒列牛顿第二定律结合安培力的公式可求出ab棒刚向上运动时的加速度a；

（2）ab沿导轨上滑过程中通过其横截面的电荷量为q，我们可以根据推导出电荷量q的表达式，从而求出ab棒向上做减速运动直到速度等于0的位移x1，对全程列能量守恒式子就能求解电阻R上所产生的热量Q；

（3）在ab棒向上做减速运动时，可以根据动量定理结合向上运动时通过ab棒横截面的电荷量q求出ab棒向上运动的时间t1，通过第二问的表达式可知ab棒向下做加速运动又经过相同位置时通过ab棒横截面的电量与ab棒向上运动的过程通过ab棒横截面的电量相等，所以ab棒在向下运动的过程直到速度大小又为v通过ab棒横截面的电量为，对ab棒向下滑的过程列动量定理就可以求出从开始向下运动到速度大小再次达到v的过程中导体棒运动的总时间t2，把两段时间相加就是要求的总时间。

18．（2023高二下·丰台期末）如图甲所示的半径为的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为且为常量。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。

（1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势；

（2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强的大小，并判断的方向从上往下看，“顺时针”或“逆时针”；

（3）若将导体圆环替换成一个半径为的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为、电荷量为的小球，时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求时，管道对小球作用力的大小和方向填“沿半径向外”或“沿半径向内”。

【答案】（1）解：根据法拉第电磁感应定律有

答：导体环中产生的感应电动势为；

（2）解：根据电动势的定义有

解得感生电场的电场强度大小为

由楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，则感生电场的电场强度方向为逆时针方向。

答：导体环所在位置处感生电场场强的大小为，的方向逆时针；

（3）解：小球所受感生电场作用力为

在感生电场力的作用下，小球速度沿着圆周的切线方向均匀增加，小球做速率均匀增加的圆周运动，切向加速度大小

根据运动学公式得

当小球在时刻以绕环运动时，所受洛伦兹力指向圆心如图所示，其大小为，

可得

根据牛顿第二定律，小球做圆周运动所需的向心力指向环心由洛伦兹力与弹力提供，则有

解得

由于可知，小球受到管道的作用力方向沿半径向外方向如图所示。

答：时，管道对小球作用力的大小为，方向沿半径向外。

【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的磁变类问题

【解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律，通过楞次定律判断感应电流的方向；带点小球所受感生电场作用力，在感生电场力的作用下，小球速度沿着圆周的切线方向均匀增加，小球做速率均匀增加的圆周运动，当小球在时刻以绕环运动时，所受洛伦兹力指向圆心，小球做圆周运动所需的向心力指向环心由洛伦兹力与弹力提供。

19．（2023·广东）光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为，其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间的变化如图（b）所示，时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为和，一电阻为，边长为的刚性正方形金属框，平放在水平面上，边与磁场边界平行．时，线框边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度向右运动．在时刻，边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变；时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：

（1）时线框所受的安培力；

（2）时穿过线框的磁通量；

（3）时间内，线框中产生的热量。

【答案】（1）解：由图可知时线框切割磁感线的感应电动势为

则感应电流大小为

所受的安培力为

方向水平向左；

（2）解：在时刻，边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，则时穿过线框的磁通量为

方向垂直纸面向里；

（3）解：时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0，则有

感应电流大小为

则时间内，线框中产生的热量为

【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题

【解析】【分析】（1）由线框切割磁感线求解产生的感应电动势，注意线框两边切割时电源的关系结合闭合电路欧姆定律和安培力公式即可求解；

（2）由求解磁通量，注意磁场的方向；

（3）由法拉第电磁感应定律求解感应电动势结合闭合电路欧姆定律和焦耳定律求解。

20．（2023高二下·安徽期末）如图甲所示，两条电阻忽略不计的平行金属导轨、，导轨的间距为，其中、段导轨水平放置，、段导轨竖直放置。、是两根由相同材料制成的导体棒，电阻均为，质量均为，与导轨间的动摩擦因数均为。时把导体棒锁定在距距离为处，把导体棒由处在竖直段导轨、右侧紧靠导轨由静止释放，同时给整个导轨装置加上如图乙所示的规律变化、竖直向上的磁场，时导体棒恰好匀速下落，此时解除对导体棒的锁定，并给导体棒一个瞬时冲量使导体棒获得一速度，同时给导体棒施加水平力，使导体棒仍保持匀速下落。若导轨足够长，、两导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小取。求：

（1）磁场稳定时的磁感应强度大小；

（2）导体棒的速度的大小和方向；

（3）水平力的功率。

【答案】（1）解：由题图乙知内回路中感应电动势

设通过导体棒的电流为，则

导体棒匀速下落时的安培力

水平向左压紧导轨；导体棒匀速下落时，知

代入数据解得，；

（2）解：时给导体棒一个瞬时冲量使其获得一速度时，导体棒仍保持匀速下落，则

解得

由于导体棒的电流方向不变，根据右手定则知导体棒的速度方向向左。

（3）解：导体棒做匀速运动，则受到的水平力

解得

水平力的功率。

【知识点】电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的动力学问题

【解析】【分析】本题借助图像考查电磁感应的规律，一直是高考热点，根据给定的图像分析电磁感应，定性或定量求解有关问题，明白图像斜率的含义，图像和电磁感应过程之间的对应关系，"t=2s时导体b恰好匀速下落"是解决本题的关键，0~2s内虽然电流不变，但B变化，所以b受到的安培力在变化。

21．（2022高三上·肥东期末）如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量m=0.5kg，电阻的金属杆ab垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s2，导轨足够长。求：

（1）恒力F的大小及金属杆的速度为0.4m/s时的加速度大小；

（2）在0~1s时间内通过电阻R的电荷量q；

（3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。

【答案】（1）解：当金属棒匀速运动时，由平衡条件得

其中，

解得

当金属杆的速度为时，

由牛顿第二定律有

解得

（2）解：在时间内，由动量定理得

其中

解得

（3）解：从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得

又

所以解得

【知识点】电磁感应中的动力学问题

【解析】【分析】（1）金属棒由平衡和当速度为0.4m/s时由牛顿第二定律列方程求解；

（2）在时间内，由动量定理得求出电荷量；

（3）从金属棒开始运动到达稳定，由动能定理得出热量，再根据串联电路中热量按电阻分配得出金属杆上产生的焦耳热。

22．（2023高二下·龙陵期末）如图所示，质量为m、边长为L的正方形线框，从有界匀强磁场上方高h处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：

（1）cd边刚进入磁场时线框的速度大小；

（2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。

【答案】（1）解：线框匀速运动的条件是：①，

而：②，

联立①②式得ab边刚穿出磁场时线框的速度：，

cd边刚进入磁场到ab边穿出磁场的过程中，线框做加速度为g的匀加速运动，运动路程为L，由运动学公式得cd边刚进入磁场时线框的速度：；

（2）解：由题意知，cd边恰好穿出磁场时线框的速度为v2，由能量守恒定律可知：。

【知识点】电磁感应中的能量类问题

【解析】【分析】（1）根据题意由匀速运动条件和闭合电路欧姆定律结合线框的运动求出cd边刚进入磁场时线框的速度大小；

（2）由能量守恒得出线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。

23．（2023高二下·湖北月考）世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上固定两根相距L的平行直导轨，导轨间有大小均为B宽度都为L的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，边长为L的单匝正方形线圈abcd悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。匀速运动一段时间后超导磁悬浮列车开始制动，所有磁场立即静止，经位移x停下来。设线圈的电阻为R，质量为m，运动过程中受阻力大小恒为f。求：

（1）线圈运动的最大速度（提示：动生电动势的切割速度为。）；

（2）制动过程线圈产生的焦耳热Q；

（3）从开始制动到停下来所用的时间t。

【答案】（1）线圈达到最大速度时，产生的电动势

回路中的电流

线圈受到的安培力

速度最大时，线圈收到的安培力与阻力相等，则有

联立可得

（2）线圈制动过程，有动能定理有：

又由功能关系有

联立可得

（3）减速过程由动量定理有

又有，，

联立可得

【知识点】动量定理；动能定理的综合应用；电磁感应现象中的感生电场

【解析】【解答】（1）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律得出回路中的电流，结合安培力的表达式和共点力平衡得出线圈运动的最大速度；

（2）线圈制动过程，由动能定理和功能关系得出产生的焦耳热；

（3）结合动量定理和安培力的表达式以及闭合电路欧姆定律得出从开始制动到停下来所用的时间。

24．（2023高二下·德州期中）1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：

（1）电刷M的电势（填“高”、“等”或“低”）于电刷N的电势；

（2）若只提高金属盘的转速，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（3）若仅将电刷M靠近电刷N，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（4）若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（5）实验结束后，断开开关时，开关处（填“有可能”或“不可能”）出现火花放电。

【答案】（1）低

（2）大

（3）小

（4）大

（5）有可能

【知识点】法拉第电磁感应定律；右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势

【解析】【解答】（1）根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从M到N，则电刷M的电势低于电刷N的电势；

（2）若只提高金属盘转速，感应电动势增大，故电流计的示数变大；

（3）若仅将电刷M移近N，使电刷MN之间距离减小，切割磁感线的有效长度减小，产生的感应电动势减小，感应电流减小，则电流计的示数变小；

（4）若仅将滑动变阻器滑动头向右滑，滑动变阻器接入电路的阻值变小，电路电流增大，磁场增强，电流计的示数将增大；

（5）实验结束后，断开开关时，由于电路中电流减小，在线圈中产生感应电动势，则开关处可能出现火花放电。

【分析】(1)根据安培定则来判定磁场方向，再根据右手定则来判断MN间感应电流方向，即可以知道电势高低；

(2)提高转速时，灵敏电流计的示数会变大；

(3)仅减小电刷MN之间的距离，感应电动势将减小，灵敏电流计的示数会变小；

(4)根据欧姆定律分析将滑动变阻器滑动头向右滑，可知电路的电流大小，从而判定磁场的强弱，进而可判定灵敏电流计的示数如何变化

(5)根据自感现象原理，即可分析.

25．（2023·天津）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：

（1）磁场的方向；

（2）MN刚开始运动时加速度a的大小；

（3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。

【答案】（1）垂直于导轨平面向下。

（2）电容器完全充电后，两极板间电压为E，当开关S接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN的电流为I，有①

设MN受到的安培力为F，有

F=IlB②

由牛顿第二定律有

F=ma③

联立①②③式得④

（3）当电容器充电完毕时，设电容器上电量为Q0，有

Q0=CE⑤

开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vmax时，设MN上的感应电动势为，有⑥依题意有⑦

设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力为，有

⑧由动量定理，有⑨又⑩联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得

【知识点】动量定理；电容器及其应用；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题

【解析】【分析】（1）由左手定则判出磁场方向。

（2）根据电路知识求得电流，由安培力公式算的安培力，由牛顿第二定律算得加速度。

（3）当导体棒速度最大时做匀速运动，切割磁感线产生电动势，此时电容器上电荷不变即剩余电量。根据动量定理算出导体棒变速运动过程中产生电量，用原来电量减掉该过程中电量即是剩余电量。

26．（2023高二下·河南期中）轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，g=10m/s2．求：

（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势；

（2）在前t0时间内线圈的电功率；

（3）求t0的值．

【答案】（1）由法拉第电磁感应定律得：

答：在前t0时间内线圈中产生的电动势为0.4V．

（2）P=I2r=0.16（W）

答：在前t0时间内线圈的电功率为0.16W．

（3）分析线圈受力可知，当细线松弛时有：，，由图象知：解得：t0=2s

答：t0的值为2s．

【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的磁变类问题

【解析】【解答】（1）根据=求出感应电动势，注意S为有效面积．（2）根据感应电动势求出感应电流，再根据P=I2r求出线圈的电功率．（3）当线圈所受的安培力等于线圈的重力时，绳子的张力为零，细线开始松弛．根据，求出拉力为零时的磁感应强度，再根据图象求出时间．

27．如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2＝0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以＝0.2T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面？（g取10m/s2）

【答案】解：物体刚要离开地面时，其受到的拉力F等于它的重力mg，而拉力F等于棒ad所受的安培力，即

mg＝BIl1

其中B＝·t

感应电流由变化的磁场产生

I＝＝＝·

联立可解得t＝10s

【知识点】电磁感应中的动力学问题

【解析】【分析】在物体被刚好拉起离开地面之前回路面积保持不变，要使物体刚好离开地面即ad所受安培力恰好等于物体重力，联立求解，即可得出时间，而在物体离开地面之前感应电动势保持不变即感应电流保持不变，即安培力的增大是由于磁感应强度的增大。

28．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。

（1）现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中α所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的接线柱。

（2）若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是极。

【答案】（1）B

（2）S

【知识点】安培定则；磁通量；楞次定律

【解析】【解答】(1)由题意可知，电流从B接线柱流入电流计，指针向右偏；将磁铁S极向下插入线圈时，穿过线圈的磁通量向上且增大，由楞次定律结合安培定则可知，线圈中的电流由C流向D，所以D相当于电源正极；由于电流计指针向左偏，所以线圈的C接线柱连接的是电流计的B接线柱。(2)由题意可知，电流从B接线柱流入电流计，即线圈中的电流由E流向F，将磁铁从线圈中抽出时，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律结合安培定则可知，磁铁Р端是S极。

【分析】（1）根据磁铁的运动情况得出穿过线圈的磁通量发生变化，结合楞次定律和安培定则得出线圈中电流的方向，从而判断出线圈的C接线柱连接的是电流计的哪个接线柱；

（2）根据电路中电流的方向以及楞次定律和安培定则判断磁铁的磁极。

29．（2023高二下·凤阳期末）如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x1=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）金属棒ab到达x1=6m处的速度大小：

（2）金属棒ab从x0=0处运动到x1=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：

（3）金属棒ab从x1=6m处运动到x2=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。

【答案】（1）解：由题意可知金属棒ab到达处前已匀速，设速度大小为，

由法拉第电磁感应定律得

由闭合电路欧姆定律得

由平衡条件得

解得

（2）解：金属棒ab从处运动到处的过程，由能量守恒定律得

电阻产生的焦每热为

解得

（3）解：金属棒ab从处运动到处的过程，由法拉第电磁感应定律得

由闭合电路欧姆定律得

通过电阻的电荷量为

联立解得：

【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的能量类问题

【解析】【分析】（1）本题关键在于结合图形与题意，图乙0~6m磁感应强度不变，且在6m前电压表的示数已经稳定，说明电流稳定，电动势稳定，速度稳定。

（2）这类题的解题规律：利用能量守恒定律求解全电路产生的焦耳热。再根据总电阻与部分电路电阻关系，求解部分电路产生的焦耳热。

（3）由于电荷量，对应的是一段时间，通过平均感应电动势来求出平均感应电流。

1/12024届高考物理第一轮复习：电磁感应

一、选择题

1．（2023高二下·山西月考）小型交流发电机的示意图如图所示，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以恒定的角速度匀速转动，下列说法正确的是（）

A．图示位置的线圈位于中性面

B．线圈经过图示位置时磁通量的变化率最大

C．线圈每经过图示位置，交变电流的方向就会发生改变

D．若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的倍

2．（2023高二下·德州期中）如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左侧悬挂一个轻铝环，铝环有一个小缺口，小磁针在导线AB的正下方，静止时与AB平行。下列说法正确的是（）

A．闭合电键S瞬间，轻铝环向左摆动，远离铁芯

B．闭合电键S瞬间，导线AB中的感应电流方向由A→B

C．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从上往下看小磁针将逆时针转动

D．闭合电键S稳定后，断开S瞬间，从左往右看，铝环中的感应电流的方向为顺时针

3．（2023高二下·项城月考）如图所示，纸面内一边长为L粗细均匀的等边三角形金属线框abc匀速穿过宽度为d的匀强磁场区域，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，已知，线框穿过磁场区域过程中，ab边始终与磁场边界垂直，取a→b→c→a为电流的正方向，则线框穿过磁场区域的过程中，线框中的感应电流i随时间t变化的关系可能为（）

A．B．

C．D．

4．（2023高二下·榆林开学考）下列说法正确的是（）

A．奥斯特提出分子电流假说

B．金属探测器是利用涡流工作的

C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，则该点的磁感应强度一定为零

D．工人进行超高压带电作业，所穿的工作服是由绝缘的丝织品制成，起静电屏蔽的作用

5．（2023高二下·宁波期末）如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点．图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响．在闭合开关的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关．图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像．不计电源内阻及电感线圈的电阻．下列说法正确的是（）

A．开关闭合瞬间，流经灯和的电流相等

B．开关闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变

C．开关断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭

D．根据题中信息，可以推算出图乙中

6．（2023高二下·韩城期末）下列说法中正确的是（）

A．最早发现电现象和磁现象之间联系的是法拉第

B．日光灯镇流器的作用是将交流电变为直流电

C．光电效应和康普顿效应都揭示了光具有粒子性

D．235U的半衰期约为7亿年，14亿年后地球上235U衰变完毕

7．（2023·汕头模拟）新型交通信号灯，如图所示，在交通信号灯前方路面埋设通电线圈，这个包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接，当车辆通过线圈上方的路面时，会引起线圈中电流的变化，系统根据电流变化的情况确定信号灯亮的时间长短，下列判断正确的是（）

A．汽车经过线圈会产生感应电流

B．汽车通过线圈时，线圈激发的磁场不变

C．当线圈断了，系统依然能检测到汽车通过的电流信息

D．线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的

8．（2023高二下·成都月考）如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度的大小左边为2B，右边为3B，一个竖直放置的宽为L。长为3L、单位长度的质量为m、单位长度的电阻为r的矩形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置（在左边磁场中的长度为L。在右边磁场中的长度为2L）时，线框的速度为，则下列判断正确（）

的是（）

A．此时线框中电流方向为逆时针，线框中感应电流所受安培力为

B．线框刚好可以完全进入右侧磁场

C．此过程中通过线框截面的电量为

D．此过程中线框产生的焦耳热为

9．（2023高二下·富锦月考）如图所示，在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈ABCD，在水平外力作用下以大小为v的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场，第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法不正确的是（）

A．第二次进入与第一次进入时线圈中的电流之比为1：3

B．第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为1：9

C．第二次进入与第一次进入时线圈中产生的热量之比为1：9

D．第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为1：1

10．（2023高二下·大庆开学考）如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)。取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t=0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是（）

A．B．

C．D．

11．（2022高三上·吴江月考）某种儿童娱乐“雪橇”的结构简图如图所示，该“雪橇”由两根间距为2m且相互平行的光滑倾斜金属长直导轨和金属杆MN、PQ及绝缘杆连接形成“工”字形的座椅（两金属杆的间距为0.4m，质量不计）构成，且导轨与水平面的夹角θ=30°，在两导轨间金属杆PQ下方有方向垂直于导轨平面、磁感应强度大小为1T、宽度为0.4m的匀强磁场区域。现让一质量为20kg的儿童坐在座椅上由静止出发，座椅进入磁场后做匀速运动直到完全离开磁场。已知金属杆MN、PQ的电阻均为0.1Ω，其余电阻不计，取重力加速度大小g=10m/s2。下列说法正确的是（）

A．儿童匀速运动时的速度大小为10m/s

B．儿童及座椅开始运动时，金属杆PQ距磁场上边界的距离为5m

C．儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为240J

D．儿童及座椅从进入磁场到离开磁场的过程中，总共产生的内能为80J

12．（2022高三上·河南月考）图甲为发电机线圈中的磁通量随时间变化的图像，发电机线圈共有100匝，其电阻忽略不计。将发电机接在乙图中的a、b两端并为其供电。R1、R2阻值均为400Ω，R2与一理想二极管串联，其右侧接一理想交流电压表。下列说法中正确的是（）

A．发电机线圈中的磁通量随时间变化的关系为Φ=cos100πt（Wb）

B．R1中电流的瞬时值i1=0.5cos100πt（A）

C．0～2s内，R2上产生的焦耳热为1×104J

D．电压表的示数约为141V

二、多项选择题

13．（2023高二下·双鸭山期末）如图甲所示，匝的线圈（图中只画了1匝），电阻，其两端a、b与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示的规律变化，下列判断正确的是（）

A．线圈中的感应电动势大小为

B．线圈中的感应电流大小为

C．线圈中感应电流的方向由a到b

D．a端电势比b端高

14．（2023高二下·商丘期末）如图所示，光滑且不计电阻的导轨，一端接有定值电阻R=2Ω，导轨的宽度为l=0.5m，整个空间存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B=5T。在导轨上有一与导轨接触良好的足够长金属棒PQ，且与导轨夹角为θ（锐角），现用外力使PQ做匀速直线运动，速度大小为v=2m/s，方向与导轨平行。已知金属棒单位长度电阻为r=2Ω。则下列说法正确的是（）

A．不论θ如何改变，回路中的电流恒为

B．θ减小，PQ金属棒两端的电压减小

C．改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为

D．改变θ角，PQ金属棒上消耗的最大电功率为

15．（2022高三下·惠州模拟）如图所示，宽度为L的足够长的光滑金属导轨，与水平面的夹角为θ，电阻不计，上端连接一阻值为R的电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下。现有一质量为m、电阻为r的金属杆沿导轨由静止下滑，下滑达到最大速度时，运动的位移为x，则（）

A．此过程中电阻R上的电流方向为a指向b

B．金属杆下滑的最大速度为

C．此过程中电阻R产生的焦耳热为

D．当导体棒速度达到时，加速度大小为

16．（2023·全国甲卷）一有机玻璃管竖直放在水平地面上，管上有漆包线绕成的线圈，线圈的两端与电流传感器相连，线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布，下部的3匝也均匀分布，下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离。如图(a)所示。现让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落，电流传感器测得线圈中电流I随时间t的变化如图(b)所示。则（）

A．小磁体在玻璃管内下降速度越来越快

B．下落过程中，小磁体的N极，S极上下顺倒了8次

C．下落过程中，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变

D．与上部相比，小磁体通过线圈下部的过程中，磁通量变化率的最大值更大

三、非选择题

17．（2023高二下·哈尔滨期中）如图，倾角为e、间距为d的两足够长光滑平行导轨固定放置，导轨顶端接有阻值为R的电阻，质量为m、阻值也为R的导体棒ab垂直导轨放置，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。现给ab一个大小为v、方向沿导轨平面向上的初速度，已知ab沿导轨上滑过程中通过其横截面的电荷量为q，重力加速度为g，不计导轨的电阻。

（1）求ab刚开始向上滑动时的加速度大小；

（2）求在ab上滑过程中，电阻R产生的焦耳热；

（3）ab运动到最高点后开始下滑，已知下滑过程中，ab从经过初始位置到速率再次达到v时通过其横截面的电荷量为q’，求ab从开始运动到速率再次为v时经历的时间。

18．（2023高二下·丰台期末）如图甲所示的半径为的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为且为常量。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。

（1）请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势；

（2）请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强的大小，并判断的方向从上往下看，“顺时针”或“逆时针”；

（3）若将导体圆环替换成一个半径为的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为、电荷量为的小球，时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求时，管道对小球作用力的大小和方向填“沿半径向外”或“沿半径向内”。

19．（2023·广东）光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为，其俯视图如图（a）所示，两磁场磁感应强度随时间的变化如图（b）所示，时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为和，一电阻为，边长为的刚性正方形金属框，平放在水平面上，边与磁场边界平行．时，线框边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度向右运动．在时刻，边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图（a）中的虚线框所示。随后在时间内，Ⅰ区磁感应强度线性减小到0，Ⅱ区磁场保持不变；时间内，Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求：

（1）时线框所受的安培力；

（2）时穿过线框的磁通量；

（3）时间内，线框中产生的热量。

20．（2023高二下·安徽期末）如图甲所示，两条电阻忽略不计的平行金属导轨、，导轨的间距为，其中、段导轨水平放置，、段导轨竖直放置。、是两根由相同材料制成的导体棒，电阻均为，质量均为，与导轨间的动摩擦因数均为。时把导体棒锁定在距距离为处，把导体棒由处在竖直段导轨、右侧紧靠导轨由静止释放，同时给整个导轨装置加上如图乙所示的规律变化、竖直向上的磁场，时导体棒恰好匀速下落，此时解除对导体棒的锁定，并给导体棒一个瞬时冲量使导体棒获得一速度，同时给导体棒施加水平力，使导体棒仍保持匀速下落。若导轨足够长，、两导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小取。求：

（1）磁场稳定时的磁感应强度大小；

（2）导体棒的速度的大小和方向；

（3）水平力的功率。

21．（2022高三上·肥东期末）如图甲所示，平行的金属导轨MN和PQ平行，间距L=1.0m，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度B=2.0T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量m=0.5kg，电阻的金属杆ab垂直导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移s=3.8m时达到稳定状态，对应过程的v-t图像如图乙所示。取g=10m/s2，导轨足够长。求：

（1）恒力F的大小及金属杆的速度为0.4m/s时的加速度大小；

（2）在0~1s时间内通过电阻R的电荷量q；

（3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热。

22．（2023高二下·龙陵期末）如图所示，质量为m、边长为L的正方形线框，从有界匀强磁场上方高h处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向。已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：

（1）cd边刚进入磁场时线框的速度大小；

（2）线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热。

23．（2023高二下·湖北月考）世界首条高温超导高速磁悬浮样车在中国下线，我国技术已达世界领先水平。超导磁悬浮列车可以简化为如图所示模型：在水平面上固定两根相距L的平行直导轨，导轨间有大小均为B宽度都为L的匀强磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反。整个磁场以速度v水平向右匀速运动，边长为L的单匝正方形线圈abcd悬浮在导轨上方，在磁场力作用下向右运动，并逐渐达到最大速度。匀速运动一段时间后超导磁悬浮列车开始制动，所有磁场立即静止，经位移x停下来。设线圈的电阻为R，质量为m，运动过程中受阻力大小恒为f。求：

（1）线圈运动的最大速度（提示：动生电动势的切割速度为。）；

（2）制动过程线圈产生的焦耳热Q；

（3）从开始制动到停下来所用的时间t。

24．（2023高二下·德州期中）1831年法拉第发明了世界上第一台圆盘发电机。圆形金属盘安置在电磁铁的两个磁极之间，两电刷M、N分别与圆盘的边缘和中心点接触良好，且与灵敏电流计G相连。金属盘绕中心轴沿图示方向转动，试回答下列问题：

（1）电刷M的电势（填“高”、“等”或“低”）于电刷N的电势；

（2）若只提高金属盘的转速，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（3）若仅将电刷M靠近电刷N，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（4）若仅将变阻器的滑片向右滑动，电流计G的示数将变（填“大”或“小”）；

（5）实验结束后，断开开关时，开关处（填“有可能”或“不可能”）出现火花放电。

25．（2023·天津）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器。电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C。两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计。炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触。首先开关S接1，使电容器完全充电。然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动。当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨。问：

（1）磁场的方向；

（2）MN刚开始运动时加速度a的大小；

（3）MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少。

26．（2023高二下·河南期中）轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈总电阻为r=1Ω．边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示．磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，g=10m/s2．求：

（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势；

（2）在前t0时间内线圈的电功率；

（3）求t0的值．

27．如下图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1＝0.5m，金属棒ad与导轨左端bc的距离L2＝0.8m，整个闭合回路的电阻为R＝0.2Ω，匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路。ad杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量为m＝0.04kg的物体，不计一切摩擦，现使磁感应强度从零开始以＝0.2T/s的变化率均匀地增大，求经过多长时间物体m刚好能离开地面？（g取10m/s2）

28．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，某同学用试触法判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系时，将电池的负极与电流计的A接线柱连接，用连接B接线柱的导线试触电池正极，发现指针指在如图1中的b位置。

（1）现将电流计的两接线柱与图2中甲线圈的两个接线柱连接，将磁铁S极向下插入线圈时，电流计指针指示位置如图1中α所示，则线圈的C接线柱连接的是电流计的接线柱。

（2）若将电流计的A、B接线柱分别与图2中乙线圈的E、F接线柱连接，将磁铁从线圈中抽出时，电流计指针指示位置如图1中b所示，则磁铁的P端是极。

29．（2023高二下·凤阳期末）如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x1=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

（1）金属棒ab到达x1=6m处的速度大小：

（2）金属棒ab从x0=0处运动到x1=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：

（3）金属棒ab从x1=6m处运动到x2=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。

答案解析部分

1．【答案】B

【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；法拉第电磁感应定律

【解析】【解答】A．穿过线圈的磁通量最大时，线圈所在的平面为中性面，故A错误；

B．图示位置穿过线圈的磁通量为0，穿过线圈的磁通量变化率最大，故B正确；

C．线圈经过中性面时，电流方向会发生改变，此时该面为中性面的垂面，电流方向不变，故C错误；

D．由

若线圈转动的角速度增大一倍，则感应电动势的有效值变为原来的2倍，故D错误。

故选B。

【分析】线圈每经过中性面一次电流就改变一次，此时磁通量最大，磁通量变化率为0；

根据有效值和最大值的公式分析。

2．【答案】C

【知识点】楞次定律；感应电动势及其产生条件

【解析】【解答】A.闭合电键S瞬间，虽然铝环中有磁通量变化，但由于铝环不闭合，所以铝环中没有感应电流，轻铝环静止不动，A不符合题意；

B.闭合电键S瞬间，线圈电流增大，根据右手螺旋定则可知，通过线圈的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由B→A，B不符合题意；

C.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，通过线圈的磁通量向右减少，根据楞次定律可知，导线AB中的感应电流方向由A→B，由右手螺旋定则可知，AB中的电流在小磁针出产生的磁场垂直纸面向里，小磁针N极向里转动，S极向外转动，从上往下看小磁针将逆时针转动，C符合题意；

D.闭合电键S稳定后，断开S瞬间，由于铝环有一个小缺口，铝环没有感应电流，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据感应电流的产生条件判断铝环中是否会产生感应电流；由楞次定律和右手螺旋定则判断导线AB中的感应电流方向和小磁针的转动情况。

3．【答案】D

【知识点】电磁感应中的图像类问题

【解析】【解答】从b点到c点刚进入磁场过程中，相等时间内穿过线圈磁通量的变化量均匀增加，则线圈中产生的感应电流均匀增大，从c点进入磁场到b刚出磁场过程中，相等时间内穿过线磁通量的变化量均匀减小，则线圈中产生的感应电流均匀减小，从b点刚出磁场到a、b两点关于磁场对称过程中，相等时间内穿过线圈磁通量的变化量减小越来越快，即电流的减小得越来越快，根据对称性可知，后面过程与前面过程刚好对称。

故选D。

【分析】对线圈穿过磁场分段进行分析，找出各相等时间段内磁通时变化量的变化情况，从而得出电流变化情况。

4．【答案】B

【知识点】静电的防止与利用；安培力；涡流、电磁阻尼、电磁驱动

【解析】【解答】A．安培提出分子电流假说，A不符合题意；

B．金属探测器是利用涡流工作的，B符合题意；

C．通电导线在磁场中某点不受磁场对其作用力，该点的磁感应强度不一定为零，当电流方向平行于磁场方向时通电导线不受安培力的作用，C不符合题意；

D．工人进行超高压带电作业，穿戴工作服是由含金属丝的织物制成，起静电屏蔽的作用，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】金属探测器是利用涡流，结合安培力的表达式以及静电屏蔽得出正确的选项。

5．【答案】A

【知识点】自感与互感

【解析】【解答】A、闭合开关的瞬间，电感线圈对电流的阻碍作用很大，故D1和D2此时相当于串联关系，电流相等，A正确。

B、开关闭合瞬间至断开前，流经灯的电流逐渐增大，B错误。

C、开关断开瞬间，灯不再闪亮，而是逐渐熄灭，C错误。

D、电感线圈的自感系数未知，无法计算断电自感时感应电流的大小，D错误。

故答案为：A

【分析】根据电感线圈对电流的阻碍作用，来拒去留分析求解。

6．【答案】C

【知识点】原子核的衰变、半衰期；物理学史；日光灯镇流器的原理和作用；光电效应

【解析】【解答】A.最早发现电现象和磁现象之间联系的是奥斯特，A不符合题意；

B.日光灯镇流器的作用是在