2021年全国各地高考物理模拟题汇编：13 电磁感应(学生版+解析版)

专题13电磁感应（原卷版）

一、单选题（本大题共20小题）

1.［2021陕西省宝鸡市模拟题］如图所示，两根电阻不计的平行光滑长直金属导轨水平放置，导体棒a和b

垂直跨在导轨上且与导轨接触良好，导体棒a的电阻大于6的电阻，匀强磁场方向竖直向下。当导体棒6

在大小为尸2的水平拉力作用下匀速向右运动时，导体棒a在大小为a的水平拉力作用下保持静止状态。若I/1、

/分别表示导体棒a和6与导轨两个接触点间的电压，那么它们大小关系为

A.F1=F2,Ur>U2B.<F2,Ui<U2

C.F1>F2,Ur<U2D.&=尸2，Ur=U2

2.［2021年河北省五个一名校联盟高考物理二模试卷］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4a。一个边长为a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

4a

xxxx

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

3J2021年上海市大同中学等九校联考高考物理一模试卷］如图甲所示，单匝矩形线圈abed垂直固定在匀强

磁场中。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针

方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于A段导线中的感应电流2,和受到的安培力〃随

时间变化的图象正确的是（）

4.[2021年吉林省吉林市高考物理二调试卷]随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手

表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌

的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于电线充电，下列说法正确的是（）

A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电

C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同

D.只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电

5.[2021年江苏省高考物理预测试卷（二）]将一均匀导线围成一圆心角为90。的扇形导线框OMN,其中。"=R,

圆弧.，邮的圆心为。点，将导线框的。点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直

纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为无第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为

2员从t=0时刻开始让导线框以。点为圆心，以恒定的角速度3沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿3"

方向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是

xx

6.[2021年陕西省渭南市高考物理质检试卷（I）]如图所示，矩形闭合导体框在水平边界图的上方，PQ飞

方足够大的区域内存在水平向里的匀强磁场，当矩形闭合导体框劭cd从加上方由静止释放时，导体框下

落过程形状不变，边始终保持与留平行，导体框所在平面与磁场方向垂直。若将导体框从做上方某一

高度〃处由静止释放，结果导体框恰好匀速进入磁场。现将导体框从图上方低于〃处由静止释放并开始计

时，用右、t2分别表示导体框数边和cd边刚进入磁场的时刻，不计空气阻力，下列反映导体框下落过程中

速度y随时间t变化规律的图像中，可能正确的是

XXX

xX8X

7.[2021年山东省高考物理模拟试卷]如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强

磁场与导轨平面垂直.阻值为A的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好.t=0时，将开关S由

1掷到2.q、八v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象正确的是

（）

8J2021年江苏省常州市高考物理调研试卷（一模）］如图所示，圆形区域中的匀强磁场磁感应强度当随时

间t的变化关系为名=履，4为大于零的常量；边界』邠右侧的匀强磁场磁感应强度大小为B2.光滑平行金属

导轨左端接一阻值为*的电阻、/V处放置一和导轨接触良好的金属棒，不计导轨和金属棒电阻.t=0时，

给金属棒一初速度V。，使其在外力作用下向右匀速运动.回路的总磁通量为中、回路的电流为人电阻A上

产生的热量为0、导体棒受到的外力为E它们随时间£的变化图像正确的是（）

•M

9.［2021年安徽省安庆市高考物理一模试卷］关于下列器材的原理和用途，正确的是（）

金用电罂温度计

挺覆展口空右膝炉自动重温式电熨2

A.金属电阻温度计常用纯金属做成，是利用了纯金属的电阻率几乎不受温度的影响

B.扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈存在电阻

C.真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化

D.自动调温式电熨斗如果要调高工作温度，需将调温旋钮向下调节

10J2021年广东省揭阳一中高考物理模拟试卷（3月份）］如图，水平铜盘半径为r,置于磁感应强度为6,

方向竖直向下的匀强磁场中，铜盘绕通过圆盘中心的竖直轴以角速度3做匀速圆周运动，铜盘的边缘及中心

处分别通过导线和滑动变阻器&与理想变压器的原线圈相连，该理想变压器原、副线圈的匝数比为1,

变压器的副线圈与电阻为/?2的负载相连，则（）

A.变压器原线圈两端的电压为等

B.若％不变时，通过负载/?2的电流强度为0

C.若当不变时，通过变压器的副线圈横截面磁通量为0

D.若此变化时，通过负载/?2的电流强度为通过匕电流的;

11,2021年江苏省高考物理预测试卷（六）］如图所示，轻弹簧上端固定，下端悬挂一质量为勿的条形磁铁，

磁铁穿过固定的水平闭合金属线圈。将磁铁托起到弹簧压缩x后由静止放开，磁铁会上下运动并逐渐停下

来，静止时^弹簧伸长*。不计空气阻力，重力加速度为&弹簧始终在弹性限度内，则（）

1

3

A.弹簧处于原长时，磁铁的加速度可能大于g

B.磁铁中央通过线圈时，线圈中感应电流最大

C.磁铁向下运动时，线圈受到的安培力方向向上

D.线圈在整个过程中产生的焦耳势为侬■才

12J2021年江苏省高考物理预测试卷（四）］如图所示的电路中，4B、C是三个完全相同的灯泡，/是一

个自感系数较大的线圈，其直流电阻与灯泡电阻相同.下列说法正确的是（）

A.闭合开关S,灯逐渐变亮

B.电路接通稳定后，流过6灯的电流时流过。灯电流的|

C.电路接通稳定后，断开开关S,。灯立即熄灭

D.电路接通稳定后，断开开关S,A,B,C灯过一会儿才熄灭，且1灯亮度比8,C灯亮度高

13.［2021年云南师大附中高考物理适应性试卷（六）］如图所示，在绝缘水平桌面上，有一东西向放置的水

平导体棒助置于竖直向下的匀强磁场中，棒用柔软的导线与相距较远的导体棒cd连接，cd棒南北向固

定在绝缘水平桌面上，其东侧桌面上有一水平光滑金属导轨，导体棒e/■置于导轨上与电源形成闭合电路,

导体棒ef与导体棒cd平行且相距较近。现迅速移动a3棒，发现ef棒向西运动靠近cd棒，是因为数棒

迅速（）

A.向东移动B.向北移动C.向西移动D.向南移动

14.［2021年辽宁省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷］如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度

为北的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t=0时，线框开

始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流，随时间大变化的图象可能正确的是（）

15J2021年江苏省扬州市高考物理调研试卷（2月份）（・模）］如图所示，地面上方存在一个沿水平方向的

磁场，以。点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，磁感应强度在相同高度处大小相等，竖直

方向按B=0分布（k>0）。将一个矩形线框aAd从图示位置水平向右抛出，运动过程中线框始终处于竖直

平面内，且ad边保持水平，磁场区域足够大，不计空气阻力。关于线框下列说法正确的是（）

ox

y.

A.电流方向是abcdaB.水平方向做匀减速运动

C.竖直方向做匀加速运动D.最终斜向右下方做匀速运动

16J2021年河南省濮阳一中高考物理摸底试卷（3月份）］如图所示、有界匀强磁场区域的磁场方向竖直向

下看。有一正方形线框沿水平光滑桌面由位置/以%=3.（hn/s的初速度沿垂直于磁场边界水平向右运动,

线框经过位置H,当运动到位置IH时速度恰好为零，此时线框刚好有一半离开磁场区域。则线框经过位置

n时的速度大小为（）

xXXR

-

B-

X-

xX4

r3

LIlm:

X

XX■一

…

XXX

A.l.Om/sB.1.5m/sC.2.0m/sD.2.5m/s

17J2021年山西省吕梁市高考物理一模试卷］如图所示，宽为a的矩形金属导线框，从图示位置由静止开始

下落，通过一宽度为b（b>a）的水平匀强磁场区域，磁场方向垂直于线框平面。从线框下边进入磁场区域到

线框上边离开磁场区域的过程中（）

口

-xx1

b

XXX-

A.线框中一直有感应电流

B.线框受安培力时安培力的方向总是竖直向上

C.线框可能一直做匀速直线运动

D.线框可能一直做匀减速直线运动

18J2021年广东省河源市源城区高考物理模拟试卷（2月份）］如图甲所示，N=200匝的线圈（图中只画了

2匝），电阻r=2。，其两端与一个R=480的电阻相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场，磁通量按图乙所

示规律变化。下列选项正确的是（）

A.电阻"两端6点比a点电势高

B.电阻〃两端的电压大小为10，

C.0.1s时间内非静电力所做的功为0.2/

D.0.1s时间内通过电阻斤的电荷量为0.05C

19J2021年上海市嘉定区高考物理模试卷］磁单极子自1932年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努

力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上

向下看，这个线圈中将出现（）

A.先逆时针后顺时针的感应电流

B.先顺时针后逆时针的感应电流

C.逆时针方向的持续流动的感应电流

D.顺时针方向的持续流动的感应电流

20.［2021年上海市闵行区高考物理一模试卷］下面四种常用电器中哪一个应用的物理规律与其他三个不同

（）

A.动圈式麦克风B.动圈式扬声器C.家用电磁炉D.无线充电器

二、多选题（本大题共10小题）

21J2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）］如图所示，a6cd为一边长为上的正方

形导线框，导线框位于光滑水平面内，其右侧为一匀强磁场区域，磁场的边界与线框的cd边平行，磁场区

域的宽度为2£,磁感应强度为6,方向竖直向下。线框在一垂直于cd边的水平恒定拉力尸作用下沿水平方

向向右运动，直至通过磁场区域。cd边刚进入磁场时，线框开始匀速运动，规定线框中电流沿逆时针时方

向为正，则导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，a、6两端的电压Uab及导线框中的电流/随cd

边的位置坐标x变化的图线可能是（

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

I2131x/213/

22J2021湖北省模拟题］如图所示，水平面内足够长的光滑“凸”形电阻可忽略的金属导轨左侧宽度为人，

右侧宽度为人，且Li=2J，有两个材料相同，质量均为力导体棒静止在导轨上，垂直于导轨所在平面向上

的磁场磁感应强度大小为B,现给导体棒I一初速度V。使其沿水平方向开始运动直至达到稳定状态，整个过

程导体棒I一直在左侧导轨部分，下面说法正确的是（）

A.导体棒I达到稳定状态时速度为当

B.导体棒I达到稳定状态时速度为半

C.整个过程中通过导体棒II的电荷量为翳

D.整个过程中导体棒H上产生的焦耳热为真m诺

23.［2021年河南省新乡市高考物理摸底试卷（2月份）］如图所示，固定在绝缘水平面上的半径r=0.2m的

金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小B=0.1T的匀强磁场。金属棒一端与圆环接触良好，另一

端固定在竖直导电转轴。0'上，随轴顺时针匀速转动。在圆环的/点和电刷间接有阻值R=100的电阻和板

间距d=O.Olrn的平行板电容器，有一质量m=1g、电荷量q=1X10.5。的颗粒在电容器极板间恰好处于

静止状态。取重力加速度大小g=10m/s2,不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是

A.电容器两极板间的电压为10，

B.电容器的上极板带正电荷

C.每秒钟通过电阻的电荷量为10。

D.金属棒转动的角速度大小为5X103”d/s

24J2021年广西梧州市高考物理毕业班联考试卷（3月份）］一种基于电磁感应原理的非接触式电能供应系

统可实现电能的无线传输，目前已有手机无线充电等应用，如图所示为这种供电系统原理示意图.图中两

个感应线圈力和6相邻正对放置，不计线圈的电阻.下列说法正确的是（）

A.向/线圈中输入变化的电流，8线圈中会产生感应电动势

B.向/线圈中输入恒定的电流，8线圈中会产生感应电动势

C.电能传输中只增加力、6间距，5线圈中感应电动势会变大

D.电能传输中只增加4线圈中电流的变化率，6线圈中感应电动势会变大

25.［2021年辽宁省大连市高考物理双基试卷］如图所示，足够长的光滑平行金属导轨与水平面成。角放置，

导轨间距为/且电阻不计，其顶端接有一阻值为的电阻，整个装置处于磁感应强度为8的匀强磁场中，

磁场方向垂直于导轨平面向下。一质量为卬的金属棒以初速度火由导轨底端上滑，经一段时间滑行距离x

到达最高点后，又返回底端。棒与两导轨始终垂直且接触良好，其接入电路中的电阻为r,重力加速度为g。

下列说法正确的是（）

A.棒下滑过程的平均速度等于半

B.棒下滑过程通过/?的电荷量为詈

K

7nv(R+r)-B2L2x

C.棒上滑时间等于0

mg(R+r)sinQ

I）.棒上滑过程中回路产生的焦耳热等于gm诏-m^xsin9

26J2021年广东省韶关市高考物理一模试卷］如图，〃形光滑金属框aAd置于水平绝缘平台上，a6和A边

平行，和历边垂直.ab、也足够长，整个金属框电阻可忽略，一根具有一定电阻的导体棒也V置于金属框

上，用水平恒力厂向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，，肺与金属框保持

良好接触，且与A边保持平行，经过一段时间后（）

xxxMxxxx

a--------------------16

xxxxxxFx

■■»

XXxXxXX

d--------J_

xxx/Vxxx

A.金属框和导体棒速度相等B.金属框和导体棒加速度相等

C.导体棒所受安培力不变D.金属框的加速度不变

27.［2021山西省模拟题］如图所示的光滑导轨，由倾斜和水平两部分在MM'处平滑连接组成。导轨间距为L,

水平部分处于竖直向上、磁感应强度为8的匀强磁场中，倾斜导轨连接阻值为A的电阻。现让质量为加、阻

值为2〃的金属棒a从距离水平面高度为方处静止释放。金属棒a到达磁场中0。'时，动能是该金属棒运动

到时动能的点最终静止在水平导轨上。金属棒a与导轨接触良好且导轨电阻不计，重力加速度g=

10m/s2.以下说法正确的是（）

N

A.金属棒a运动到MM'时回路中的电流大小为更

金属棒a运动到。0'时的加速度大小为空回

U--------

C.金属棒a从方处静止下滑到在水平导轨上静止过程中，电阻上产生的焦耳热为

D.金属棒a若从方处静止释放，在它运动的整个过程中，安培力的冲量大小是他团，方向向左

28.［2021年安徽省合肥市高考物理一模试卷］如图所示，宽度为L的光滑金属框架也W0固定于水平面，并

处在磁感应强度大小为6的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，框架的电阻分布不均匀。将质量为小长为人

的金属棒数垂直放置在框架上，并且与框架接触良好。现给棒成向左的初速度为,其恰能做加速度大小

为a的匀减速直线运动，则在棒数的速度由孙减为y的过程中，下列说法正确的是

N。M

XxnxXX<

XXXX如

XXXXX

XXXXX

bQ

A.棒数的位移大小为X

2a

B.通过棒数的电荷量为喑2

BL

C.框架网「段的热功率增大

D.棒产生的焦耳热为（诏-V2）

29J2021年江西省重点中学协作体高考物理第一次联考试卷（2月份）］如图所示，x轴上方有两条曲线均

为正弦曲线的半个周期，其高和底的长度均为/,在x轴与曲线所围的两区域内存在大小均为6,方向如图

所示的匀强磁场，拗阳为一边长为/的正方形导线框，其电阻为凡物'与x轴重合，在外力的作用下，线

框从图示位置开始沿x轴正方向以速度y匀速向右穿越磁场区域，则下列说法正确的是（）

A.线框的/W边到达x坐标为:处时，感应电流最大

B.线框的7W边到达x坐标为三处时，感应电流最大

C.穿越磁场的整个过程中，线框中产生的焦耳热为吆

R

D.穿越磁场的整个过程中，外力所做的功为空士

R

30J2021年湖北省九师联盟高考物理巩固试卷（2月份）］如图中所示，质量为公电阻为r的金属棒劭垂

直放置在光滑水平导轨上，导轨由两根足够长、间距为d的平行金属杆组成，其电阻不计，在导轨左端接

有阻值?的电阻，金属棒与导轨接触良好，整个装置位于磁感应强度为8的匀强磁场中。从某时刻开始，

导体棒在水平外力下的作用下向右运动（导体棒始终与导轨垂直），水平外力随着金属棒位移变化的规律如图

乙所示，当金属棒向右运动位移x时金属棒恰好匀速运动。则下列说法正确的是（）

A.导体棒数匀速运动的速度为u=空翳

B.从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻A上通过的电量为怒^

C,从金属棒开始运动到恰好匀速运动，电阻〃上产生的焦耳热QR=^^-

I）.从金属棒开始运动到恰好匀速运动，金属棒克服安培力做功W茗=：尸0》-4g

三、计算题（本大题共10小题）

31.［2021年河南郑州市高考物理猜想试卷（全国［卷）］光滑水平轨道abc、ade在a端很接近但是不相连，

历段与曲段平行，尺寸如图所示。轨道之间存在磁感应强度为6的匀强磁场。初始时质量为"的杆1放置

在b、d两点上，杆2放置在杆1右侧L/2处。除杆2电阻为《外，杆1和轨道电阻均不计。

（1）若固定杆1，用水平外力以速度％匀速向右拉动杆2。推导杆2中的感应电动势大小为E=BL%；

(2)若固定杆2,用水平外力将杆1以初速度%向左拉动，运动过程中保持杆中电流不变，求杆1向左

运动位移£时速度的大小；

(3)在(2)问的过程中，杆1向左运动位移入过程中，求水平外力做的功；

(4)在(2)问的过程中，求杆1向左运动位移/所用时间。

32.[2021年河北省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷1如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距

为0.5zn.固定在倾角为37。的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为10的电阻。在，断下方存在方向垂直于斜面

向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5如的金属棒从48处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的u-t

图象如图2所示•金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s2,

sin370=0.6,cos37°=0.8。

(1)求金属棒与导轨间的动摩擦因数；

(2)求金属棒在磁场中能够达到的最大速率;

(3)已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C,求此过程中电阻产生的焦耳

热。

33,2021年云南师大附中高考物理适应性试卷(七)丁如图所示，有一倾角为a的固定粗糙斜面，斜面上相

隔为d的平行虚线物V,与用间有大小为6的匀强磁场，方向垂直斜面向下。一质量为以电阻为"、边长为

工的正方形单匝纯电阻金属线圈，在沿斜面向上的恒力作用下，以速度/匀速进入磁场，线圈筋边刚进入

磁场和cd边刚要离开磁场时，边两端的电压相等。已知磁场的宽度d大于线圈的边长£,线圈与斜面间

的动摩擦因数为〃，重力加速度为.求：

(1)线圈有一半面积进入磁场时通过ab边的电荷量g；

(2)恒力厂的大小;

(3)线圈通过磁场的过程中产生的焦耳热Q。

34J2021年上海市杨浦区高考物理一模试卷了如图(a),磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而设计

的一种刹车形式。磁场很强的被磁铁长条安装在轨道上，刹车金属片安装在过山车底部或两侧。简化为图(b)

的模型，相距为人水平放置的导轨处于磁感应强度大小为反方向竖直的匀强磁场中，整个回路中的等效

电阻为此将过山车上的刹车金属片等效为一根金属杆18过山车的质量为偈不计轨道摩擦和空气阻力。

(a)(b)(c)

(1)求水平磁力刹车减速的加速度a大小随速度「变化的关系式;

(2)试比较用磁力刹车和用摩擦力刹车的区别；

(3)若过山车进入水平磁力刹车轨道开始减速时，速度为30m/s,刹车产生的加速度大小为15巾/$2。过

山车的速度r随位移x的变化规律满足：V=孙一身巨双设水平轨道起点x=0)。在图(c)中画出水平磁

力刹车减速的加速度大小随速度变化的图线，并求出过山车在水平轨道上减速到10zn/s时滑行的距离。

35J2021年江苏省南通、徐州、宿迁、淮安、泰州、镇江六市联考高考物理一调试卷］如图甲所示，两根足

够长的光滑平行金属导轨物V、内固定在水平面内，相距为乙轨道端点M、？间接有阻值为A的电阻，导轨

电阻不计.长度为L、质量为m、电阻为r的金属棒ab垂直于秘V；偌静止放在导轨上，与,"间的距离为d,

棒与导轨接触良好.t=0时刻起，整个空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小6随时间t的变化

甲乙

(1)若%时刻棒劭的速度大小为％求0~%时间内安培力对棒所做的功佻

(2)在0~t0时间内，若棒助在外力作用下保持静止，求此时间内电阻力产生的焦耳热Q.

36.[2021年安徽省阜阳市高考物理质检试卷及口图，两平行光滑金属导轨/a；A'B'C'的左端接有阻值为7?

的定值电阻Z间距为乙其中/以AB'固定于同一水平面(图中未画出)上且与竖直面内半径为r的;光滑圆

弧形导轨6GB'C'相切于6、B'两点。矩形DBB'D'区域内存在磁感应强度大小为6、方向竖直向上的匀强磁

场。导体棒数的质量为以电阻值为柩长度为ab棒在功率恒定、方向水平向右的推力作用下由静止

开始沿导轨运动,经时间才后撤去推力，然后ab棒与另一根相同的导体棒cd发生碰撞并粘在一起，以3府

的速率进入磁场，两导体棒穿过磁场区域后，恰好能到达CC'处。重力加速度大小为g,导体棒运动过程中

始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨的电阻。

(1)求该推力的功率P；

(2)求两导体棒通过磁场右边界BB'时的速度大小匕

(3)求两导体棒穿越磁场的过程中定值电阻Z产生的焦耳热。；

(4)两导体棒到达CC'后原路返回，请通过计算判断两导体棒能否再次穿过磁场区域。若不能穿过，求出

两导体棒停止的位置与DD'的距离X。

37.[2021年辽宁省名校联盟高考物理联考试卷(3月份)]如图所示，绝缘水平面上有条形区域I、II、III,

其宽度均为s，区域I内有磁感应强度大小为从竖直向下的的匀强磁场(俯视图)。用粗细均匀的电阻丝制

成边长为s的单匝正方形金属线框abed,线框总电阻为此质量为4勿，线框制作平整，与水平面贴合良好，

除区域m水平面与线框间有恒定的动摩擦因数外，其余部分光滑。线框以初速度为进入匀强磁场，运动至

线框中心对称线与切重合时速度恰好减为0,重力加速度为目求：

(1)线框刚好完全进入区域I的速度大小；

(2)区域山与线框间的动摩擦因数。

a,_4：xxx；

II!Ill

IXXX；

dclxxx!

NBDF

38.[2021年安徽省A10联盟高考物理开年试卷改口图，两根足够长的光滑平行金属导轨网（河倾斜放置，

导轨平面与水平面的夹角0=30。，导轨间距为乙导轨上端连接一个理想电压表，下端连接一个阻值为彳

的定值电阻，整个导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为反质量为/〃的金

属棒劭放在导轨上，用平行于导轨平面向上的拉力拉金属棒，使金属棒由静止开始向上运动，某时刻撤去

拉力。金属棒向上运动的整个过程中，电压表的示数随时间变化的图象如图乙所示（图中为、%均已知），金

属棒沿导轨运动过程中与导轨接触良好且始终与导轨垂直，金属棒接入电路的电阻为《R,重力加速度为g,

不计导轨电阻，求：

（1）撤去拉力的瞬间，金属棒的速度大小；

（2）t=时刻，作用于金属棒上拉力的大小；

（3）撤去拉力后，金属棒向上运动过程中，通过定值电阻A的电量及定值电阻力上产生的焦耳热分别是多少。

39.[2021年江苏省无锡市高考物理质检试卷（2月份）（一模）]如图所示，“凹”字形硬质金属线框质量为

m,相邻各边互相垂直，且处于同一平面内，ab、历边长均为21,g/■边长为乙匀强磁场区域的上下边界

均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，A边离磁场上边界的距离为线框由静止释放，从6c

边进入磁场直到gf边进入磁场前，线框做匀速运动。在g/1边离开磁场后，ah、ed边离开磁场之前，线框

又做匀速运动。线框在下落过程中始终处于竖直平面内，且6c、gf边保持水平，重力加速度为g。求

(1)线框ah、ed边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是A边刚进入磁场时的几倍；

(2)若磁场上下边界间的距离II,则线框完全穿过磁场过程中产生的热量为多少？

磁场区

40.[2021年江苏省淮安市清江浦区淮阴中学高考物理模拟试卷]将两足够长的平行直导轨脉掰固定在绝

缘斜面上，已知导轨与水平面之间的夹角为。=30。，两导轨之间的距离为L=2m,下端接有R=1.50的定

值电阻，如图甲所示。在整个空间加一范围足够大且方向垂直导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度大

小随时间的变化规律如图乙所示，t=0时磁感应强度的方向垂直导轨平面向上。将一质量为m=1.4kg、

阻值为r=0.5/2,长度为L=27n的导体棒垂直地放在导轨上且与导轨始终接触良好，开始时导体棒与，阳的

距离为Li=lrn,其他电阻不计，已知导体棒与导轨之间的动摩擦因数为〃=蜉，最大静摩擦力等于滑动摩

擦力，重力加速度g=lOm/s?。

(1)如果导体棒在0〜1s内始终不动，求流过定值电阻的电流大小以及方向；

(2)分析t=1.1s时导体棒所处的状态以及此时所受摩擦力的大小和方向；

(3)如果t=1.2s时在导体棒上加一沿导轨向上的外力F,使导体棒沿导轨向上以a=5m/s2的加速度做匀加

速直线运动，写出该外力随时间变化的表达式。

图甲图乙

专题13电磁感应(解析版)

一、单选题(本大题共20小题)

1.[2021陕西省宝鸡市模拟题]如图所示，两根电阻不计的平行光滑长直金属导轨水平放置，导体棒a和b

垂直跨在导轨上且与导轨接触良好，导体棒a的电阻大于6的电阻，匀强磁场方向竖直向下。当导体棒。

在大小为尸2的水平拉力作用下匀速向右运动时，导体棒a在大小为&的水平拉力作用下保持静止状态。若必、

出分别表示导体棒a和6与导轨两个接触点间的电压，那么它们大小关系为

A.&=尸2,Ur>U2B.&<F2,UI<U2

C.F1>F2,Ui<u2D.&=F2,%=U2

【答案】D

【解析】

。切割磁感线相当于电源，则%、4均为路端电压；根据尸=B几结合平衡状态比较力的大小。

【解答】

a、。与导轨构成闭合回路，电流/相等，则a、6受到的安培力均为F=BIL,又因为a、8均处于平衡状态,

所以&=尸2；

6切割磁感线相当于电源，则打、外均等于路端电压，即/Ra，所以a=心，故/18C错误，〃正确。

故选Do

2.[2021年河北省五个一名校联盟高考物理二模试卷]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4a。一个边长为a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

xxxx

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】

本题考查电磁感应中的功能关系问题和线圈切割磁感线的运动涉及的动力学问题。

根据功能关系判断线框通过磁场过程中产生的电能；根据推论q=n等求解电量；根据平衡条件和牛顿第

二定律列方程联立求解；通过的位移相同，可根据平均速度大小判断时间的长短。

【解答】

A.线圈匀速通过上方的匀强磁场，根据能量守恒有Ei=2mga,之后在无场区加速运动，进入下方匀强磁场,

做减速运动，AEk<0,根据能量守恒，2mga-E?=△Ek,解得：E2=2mga-AEk>2mga,故A错误;

B.根据q=n等可知，线框通过上、下两个磁场的过程中流过线框的电荷量相等，故B错误；

C.线框匀速穿过上方磁场，有：mg=¥，进入磁场时的速度v=J福，则mg=^*亘

RR

进入下方区域磁场时的速度v'=J函，线框进入下方磁场时加速度最大，B2a2腐_mg=ma，联立解得:

R

a=g,故C正确；

D.线圈以v=J幅匀速通过上方区域磁场，以丫'=闹进入下方区域磁场做减速运动，其平均速度大于

腐，故线框通过上方区域磁场的时间大于通过下方区域磁场的时间，故D错误。

故选C.

3.[2021年上海市大同中学等九校联考高考物理一模试卷]如图甲所示，单匝矩形线圈abed垂直固定在匀强

磁场中。规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针

方向为电流正方向，以向右方向为安培力正方向，下列关于曲段导线中的感应电流/和受到的安培力/随

时间变化的图象正确的是（）

【答案】A

【解析】

由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情

况，由楞次定律可得感应电流的方向，根据左手定则可以找出安培力方向，结合可得出正确的图象。

本题主要考查了法拉第电磁感应定律，分析清楚B-t图象、应用楞次定律、法拉第电磁感应定律、安培力

公式即可正确解题。

【解答】

0〜0,5T时间内，B减小，穿过线圈的磁通量减小，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流方

向沿顺时针方向，为正值;

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为E=F,S，乎不变，则E不变，感应电流不变。由左手定则可

知，be段导线受到的安培力方向水平向右，是正的。由于B变小，由F=BIL知be段导线受到的安培力大

小变小。

在0.5T-T时间内，B增大，穿过线圈的磁通量增大，磁场方向垂直纸面向里，由楞次定律可知，感应电流

方向沿逆时针方向，为负值；

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为E=W-S,三不变，则E不变，感应电流不变。

AtAt

由图知：在0.5T-T时间内的竽是0〜0.5T时间内的2倍，则在0.5T-T时间内的感应电动势E是0〜0.5T时

间内的2倍，感应电流也是2倍。

在0.5T-T时间内，由左手定则可知，be段导线受到的安培力方向水平向左，是负的，且由F=BIL知在0.5T-

T时间内be段导线受到的安培力的最大值是前一时间段最大值的4倍，

故BCD错误，A正确。

故选：Ao

4.[2021年吉林省吉林市高考物理二调试卷]随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手

表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌

的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于电线充电，下列说法正确的是（）

充电钱至

A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电

C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同

D.只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电

【答案】C

【解析】

根据电磁感应现象的原理，结合感应电动势产生的条件，即可求解。

考查充电手机的工作原理，理解电磁感应现象的运用，及产生感应电动势的条件，注意涡流的防止与应用。

【解答】

A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是电磁感应现象，不是“电流的磁效应”现象，故A错误；

B.当充电设备通以恒定直流，无线充电设备不会产生交变磁场，那么不能够正常使用，故B错误；

C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同，故C正确；

D.被充电手机内部，应该有一类似金属线圈的部件，与手机电池相连，当有交变磁场时，则出现感应电动

势，那么普通手机不能够利用无线充电设备进行充电，故D错误；

故选：C«

5.[2021年江苏省高考物理预测试卷（二）]将一均匀导线围成一圆心角为90。的扇形导线框OMN,其中。M=R,

圆弧〃V的圆心为。点，将导线框的。点置于如图所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限存在垂直

纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小为6,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为

2员从t=0时刻开始让导线框以。点为圆心，以恒定的角速度3沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿〃，网

方向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是

-31

【答案】B

【解析】

根据法拉笫电磁感应定律求解感应电动势大小，再根据闭合电路的欧姆定律求解感应电流大小，根据楞次

定律判断感应电流方向。

本题主要考查导体转动切割磁感线时的感应电动势、闭合电路的欧姆定律、楞次定律的应用。

【解答】

在0〜to时间内，线框从图示位置开始（t=0）转过90。的过程中，产生的感应电动势为EI=1B3R2,由闭合

电路欧姆定律得，回路中的电流为k=?=萼，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针

方向（沿0NM方向）；

在to~2t。时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿0MN方向），回路中

产生的感应电动势为E?=：B3-R2+j-2Bw•R2=|B＜。.R2=3EI；感应电流为"=3I「

在2to〜3to时间内，线框进入第四象限的过程中，，回路中的电流方向为逆时针方向（沿0NM方向），回路

2

中产生的感应电动势为E3=1B3,R2+1,2B«-R=|Bw-R2=3EI，感应电流为b=3h，

在3to〜4to时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿0MN方向），回路中产

生的感应电动势为=1B3R2,回路电流为L=I］，故B正确，ACD错误。

故选B。

6.［2021年陕西省渭南市高考物理质检试卷（I）］如图所示，矩形闭合导体框在水平边界园的上方，图下

方足够大的区域内存在水平向里的匀强磁场，当矩形闭合导体框从闾上方由静止释放时，导体框下

落过程形状不变，他边始终保持与掰平行，导体框所在平面与磁场方向垂直。若将导体框从政上方某一

高度〃处由静止释放，结果导体框恰好匀速进入磁场。现将导体框从可上方低于〃处由静止释放并开始计

时，用口、七分别表示导体框a方边和cd边刚进入磁场的时刻，不计空气阻力，下列反映导体框下落过程中

速度「随时间f变化规律的图像中，可能正确的是

【答案】c

【解析】

若将导体框从PQ上方某一高度H处由静止释放，线框先做自由落体运动，ab边进入磁场时v=&iR,因

为重力等于安培力，做匀速直线运动。现将导体框从PQ上方低于H处由静止释放，线框先做自由落体运动,

ab边进入磁场时v<72gh>安培力小于重:力，做加速度减小的加速运动，cd边离开磁场做匀加速直线运动,

加速度为g，所以C选项是正确的，ABD错误。

本题考查电磁感应定律的运用，先搞清楚线框可能做什么运动及其相应的条件，再根据题目的已知条件判

断。

7J2021年山东省高考物理模拟试卷］如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强

磁场与导轨平面垂直.阻值为彳的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好.£=0时，将开关S由

1掷到2.q、人/和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度.下列图象正确的是

()

q

【答案】D

【解析】

将开关由1拨到2,电容器放电，导体棒向右加速运动切割磁感线，导体棒中会产生感应电动势，这时导体

棒相当于一个电源，导体棒下端是负极，上端是正极，当电容器的电压降至与导体棒的感应电动势相等时，

电容器不再放电，回路中不再有电流，导体棒不再受安培力而匀速运动，所以最终状态是：电荷量不为零，

电流为零，速度不为零，加速度为零，D项正确.

电容器放电产生电流，使导体棒受到安培力运动，导体棒运动之后产生感应电动势，当导体棒的电动势与

电容器两端的电压相等时达到稳定状态，由此判断物理量变化。

8.[2021年江苏省常州市高考物理调研试卷（一模）J如图所示，圆形区域中的匀强磁场磁感应强度/随时

间t的变化关系为&=kt,A为大于零的常量：边界胸V右侧的匀强磁场磁感应强度大小为.光滑平行金属

导轨左端接一阻值为彳的电阻、，柄’处放置一和导轨接触良好的金属棒，不计导轨和金属棒电阻.t=0时，

给金属棒一初速度为,使其在外力作用下向右匀速运动.回路的总磁通量为。、回路的电流为人电阻*上

产生的热量为0、导体棒受到的外力为凡它们随时间t的变化图像正确的是（）

【答案】c

【解析】

根据磁通量的定义①=BS得到在t=ti时刻穿过回路的总磁通量；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧

姆定律得到通过电阻R的电流；根据Q=12Rt电阻R上产生的热量；根据平衡条件水平拉力等于安培力得

到水平拉力。

本题考查电磁感应中的基本问题，综合性较强。

【解答】

A、根据题意可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，那么总磁通量即为金属棒左右两侧两种磁

通量之和，则穿过回路的总磁通量为e=a%+①2=ktS+B2v0tL,故中一t图像应为直线，故A错误；

B、根据法拉第电磁感应定律得E=竽，则］J=ks+乎,故回路的电流为恒定电流，图像应为平行于时

AtRR

间轴的宜线，故B错误；

C、电阻R上产生的热量为Q=12Rt,由于I,R不变，故Q与t成正比，故C正确；

D、金属棒所受的安培力大小F安=B2IL=丝笔迎止,根据平衡条件可知，水平拉力大小等于安培力大小，

即为F=（kS+B4v0）BzL,故拉力F是一个恒量，故D错误.

故选Co

9.［2021年安徽省安庆市高考物理一模试卷］关于下列器材的原理和用途，正确的是（）

*性电

网金属片L