专题11 电磁感应-2024物理高考真题及模考题分类汇编

25/25专题11电磁感应1.(2024年湖北卷考题)1.《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好（原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然）。导致金属熔化而非金属完好的原因可能为（）A.摩擦 B.声波 C.涡流 D.光照【答案】C【解析】在雷击事件中金属和非金属都经历了摩擦，声波和光照的影响，而金属能够因电磁感应产生涡流非金属不能，因此可能原因为涡流。故选C。2.(2024年江苏卷考题)9.如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（）A.顺时针，顺时针B.顺时针，逆时针C.逆时针，顺时针D.逆时针，逆时针【答案】A【解析】线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的磁场为顺时针。故选A。3.（2024年湖南卷考题）4．如图，有一硬质导线Oabc，其中是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为（

）A． B．C． D．【答案】C【解析】如图，相当于Oa、Ob、Oc导体棒转动切割磁感线，根据右手定则可知O点电势最高；根据同时有可得得故选C。4.（2024年广东卷考题）4.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量为B永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向【答案】D【解析】根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故B、C错误；永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。5..（2024全国甲卷考题）8.如图，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定滑轮，绳的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场上下边界水平，在时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场。运动过程中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速度的正方向，下列线框的速度v随时间t变化的图像中可能正确的是（）A.B.C.D.【答案】AC【解析】设线圈的上边进入磁场时的速度为v，设线圈的质量M，物块的质量m，图中线圈进入磁场时线圈的加速度向下，则对线圈由牛顿第二定律可知对滑块其中即线圈向上做减速运动，随速度的减小，向下的加速度减小；当加速度为零时，即线圈匀速运动的速度为，若线圈进入磁场时的速度较小，则线圈进入磁场时做加速度减小的减速运动，线圈的速度和加速度都趋近于零，则图像A可能正确；因t=0时刻线圈就进入磁场，则进入磁场时线圈向上不可能做匀减速运动，则图像B不可能；若线圈的质量等于物块的质量，且当线圈进入磁场时，且速度大于v0，线圈进入磁场做加速度减小的减速运动，完全进入磁场后线圈做匀速运动；当线圈出离磁场时，受向下的安培力又做加速度减小的减速运动，最终出离磁场时做匀速运动，则图像C有可能，D不可能。6.(2024年辽宁卷考题)9.如图，两条“∧”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为2B和B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并接触良好，ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度为g，两棒在下滑过程中（）A.回路中的电流方向为abcda B.ab中电流趋于C.ab与cd加速度大小之比始终为2︰1 D.两棒产生的电动势始终相等【答案】AB【解析】两导体棒沿轨道向下滑动，根据右手定则可知回路中的电流方向为abcda；故A正确；设回路中的总电阻为R，对于任意时刻当电路中的电流为I时，对ab根据牛顿第二定律得对cd故可知分析可知两个导体棒产生的电动势相互叠加，随着导体棒速度的增大，回路中的电流增大，导体棒受到的安培力在增大，故可知当安培力沿导轨方向的分力与重力沿导轨向下的分力平衡时导体棒将匀速运动，此时电路中的电流达到稳定值，此时对ab分析可得解得，故B正确，C错误；根据前面分析可知，故可知两导体棒速度大小始终相等，由于两边磁感应强度不同，故产生的感应电动势不等，故D错误。7.（2024年山东卷考题）8.如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d区域中存在垂直Oxy平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（）A. B.C. D.【答案】C【解析】根据题意可知，磁场区域变化前线圈产生的感应电动势为由题图丙可知，磁场区域变化后，当时，线圈的侧边开始切割磁感线，即当线圈旋转时开始切割磁感线，由几何关系可知磁场区域平行于x轴的边长变为，C正确。8.(2024浙江1月卷考题)13.若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面的匀强磁场，其大小（k的数量级为）。现有横截面半径为的导线构成半径为的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为。开始时线圈通有的电流，则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（）A.， B.， C.， D.，【答案】D【解析】线圈中电流的减小将在线圈内导致自感电动势，故其中L代表线圈自感系数，有，在计算通过线圈的磁通量时，以导线附近即处的B为最大，而该处B又可把线圈当成无限长载流导线所产生的，根据题意则根据电阻定律有联立解得A，V则线圈的感应电动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为，。故选D。9.（2024年山东卷考题）11.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N【答案】ABD【解析】由于金属棒MN运动过程切割磁感线产生感应电动势，回路有感应电流，产生焦耳热，金属棒MN的机械能不断减小，由于金属导轨光滑，所以经过多次往返运动，MN最终一定静止于OO'位置，故A正确；当金属棒MN向右运动，根据右手定则可知，MN中电流方向由M到N，根据左手定则，可知金属棒MN受到的安培力水平向左，则安培力做负功；当金属棒MN向左运动，根据右手定则可知，MN中电流方向由N到M，根据左手定则，可知金属棒MN受到的安培力水平向右，则安培力做负功；可知MN运动过程中安培力始终做负功，故B正确；金属棒MN从释放到第一次到达OO'位置过程中，由于在OO'位置重力沿切线方向的分力为0，可知在到达OO'位置之前的位置，重力沿切线方向的分力已经小于安培力沿切线方向的分力，金属棒MN已经做减速运动，故C错误；从释放到第一次到达OO'位置过程中，根据右手定则可知，MN中电流方向由M到N，故D正确。10.(2024年河北卷考题)15.如图，边长为的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上，细框中心O处固定一竖直细导体轴。间距为L、与水平面成角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相连。导轨和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。足够长的细导体棒在水平面内绕O点以角速度匀速转动，水平放置在导轨上的导体棒始终静止。棒在转动过程中，棒在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知棒在导轨间的电阻值为R，电路中其余部分的电阻均不计，棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小为g。（1）求棒所受安培力的最大值和最小值。（2）锁定棒，推动棒下滑，撤去推力瞬间，棒的加速度大小为a，所受安培力大小等于（1）问中安培力的最大值，求棒与导轨间的动摩擦因数。【答案】（1），；（2）【解析】（1）当OA运动到正方形细框对角线瞬间，切割的有效长度最大，，此时感应电流最大，CD棒所受的安培力最大，根据法拉第电磁感应定律得根据闭合电路欧姆定律得故CD棒所受的安培力最大为当OA运动到与细框一边平行时瞬间，切割的有效长度最短，感应电流最小，CD棒受到的安培力最小，得故CD棒所受的安培力最小为（2）当CD棒受到的安培力最小时根据平衡条件得当CD棒受到的安培力最大时根据平衡条件得联立解得撤去推力瞬间，根据牛顿第二定律得解得11.（2024年安徽卷考题）15.如图所示，一“U”型金属导轨固定在竖直平面内，一电阻不计，质量为m的金属棒ab垂直于导轨，并静置于绝缘固定支架上。边长为L的正方形cdef区域内，存在垂直于纸面向外的匀强磁场。支架上方的导轨间，存在竖直向下的匀强磁场。两磁场的磁感应强度大小B随时间的变化关系均为B=kt（SI），k为常数（k>0）。支架上方的导轨足够长，两边导轨单位长度的电阻均为r，下方导轨的总电阻为R。t=0时，对ab施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，整个运动过程中ab与两边导轨接触良好。已知ab与导轨间动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g。不计空气阻力，两磁场互不影响。（1）求通过面积Scdef的磁通量大小随时间t变化的关系式，以及感应电动势的大小，并写出ab中电流的方向；（2）求ab所受安培力的大小随时间t变化的关系式；（3）求经过多长时间，对ab所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。【答案】（1）kL2·t，kL2，从a流向b；（2）；（3）【解析】（1）通过面积的磁通量大小随时间t变化的关系式为根据法拉第电磁感应定律得由楞次定律可知ab中的电流从a流向b。（2）根据左手定则可知ab受到的安培力方向垂直导轨面向里，大小为F安=BIL其中B=kt设金属棒向上运动的位移为x，则根据运动学公式所以导轨上方的电阻为由闭合电路欧姆定律得联立得ab所受安培力的大小随时间t变化的关系式为（3）由题知t=0时，对ab施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为a的匀加速直线运动，则对ab受力分析由牛顿第二定律其中联立可得整理有根据均值不等式可知，当时，F有最大值，故解得F的最大值为12.(2024年湖北卷考题)15.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。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）根据题意可知，对金属棒ab由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有解得则ab刚越过MP时产生的感应电动势大小为（2）根据题意可知，金属环在导轨间两段圆弧并联接入电路中，轨道外侧的两端圆弧金属环被短路，由几何关系可得，每段圆弧的电阻为可知，整个回路的总电阻为ab刚越过MP时，通过ab的感应电流为对金属环由牛顿第二定律有解得（3）根据题意，结合上述分析可知，金属环和金属棒ab所受的安培力等大反向，则系统的动量守恒，由于金属环做加速运动，金属棒做减速运动，为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，则有当金属棒ab和金属环速度相等时，金属棒ab恰好追上金属环，设此时速度为，由动量守恒定律有解得对金属棒，由动量定理有则有设金属棒运动距离为，金属环运动的距离为，则有联立解得则金属环圆心初始位置到MP的最小距离一、单选题1．（2024·江西上饶·模拟预测）如图所示，匀强磁场垂直于水平面向上，折成“L”形的金属棒ACD固定在磁场中的绝缘水平面内，金属棒a（与CD平行）、b（与AC平行）均放在绝缘的水平面上，与ACD围成一个矩形回路，给金属棒a、b施加外力，让a、b两金属棒从图示位置沿图示方向分别以、的速率匀速平移，已知四根金属杆完全相同且足够长，围成矩形周长保持不变，则在两金属棒匀速运动（a到CD前）的过程中，下列说法正确的是（）A． B．回路中感应电流沿顺时针方向C．回路中的电流先变小后变大 D．b受到的安培力总是和方向相反【答案】C【解析】要保证围成矩形周长保持不变，根据几何关系可知，一定有，A错误；回路的面积先变大后变小，根据楞次定律可知，回路中感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向，B错误；当所围面积为正方形时，回路中感应电流为零，因此回路中的电流先变小后变大，C正确；当回路中电流沿逆时针方向时，受到的安培力和方向相同，D错误；2．（2024高三下·吉林·专题练习）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，下列说法正确的是A．NFC贴纸在使用时需要另外电源供电才能使用B．穿过线圈的磁场发生变化时，线圈中的感应电动势为三个线圈感应电动势的平均值C．穿过线圈的磁场发生变化时，线圈中的感应电动势为三个线圈感应电动势之和D．垂直穿过线圈的磁场发生变化时，芯片中的电流为三个线圈内电流之和【答案】C【解析】贴纸在使用时不需要另外电源供电，外部磁场变化产生的感应电流足以为芯片使用供电，故A错误；穿过线圈的磁场发生变化时，三个线圈是串联关系，故线圈中的感应电动势为三个线圈感应电动势之和，故B错误，C正确；三个线圈是串联关系，通过芯片和线圈的电流大小相等，故D错误。3．（23-24高三下·海南·期中）如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（）A．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电B．充电基座线圈接的电源必须是交流电且，都闭合才能充电C．两个线圈中电流的频率可能不同D．两个线圈中电流大小一定相同【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律，充电基座线圈接的电源必须是交流电且、，都闭合后构成闭合回路才能充电，故A错误，B正确；由于充电原理可近似看成理想变压器，两个线圈中电流的频率一定相同，电压和电流强度不一定相同，故C、D错误。4．（2024·河北承德·二模）如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接收。下列说法不正确的是（）A．磁场能使硬币的速度增大得更慢B．如果没有磁场，则测速器示数会更小一些C．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力D．由于磁场的作用，硬币的机械能减小【答案】B【解析】根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，即硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力，若磁场阻力大于硬币重力沿斜面的分力，硬币将做减速运动，若磁场阻力等于硬币重力沿斜面的分力，硬币将匀速进入磁场，若磁场阻力小于硬币重力沿斜面的分力，硬币继续加速运动，但速度增加变慢，综上所述，磁场能使硬币的速度增大得更慢，如果没有磁场，则测速器示数会更大一些，故A、C正确，不满足题意要求，B错误，满足题意要求；根据题意可知，硬币进入磁场和离开磁场时，穿过硬币的磁通量发生变化，硬币中产生感应电流，感应电流会阻碍硬币的相对运动，对硬币做负功，使硬币的机械能减小，故D正确，不满足题意要求。5．（2024·安徽·二模）用材料相同粗细均匀的导线做成如图所示的单匝线圈，线圈构成一个闭合回路。左侧小圆的半径为2d，中间大圆的半径为3d，右侧小圆的半径为d，左侧两圆连接处缺口的长度可忽略不计，右侧两圆错开相交连通（麻花状），将线圈固定在与线圈所在平面垂直的磁场中，磁感应强度大小为，式中的和k为常量，则线圈中感应电动势的大小为（

）A． B． C． D．【答案】B【解析】根据楞次定律可知，左侧小圆和中间大圆产生的感应电流方向相同，而右侧小圆产生的感应电流方向与左侧小圆和中间大圆的相反，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，故选B。6．（2024·黑龙江大庆·三模）如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框，现将导体框分别朝两个方向以v、速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向分别移出磁场的过程中（）A．导体框中产生的感应电流方向相反 B．导体框受到的安培力大小之比为C．导体框中产生的焦耳热之比为 D．通过导体框截面的电荷量之比为【答案】D【解析】将导体框从两个方向移出磁场的过程中，磁通量均减小，而磁场方向都垂直纸面向外，根据楞次定律判断可知，导体框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向，故A错误；导体框以速度匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小为受到的安培力大小为产生的焦耳热为通过导体框截面的电荷量为导体框以速度匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小为受到的安培力大小为产生的焦耳热为通过导体框截面的电荷量为则有，故BC错误，D正确。7．（2024·河南·阶段练习）如图甲所示，固定的矩形铜线框左半部分处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度由均匀减小到0后反向增大到，如图乙所示。关于此过程，下列说法正确的是（）A．铜线框中的自由电子先顺时针定向移动、后逆时针定向移动B．铜线框中的自由电子始终逆时针定向移动C．铜线框围成的面积始终有扩大的趋势D．铜线框受到的安培力大小不变【答案】B【解析】根据楞次定律，按照图乙中变化的磁场产生顺时针方向的电场，铜线框中的自由电子在电场力的作用下逆时针定向移动，故A错误，B正确；根据楞次定律中“增缩减扩”的规律，穿过铜线框的磁通量先减小后增大，铜线框围成的面积先有扩大的趋势、后有缩小的趋势，故C错误；设图乙中图线的斜率为，根据，斜率不变，可知线圈中的感应电动势大小不变，则通过铜线框的电流不变。又因为线框受力的有效长度不变，而磁感应强度先减小后增大，根据可知铜线框受到的安培力先减小后增大，故D错误。8．（2024·江西·二模）高速铁路列车通常使用磁刹车系统，磁刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线总垂直射入铝盘时，铝盘随即减速，如图所示，圆中磁铁左方铝盘的甲区域朝磁铁方向运动，磁铁右方的乙区域朝离开磁铁方向运动，下列说法中正确的是（

）A．铝盘甲区域的感应电流会产生垂直纸面向里的磁场B．磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力C．感应电流在铝盘产生的内能，是将铝盘减速的最主要原因D．若将实心铝盘转换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对布满空洞的铝盘减速效果比实心铝盘的效果更好【答案】B【解析】铝盘甲区域中的磁通量向里增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；由“来拒去留”可知，磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力，会使铝盘减速，故B正确，C错误；改成空洞铝盘，电阻变大，电流变小，阻碍效果更差，故D错误。9．（2024·天津·阶段练习）如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工作，已知线圈面积为，共匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时间内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到，此过程中（

）A．线框中磁通量变化率为B．线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流C．边所受安培力方向向左D．线框中感应电动势大小为【答案】C【解析】根据题意可知线框中磁通量变化率为与线圈匝数无关，故A错误；设电路中总电阻为，根据楞次定律可知磁感应强度向外均匀增大，由楞次定律可得感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知感应电流为顺时针方向，电动势大小为感应电流大小可知，线圈中的感应电流为恒定电流而不是周期性变化的。故B、D错误；当感应电流方向为顺时针时，电流由，根据左手定则判断可知，边所受安培力方向向左。故C正确。10．（2024·北京海淀·二模）如图1所示为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，电路达到稳定后，灯泡A和B处于正常发光状态，在时刻，将开关S断开，测量得到时刻前后灯泡A、B两端电势差、随时间t的变化关系。电源内阻及电感线圈L的直流电阻可忽略不计。下列说法正确的是（）A．图2所示为灯泡A两端电势差在S断开前后随时间的变化关系B．S断开瞬间，自感线圈L两端电势差大小为C．由图1可知电源电动势为D．由图2和3可知两灯泡正常发光时，灯泡A的阻值与灯泡B的阻值之比为1∶2【答案】D【解析】电路达到稳定后，灯泡A和B处于正常发光状态，开关S断开瞬间，由于自感，所以图2所示为灯泡B两端电势差在S断开前后随时间的变化关系，故A错误；根据图2，S断开瞬间，自感线圈L两端电势差大小为U=+=3故B错误；电路达到稳定后，灯泡A和B处于正常发光状态，由图1可知电源电动势为，故C错误；S断开瞬间，线圈L、灯泡A、B构成闭合回路，经过两灯泡电流相等，由于=2根据U=IR则灯泡A的阻值与灯泡B的阻值之比为1∶2，故D正确。二、多选题11．（2024·广东·三模）为防止意外发生，游乐场等大型设施都配备有电磁阻尼装置，如图所示为某款阻尼缓冲装置的原理示意图：带有光滑轨道的机械主体，能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场，边缘绕有闭合矩形线圈abcd的高强度缓冲滑块撞到竖直墙时，被瞬间强制制动，机械主体以及磁场由于惯性继续缓冲减速，对缓冲过程，下列说法正确的是（）A．线圈bc段受到向右的安培力B．同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势C．线圈ab段中电流方向为由b到aD．若磁场反向，则装置起不到缓冲作用【答案】BC【解析】1缓冲过程中，线圈bc段切割磁感线，根据右手定则，感应电流方向为c到b，线圈bc段受到向左的安培力作用，A错误，B正确；感应电流方向为c到b，b端的电势高于c端的电势，线圈ab段中电流方向为由b到a；磁场反向时，感应电流方向反向，线圈bc段受到的安培力方向仍然向左，仍起到缓冲作用，C正确，D错误；12．（2024·贵州·二模）如图，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形挂件，该挂件所在空间水平直线MN下方存在匀强磁场，其磁感应强度B的方向垂直挂件平面，且大小随时间均匀增大。若某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件中产生的感应电流大小i、细线拉力大小F随时间t变化的规律可能是（）A．B．C．D．【答案】AD【解析】根据电磁感应定律得感应电动势大小为磁场均匀增大，则为定值，则电动势大小不变，挂件的电阻不变则感应电流不随时间改变。故A正确，B错误；根据楞次定律可知挂件中电流沿逆时针方向，则受到的安培力竖直向上，受力分析可知细线拉力，因为磁场均匀增大，电流大小不变，则图像为一条斜率为负的一次函数。故C错误，D正确。13．（2024·河南周口·开学考试）如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆以速度向右匀速移动，已知磁场的磁感应强度为，方向垂直于导轨平面（纸面）向外，导轨间距为，闭合电路中除电阻外，其他部分的电阻忽略不计，则（）A．电路中的感应电动势B．电路中的感应电流C．通过电阻的电流方向是由向D．杆受到的安培力方向水平向右【答案】AB【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，电路中的感应电动势，故A正确；根据欧姆定律可知，电路中的感应电流，故B正确；根据右手定则可知，通过电阻的电流方向是由c向a，故C错误；根据左手定则可知，杆受到的安培力方向水平向左，故D错误；14．（2024·黑龙江·一模）如图甲（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为，电阻为1Ω的单匝线圈，线圈内充满垂直水平面向下的匀强磁场，其磁感应强度随时间t变化关系如图乙所示，线圈两端点M、N与相距的粗糙平行金属导轨相连，导轨置于垂直水平面向上的磁感应强度大小的匀强磁场中。一根总长为，质量为，阻值为9Ω的金属杆置于导轨上，且与导轨始终接触良好。一根劲度系数为的轻弹簧右端连接在固定挡板上，左端与金属杆相连，金属杆与金属导轨间动摩擦因数为，金属杆静止时弹簧伸长量为。在时刻闭合开关S，金属杆在内始终保持静止，g取，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（）A．内金属杆中电流方向为B．金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为0.45C．内通过金属杆电荷量为D．内整个回路产生焦耳热【答案】BD【解析】在单匝线圈线圈中内磁感应强度在变大，根据楞次定律可得，线圈上电流逆时针流动，在金属杆中电流流向是，A错误；线圈产生的电动势为由闭合电路欧姆定律得电流为金属杆受到的安培力为方向水平向右，所以金属杆刚好不滑动时力是平衡的代入数据求得，金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为0.45，B正确；根据可知内通过金属杆电荷量为，C错误；内与产生的电流相等，因此内整个回路产生焦耳热，D正确。15．（2024·广东·阶段练习）某风速实验装置由如图甲、乙所示的风杯组系统和电磁信号产生系统两部分组成。风杯固定在竖直转轴的顶端，风杯中心到转轴距离为2L，风推动风杯绕竖直转轴顺时针匀速转动。电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于转轴上的导体棒OA组成，磁场半径为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体棒OA长为1.5L，电阻为r。导体棒每转一周，A端与弹性簧片接触一次，接触时产生的电流强度恒为I。图中电阻为R，其余电阻不计。下列说法正确的是（）A．流过电阻R的电流为正弦式交流电B．当导体棒与弹性簧片接触时，OA两点的电压大小为IrC．当导体棒与弹性簧片接触时，O点电势低于A点电势D．风杯的速率【答案】CD【解析】根据题意可知，当导体棒在磁场中顺时针转动时，相当于电源，且O端相当于电源的负极，则根据欧姆定律可知，OA两端电势差UOA数值上等于电路中的外电压，则有依题意有，电源电动势为，流过电阻R的电流为恒定电流，故AB错误，C正确；闭合电路的欧姆定律有，解得，则风杯的速率为，故D正确。16．（2024·青海·模拟预测）如图所示，平行导轨间距为L，一部分固定放置在绝缘水平面上（足够长），另一部分弯曲，ab是两部分的分界线，弯曲部分在ab处的切线水平，ab的右侧存在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。导体棒2静置于水平导轨上，让导体棒1从弯曲导轨上距水平面高度为L的地方由静止开始下滑，当1运动到ab处时，2刚好要滑动，弯曲导轨光滑，水平导轨与2之间的动摩擦因数为0.5，两导体棒接入回路的总电阻为R，导轨的电阻忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（）A．1运动到ab处的速度大小为 B．1运动到ab处的速度大小为C．2的质量为 D．2的质量为【答案】AC【解析】当1运动到ab处过程中，根据动能定理可得解得，故A正确，B错误；当1运动到ab处时，2刚好要滑动，则对2研究联立解得，故C正确，D错误。17．（2024·河北·三模）如图所示，水平面内放置的光滑平行导轨左窄右宽，左轨宽度为d，右轨宽度为2d，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B。质量为m和2m的甲、乙两金属棒分别垂直放在导轨上，某时刻，分别给甲、乙两金属棒一个大小为和的向右的初速度，设回路总电阻不变，导轨足够长，从甲、乙两金属棒获得初速度到二者稳定运动的过程中，下列说法正确的是（

）A．甲、乙加速度总是大小相等 B．甲、乙匀速运动的速度大小相等C．回路产生的焦耳热为 D．通过回路某一横截面的电荷量为【答案】AD【解析】根据牛顿第二定律，对甲棒对乙棒解得，故A正确；当两棒产生的感应电动势相等时，电路里无感应电流，甲、乙匀速运动，则有，解得，故B错误；根据动量定理，对甲棒对乙棒解得，根据能量守恒回路产生的焦耳热为，故C错误；根据动量定理，对甲棒其中解得，故D正确。18．（2024高三下·全国·专题练习）如图所示，电阻不计的两光滑平行金属导轨相距，固定在水平绝缘桌面上，左侧圆弧部分处在竖直平面内，其间接有一电容为的电容器，右侧平直部分处在磁感应强度为。方向竖直向下的匀强磁场中，末端与桌面边缘平齐。电阻为的金属棒ab垂直于两导轨放置且与导轨接触良好，质量为。棒ab从导轨左端距水平桌面高处无初速度释放，离开水平直导轨前已匀速运动。已知电容器的储能，其中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压，不计空气阻力，重力加速度。则金属棒ab在沿导轨运动的过程中（）A．通过金属棒ab的电荷量为 B．通过金属棒ab的电荷量为C．金属棒ab中产生的焦耳热为 D．金属棒ab中产生的焦耳热为【答案】BC【解析】当金属棒落下后其速度可由动能定理求得可求得之后金属棒切割磁感线，电容器充电，其两端电压逐渐增大，金属棒因为安培力做减速运动，当金属棒的动生电动势与电容器两端电压相等时，金属棒匀速运动。由动量定理可知设经过，速度增加了，感应电动势分别为，可知又因为，所以带入可得，解得此时，导体棒动生电动势为因此，此时电容器电压U也为4V，则电容器增加的电荷量为因此通过导体棒的电荷量也为1C。故A错误，B正确；由以上解析可知，动能变化量为而，所以，故C正确，D错误。三、解答题19．（23-24高三下·陕西西安）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨、固定在水平面上，间距为，间接阻值为的定值电阻，质量为的金属棒垂直导轨放置，导轨和金属棒电阻不计，整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。现给金属棒一个水平外力使金属棒从静止开始向右匀加速运动，速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，运动过程中金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求：（1）在速度从零增加到时间内金属棒的加速度大小；（2）在速度从零增加到时间内流过定值电阻的电荷量。【答案】（1）；（2）【解析】（1）金属棒切割磁感线产生的电动势为电路中的电流为金属棒受到的安培力根据牛顿第二定律，得因为速度达到时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，联立解得（2）通过电阻的电荷量为根据法拉第电磁感应定律电流为又因为是一定值，金属棒做匀变速直线运动联立解得在内流过定值电阻的电荷量20．（2024·天津红桥·二模）我国在高铁列车和电动汽车的设计和制造领域现在处于世界领先水平，为了节约利用能源，在“刹车”时采用了电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存起来。如图所示为该装置的简化模型，在光滑的水平面内，一个“日”字形的金属线框，各边长，其中、、边电阻均为，、电阻可忽略，线框以速度冲进宽度也为l，磁感应强度的匀强磁场，最终整个线框恰好能穿出磁场，忽略空气阻力的影响，求：（1）线框刚进磁场时流过的电流大小和方向，