2025北京高三（上）期末物理汇编：法拉第电磁感应定律

第1页/共1页2025北京高三（上）期末物理汇编法拉第电磁感应定律一、单选题1．（2025北京房山高三上期末）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一根水平放置的金属棒以某一水平速度抛出，金属棒在运动过程中始终保持水平且未离开磁场区域。不计空气阻力，金属棒在运动过程中，下列说法正确的是（）A．感应电动势越来越大B．单位时间内，金属棒的动量增量变大C．金属棒中的机械能越来越小D．单位时间内金属棒扫过的曲面中的磁通量不变2．（2025北京昌平高三上期末）如图所示，一质量为m、边长为的正方形导线框abcd，由高度h处自由下落，ab边进入磁感应强度为B的匀强磁场区域后，线圈开始做匀速运动，直到dc边刚刚开始穿出磁场为止。已知磁场区域宽度为l。重力加速度为g，不计空气阻力。线框在穿越磁场过程中，下列说法正确的是（

）A．线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针方向B．线框穿越磁场的过程中电流大小为C．线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热为D．线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为3．（2025北京东城高三上期末）如图甲所示，倾角为、宽度为l、电阻不计的光滑平行金属轨道足够长，整个装置处于垂直轨道平面向下的匀强磁场中。轨道上端的定值电阻阻值为R，金属杆MN的电阻为r，质量为m。将金属杆MN由静止释放，杆始终与轨道垂直且接触良好。通过数据采集器得到电流i随时间t的变化关系如图乙所示。当金属杆下滑的位移为x时，可认为电流达到最大值。已知时刻的电流为，重力加速度为g，下列说法中不正确的是（）A．磁感应强度的大小B．时刻金属杆的加速度大小C．金属杆的最大速度大小D．杆下滑位移为x的过程中，电阻R产生的焦耳热4．（2025北京顺义高三上期末）如图甲所示，电阻不计的两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，左端连接电阻，匀强磁场的方向竖直向下。置于导轨上的金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，时刻金属杆的初速度方向水平向右，同时施加一水平向右的外力，杆运动的速度随时间变化的图像如图乙所示。下列关于外力随时间变化的图像正确的是（

） B． C． D．二、多选题5．（2025北京西城高三上期末）如图甲所示，在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一导体圆环。规定磁场向上为正，磁感应强度B随时间t按图乙变化，则导体圆环（）A．在内感应电流方向不变 B．在时感应电流为零C．在内感应电流大小不变 D．在内有收缩趋势6．（2025北京海淀高三上期末）如图所示，间距为的水平型导体框置于竖直向下的匀强磁场中，型导体框左端连接一阻值为的电阻。将一质量为、电阻为的导体棒静置于导体框上。从某时刻开始，对导体棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿导体框向右运动，经过时间，导体棒恰好运动至图中虚线位置，此时速度大小为。已知磁感应强度大小为，不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。在此过程中（）A．导体棒中感应电流的方向为B．导体棒的平均速度大小为C．通过电阻的电荷量为D．电阻上消耗的电能为三、解答题7．（2025北京海淀高三上期末）物理学家可以通过构建新模型、借助已有理论和逻辑推理，形成对微观世界的新认识，如对光电效应、粒子散射实验等现象的解释。经典理论认为：①金属导体中自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，形成了自由电子定向移动的阻力，其大小为称为阻力系数，为自由电子定向移动的速率。②通电金属导线中，电场线总是与导线的表面平行。已知元电荷为，忽略电子的重力及其热运动的影响，请借助上面的理论，通过构建模型来解答以下问题。(1)现有两种不同的金属材料1和2，材料对电子定向移动的阻力系数分别为和，单位体积内的自由电子数分别为和。如图甲所示，用这两种金属材料制成横截面积相同、长度相同的两个圆柱形导体，将它们串联在一起接入电路，达到稳定时会有恒定电流流过。A.在电压、电流、电阻三个电学量中，写出稳定时两导体一定相同的物理量。B．求稳定时两导体中的电场强度大小之比。(2)测得（1）中的两种圆柱形导体的横截面积相同，将它们制成半径为的两个半圆环，再拼接成一个导体圆环（圆柱形导体截面的直径远小于圆环半径），如图乙所示，为拼接位置。已知。金属细圆环内部存在垂直于圆环平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀增加，变化率为，其激发的涡旋电场会推动电子开始沿圆环运动。由于电子定向移动速率比较小，可忽略自由电子绕圆环运动所需的向心力。经过短暂的时间后，电子的运动达到稳定状态。A.在稳定状态下，导体1中某电子受到的涡旋电场力如图丙所示，请补充完整该电子受力的示意图；并判断拼接位置处堆积的净剩电荷的电性。B．求稳定状态下，导体1中的静电场场强大小。8．（2025北京通州高三上期末）如图1所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度，一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。导体棒放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，且与导轨接触良好。导轨和导体棒的电阻均忽略不计。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒由静止开始沿导轨以的加速度向右做匀加速运动，已知导体棒的质量。(1)时，求导体棒中感应电流的大小和方向；(2)若在时撤掉拉力，导体棒将开始做减速运动，并最终停在导轨上。求：a．从撤掉拉力到导体棒停止运动的过程中，安培力对导体棒所做的功；b．在图2中定性画出撤去拉力后导体棒运动的速度时间图像。9．（2025北京通州高三上期末）电子显微镜的减振装置可以提高显微镜成像的清晰度和准确性。某种减振装置的简化结构如图1所示。轻弹簧上端悬挂在点，下端点与绝缘平台相连。平台下表面通过绝缘轻杆与线圈相连。线圈始终处于辐向磁场中，该磁场分布关于线圈中心竖直轴对称。处于静止状态的平台在时受到外界微小扰动后，线圈在磁场中做竖直方向的阻尼振动。在振动过程中，线圈所在的平面始终水平，其位移随时间变化的图像如图2所示。已知时，线圈的速度大小为，方向竖直向下。时刻线圈的振幅为。平台和线圈的总质量为，弹簧的劲度系数为，线圈半径为、电阻为，线圈所在处磁感应强度大小均为。已知当弹簧形变量为时，其弹性势能为。不计空气阻力，重力加速度为。求：(1)平台静止时弹簧的伸长量；(2)时，线圈所受到安培力的大小；(3)在时间内，线圈产生的焦耳热；(4)在时间内，线圈所受到安培力的冲量大小。10．（2025北京朝阳高三上期末）如图1所示，足够长光滑平行导轨水平放置，相距为L，左端连有一定值电阻R。磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于线框平面。长度为L，电阻为的导体棒沿光滑水平导轨向右做匀速运动，速度大小为v，导体棒与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。(1)求c、d两端的电压U；(2)求棒所受的安培力大小；(3)若零时刻开始，沿速度方向向右再施加一个恒力，在图2中定性画出导体棒的速度v随时间t的变化图线。

参考答案1．D【详解】A．金属棒做平抛运动，水平速度不变，根据E=BLv0可知，棒中的感应电动势不变，故A错误；B．根据动量定理可知，单位时间内，金属棒的动量增量为，大小不变，故B错误；C．金属棒在运动过程只有重力做功，则机械能守恒，故C错误；D．单位时间内ab的水平位移为v0，则扫过的曲面中的磁通量不变，故D正确；故选D。2．C【详解】A．线框进入磁场的过程中，ab边切割磁感应线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针方向，故A错误；B．由题知，线框进入磁场后开始做匀速运动，根据平衡条件有解得电流为故B错误；C．从ab边进入磁场到cd边则好离开磁场，线框一直做匀速运动，且下降的高度为；根据能量守恒，可知线框穿越磁场的过程中产生的焦耳热等于减小的重力势能，则有故C正确；D．线框从高为h处静止释放，根据能量守恒有解得则线框以进入磁场做匀速运动，经时间t完全进入磁场，则有则线框进入磁场的过程中通过导线横截面的电荷量为故D错误。故选C。3．D【详解】A．由图像可知，金属杆稳定运动的电流为，杆受重力、支持力和安培力三个力平衡，根据平衡条件有解得故A正确，不符题意；B．在时刻，对金属杆根据牛顿第二定律可得解得金属杆的加速度大小为故B正确，不符题意；C．金属杆速度最大时，克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，则有解得金属杆的速度大小为故C正确，不符题意；D．当金属杆下滑的位移为时，可认为电流达到最大值，此过程中，根据动能定理可知根据功能关系可得产生的总焦耳热为杆下滑位移为的过程中，电阻产生的焦耳热为解得故D错误，符合题意。故选D。4．A【详解】由图乙可知金属杆匀减速运动，根据牛顿第二定律有根据法拉第电磁感应定律可知又解得可知F-t图像为一次函数图像，其中斜率为负。故选A。5．AC【详解】AD．根据楞次定律判断可知内与内，感应电流方向相同，均为俯视图顺时针，在内磁通量先减小后增大，根据楞次定律“增缩减扩”推论，线圈先由扩张趋势，后有收缩趋势，故A正确，D错误；BC．在时磁通量为零，但磁通量变化率不为零，感应电动势不为零，感应电流不为零，在内磁通量变化率不变，感应电动势不变，感应电流大小不变，故B错误，C正确。故选AC。6．AC【详解】A．根据右手定则可知，导体棒中感应电流的方向为，故A正确；B．若导体棒是做初速度为零的匀加速直线运动，则这段时间的平均速度大小为；而实际对导体棒受力分析，可知导体棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根据牛顿第二定律有又，联立解得可知随着速度的增大，导体棒做加速度不断减少的加速运动。作出初速度为零的匀加速直线运动的v-t图像（图中实线）和初速度为零且加速度不断减少的变加速直线运动的v-t图像（图中虚线），如图所示由图可知，在相同的时间内虚线与时间轴围成的面积大于实线与时间轴围成的面积，故该运动在时间t内的平均速度大于，故B错误；C．对导体棒，根据动量定理有又电量为联立解得故C正确；D．由题意分析，可知整过程电流是由零逐渐增大，当速度为v时，回路中的电流为，为这段时间的最大值，并不是整个过程的电流，根据焦耳定律可知，公式中的I为整个过程的电流，故不能这个公式来计算R产生的热量，故D错误。故选AC。7．(1)A.电流；B.(2)A.见解析；B.【详解】（1）A.串联电路中，相同的量为“电流”B.根据电流的定义有可得因为电流不变，所以将电子在两导体中运动视为匀速直线运动，根据二力平衡有，得（2）A.受力示意图见答图；拼接位置处堆积的净剩电荷为负电荷；

B.增大磁场会激发逆时针方向的涡旋电场，根据法拉第电磁感应定律（用表示电动势）设导体环内涡旋电场的大小为，根据电动势定义可得根据串联的导体1和导体2中电流相等有可得稳定状态下，两段导体中电子都做匀速运动导体1中的电子导体2中的电子可得8．(1)，电流方向为(2)a．；b．【详解】（1）时，导体棒的速度切割磁感线产生感应电动势，有根据闭合电路欧姆定律得代入数据得根据右手定则判断，电流方向为。（2）a．由动能定理得代入数据得b．撤去外力后，导体棒在安培力作用下减速，有，，联立可得根据牛顿第二定律有，可知导体棒将做加速度逐渐减小的减速运动，直到静止。可画出图像如图所示9．(1)(2)(3)(4)【详解】（1）平台静止时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电流，线圈不受到安培力作用，点受力平衡，因此由胡克定律可知此时弹簧的伸长量（2）在时速度为，设线圈的周长为由电磁感应定律可得线圈中产生的感应电动势大小感应电流线圈所受到安培力的大小（3）由能量守恒定律可知，平台在时间内振动时，能量的减少转化为线圈的焦耳热，即解得（4