专题17 电磁感应-2021年高考真题物理分项汇编（新高考）

专题17 电磁感应 一．选择题 1. (2021新高考福建)如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计.图中 矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场.在 时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界 、 进入磁场，速度大小均为 ；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时 ，b棒仍位于磁场区域内.已知金属棒a、b相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和 ，a棒的质量为m.在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则 A. 时刻a棒加速度大小为 B. 时刻b棒的速度为0 C. 时间内，通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍 D. 时间内，a棒产生的焦耳热为 【参考答案】AD 【解题思路】在 时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界 、 进入磁场，速度大小均为 ，由右手定则可判断出两金属棒产生的感应电动势和感应电流方向都是逆时针方向，产生的感应电动势都是BLv0，由闭合电路欧姆定律可得， 时刻a金属棒中感应电流I= = ，受到的安培力F=BIL= ，由牛顿第二定律F=ma可得. 时刻a棒加速度大小为a= ， 时刻b棒的速度为v0，选项A正确B错误；由于金属棒a、b串联构成回路，所以在 时间内，通过a棒横截面的电荷量与b棒相同，选项C错误；由于金属棒a、b电阻分别为R和 ，金属棒a、b串联构成回路，二者电流相等，由焦耳定律可知金属棒a、b产生的焦耳热之比为1∶2，设 时间内，a棒产生的焦耳热为Q，则b棒产生的焦耳热为2Q，由电阻定律可知，金属棒a的横截面积为b的2倍，体积为b的2倍，质量为b的2倍，即b的质量为0.5m。 时刻流经a棒的电流为0，说明金属棒a、b具有共同速度，由动量守恒定律，mv0-0.5 mv0=1.5 mv，解得v=v0/3。由能量守恒定律， + =Q+2Q+ ，解得：Q= ，选项D正确。 2. （2021新高考湖南卷）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为 ，通过长为 的绝缘轻质杆相连，构成如图所示的组合体。距离组合体下底边 处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平，高度为 ，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度 水平无旋转抛出，设置合适的磁感应强度大小 使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 与 无关，与 成反比 B. 通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变 C. 通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等 D. 调节 、 和 ，只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变 【参考答案】ACD 【命题意图】本题考查电磁感应，能量守恒定律及其相关知识点。 【解题思路】本题考查电磁感应，能量守恒定律，主要考查灵活运用知识分析解决问题的能力..组合体做平抛运动，进入匀强磁场区域后水平方向切割磁感线的两段导体产生的感应电动势抵消，竖直方向切割磁感线产生感应电动势和感应电流，受到安培力作用，使其匀速通过磁场。由平抛运动规律，竖直方向速度v⊥= ，产生的感应电动势E=BL v⊥=BL ，由闭合电路欧姆定律，感应电流I=E/R= ，所受安培力F=BIL= ，匀速运动，F=mg，即 =mg，B与v0无关，与H成反比，选项A正确。通过磁场的过程中，金属框中电流大小不变，方向改变，选项B错误；由于组合体匀速通过磁场，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等，选项C正确；只要组合体匀速通过磁场，由能量守恒定律，可知减少的重力势能等于产生的热量，选项D正确。 【名师点评】在电磁感应现象中，损失的机械能等于产生的焦耳热。 3. （2021新高考辽宁卷）如图（a）所示，两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定，顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图（b）所示的匀强磁场，t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内，金属棒水平固定在距导轨顶端L处；在t=2t0时，释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻不计，则 A. 在t=t0/2时，金属棒受到的安培力的大小F=BIL= B．在t=t0时，金属棒中电流的大小为 C．在t=3t0/2时，金属棒受到安培力的方向竖直向上 D．在t=3t0时，金属棒中电流的方向向右 【参考答案】BCD 【解题思路】在t=t0/2时，回路内磁感应强度变化率大小为 = ，由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应电动势E=L2 = ，由闭合电路欧姆定律，可得金属棒中电流I=E/R= ，在t=t0/2时，B= ，金属棒受到的安培力的大小F=BIL= ，选项A错误；在t=t0时，回路内磁感应强度变化率大小为 = ，由法拉第电磁感应定律可得回路内产生的感应