专题10 电磁感应-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（江苏专用）

专题10 电磁感应 1、（2024·连云港市高考三模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab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，下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（　　） A. 机械能保持不变 B. 感应电动势越来越大 C. a点电势比b点电势高 D. 所受重力的功率保持不变 2、（2024·镇江市高考三模）如图，边长为L的正方形金属线框，先做自由落体，刚进下方高度为2L的匀强磁场时，恰好做匀速运动．设线框底边离开磁场下边界的距离为x，线框加速度为以竖直向上为正方向，不计空气阻力，下列图像不可能的是 A.   B.   C. D. 3、（2024·宜兴中学高考三模）如图所示，一光滑导轨水平放置，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，以导轨的顶点为原点建立直角坐标系，导轨满足方程，为定值．一均匀导体棒垂直于轴在外力作用下由坐标原点开始向轴正方向匀速运动，运动过程中导体棒与导轨接触良好形成闭合回路，导轨电阻不计，则导体棒运动过程中产生的感应电动势、回路电流、通过导体棒横截面的电荷量，外力做的功随时间变化规律图象正确的是 A. B. C. D. 4、（2024·徐州市高考三模）如图甲所示，边长的单匝正方形线框垂直放置在有界匀强磁场中，线框连接阻值的电阻，磁感应强度B按图乙所示的规律变化，线框电阻不计，求： （1）时，线框边受到的安培力大小； （2）内电阻中产生的焦耳热。 5、（2024·苏州市高考三模）如图所示，在水平面上固定间距为d的光滑导轨，左端接有阻值为R的电阻．在导轨左侧固定一长直导线，导线中通以图示方向的恒定电流，距离此导线r处的磁感应强度大小为，其中b为已知量．一质量为m、阻值也为R的导体棒MN在水平拉力作用下沿导轨运动，已知运动过程中电阻R上的电功率恒为P，不计导轨电阻．求： 通过导体棒的电流大小I和方向； 导体棒速度v与距离r的关系式； 导体棒运动到处时水平拉力的大小 6、（2024·扬州市高考三模）如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨ab、cd被固定在水平面上，导轨间距L＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R＝10Ω，质量m=1kg、电阻r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在ef处并锁定；导轨及导线电阻均不计。整个装置处在竖直向下的磁场中，be＝0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。0.2s后金属棒解除锁定并同时给金属棒水平向右的初速度v0=6m/s，求： （1）0.1~0.2s内R上产生的焦耳热； （2）从t＝0.2s后的整个过程中通过R的电荷量。 7、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图所示，倾角为的足够长平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻，其阻值为，两导轨间距为。在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场，其磁感应强度。在导轨上横放一质量、电阻、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终良好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数。在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为、总电阻为r、匝数匝的线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向、且均匀变化的磁场（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态，，不计导轨电阻。，，求： （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度的大小； （2）导体棒从静止释放到稳定运行流过导体棒ef的电荷量，这段时间电阻产生的焦耳热； （3）闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小的取值范围。 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题10 电磁感应 1、（2024·连云港市高考三模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场B中，将一根水平放置的金属棒ab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，下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（　　） A. 机械能保持不变 B. 感应电动势越来越大 C. a点电势比b点电势高 D. 所受重力的功率保持不变 【答案】A 【解析】 A．金属棒做平抛运动中，只有重力做功，因此机械能保持不变，A正确； B．金属棒做平抛运动中，水平方向的分速度不变，因而金属棒在垂直切割磁感线的速度不变，由电磁感应定律公式可得 可知，金属棒产生的感应电动势大小保持不变，B错误； C．由右手定则可知，金属棒ab切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，因此b点电势高，即a点电势比b点电势低，C错误； D．金属棒做平抛运动中，速度逐渐增大，由功率公式可得 可知所受重力的功率逐渐增大，D错误。 故选A。 2、（2024·镇江市高考三模）如图，边长为L的正方形金属线框，先做自由落体，刚进下方高度为2L的匀强磁场时，恰好做匀速运动．设线框底边离开磁场下边界的距离为x，线框加速度为以竖直向上为正方向，不计空气阻力，下列图像不可能的是 A.   B.   C. D. 【答案】A  【解析】【分析】 本题考查电磁感应综合应用中的图像问题，有一定难度 分析线框底边离开磁场下边时的加速度与重力加速度的关系，结合运动学规律分析线框全部离开磁场的速度，进而分析线框全部离开磁场时的加速度特点，即可得出答案。 【解答】 设线框底边刚进入磁场时的速度为，则有，线框底边刚要离开磁场时，线框速度为v，则，线框底边离开磁场的过程做加速度减小的减速运动，若时加速度等于g，则离开过程平均加速度小于g，则线框全部离开磁场时的速度大于，线框出磁场的过程不会出现匀速过程，即加速度不会为零，故A错误，B正确； 若时加速度大于g，则离开过程平均加速度可能等于g也可能小于g，则线框全部离开磁场时的速度可能等于也可能大于，线框出磁场的过程加速度可能减小到零，故C、D正确。 3、（2024·宜兴中学高考三模）如图所示，一光滑导轨水平放置，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，以导轨的顶点为原点建立直角坐标系，导轨满足方程，为定值．一均匀导体棒垂直于轴在外力作用下由坐标原点开始向轴正方向匀速运动，运动过程中导体棒与导轨接触良好形成闭合回路，导轨电阻不计，则导体棒运动过程中产生的感应电动势、回路电流、通过导体棒横截面的电荷量，外力做的功随时间变化规律图象正确的是 A. B. C. D. 【答案】C  【解析】【分析】 此题关键是要找到要讨论的物理量与时间的函数关系，然后对照图像，根据数学知识进行解答。 【解答】 A.某时刻导体棒移动的距离为，则此时的电动势，故A错误； B.设导体棒单位长度的电阻为，则时刻的电流为：，故B错误； C.通过导体棒横截面的电荷量为，故C正确； D.外力做功：，故D错误。 故选C。 4、（2024·徐州市高考三模）如图甲所示，边长的单匝正方形线框垂直放置在有界匀强磁场中，线框连接阻值的电阻，磁感应强度B按图乙所示的规律变化，线框电阻不计，求： （1）时，线框边受到的安培力大小； （2）内电阻中产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2） 【解析】 （1）线框电动势为 根据闭合电路欧姆定律可得 由图可知时，，则根据安培力 （2）内电阻中产生的焦耳热 5、（2024·苏州市高考三模）如图所示，在水平面上固定间距为d的光滑导轨，左端接有阻值为R的电阻．在导轨左侧固定一长直导线，导线中通以图示方向的恒定电流，距离此导线r处的磁感应强度大小为，其中b为已知量．一质量为m、阻值也为R的导体棒MN在水平拉力作用下沿导轨运动，已知运动过程中电阻R上的电功率恒为P，不计导轨电阻．求： 通过导体棒的电流大小I和方向； 导体棒速度v与距离r的关系式； 导体棒运动到处时水平拉力的大小 【答案】 方向由M向 由导体棒切割磁感线得电动势 解得 根据速度得时 根据速度得加速度 代入时速度得 根据牛顿第二定律 代入I、B、a得  【解析】本题考查导体切割磁感线问题，先由功率求电流，再根据法拉第电磁感应定律求电动势求速度，最后利用受力分析列加速度求拉力。 6、（2024·扬州市高考三模）如图甲所示，两根足够长的平行光滑金属导轨ab、cd被固定在水平面上，导轨间距L＝0.6m，两导轨的左端用导线连接电阻R＝10Ω，质量m=1kg、电阻r＝2Ω的金属棒垂直于导轨静止在ef处并锁定；导轨及导线电阻均不计。整个装置处在竖直向下的磁场中，be＝0.2m，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。0.2s后金属棒解除锁定并同时给金属棒水平向右的初速度v0=6m/s，求： （1）0.1~0.2s内R上产生的焦耳热； （2）从t＝0.2s后的整个过程中通过R的电荷量。 【答案】（1）；（2）10.0C 【解析】 （1）在0.1~0.2s内，befc闭合回路中产生的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流 由焦耳定律，可得0.1~0.2s内R上产生的焦耳热为 （2）0.2s后，金属棒以水平向右的初速度v0=6m/s做减速直线运动到静止，金属棒只受安培力作用，由动量定理可得 又有 解得 流经金属棒的电荷量即为流经电阻R的电荷量。 7、（2024·南京市临江高级中学高考三模）如图所示，倾角为的足够长平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻，其阻值为，两导轨间距为。在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场，其磁感应强度。在导轨上横放一质量、电阻、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终良好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数。在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为、总电阻为r、匝数匝的线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向、且均匀变化的磁场（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态，，不计导轨电阻。，，求： （1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度的大小； （2）导体棒从静止释放到稳定运行流过导体棒ef的电荷量，这段时间电阻产生的焦耳热； （3）闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小的取值范围。 【答案】（1）4m/s；（2）；（3）闭合线圈中所加磁场：若方向竖直向上，则均匀减小；若方向竖直向下，则均匀增强， 【解析】（1）对导体棒，由牛顿第二定律有 其中 则随着导体棒的速度增大，加速度减小，当加速度减至0时，导体棒的速度达最大，有 （2）导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内导体棒ef的电荷量， 设位移为x，有 联立可得 由动能定理有 根据功能关系有 根据并联电路特点得 联立得 （3）开关闭合后，导体棒ef受到的安培力 干路电流 电路的总电阻 根据电路规律可得 联立可得 当安培力较大时 解得 当安培力较小时 可得 故为使导体棒静止于倾斜导轨上，磁感应强度的变化的取值范围为： 根据楞次定律和安培定则知闭合线圈中所加磁场：若方向竖直向上，则均匀减小；若方向竖直向下，则均匀增强。 试卷第4页，共5页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！3 学科网（北京）股份有限公司 $$