专题13 电磁感应-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（山东专用）

专题13 电磁感应 1、（2024·枣庄市高考三模）如图，间距均为L的光滑水平金属导轨与半径为R的光滑半圆金属导轨平滑连接，半圆导轨在竖直平面内，水平导轨处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在水平导轨上放置ab、cd两导体棒，两棒长度均为L、质量分别为4m和m、电阻分别为r和2r，两导体棒到半圆导轨底端的距离分别为和，足够大，。现给导体棒ab一大小的初速度，一段时间后导体棒cd通过半圆导轨最高点后，恰好落到其初始位置。cd棒离开导轨前两棒与导轨始终垂直且接触良好，两导体棒间未发生碰撞，导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒cd离开磁场前已与ab棒达到共速 B. 导体棒cd刚进入半圆导轨瞬间，其两端电压 C. 导体棒cd离开半圆导轨前，通过其横截面的电量 D. 导体棒cd离开水平导轨前，导体棒ab上产生的焦耳热 2、（2024·烟台市招远市高考三模）如图所示，平行光滑金属导轨ab、cd间距为L=1.5m，与水平面间的夹角θ=37°，导轨上端接有电阻R=0.8Ω。一导体棒PQ垂直导轨放置且与导轨接触良好，导体棒质量为m=2kg，连入电路的电阻为r=0.2Ω，PQ上方导轨间有一矩形磁场区域，磁场面积为S=0.5m2，磁场方向垂直导轨平面向下，矩形磁场区域内的磁感应强度大小B1随时间t变化的图像如图乙所示，PQ棒下方包括PQ所在处的轨道间充满垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B2=2T，导轨足够长且电阻不计，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，导体棒从静止释放后，下列说法中正确的是（ ） A. 刚释放时，导体棒的加速度为6m/s2 B. 导体棒的加速度为6m/s2时，其下滑速度大小为1m/s C. 导体棒稳定下滑时速度大小为2m/s D. 导体棒稳定下滑时，R两端电压为3.2V 3、（2024·潍坊市高考三模）如图所示，af和dg是位于水平面内的宽度为L的平行轨道，be、ch两段用光滑绝缘材料制成，其余两部分均为光滑导体且足够长；ad左侧接一电容器，电容器两端电压为U0，fg右侧接有阻值为R的定值电阻；abcd和efgh区域均存在竖直向下的匀强磁场，abcd区域磁感应强度大小为B1，efgh区域的磁感应强度大小为B2。一长度为L、质量为m、电阻为R的导体棒静止于ad处，闭合开关S，导体棒开始向右运动，导体棒在abed区域获得的最终速度为v，导体棒静止后到eh的距离为x（x为未知）量）。导体棒与轨道始终保持垂直且接触良好，则（ ） A. 导体棒刚进入efgh区域时的加速度大小 B. C. 导体棒在eh右侧到eh距离为kx（0 < k < 1）时，安培力的功率为 D. 当电容器电容时，导体棒在abcd区域获得的最终速度v最大 4、（2024·山东省实验中学高考三模）如图所示，两条电阻不计的光滑平行导轨AED和BFC与水平面成角，平行导轨之间间距为L，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在O点，弹簧中心轴线与轨道平行，另一端与质量为m、电阻为的导体棒a相连接，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面ABCD，AB到CD距离足够大，磁感应强度大小为，O点到AB的距离等于弹簧的原长，导体棒从AB位置静止释放，到达EF位置时速度达到最大，AB到EF距离为d，导体棒a始终与轨道良好垂直接触，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 导体棒在AB位置时，加速度为 B. 到达EF时导体棒最大速度为 C. 下滑到最低点的过程中导体棒机械能先增大后减小 D. 导体棒最终可以回到AB位置 5、（2024·山东省实验中学高考三模）如图所示，间距为的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，导轨右端接有定值电阻，阻值为，垂直导轨的虚线和之间存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，其中导轨的和段光滑。在虚线左侧、到的距离为的位置垂直导轨放置质量为的导体棒，现给处于静止状态的导体棒一个水平向右的恒力作用，经过时撤去恒力，此时导体棒的速度大小，经过时导体棒的速度大小。已知恒力大小为，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒接入电路的电阻为，重力加速度为，导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒与左侧导轨之间的动摩擦因数为0.66 B. 导体棒经过磁场的过程中，通过导体棒的电荷量为 C. 导体棒经过磁场的过程中，导体棒上产生的热量为 D. 虚线和之间的距离为 6、（2024·青岛市高考三模）如图，学校兴趣小组利用厚度为、电阻率为的硅钢片制成一个内径为、高度为的圆筒，。已知圆筒所在处有沿轴线竖直向上方向的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为，下列说法正确的是（　　） A. 硅钢片中感应电动势 B. 时，硅钢片中感应电动势最大 C. 硅钢片中感应电流的有效值为 D. 硅钢片的发热功率为 7、（2024·齐鲁名校大联考高考三模）如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线MN和PQ之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；PQ以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，PQ两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框abcd四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时ab边恰好与虚线MN重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的v-t图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为v0，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，导线框的ab边一定没有经过虚线PQ B. 时间内，导线框的速度大小为 C. 时间内，导线框a、c两点间的电势差为0 D. 时间内，导线框的位移大小为 8、（2024·聊城市高考三模）如图甲所示，足够长的U型导轨放置在光滑水平绝缘桌面上，CD长为1m，导轨电阻不计。质量为0.1kg、长为1m、电阻为0.5Ω的导体棒MN放置在导轨上，棒MN与导轨间的动摩擦因数为且始终接触良好。Ⅰ区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；Ⅱ区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为2B的匀强磁场。时，对导轨施加一个水平向右恒力F，时MN与CD恰好进入磁场Ⅰ和Ⅱ中，时撤去F，前2s内导轨与导体棒的图像如图乙所示，MN与CD停止运动时分别位于Ⅰ区域和Ⅱ区域，已知重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A. 动摩擦因数 B. 导轨质量0.2kg C. 恒力F做的总功为3.6J D. 撤去F后通过导体棒的总电荷量为2C 9、（2024·滨州市高考三模）如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场I和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为、，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为3d。现将一质量为m，阻值为R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度、匀速穿过磁场I和Ⅱ。导体棒穿过磁场I和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为、，定值电阻R上产生的热量分别为、。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（　　） A. B. C. D. 10、（2024·滨州市高考三模）如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M´、N´、P´、Q´恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 11、（2024·济宁市高考三模）电磁驱动技术现已广泛应用于生产、生活和军事中，如图所示为一电磁驱动模型，水平面内，连续排列的边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反，大小均为B.质量为m、总电阻为R的矩形金属线框处于匀强磁场中，边长为L.当匀强磁场水平向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。线框达到最大速度后做匀速直线运动，线框运动中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 图示位置时，线框ab边中感应电流方向从a到b B. 线框运动中受到的阻力大小为 C. 线框匀速运动后，受到安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热 D. 线框匀速运动后，外界每秒提供给线框的总能量为 12、（2024·济南市高考三模）如图所示，半径为的半圆形闭合金属线框可绕圆心在纸面内逆时针匀速转动，过点的边界上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。初始时线框直径与虚线边界垂直。已知线框的电阻为，线框匀速转动的角速度为，从图示位置开始计时，以顺时针为感应电流的正方向，下列关于线圈中的感应电流随时间的变化关系正确的是（　　） A. B. C. D. 13、（2024·菏泽市外国语学校高考三模）足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为，电阻不计。质量为、长为、电阻为的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，I和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为和，其中，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域I和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度，CD的速度为且，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ） A. 的方向向上 B. 的方向向下 C. D. 14、（2024·滨州市高考三模）饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示的规律变化，（垂直纸面向里为正）， （1）请你判定0~0.1s时间内，流经电阻R的电流方向 （2）求0~0.1s时间内，电阻R产生的焦耳热； （3）求0.1~0.4s时间内，通过电阻R的电荷量。 15、（2024·青岛市高考三模）如图，在水平面上固定有圆环形金属轨道和足够长的平行金属直轨道，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，圆形轨道半径为，为圆心，平行直轨道间距为。直轨道用电阻不计的导线分别与圆轨道边缘和圆心相连。两根完全相同的导体棒、，质量均为，长度均为，电阻均为，导体棒的一端与圆轨道的圆心连接，另一端搭在圆轨道上，在外力作用下绕过点的轴沿顺时针方向以角速度匀速转动。导体棒垂直轨道放置，开始处于锁定状态。各轨道均光滑且电阻忽略不计，导体棒与轨道接触良好。 （1）导体棒处于锁定状态时，求外力维持导体棒匀速转动的功率； （2）解除锁定后，棒开始运动，求其加速度大小随其速率变化的关系式及运动的最大速度； （3）若从解除锁定到导体棒的速度达到最大速度的所经历的时间为，求这段时间内通过导体棒的电荷量及导体棒前进的距离。 16、（2024·德州市一中高考三模）如图所示，P、Q、M、N为四个互相平行的竖直分界面，间距均为d，P、Q之间充满竖直向上的匀强磁场，M、N之间充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。在分界面P的左侧有一边长为的正方形线框，线框水平放置，边平行于分界面P，与界面P的距离也为d。线框以水平初速度飞出，当边刚好到达分界面Q时，线框的速度大小仍为。已知线框由同种规格导线制成，总质量为m，总电阻为R，重力加速度为g。求 （1）边刚好进入分界面P时，a、b两点间的电势差大小以及线框加速度的大小； （2）边刚好到达分界面Q时，线框产生的焦耳热以及下落的距离； （3）要想线框最终能竖直下落，求磁感应强度的最小值。 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13 电磁感应 1、（2024·枣庄市高考三模）如图，间距均为L的光滑水平金属导轨与半径为R的光滑半圆金属导轨平滑连接，半圆导轨在竖直平面内，水平导轨处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。在水平导轨上放置ab、cd两导体棒，两棒长度均为L、质量分别为4m和m、电阻分别为r和2r，两导体棒到半圆导轨底端的距离分别为和，足够大，。现给导体棒ab一大小的初速度，一段时间后导体棒cd通过半圆导轨最高点后，恰好落到其初始位置。cd棒离开导轨前两棒与导轨始终垂直且接触良好，两导体棒间未发生碰撞，导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒cd离开磁场前已与ab棒达到共速 B. 导体棒cd刚进入半圆导轨瞬间，其两端电压 C. 导体棒cd离开半圆导轨前，通过其横截面的电量 D. 导体棒cd离开水平导轨前，导体棒ab上产生的焦耳热 【答案】BD 【解析】 A．导体棒cd从最高点飞出后做平抛运动，则有 ， 导体棒cd从最低点运动到最高点过程，根据动能定理有 解得 若ab、cd两导体棒在磁场中达到共速，根据动量守恒定律有 解得 可知，导体棒cd离开磁场前没有与ab棒达到共速，故A错误； B．结合上述，导体棒cd刚进入半圆导轨瞬间，根据动量守恒定律有 解得 则导体棒cd刚进入半圆导轨瞬间，其两端电压 故B正确； C．导体棒cd离开半圆导轨前，通过其截面的电荷量与通过导体棒ab的电荷量相等，对导体棒ab进行分析，由于足够大，可知，导体棒ab最终在水平轨道上减速至0，根据动量定理有 其中 解得 故C错误； D．导体棒cd离开水平导轨前，总的焦耳热 则导体棒ab上产生的焦耳热 解得 故D正确。 故选BD。 2、（2024·烟台市招远市高考三模）如图所示，平行光滑金属导轨ab、cd间距为L=1.5m，与水平面间的夹角θ=37°，导轨上端接有电阻R=0.8Ω。一导体棒PQ垂直导轨放置且与导轨接触良好，导体棒质量为m=2kg，连入电路的电阻为r=0.2Ω，PQ上方导轨间有一矩形磁场区域，磁场面积为S=0.5m2，磁场方向垂直导轨平面向下，矩形磁场区域内的磁感应强度大小B1随时间t变化的图像如图乙所示，PQ棒下方包括PQ所在处的轨道间充满垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B2=2T，导轨足够长且电阻不计，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，导体棒从静止释放后，下列说法中正确的是（ ） A. 刚释放时，导体棒的加速度为6m/s2 B. 导体棒的加速度为6m/s2时，其下滑速度大小为1m/s C. 导体棒稳定下滑时速度大小为2m/s D. 导体棒稳定下滑时，R两端电压为3.2V 【答案】CD 【解析】 A．刚释放时，感应电动势为 根据楞次定律和左手定则，安培力方向沿导轨向下，根据牛顿第二定律 得 故A错误； B．导体棒的加速度为6m/s2时，由牛顿第二定律有 解得下滑速度大小为 故B错误； C．导体棒稳定后匀速下滑运动 可得 故C正确； D．导体棒稳定匀速下滑时，电路中的电流为 则R两端电压为 故D正确。 故选CD。 3、（2024·潍坊市高考三模）如图所示，af和dg是位于水平面内的宽度为L的平行轨道，be、ch两段用光滑绝缘材料制成，其余两部分均为光滑导体且足够长；ad左侧接一电容器，电容器两端电压为U0，fg右侧接有阻值为R的定值电阻；abcd和efgh区域均存在竖直向下的匀强磁场，abcd区域磁感应强度大小为B1，efgh区域的磁感应强度大小为B2。一长度为L、质量为m、电阻为R的导体棒静止于ad处，闭合开关S，导体棒开始向右运动，导体棒在abed区域获得的最终速度为v，导体棒静止后到eh的距离为x（x为未知）量）。导体棒与轨道始终保持垂直且接触良好，则（ ） A. 导体棒刚进入efgh区域时的加速度大小 B. C. 导体棒在eh右侧到eh距离为kx（0 < k < 1）时，安培力的功率为 D. 当电容器电容时，导体棒在abcd区域获得的最终速度v最大 【答案】ACD 【解析】 A．由题知，导体棒在abed区域获得的最终速度为v，则导体棒刚进入efgh区域时的加速度大小 ， 解得 故A正确； B．导体棒进入eh到静止，根据动量定理有 －∑B2IL·t =－mv 且运动过程中有 联立解得 故B错误； C．导体棒在eh右侧到eh距离为kx（0 < k < 1）时，根据逆向思维法，列出动量定理有 ∑B2IL·t′ = mv′ 且运动过程中有 则此时安培力的功率为 P = B2I′L·v′ 联立解得 故C正确； D．导体棒在abcd区域获得最终最大速度v时，满足 U = B1Lv Δq = q0－q ∑B1ILt = B1L·Δq = mv－0 联立解得 整理后有 要让v最大，则要最小，故根据均值不等式可知 故D正确。 故选ACD。 4、（2024·山东省实验中学高考三模）如图所示，两条电阻不计的光滑平行导轨AED和BFC与水平面成角，平行导轨之间间距为L，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在O点，弹簧中心轴线与轨道平行，另一端与质量为m、电阻为的导体棒a相连接，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面ABCD，AB到CD距离足够大，磁感应强度大小为，O点到AB的距离等于弹簧的原长，导体棒从AB位置静止释放，到达EF位置时速度达到最大，AB到EF距离为d，导体棒a始终与轨道良好垂直接触，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　） A. 导体棒在AB位置时，加速度为 B. 到达EF时导体棒最大速度为 C. 下滑到最低点的过程中导体棒机械能先增大后减小 D. 导体棒最终可以回到AB位置 【答案】AB 【解析】 A．导体棒a在AB位置只受重力和支持力，根据 解得 故A正确； B．到达EF时速度达到最大，合力为0，受力分析可得 其中 解得到达EF时导体棒最大速度为 故B正确； C．由于电路中焦耳热增加，弹簧弹性势能增加，根据能量守恒，导体棒机械能不断减小，故C错误； D．整个过程中焦耳热增加，所以导体棒与弹簧组成系统机械能减少，不能回到原位置，故D错误。 故选AB。 5、（2024·山东省实验中学高考三模）如图所示，间距为的平行导轨固定在水平绝缘桌面上，导轨右端接有定值电阻，阻值为，垂直导轨的虚线和之间存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场，其中导轨的和段光滑。在虚线左侧、到的距离为的位置垂直导轨放置质量为的导体棒，现给处于静止状态的导体棒一个水平向右的恒力作用，经过时撤去恒力，此时导体棒的速度大小，经过时导体棒的速度大小。已知恒力大小为，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒接入电路的电阻为，重力加速度为，导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒与左侧导轨之间的动摩擦因数为0.66 B. 导体棒经过磁场的过程中，通过导体棒的电荷量为 C. 导体棒经过磁场的过程中，导体棒上产生的热量为 D. 虚线和之间的距离为 【答案】D 【解析】 A．对导体棒从开始运动至到达虚线的过程，应用动能定理，可得 代入数据，解得动摩擦因数 故A错误； B．对导体棒经过磁场区域的过程，应用动量定理，可得 通过导体棒横截面的电荷量 解得 故B错误； C．导体棒通过磁场过程，整个回路中产生的热量 代入数据可得 根据电阻的串并联关系，导体棒上产生的热量 故C错误； D．设虚线和之间的距离为，可得 解得 故D正确。 故选D。 6、（2024·青岛市高考三模）如图，学校兴趣小组利用厚度为、电阻率为的硅钢片制成一个内径为、高度为的圆筒，。已知圆筒所在处有沿轴线竖直向上方向的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为，下列说法正确的是（　　） A. 硅钢片中感应电动势 B. 时，硅钢片中感应电动势最大 C. 硅钢片中感应电流的有效值为 D. 硅钢片的发热功率为 【答案】C 【解析】 AB．根据法拉第电磁感应定律可得 则当时，硅钢片中感应电动势最小，故AB错误； C．根据电阻决定式得 感应电流的有效值为 选项C正确； D．发热功率为 故D错误； 故选C。 7、（2024·齐鲁名校大联考高考三模）如图甲所示，光滑且足够长的固定斜面与水平面的夹角为，斜面上两平行水平虚线MN和PQ之间有垂直于斜面向下的匀强磁场；PQ以下区域有垂直于斜面向上的匀强磁场，PQ两侧匀强磁场的磁感应强度大小相等。正方形导线框abcd四条边的阻值相等，时刻将处于斜面上的导线框由静止释放，开始释放时ab边恰好与虚线MN重合，之后导线框的运动方向始终垂直于两虚线，其运动的v-t图像如图乙所示，时间内导线框的速度大小为v0，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，导线框的ab边一定没有经过虚线PQ B. 时间内，导线框的速度大小为 C. 时间内，导线框a、c两点间的电势差为0 D. 时间内，导线框的位移大小为 【答案】CD 【解析】 A．导线框在下滑过程中，若导线框的边长大于MN和PQ之间的磁场宽度，导线框的ab边可以经过虚线PQ，故A错误； B．时间内，设导线框的总电阻为，根据平衡条件可得 其中 时间内，根据平衡条件可得 其中 则时间内，导线框的速度大小为 故B错误； C．时间内，a、b两点间的电势差为 a、c两点间的电势差为 故导线框a、c两点间的电势差为0，故C正确； D．时间内，根据动量定理 其中 解得导线框的位移大小为 故D正确。 故选CD。 8、（2024·聊城市高考三模）如图甲所示，足够长的U型导轨放置在光滑水平绝缘桌面上，CD长为1m，导轨电阻不计。质量为0.1kg、长为1m、电阻为0.5Ω的导体棒MN放置在导轨上，棒MN与导轨间的动摩擦因数为且始终接触良好。Ⅰ区域内存在垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场；Ⅱ区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为2B的匀强磁场。时，对导轨施加一个水平向右恒力F，时MN与CD恰好进入磁场Ⅰ和Ⅱ中，时撤去F，前2s内导轨与导体棒的图像如图乙所示，MN与CD停止运动时分别位于Ⅰ区域和Ⅱ区域，已知重力加速度g取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（　　） A. 动摩擦因数 B. 导轨质量0.2kg C. 恒力F做的总功为3.6J D. 撤去F后通过导体棒的总电荷量为2C 【答案】ACD 【解析】 AB．根据1s前导轨与导体棒图像反映两者均做匀加速直线运动，则导轨还未进入区域Ⅱ磁场且导体棒在区域I磁场外，回路无感应电流而都不受安培力，设导轨质量为M，由牛顿第二定律对导轨有 对导体棒有 由图像有 解得 根据第2s导轨与导体棒的图像可知两者均做匀速直线运动，表示导轨与导体棒均进入磁场，切割磁感线产生两动生电动势，所受安培力让合力为零，有 对导轨有 对导体棒有 已知，，，联立解得 故A正确，B错误； C．导轨在前2s的位移为 则恒力做的功为 故C正确； D．撤去F之后，导体棒和导轨分别做减速运动到停止，对两者受力分析，取向右为正方向，由动量定律有 而通过导体棒的电量为 得 故D正确。 故选ACD。 9、（2024·滨州市高考三模）如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场I和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为、，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为3d。现将一质量为m，阻值为R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度、匀速穿过磁场I和Ⅱ。导体棒穿过磁场I和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为、，定值电阻R上产生的热量分别为、。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（　　） A. B. C. D. 【答案】AB 【解析】 A．当导体棒在导轨上无磁场区域运动过程，根据牛顿第二定律 解得 导体棒从静止运动到磁场I上边界过程，根据 解得导体棒运动到磁场I上边界时的速度为 同理导体棒从静止运动到磁场Ⅱ上边界过程根据 解得 解得 A正确； B．受到的安培力为 导体种通过两匀强磁场时做匀速直线运动有 两式联立解得磁感应强度 则 B正确； C．通过导体棒电荷量 两磁场宽度相等，导体棒长度不变，两磁场的磁感应强度大小之比 则导体棒在穿过匀强磁场I和Ⅱ过程中通过导体棒横截面的电荷量 C错误； D．导体棒的电阻与定值电阻阻值相等，根据串联电路特点可知，两者产生的热量相等，导体棒匀速通过匀强磁场I过程中，根据能量守恒定律有 解得 导体棒匀速通过匀强磁场Ⅱ过程中，根据能量守恒定律有 解得 则 且 D错误 故选AB。 10、（2024·滨州市高考三模）如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M´、N´、P´、Q´恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 第一段时间从初位置到M′N′离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置 切割磁感线的有效长度为M1A与N1B之和，即为M1M′长度的2倍，此时电动势 E=2Bvtv 线框受的安培力 F=2BIvt= 图像是开口向上的抛物线，如图乙所示 线框的右端M2N2刚好出磁场时，左端Q2P2恰与MP共线，此后一段时间内有效长度不变，一直到线框的左端与M′N′重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；最后一段时间如图丙所示 从匀速运动至M2N2开始计时，有效长度为 A′C′=l−2vt′ 电动势 E′=B(l−2vt′)v 线框受的安培力 F′= 图像是开口向上的抛物线，故选B。 11、（2024·济宁市高考三模）电磁驱动技术现已广泛应用于生产、生活和军事中，如图所示为一电磁驱动模型，水平面内，连续排列的边长为L的正方形区域内存在竖直方向的匀强磁场，相邻区域的磁感应强度方向相反，大小均为B.质量为m、总电阻为R的矩形金属线框处于匀强磁场中，边长为L.当匀强磁场水平向右以速度v匀速运动时，金属线框能达到的最大速度为。线框达到最大速度后做匀速直线运动，线框运动中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（　　） A. 图示位置时，线框ab边中感应电流方向从a到b B. 线框运动中受到的阻力大小为 C. 线框匀速运动后，受到安培力所做的功等于回路中产生的焦耳热 D. 线框匀速运动后，外界每秒提供给线框的总能量为 【答案】BD 【解析】 A．线框相对于磁场向左运动，根据右手定则知，线框ab边中感应电流方向从b到a，故A错误； B．因阻力恒定，又线框最后做匀速直线运动，由二力平衡知，阻力应与安培力大小相等，由于磁场以速度v向右运动，当金属框稳定后以最大速度v0向右运动，此时金属框相对于磁场的运动速度大小为v-v0，根据右手定则可以判断回路中产生的感应电动势E等于ad、bc边分别产生感应电动势之和，即 根据欧姆定律可得，此时金属框中产生的感应电流为 金属框的两条边ad和bc都受到安培力作用，边长等于说明ad和bc边处于的磁场方向一直相反，电流方向也相反，根据左手定则可知它们所受安培力方向一致，故金属框受到的安培力大小为 故B正确； C．线框匀速运动后，磁场的的匀速运动产生了感应电流从而产生了焦耳热，与安培力做功无关，故C错误； D．线框匀速运动后，外界提供给线框的总能量等于回路中的焦耳热和克服阻力做功之和，即外界每秒提供给线框的总能量为 故D正确。 故选BD。 12、（2024·济南市高考三模）如图所示，半径为的半圆形闭合金属线框可绕圆心在纸面内逆时针匀速转动，过点的边界上方存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。初始时线框直径与虚线边界垂直。已知线框的电阻为，线框匀速转动的角速度为，从图示位置开始计时，以顺时针为感应电流的正方向，下列关于线圈中的感应电流随时间的变化关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 如图所示 在时间内，穿过线圈的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为顺时针方向（正方向），线圈切割磁感线的有效长度为 则线圈转动切割磁感线产生的电动势为 线圈中的感应电流为 在时间内，整个线圈都在磁场中，线圈的感应电流为0； 在时间内，穿过线圈的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为逆时针方向（负方向），线圈切割磁感线的有效长度为 则线圈转动切割磁感线产生的电动势为 线圈中的感应电流为 在时间内，整个线圈都在磁场外，线圈的感应电流为0。 故选D 13、（2024·菏泽市外国语学校高考三模）足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上，宽为，电阻不计。质量为、长为、电阻为的导体棒MN放置在导轨上，与导轨形成矩形回路并始终接触良好，I和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度分别为和，其中，方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨CD段中点与质量为的重物相连，绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示，某时刻MN、CD同时分别进入磁场区域I和Ⅱ并做匀速直线运动，MN、CD与磁场边界平行。MN的速度，CD的速度为且，MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重力加速度大小取，下列说法正确的是（ ） A. 的方向向上 B. 的方向向下 C. D. 【答案】BD 【解析】 AB．导轨的速度，因此对导体棒受力分析可知导体棒受到向右的摩擦力以及向左的安培力，摩擦力大小为 导体棒的安培力大小为 由左手定则可知导体棒的电流方向为，导体框受到向左的摩擦力，向右的拉力和向右的安培力，安培力大小为 由左手定则可知的方向为垂直直面向里，A错误B正确； CD．对导体棒分析 对导体框分析 电路中的电流为 联立解得 C错误D正确； 故选BD。 14、（2024·滨州市高考三模）饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示的规律变化，（垂直纸面向里为正）， （1）请你判定0~0.1s时间内，流经电阻R的电流方向 （2）求0~0.1s时间内，电阻R产生的焦耳热； （3）求0.1~0.4s时间内，通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）从上到下；（2）；（3） 【解析】 （1）根据楞次定律“增反减同”可知0~0.1s时间内，流经电阻R的电流方向从上到下； （2）由法拉第电磁感应定律有 0～0.1s时间内线圈产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律，则有 根据焦耳定律，可得0～0.1s时间内，电阻R产生的焦耳热为 （3）0.1～0.4s时间内，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 则通过电阻R的电荷量为 结合图像可得 15、（2024·青岛市高考三模）如图，在水平面上固定有圆环形金属轨道和足够长的平行金属直轨道，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为，圆形轨道半径为，为圆心，平行直轨道间距为。直轨道用电阻不计的导线分别与圆轨道边缘和圆心相连。两根完全相同的导体棒、，质量均为，长度均为，电阻均为，导体棒的一端与圆轨道的圆心连接，另一端搭在圆轨道上，在外力作用下绕过点的轴沿顺时针方向以角速度匀速转动。导体棒垂直轨道放置，开始处于锁定状态。各轨道均光滑且电阻忽略不计，导体棒与轨道接触良好。 （1）导体棒处于锁定状态时，求外力维持导体棒匀速转动的功率； （2）解除锁定后，棒开始运动，求其加速度大小随其速率变化的关系式及运动的最大速度； （3）若从解除锁定到导体棒的速度达到最大速度的所经历的时间为，求这段时间内通过导体棒的电荷量及导体棒前进的距离。 【答案】（1）；（2），；（3）， 【解析】 （1）导体棒处于锁定状态时，设导体棒匀速转动产生的电动势为，有 解得 （2）解除锁定后，设回路总电动势为，回路中的电流为，有 对棒，有 解得 当棒加速度，速度最大，即 解得 （3）设棒速度为时，经过一小段时间，速度变化量为，流经棒的电量为，前进的距离为，对棒，有 从解除锁定到导体棒的速度达到最大速度的过程，有 另有 即 从解除锁定到导体棒的速度达到最大速度的过程，有 解得 16、（2024·德州市一中高考三模）如图所示，P、Q、M、N为四个互相平行的竖直分界面，间距均为d，P、Q之间充满竖直向上的匀强磁场，M、N之间充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B。在分界面P的左侧有一边长为的正方形线框，线框水平放置，边平行于分界面P，与界面P的距离也为d。线框以水平初速度飞出，当边刚好到达分界面Q时，线框的速度大小仍为。已知线框由同种规格导线制成，总质量为m，总电阻为R，重力加速度为g。求 （1）边刚好进入分界面P时，a、b两点间的电势差大小以及线框加速度的大小； （2）边刚好到达分界面Q时，线框产生的焦耳热以及下落的距离； （3）要想线框最终能竖直下落，求磁感应强度的最小值。 【答案】（1），；（2），；（3） 【解析】 （1）导体棒切割磁感线 a点电势高于b点电势，则 根据欧姆定律 所受安培力 根据牛顿第二定律 解得 （2）ab边从分界面P运动到分界面Q，由法拉第电磁感应定律，电路中产生的感应电动势 根据欧姆定律 对线框abcd由动量定理得 又 解得 （3）线框最终能竖直下落的临界条件为cd边运动到分界面N时水平速度为零，此时磁感应强度最小。从开始进入磁场到最终出磁场过程中，线圈中有感应电流的阶段为： ①ab边切割，运动的水平距离为d ②cd边切割，运动的水平距离为 ③ab边、cd边都切割，运动的水平距离为 ④ab边切割，运动的水平距离为 ⑤cd边切割，运动的水平距离为d 一个边切割的总水平距离为，此过程中安培力的冲量为； 两个边同时切割的总水平距离为，此过程中安培力的冲量为； 对线框abcd水平方向全程应用动量定理得 得 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 $$