专题09 电磁感应-【好题汇编】2024年高考物理三模试题分类汇编（广东专用）

专题09 电磁感应 一、单选题 1．（2024·广东·三模）我国最新航空母舰福建舰采用了世界上最先进的电磁弹射技术，装备了三条电磁弹射轨道，电磁弹射的简化模型如图所示：足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器C相连，与机身固连的金属杆ab静置在轨道上，闭合开关S后，飞机向右加速，若不计所有阻力和摩擦，回路总电阻R保持不变，下列说法不正确的是（　　） A．提高电容器的放电量，可以提高飞机的起飞速度 B．飞机运动过程中，a端的电势始终高于b端的电势 C．飞机的速度最大时，金属杆ab产生的感应电动势与电容器两端电压相等 D．飞机的速度达到最大时，电容器所带的电荷量为零 2．（2022·广东汕头·三模）图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按下按钮过程，螺线管端电势较高 B．松开按钮过程，螺线管端电势较高 C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势 D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势 3．（2024·北京大兴·三模）如图所示，一单匝粗细均匀的正方形导体线框abcd和直角坐标系xOy（x轴水平，y轴竖直）均处于竖直平面内，线框边长为L。空间内存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度在x方向均匀分布，y方向上满足。初始时，线框的a点与坐标原点O重合，ab边与x轴重合。现给线框一个沿着x轴正方向的速度，线框在运动过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴始终保持平行，空气阻力不计。则（　　） A．下落过程中线框中有顺时针方向的感应电流 B．开始时线框中产生的电动势为 C．开始时线框中产生的电动势为kL2 D．若线框匝数增大为n匝，则竖直方向最终速度不变 4．（2024·北京大兴·三模）如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮 B．开关S闭合至电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮 C．开关S断开时，c灯立即熄灭，a灯闪亮一下再逐渐熄灭 D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭 5．（2024·北京海淀·三模）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　） A．法拉第圆盘在转动过程中（俯视，圆盘顺时针转动），虽然圆盘中磁通量不变，但会有自上而下的电流流过电阻R B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 一、多选题 6．（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a D．若磁场反向，则装置起不到缓冲作用 7．（2024·黑龙江·三模）如图所示，质量，长L=1m、（电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为电阻不计。阻值为R=1Ω的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导体棒ab在外力F作用下以速率v=2m/s绕两圆环的中心轴OO'匀速转动，ab在圆环最低点时记为t=0时刻，重力加速度取10m/s²，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为1A B．定值电阻两端的电压为 C．从t=0到0.5s的过程中，通过导体棒ab的电量为0.5C D．从t=0到0.5s的过程中，外力F做的功为3J 8．（2024·山东潍坊·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 9．（2024·山东烟台·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 10．（2024·山东聊城·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．导轨质量为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 解答题 11．（2024·北京大兴·三模）电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。如图1所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为L，金属棒ab在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知金属棒ab电阻为R，框架电阻不计。 （1）请根据电动势的定义，推导金属棒ab切割磁感应线产生的感应电动势E； （2）证明：当金属棒与框架所围矩形的磁通量增大ΔΦ的过程中，通过金属棒ab的电量为； （3）某同学在南半球用电荷量计（能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量）测量地磁场强度，完成了如下实验：如图2，将面积为S、电阻为R的单匝矩形导线框abcd沿图示方位放置于水平地面上，将其从图示位置绕东西轴cd转180°，测得通过线框的电荷量为；将其从图示位置绕东西轴cd转90°，测得通过线框的电荷量为。求该处地磁场的磁感应强度大小为多少？ 12．（2024·福建漳州·三模）如图，水平面内间距的平行金属导轨左端连接一恒流源，可以维持回路的电流恒为，且方向不变。Ⅰ、Ⅱ区域有垂直导轨所在平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为，宽度分别为和，Ⅰ、Ⅱ区域的间距也为L。质量的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量、边长、电阻的正方形单匝线框的右边紧靠区域Ⅱ左边界，一竖直固定挡板与区域Ⅱ的右边界距离为。现闭合开关S，棒开始向右运动。已知棒与线框、线框与挡板之间均发生弹性碰撞，棒始终与导轨接触良好并且相互垂直，不计一切摩擦。求： （1）导体棒在区域Ⅰ运动过程中的加速度大小a； （2）线框右边第一次经过区域Ⅱ左边界时，线框中产生的感应电动势E； （3）线框第一次穿过区域Ⅱ过程中，线框产生的焦耳热Q； （4）导体棒在整个运动过程中与线框碰撞多少次。    试卷第22页，共22页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题09 电磁感应 一、单选题 1．（2024·广东·三模）我国最新航空母舰福建舰采用了世界上最先进的电磁弹射技术，装备了三条电磁弹射轨道，电磁弹射的简化模型如图所示：足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器C相连，与机身固连的金属杆ab静置在轨道上，闭合开关S后，飞机向右加速，若不计所有阻力和摩擦，回路总电阻R保持不变，下列说法不正确的是（　　） A．提高电容器的放电量，可以提高飞机的起飞速度 B．飞机运动过程中，a端的电势始终高于b端的电势 C．飞机的速度最大时，金属杆ab产生的感应电动势与电容器两端电压相等 D．飞机的速度达到最大时，电容器所带的电荷量为零 【答案】D 【详解】A．对金属杆与飞机，由动量定理可得 联立可得 则提高电容器的放电量，可以提升飞机的起飞速度，故A正确，不符合题意； B．飞机向右加速，通过金属杆ab的电流方向为a→b，则电容器上板带正电，下板带负电，a端的电势高于b端的电势，故B正确，不符合题意； CD．随着飞机加速，金属杆ab产生的电动势为 则电动势增大，电容器两端电压U减小，根据牛顿第二定律，对金属杆和飞机有 则金属杆的加速度a减小，当 时，飞机的速度达到最大，此时电容器所带的电荷量不为零，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。 故选D。 2．（2022·广东汕头·三模）图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A．按下按钮过程，螺线管端电势较高 B．松开按钮过程，螺线管端电势较高 C．按住按钮不动，螺线管没有产生感应电动势 D．按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势 【答案】C 【详解】A．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从P端流入从Q端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，故A错误； B．松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左减小，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入，从P端流出，螺线管充当电源，则P端电势较高，故B错误； C．住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，螺线管不会产生感应电动势，故C正确； D．按下和松开按钮过程，螺线管中磁通量的变化率不一定相同，故螺线管产生的感应电动势不一定相同，故D错误。 故选C。 3．（2024·北京大兴·三模）如图所示，一单匝粗细均匀的正方形导体线框abcd和直角坐标系xOy（x轴水平，y轴竖直）均处于竖直平面内，线框边长为L。空间内存在垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度在x方向均匀分布，y方向上满足。初始时，线框的a点与坐标原点O重合，ab边与x轴重合。现给线框一个沿着x轴正方向的速度，线框在运动过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴始终保持平行，空气阻力不计。则（　　） A．下落过程中线框中有顺时针方向的感应电流 B．开始时线框中产生的电动势为 C．开始时线框中产生的电动势为kL2 D．若线框匝数增大为n匝，则竖直方向最终速度不变 【答案】D 【详解】A．根据楞次定律，则下落过程中穿过线圈的磁通量向里增加，则线框中有逆时针方向的感应电流，故A错误； BC．开始时线框中磁通量变化率为0，产生的电动势为0，故BC错误； D．线框在磁场中斜向下运动时产生逆时针方向的感应电流，线框的两竖直受安培力等大反向，则水平方向受力为零做匀速直线运动；水平下边受安培力竖直向上，水平上边受安培力竖直向下，但因下边受安培力大于上边，可知竖直方向上受向上的安培力，当线框受到该安培力等于重力时，达到最终速度，若线框匝数增大为n匝，线框的质量变为nmg，电阻变为nR，则 其中 解得 故D正确。 故选D。 4．（2024·北京大兴·三模）如图所示，L是自感系数较大的线圈，其直流电阻可忽略不计，a、b、c是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是（　　） A．开关S闭合时，c灯立即亮，a、b灯逐渐亮 B．开关S闭合至电路稳定后，b、c灯亮，a灯不亮 C．开关S断开时，c灯立即熄灭，a灯闪亮一下再逐渐熄灭 D．开关S断开时，c灯立即熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭 【答案】D 【详解】A．开关S闭合时，b、c灯立即亮，因为线圈产生自感，会阻碍该支路电流的增大，所以a灯逐渐亮，故A错误； B．开关S闭合，电路稳定后，因的直流电阻忽略不计，则a与b并联，三个灯泡都有电流流过，a、b、c灯都亮，故B错误； CD．开关S闭合，电路稳定后，因的直流电阻忽略不计，b灯和电阻串联，则流过a灯的电流大于b灯的电流，开关S断开时，c灯立即熄灭，线圈及b、a灯构成新回路，线圈产生自感电流阻碍电流减小，流过b、a灯，则a灯逐渐熄灭，b灯闪亮一下再逐渐熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 5．（2024·北京海淀·三模）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（　　） A．法拉第圆盘在转动过程中（俯视，圆盘顺时针转动），虽然圆盘中磁通量不变，但会有自上而下的电流流过电阻R B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动 C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动 D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现 【答案】C 【详解】A．法拉第圆盘在转动过程中（俯视，圆盘顺时针转动），虽然圆盘中磁通量不变，但可认为是每条半径切割磁感线，由右手定则可知，会有自下而上的电流流过电阻R，选项A错误； B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另个物体也会跟着同向转动，故B错误； C．线圈接通电源瞬间，则变化的磁场产生感生电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，接通电源瞬间圆板受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C正确； D．如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。 故选C。 一、多选题 6．（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a D．若磁场反向，则装置起不到缓冲作用 【答案】BC 【详解】AB．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； CD．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； 故选BC。 7．（2024·黑龙江·三模）如图所示，质量，长L=1m、（电阻的水平导体棒ab，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为电阻不计。阻值为R=1Ω的定值电阻用导线与圆环相连接，整个装置处在方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。导体棒ab在外力F作用下以速率v=2m/s绕两圆环的中心轴OO'匀速转动，ab在圆环最低点时记为t=0时刻，重力加速度取10m/s²，电流表为理想交流表，其他电阻不计。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数为1A B．定值电阻两端的电压为 C．从t=0到0.5s的过程中，通过导体棒ab的电量为0.5C D．从t=0到0.5s的过程中，外力F做的功为3J 【答案】AD 【详解】A．导体棒ab在圆环最低点时，速度v与磁感线垂直，有效切割速度最大，经过时间t导体棒速度与磁感线夹角为 导体棒的有效切割速度为 则感应电动势随时间的变化规律为 电动势最大值为 感应电流最大值为 电流表示数为电流有效值，故电流表示数为 A正确； B．导体棒ab两端的电压为 B错误； C．导体棒ab做圆周运动的周期为 因，故在时间内，通过导体棒ab的电量为 C错误； D．从到的过程中，由能量守恒有 D正确。 故选AD。 8．（2024·山东潍坊·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 【详解】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。 9．（2024·山东烟台·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 【详解】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。 10．（2024·山东聊城·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．导轨质量为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 【详解】AB．根据1s前导轨与导体棒的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。 解答题 11．（2024·北京大兴·三模）电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。如图1所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，金属框两平行导轨间距为L，金属棒ab在外力的作用下，沿框架以速度v向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知金属棒ab电阻为R，框架电阻不计。 （1）请根据电动势的定义，推导金属棒ab切割磁感应线产生的感应电动势E； （2）证明：当金属棒与框架所围矩形的磁通量增大ΔΦ的过程中，通过金属棒ab的电量为； （3）某同学在南半球用电荷量计（能测出一段时间内通过导体横截面的电荷量）测量地磁场强度，完成了如下实验：如图2，将面积为S、电阻为R的单匝矩形导线框abcd沿图示方位放置于水平地面上，将其从图示位置绕东西轴cd转180°，测得通过线框的电荷量为；将其从图示位置绕东西轴cd转90°，测得通过线框的电荷量为。求该处地磁场的磁感应强度大小为多少？ 【答案】（1）见解析；（2）见解析；（3） 【详解】（1）根据电动势的定义有 其中的非静电力是电荷所受的洛伦兹力沿金属杆方向的分力，且有 根据功的定义式有 解得 （2）根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的平均值为 根据闭合电路欧姆定律，感应电流的平均值为 根据电流的定义式有 解得 （3）令磁感应强度的水平分量大小为，竖直分量为，由于其从图示位置绕东西轴cd转180°，测得通过线框的电荷量为，可知，此过程，磁通量的变化量的大小 结合上述有 由于其从图示位置绕东西轴cd转90°，测得通过线框的电荷量为，可知，此过程，磁通量的变化量的大小 结合上述有 根据矢量叠加有 解得 12．（2024·福建漳州·三模）如图，水平面内间距的平行金属导轨左端连接一恒流源，可以维持回路的电流恒为，且方向不变。Ⅰ、Ⅱ区域有垂直导轨所在平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为，宽度分别为和，Ⅰ、Ⅱ区域的间距也为L。质量的导体棒静止于区域Ⅰ左边界，质量、边长、电阻的正方形单匝线框的右边紧靠区域Ⅱ左边界，一竖直固定挡板与区域Ⅱ的右边界距离为。现闭合开关S，棒开始向右运动。已知棒与线框、线框与挡板之间均发生弹性碰撞，棒始终与导轨接触良好并且相互垂直，不计一切摩擦。求： （1）导体棒在区域Ⅰ运动过程中的加速度大小a； （2）线框右边第一次经过区域Ⅱ左边界时，线框中产生的感应电动势E； （3）线框第一次穿过区域Ⅱ过程中，线框产生的焦耳热Q； （4）导体棒在整个运动过程中与线框碰撞多少次。    【答案】（1）1m/s2；（2）0.9V；（3）0.17J；（4）9 【详解】（1）依题意得    解得 （2）对棒由动能定理得 解得 棒与线框发生弹性碰撞，由动量守恒和能量守恒得 解得 即二者交换速度，故第1次撞后，线框以速度运动，棒静止。线框右边第一次经过区域II左边界时，产生的感应电动势 解得 （3）当线框右边从区域Ⅱ左边界运动到右边界的过程中，对线框由动量定理得 累积求和得 解得 同理可得线框左边从区域Ⅱ左边界运动到右边界时线框速度 可知线框每次穿过区域Ⅱ时，速度将减少，线框第一次穿过区域Ⅱ过程中，线框产生的焦耳热 解得 （4）线框以与挡板弹性碰撞后，以速度返回，穿过区域Ⅱ后，速度变为，线框以速度与棒第二次相碰，棒与线框第2次碰后，交换速度，棒以速度向左运动，线框静止，棒进入区域Ⅰ，因安培力不变，棒做匀减速运动，棒在区域Ⅰ减速到速度为0，运动路程 所以棒反向加速，以速度出区域Ⅰ，再与线框碰撞，线框来回穿过区域II速度减小且速度每减小，棒与线框碰撞两次。故导体棒共与线框碰撞9次。 试卷第22页，共22页 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！21 学科网（北京）股份有限公司 $$