专题04 电磁感应和交流电（陕晋宁青专用）-【好题汇编】2025年高考物理一模试题分类汇编（陕晋宁青专用）

专题04 电磁感应和交流电 一、题型归纳 01.楞次定律 02.法拉第电磁感应定律 03.交变电流 二、题型训练 楞次定律 1．（2025·山西太原·一模）如图所示，矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，固定一水平金属棒AD，弹性金属丝绕过绝缘笔端点P与A、D连接，金属丝始终处于拉直状态且在纸面内，AD与金属丝的电阻均不可忽略。在绝缘笔端点P沿虚线从B点经C点移动到D点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．三角形APD穿过的磁通量先增大后减小 B．三角形APD中的感应电流始终为0 C．A点的电势始终高于P点的电势 D．P点的电势始终高于D点的电势 2．（2025·山西·一模）金属圆环放在光滑绝缘水平面上，直线MN是垂直于水平面向上的匀强磁场的边界，给圆环一个水平力使圆环沿图示方向匀速进入磁场，速度大小为v，速度方向与MN的夹角为，当圆环有一半进磁场时，下列说法正确的是（　　） A．圆环中有沿逆时针方向的感应电流 B．圆环受到的安培力方向与速度v方向相反 C．撤去水平力后，圆环将做曲线运动 D．撤去水平力后，圆环进磁场后的最小速度为0 3．（2025·山西河津·一模）如图甲所示，在水平面内有圆心为O、半径为r的圆形磁场区域，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，一个由同种材料、相同粗细金属制成的边长为r的等边三角形线框OAB置于磁场中，线框OAB单位长度的电阻为，则（　　） A．时间内，线框中的感应电流方向为顺时针方向 B．时间内，线框AB边所受安培力大小不变 C．时间内，线框中的感应电流大小为 D．时间内，线框中产生的热量为 4．（2025·山西吕梁·一模）如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并与玻璃管无摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈，规定顺时针方向为电流的正方向。不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A．本次实验中朝下的磁极可能是N极也可能是S极 B．与两段时间里图线与坐标轴围成的面积一定不相等 C．磁铁下落过程减少的重力势能一定大于增加的动能 D．磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时穿过线圈的磁通量会更大 5．（2025·陕西榆林·一模）内部光滑的一截直铜管竖直静置在水平桌面而上，直径略小于铜管内径的圆柱形磁体从铜管上端由静止开始下落，磁体在铜管内下落的过程中不与管壁接触，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．磁体在铜管内做匀加速直线运动 B．磁体下落过程中安培力对铜管做正功 C．磁体下落过程中铜管产生的焦耳热等于磁体动能的减少量 D．在磁体下落过程中，铜管对桌面的压力大于铜管所受的重力 6．（2025·陕西西安·一模）若陕西地区地磁场的磁感应强度的竖直分量的大小随距离地面高度h的变化关系如图所示，一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上匀速吊起，下列说法正确的是（    ） A．线框中有顺时针方向的感应电流（俯视） B．线框中的感应电流不断减小 C．线框中的感应电流不断增大 D．线框的四条边有向内收缩的趋势 7．（2025·青海海东·一模）电吉他是现代科学技术的产物，从外形到音响都与传统的吉他有着明显的差别。电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，固定的条形磁体附近的金属弦被磁化，当金属弦上下振动时，在线圈中产生与弦振动情况对应的弱电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的是（　　） A．电吉他利用了自感现象 B．电吉他利用了互感现象 C．电吉他利用了电磁阻尼 D．当金属弦靠近磁体时，线圈端的电势较高 8．（2025·宁夏银川·一模）某兴趣小组使用图甲所示的装置，探究钕磁铁在长螺线管中运动产生的感应电流变化规律，将螺线管一端固定在铁架台上，电流传感器连接长螺线管的上下两端，将钕磁铁从靠近螺线管的上方由静止释放。在钕磁铁穿过整个线圈的过程中，不计空气阻力，下列说法错误的是（　　） A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率为0 B．时间内，钕磁铁做匀加速直线运动 C．若只增加钕磁铁释放高度，则感应电流的峰值变大 D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，感应电流的方向不变 法拉第电磁感应定律 1．（2025·宁夏石嘴山·一模）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；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 时，金属棒中电流的大小为 B．在 时，金属棒受到安培力的方向竖直向下 C．在 时，金属棒受到安培力的大小为 D．在t=3t0时，金属棒中电流的方向向右 2．（2025·宁夏银川·一模）如图甲所示，光滑金属导轨abc和deO电阻不计，abed为边长为d的正方形，bc段为圆弧，O为圆弧的圆心，bOe=45°，ad间连接电阻为R的灯泡。0时刻开始电阻为R的导体棒绕O点沿圆弧转动，转动的角速度为，经2t0由b转到c。扇形区域内磁场恒定，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B0，正方形区域内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若要使t0-2t0灯泡不发光，乙图中B的变化率为 B．0-t0灯泡发光且电流方向由a→d C．0-t0灯泡两端电压为 D．0-t0通过导体棒的电荷量为 3．（2025·山西·一模）如图甲所示，在水平面内有圆心为O、半径为r的圆形磁场区域，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，一个由同种材料、相同粗细金属制成的边长为r的等边三角形线框OAB置于磁场中，线框OAB单位长度的电阻为，则（　　） A．时间内，线框中的感应电流方向为顺时针方向 B．时间内，线框AB边所受安培力大小不变 C．时间内，线框中的感应电流大小为 D．时间内，线框中产生的热量为 4．（2025·陕西宝鸡·一模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置长度为L的金属棒ab从距地面高为h处，以水平初速度抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变，且不计空气阻力，已知重力加速度为g，则落地时金属棒a、b两端产生的感应电动势和电势高低，判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 5．（2025·山西大同·一模）如图，垂直纸面向外的匀强磁场中有一硬质导线框pOabc，其中正方形Oabc边长为L，线段pa=2L，该导线框在纸面内绕O点以角速度ω逆时针转动。则p、O、a、b、c各点电势关系为（　　） A． B． C． D． 6．（2025·宁夏·一模）如图，在直角边长为的等腰直角三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，电阻为、边长也为的正方形导线框在纸面上向右匀速运动，、始终在同一直线上。取逆时针方向的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流和间电势差随位移变化的图像可能正确的是（    ） A． B． C． D． 7．（2025·陕西汉中·一模）如图所示，水平绝缘地面上固定一足够长的光滑U形导轨，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场。将质量为m的金属奉ab垂直放置在导轨上，在垂直于棒的恒定拉力F作用下，金属棒由静止开始向右运动，当金属棒的速度大小为v时，金属棒的加速度大小为a；当金属棒的速度大小为2v时，金属棒的加速度大小为。已知金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，电路中除金属棒以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A． B．金属棒的最大速度为2v C．金属棒的最大加速度为2a D．当金属棒的速度大小为2v时撤去拉力F，金属棒的减速距离为 8．（2025·陕西榆林·一模）某电磁缓冲装置的原理如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨置于同一水平面内，两导轨左端之间与一阻值为的定值电阻相连，直线右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为的金属杆垂直导轨放置，在直线的右侧有与其平行的两直线和，且与、与间的距离均为。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终金属杆恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为。导轨的电阻及空气阻力均可忽略不计，下列说法中正矶的是（　　） A．金属杆经过时的速度为 B．在整个过程中，定值电阻产生的热量为 C．金属杆经过和区域，其所受安培力的冲量不同 D．若将金属杆的初速度变为原来的倍，则其在磁场中运动的最大距离大于原来的倍 9．（2025·山西太原·一模）如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 10. （2025·宁夏中卫·一模）如图，间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上，左端接有一定值电阻R，导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置于导轨上，在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，一段时间后撤去水平拉力，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中，最大速度为v，加速阶段的位移与减速阶段的位移相等，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计摩擦及金属棒与导轨的电阻，则（　　） A. 金属棒在运动过程中，通过电阻R的最大电流为 B. 加速过程中通过金属棒的电荷量为 C. 加速过程中拉力做的功为 D. 金属棒加速的时间为 11. （2025·山西太学附中·一模）如图所示，QMH与DEK为两根固定的平行水平金属导轨，在QD和ME两侧分别接有相同的弧形金属导轨PQ、CD、MN、EF，导轨间距均为l。水平金属导轨QM和DE长度皆为L（足够长），只在其间分布有竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场。水平导轨MH和EK间接有阻值为2R的定值电阻，由电键S控制通断，其它电阻均不计。a、b为材料相同、长度都为l的导体棒，跨接在弧形导轨上。已知a棒的质量为2m、电阻为R，b棒的质量为m、电阻为2R，初始b棒用插销固定（图中未画出）。两棒距水平导轨高度都为h，由静止释放a棒、b棒，两棒会分别通过DQ、EM进入匀强磁场区域，a棒、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。两棒与导轨接触良好，不计棒与导轨间的摩擦。 （1）若闭合电键S，b棒插销固定，让a棒由静止释放，求a棒减速为零时，通过定值电阻电量和其上产生的焦耳热分别为多大？ （2）若拔去金属棒b的插销，断开电键S，同时释放a、b棒，两棒进入磁场后，立即撤去弧形轨道，如先离开磁场的某金属棒在离开磁场前已做匀速运动，则此棒从进入磁场到匀速运动的过程中其上产生的焦耳热多大？ （3）在（2）的情形下，求a、b两棒在磁场区域运动中的最近间距为多大？ 12. （2025·山西·一模）如图为简易电磁炮的原理图。两足够长的平行光滑导轨水平放置，其间距为，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。导轨左端通过导线和单刀双掷开关S连接电源和电容器，电源电动势为，内阻为，电容器的电容为。将质量为的匀质导体棒ab垂直导轨放置其上，先将开关接到“1”，待电容充电结束后将开关拔到“2”。已知导体棒接入电路部分的电阻为，忽略导线和导轨的电阻。不考虑电磁辐射及导电中电流产生的磁场，求： （1）导体棒加速度的最大值； （2）导体棒的最大动能。 13. （2025·宁夏石嘴山·一模）如图，M、N是两根固定在水平面内间距为L的平行金属导轨，导轨足够长且电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，阻值均为R、质量均为m的两金属棒a、b垂直于导轨放置，金属棒a与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒b光滑。0时刻金属棒a以初速度v0开始运动，此后运动过程中a、b始终与导轨垂直且接触良好，并且a、b不相碰，经时间t，金属棒a的速度减为零，重力加速度为g。求： （1）两金属棒的初始加速度a1、a2的大小； （2）t时刻金属棒b的速度v2的大小； 14．（2024·青海海南·一模）如图甲所示，足够长的两平行金属导轨MN、PQ水平固定，两导轨电阻不计，且处在竖直向上的匀强磁场中。完全相同的导体棒a、b垂直放置在导轨上，并与导轨接触良好，两导体棒的电阻均为R=1.0Ω，且长度刚好等于两导轨间距L，两导体棒的间距也为L，磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，当t=0.8s时导体棒刚好要滑动。已知L=2m，两导体棒的质量均为m=0.5kg，重力加速度大小，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求： （1）导体棒与导轨间的动摩擦因数μ。 （2）0～0.8s内导体棒a中产生的焦耳热。 15．（2025·山西晋城·一模）电磁炮的工作原理可简化为如图所示的电路：间距为的固定水平平行金属导轨、间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，轨道左端接一电动势为，内阻为的直流电源，将一质量为的金属棒从导轨上距导轨右端处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。电路中除电源内阻以外的电阻均不计，忽略所有摩擦。求：      (1)金属棒的最大速度； (2)电源产生的焦耳热； (3)金属棒在导轨上运动的时间。 16．（2025·山西·一模）如图所示，间距为d的平行金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨顶端接一阻值为R的定值电阻，整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。将质量为m的金属棒从距离导轨底端高H处由静止释放，金属棒到达底端前已达到最大速度。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒下滑过程中始终与导轨垂直，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，重力加速度大小为g，求： (1)金属棒的最大速度； (2)金属棒在导轨上运动的时间t。 17．（2025·陕西西安·一模）如图所示，两根电阻不计的光滑水平导轨平行放置，间距，处于竖直向下的匀强磁场中，导轨左侧接一电容的电容器，初始时刻电容器带一定电荷量，电性如图所示。质量、电阻不计的金属棒垂直架在导轨上，闭合开关S后，棒由静止开始向右运动，且离开时己以匀速运动。下方光滑绝缘轨道间距也为，正对放置，其中为半径r=1.25m圆心角的圆弧，与水平轨道相切于两点，其中两边长度，以点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，右侧处存在磁感应强度大小为的磁场，磁场方向竖直向下。质量电阻的“U”型金属框静止于水平导轨处。导体棒自抛出后恰好能从处沿切线进入圆弧轨道，并在处与金属框发生完全非弹性碰撞，碰后组成导电良好的闭合线框一起向右运动。重力加速度的大小取。求： (1)棒离开时电容器上的电压； (2)初始时刻电容器所带电荷量； (3)棒与型金属框碰撞后瞬间的速度大小； (4)分析闭合线框能否穿过磁场区域，若能，求出线框离开磁场时的速度；若不能，求出线框停止时右边框的位置坐标。（已知：；结果可用根式表示） 交变电流 1. （2025·陕西·一模）如图所示，交流电电压，滑动变阻器（阻值）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数，灯泡（，100W）、（50V，50W）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 变压器输出电压频率为100Hz B. 电阻 C. 变压器原副线圈匝数比 D. 若将滑动变阻器触头向端移动，灯泡将会变暗 2．（2025·山西吕梁·一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为，已知该容器内的气体吸收的热量与其温度变化量成正比，即，其中已知，若电热丝产生的热量全部被气体吸收，当容器内气体压强达到加热前的2倍时，则下列说法正确的是（　　） A．变压器的输出电压为 B．变压器的输出功率为 C．容器内气体吸收的热量为 D．电热丝通电的时间为 3．（2025·山西忻州·一模）用一台手摇交流发电机通过一个自制变压器为小灯泡供电。已知小灯泡的额定电压为，变压器的原、副线圈匝数分别为600和150，当以某一转速转动发电机时，测得发电机的输出电压为，小灯泡两端的电压为。仅采取下列措施，可能使小灯泡正常发光的是（　　） A．减少原线圈的匝数并增加副线圈的匝数 B．提高发电机的转速并增加副线圈的匝数 C．将副线圈的匝数减少为125 D．将两个小灯泡并联起来接到副线圈两端 4．（2025·山西·一模）如图甲所示，变压器为理想变压器，图乙为端的输入电压，电阻，电动机M上标有“、”字样，电动机通过轻绳拉一个质量为的物体以的速度竖直向上匀速上升，此时电动机恰好正常工作，以下说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比是 B．电动机的电阻为 C．电流表示数是 D．若电动机突然被卡住了，电流表的示数变为 5．（2025·山西运城·一模）如图是电动升降机的内部结构示意图。理想变压器的原线圈两端接入如图所示正弦交流电源，原、副线圈的匝数比为 4∶1，副线圈与一个交流电流表和一个电动机串联。开关S闭合后，电动机带动质量为的物体以的速度匀速上升，此时电流表读数为2A，重力加速度，则（　　） A．原线圈两端正弦交流电压瞬时值 B．电动机的输入功率为110W C．电动机的效率15% D．电动机线圈电阻 6．（2025·山西太原·一模）如图所示，理想变压器左侧输入电压为U的交流电，原线圈匝数为，副线圈匝数为，。当闭合开关、，额定电压相同的两个白炽灯泡、均能正常发光，下列选项正确的是（　　） A．灯泡的额定电压为 B．灯泡、的功率之比为 C．闭合、，电路稳定后，若仅断开，会马上熄灭 D．若两个灯泡、位置互换，二者还能正常发光 7．（2025·陕西渭南·一模）含理想自耦变压器的电路图如图所示，a、b两端与电压有效值恒定的正弦交流电源相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均理想，最初变压器上的滑动触头位于M处。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片向左移动，则电压表的示数将增大 B．仅将由M滑动到N，则电流表的示数减小 C．仅改变的位置，若电流表示数增大，则消耗的功率增大 D．仅改变的位置，若电流表示数减小，则原线圈上电流的峰值减小 8．（2025·青海海南·一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上的交变电压。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为5V B．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表的示数变小 C．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电流表的示数变大 D．当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为110W 9．（2025·山西·一模）图甲中，单匝闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。当线圈以某一角速度转动时，穿过线圈的磁通量随时间按图乙中的正弦曲线Ⅰ变化；改变线圈转动的角速度，图像按正弦曲线Ⅱ变化。已知线圈的电阻为，则（　　） A．时，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的线图平面均垂直于磁感线 B．时，曲线Ⅱ对应的线圈中产生的感应电动势达最大值 C．曲线Ⅰ对应的线圈中交变电流的有效值为 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的线圈转速之比为5:4 10. （2025·山西大学附中·一模）一理想变压器与定值电阻和电阻箱组成如图所示电路，其中，a、b间接输出电压有效值恒定的交变电源。当电阻箱阻值为10Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。则该理想变压器的原、副线圈匝数之比为（ ） A. 6 B. 4 C. 3 D. 2 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 电磁感应和交流电 一、题型归纳 01.楞次定律 02.法拉第电磁感应定律 03.交变电流 二、题型训练 楞次定律 1．（2025·山西太原·一模）如图所示，矩形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，固定一水平金属棒AD，弹性金属丝绕过绝缘笔端点P与A、D连接，金属丝始终处于拉直状态且在纸面内，AD与金属丝的电阻均不可忽略。在绝缘笔端点P沿虚线从B点经C点移动到D点的过程中，下列说法正确的是（　　） A．三角形APD穿过的磁通量先增大后减小 B．三角形APD中的感应电流始终为0 C．A点的电势始终高于P点的电势 D．P点的电势始终高于D点的电势 【答案】D 【知识点】增反减同、磁通量的定义、公式、单位和物理意义 【详解】A．在绝缘笔沿虚线从B点经C点移动到D点的过程中，三角形APD的面积先不变后减小，故磁通量先不变后减小，故A错误； B．由“增反减同”可知，三角形中感应电流先为0，后沿顺时针方向，故B错误； CD．根据右手定则可知，A点的电势始终低于P点的电势，P点的电势始终高于D点的电势，故C错误，D正确。 故选D。 2．（2025·山西·一模）金属圆环放在光滑绝缘水平面上，直线MN是垂直于水平面向上的匀强磁场的边界，给圆环一个水平力使圆环沿图示方向匀速进入磁场，速度大小为v，速度方向与MN的夹角为，当圆环有一半进磁场时，下列说法正确的是（　　） A．圆环中有沿逆时针方向的感应电流 B．圆环受到的安培力方向与速度v方向相反 C．撤去水平力后，圆环将做曲线运动 D．撤去水平力后，圆环进磁场后的最小速度为0 【答案】C 【知识点】通电导线在磁场中的作用力方向、增反减同 【详解】A．由题意可知穿过圆环的磁通量向外增加，根据楞次定律可知，圆环中有沿顺时针方向的感应电流，故A错误； B．根据左手定则可知，圆环受到的安培力垂直于MN向下，故B错误； C．撤去水平力后，由于安培力与速度不在一条直线上，圆环将做曲线运动，故C正确； D．撤去拉力后，由于圆环受到的安培力垂直于MN向下，则圆环垂直MN方向做减速运动，沿MN方向做匀速运动，若圆环完全进入磁场前垂直MN方向的速度已经减为0，则圆环的最小速度为 若圆环完全进入磁场时垂直MN方向的速度还没有减为0，则圆环的最小速度大于，故D错误。 故选C。 3．（2025·山西河津·一模）如图甲所示，在水平面内有圆心为O、半径为r的圆形磁场区域，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，一个由同种材料、相同粗细金属制成的边长为r的等边三角形线框OAB置于磁场中，线框OAB单位长度的电阻为，则（　　） A．时间内，线框中的感应电流方向为顺时针方向 B．时间内，线框AB边所受安培力大小不变 C．时间内，线框中的感应电流大小为 D．时间内，线框中产生的热量为 【答案】C 【知识点】由B-t图象计算感生电动势的大小、增反减同 【详解】A．时间内，由图乙可知穿过线框中的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，线框中的感应电流方向为逆时针方向，故A错误； BCD．时间内，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中的感应电动势为 线框的总电阻为 则线框中的感应电流大小为 时间内，线框中产生的热量为 线框AB边所受安培力大小为 由于磁感应强度发生变化，所以时间内，线框AB边所受安培力大小发生变化，故BD错误，C正确。 故选C。 4．（2025·山西吕梁·一模）如图甲所示，线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器（可看作理想电流表）相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈，并与玻璃管无摩擦。实验观察到如图乙所示的感应电流随时间变化的图像，从上往下看线圈，规定顺时针方向为电流的正方向。不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A．本次实验中朝下的磁极可能是N极也可能是S极 B．与两段时间里图线与坐标轴围成的面积一定不相等 C．磁铁下落过程减少的重力势能一定大于增加的动能 D．磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时穿过线圈的磁通量会更大 【答案】C 【知识点】计算导轨切割磁感线电路中产生的热量、求导体棒运动过程中通过其截面的电量、增反减同 【详解】A．由乙图可知时间内线圈中电流为顺时针方向，根据楞次定律的“增反减同”可知本次实验中朝下的磁极是S极，故A错误； B．乙图中图线与横轴所围面积表示通过线圈横截面的电荷量，有 依题意线圈在与两段时间里的磁通量的变化量大小相同，所以这两段图线与坐标轴围成的面积大小相等，故B错误； C．由能量守恒可知磁铁下落过程减少的重力势能等于磁铁增加的动能与线圈中产生的焦耳热之和，故C正确； D．根据，磁铁若从更高处释放，它在穿过线圈的过程中，当电流为零时，穿过线圈的磁通量不变，故D错误。 故选C。 5．（2025·陕西榆林·一模）内部光滑的一截直铜管竖直静置在水平桌面而上，直径略小于铜管内径的圆柱形磁体从铜管上端由静止开始下落，磁体在铜管内下落的过程中不与管壁接触，不计空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．磁体在铜管内做匀加速直线运动 B．磁体下落过程中安培力对铜管做正功 C．磁体下落过程中铜管产生的焦耳热等于磁体动能的减少量 D．在磁体下落过程中，铜管对桌面的压力大于铜管所受的重力 【答案】D 【知识点】判断某个力是否做功，做何种功、来拒去留、常见力做功与相应的能量转化 【详解】A．磁体在铜管内下落过程中做加速运动，由于速度增加，阻碍作用增强，所以不是匀变速直线运动，故A错误； B．磁体下落过程中，对铜管的作用力向下，但铜管没有位移，所以安培力对铜管不做功，故B错误； C．磁体下落过程中铜管产生的焦耳热等于磁体机械能的减少量，故C错误； D．磁体下落过程中，磁场对铜管始终有竖直向下的安培力，由平衡条件和力的作用相互性可知，铜管对桌面的压力始终大于铜管所受的重力，故D正确。 故选D。 6．（2025·陕西西安·一模）若陕西地区地磁场的磁感应强度的竖直分量的大小随距离地面高度h的变化关系如图所示，一直升机将一始终保持水平的闭合金属导线框竖直向上匀速吊起，下列说法正确的是（    ） A．线框中有顺时针方向的感应电流（俯视） B．线框中的感应电流不断减小 C．线框中的感应电流不断增大 D．线框的四条边有向内收缩的趋势 【答案】A 【知识点】由B-t图象计算感生电动势的大小、增反减同 【详解】A．陕西地区位于北半球，地磁场的磁感应强度的竖直分量竖直向下，根据楞次定律，线框中有顺时针方向的感应电流（俯视），故A正确； BC．由法拉第电磁感应定律和 − h图像得，感应电动势大小为 感应电流的大小为 可知感应电动势E保持不变，则感应电流的大小保持不变，故BC错误； D．根据楞次定律，线框的四条边有向外扩张的趋势，故D错误。 故选A。 7．（2025·青海海东·一模）电吉他是现代科学技术的产物，从外形到音响都与传统的吉他有着明显的差别。电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，固定的条形磁体附近的金属弦被磁化，当金属弦上下振动时，在线圈中产生与弦振动情况对应的弱电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的是（　　） A．电吉他利用了自感现象 B．电吉他利用了互感现象 C．电吉他利用了电磁阻尼 D．当金属弦靠近磁体时，线圈端的电势较高 【答案】D 【知识点】楞次定律重要结论的推广应用 【详解】AB．自感现象是由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，互感现象是一个线圈中的电流发生变化在另一个线圈中产生感应电动势的现象，在电吉他中，金属弦被磁化后，其上下振动使穿过固定线圈中的磁通量发生变化，从而在线圈中产生感应电流，属于电磁感应现象，磁化后的金属弦在上下振动过程中没有被感应，所以不是利用了自感和互感的原理，AB错误； C．根据上述分析可知，电吉他主要利用电磁感应原理工作的，C错误； D．当金属弦靠近磁体时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场阻碍磁通量的增加，与原来磁场方向相反，结合右手定则可知，感应电流从b流入线圈，从a流出线圈，a点的电势较高，D正确。 故选D。 8．（2025·宁夏银川·一模）某兴趣小组使用图甲所示的装置，探究钕磁铁在长螺线管中运动产生的感应电流变化规律，将螺线管一端固定在铁架台上，电流传感器连接长螺线管的上下两端，将钕磁铁从靠近螺线管的上方由静止释放。在钕磁铁穿过整个线圈的过程中，不计空气阻力，下列说法错误的是（　　） A．时刻，穿过线圈磁通量的变化率为0 B．时间内，钕磁铁做匀加速直线运动 C．若只增加钕磁铁释放高度，则感应电流的峰值变大 D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，感应电流的方向不变 【答案】D 【知识点】法拉第电磁感应定律的表述和表达式、增反减同 【详解】A．由图乙可知时刻电流为0，说明此时感应电动势为0，由法拉第电磁感应定律可知此时穿过线圈磁通量的变化率为0，故A正确，不满足题意要求； B．时间内，电流为0，钕磁铁只受重力，钕磁铁做匀加速直线运动，故B正确，不满足题意要求； C．若只增加钕磁铁释放高度，钕磁铁切割磁感线速度变大，则感应电动势的峰值变大，感应电流的峰值变大，故C正确，不满足题意要求； D．若只调转钕磁铁的极性，再从同一位置释放，故感应电流也将反向，故D错误，满足题意要求。 故选D。 法拉第电磁感应定律 1．（2025·宁夏石嘴山·一模）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；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 时，金属棒中电流的大小为 B．在 时，金属棒受到安培力的方向竖直向下 C．在 时，金属棒受到安培力的大小为 D．在t=3t0时，金属棒中电流的方向向右 【答案】C 【知识点】由B-t图象计算感生电动势的大小、作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压 【详解】A．由图可知在0~2t0时间段内产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律有此时间段的电流大小为 故A错误； BC．根据安培力公式可知 由图可知在 时，磁场方向垂直纸面向外并逐渐增大，根据楞次定律可知产生顺时针方向的电流，再由左手定则可知金属棒受到的安培力方向竖直向上，故B错误，C正确； D．在t=2t0时，释放金属棒。电路中感应电流为零，安培力为零，金属棒在重力的作用下向下运动，在t=3t0时，磁场方向垂直纸面向外，金属棒速度向下，根据右手定则可知金属棒中的感应电流方向向左，故D错误。 故选C。 2．（2025·宁夏银川·一模）如图甲所示，光滑金属导轨abc和deO电阻不计，abed为边长为d的正方形，bc段为圆弧，O为圆弧的圆心，bOe=45°，ad间连接电阻为R的灯泡。0时刻开始电阻为R的导体棒绕O点沿圆弧转动，转动的角速度为，经2t0由b转到c。扇形区域内磁场恒定，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B0，正方形区域内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．若要使t0-2t0灯泡不发光，乙图中B的变化率为 B．0-t0灯泡发光且电流方向由a→d C．0-t0灯泡两端电压为 D．0-t0通过导体棒的电荷量为 【答案】A 【知识点】感生电动势与动生电动势并存 【详解】B．0-t0导体棒切割磁感线产生感应电动势，导体棒与灯泡构成闭合回路，灯泡发光，根据右手定则可知，电流方向由d→a，故B错误； C．0-t0导体棒切割磁感线产生感应电动势为 0-t0感应电流为 0-t0灯泡两端电压为 故C错误； D．0-t0通过导体棒的电荷量为 故D错误； A．若要使t0-2t0灯泡不发光，则说明回路中的感应电动势为零，则 根据法拉第电磁感应定律可得 解得乙图中B的变化率为 故A正确。 故选A。 3．（2025·山西·一模）如图甲所示，在水平面内有圆心为O、半径为r的圆形磁场区域，规定垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，一个由同种材料、相同粗细金属制成的边长为r的等边三角形线框OAB置于磁场中，线框OAB单位长度的电阻为，则（　　） A．时间内，线框中的感应电流方向为顺时针方向 B．时间内，线框AB边所受安培力大小不变 C．时间内，线框中的感应电流大小为 D．时间内，线框中产生的热量为 【答案】C 【知识点】增反减同、由B-t图象计算感生电动势的大小 【详解】A．时间内，由图乙可知穿过线框中的磁通量向外减小，根据楞次定律可知，线框中的感应电流方向为逆时针方向，故A错误； BCD．时间内，根据法拉第电磁感应定律可知，线框中的感应电动势为 线框的总电阻为 则线框中的感应电流大小为 时间内，线框中产生的热量为 线框AB边所受安培力大小为 由于磁感应强度发生变化，所以时间内，线框AB边所受安培力大小发生变化，故BD错误，C正确。 故选C。 4．（2025·陕西宝鸡·一模）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置长度为L的金属棒ab从距地面高为h处，以水平初速度抛出。设运动的整个过程中棒的取向不变，且不计空气阻力，已知重力加速度为g，则落地时金属棒a、b两端产生的感应电动势和电势高低，判断正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【知识点】导体棒平动切割磁感线产生的动生电动势 【详解】金属棒在运动过程中切割磁感线的分速度为水平速度，保持不变，则金属棒a、b两端产生的感应电动势大小为 根据左手定则可判断金属棒中电子在洛伦兹力的作用力下向a端移动，所以金属棒b端比a端电势高，即有 故选C。 5．（2025·山西大同·一模）如图，垂直纸面向外的匀强磁场中有一硬质导线框pOabc，其中正方形Oabc边长为L，线段pa=2L，该导线框在纸面内绕O点以角速度ω逆时针转动。则p、O、a、b、c各点电势关系为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【知识点】导体棒转动切割磁感线产生的动生电动势 【详解】相当于导体棒转动切割磁感线，根据右手定则可知O点电势最低，根据 有效长度， 可得 所以 故选A。 6．（2025·宁夏·一模）如图，在直角边长为的等腰直角三角形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，电阻为、边长也为的正方形导线框在纸面上向右匀速运动，、始终在同一直线上。取逆时针方向的电流为正，在线框通过磁场的过程中，其感应电流和间电势差随位移变化的图像可能正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【知识点】描绘线框两点间电势差的U-t图象、描绘线框进出磁场区域的I-t图象 【详解】AB．ad边的位置坐标x在0-L的过程，根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。线框bc边有效切线长度为l=L-x；感应电动势为 E=B（L-x）v 随x的增加电动势从开始的最大均匀减小，则感应电流均匀减小，同理，x在L-2L过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，感应电流也是从最大均匀减小，故A错误，B正确。 CD．正方形金属线框abcd进入磁场时，ad边为电源，若电源最大电动势 E=BLv=4U0 则 线框进入磁场过程中电动势均匀减小，则ubc均匀减小； 同理金属框abcd穿出磁场时，此时bc为电源，开始感应电动势最大，若电源最大电动势E=4U0，则 然后均匀减小，故CD错误。 故选B。 7．（2025·陕西汉中·一模）如图所示，水平绝缘地面上固定一足够长的光滑U形导轨，空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场。将质量为m的金属奉ab垂直放置在导轨上，在垂直于棒的恒定拉力F作用下，金属棒由静止开始向右运动，当金属棒的速度大小为v时，金属棒的加速度大小为a；当金属棒的速度大小为2v时，金属棒的加速度大小为。已知金属棒运动过程中始终与导轨接触良好，电路中除金属棒以外的电阻均不计，下列说法正确的是（　　） A． B．金属棒的最大速度为2v C．金属棒的最大加速度为2a D．当金属棒的速度大小为2v时撤去拉力F，金属棒的减速距离为 【答案】A 【知识点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压 【详解】A．设匀强磁场的磁感应强度大小为B，金属棒的电阻为R，导轨间距为L，则由牛顿第二定律， 联立解得， 故A正确； B．设金属棒的最大速度为vm，则有 解得 故B错误； C．当金属棒的速度为0时，金属棒的加速度最大，最大值 故C错误； D．撤去拉力F后，根据动量定理有 解得 故D错误。 故选A。 8．（2025·陕西榆林·一模）某电磁缓冲装置的原理如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨置于同一水平面内，两导轨左端之间与一阻值为的定值电阻相连，直线右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为的金属杆垂直导轨放置，在直线的右侧有与其平行的两直线和，且与、与间的距离均为。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终金属杆恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为。导轨的电阻及空气阻力均可忽略不计，下列说法中正矶的是（　　） A．金属杆经过时的速度为 B．在整个过程中，定值电阻产生的热量为 C．金属杆经过和区域，其所受安培力的冲量不同 D．若将金属杆的初速度变为原来的倍，则其在磁场中运动的最大距离大于原来的倍 【答案】A 【知识点】导体棒在不受拉力时运动的位移与速度的关系、计算导轨切割磁感线电路中产生的热量、求变力的冲量 【详解】A．设平行金属导轨间距为，金属杆在区域向右运动的过程中切割磁感线有， 金属杆在区域运动的过程中，时间内，根据动量定理有 则 由于 则上面方程左右两边累计求和，可得 设金属杆经过的速度为，同理对金属杆在区域运动的过程中根据动量定理，同理可得 综上有 则金属杆经过的速度等于，A正确； B．在整个过程中，根据能量守恒有 则在整个过程中，定值电阻产生的热量为 B错误； C．金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量为 因金属杆经过与区域滑行距离均为，所以金属杆所受安培力的冲量相同，C错误； D．根据A选项可得，金属杆以初速度在磁场中运动有 可见若将金属杆的初速度变为原来的倍，则金属杆在磁场中运动的最大距离等于原来的倍，D错误。 故选A。 9．（2025·山西太原·一模）如图所示为电磁炉的线圈及其工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉工作时，线圈内与锅体中的磁场方向时刻相反 B．可通过改变线圈内交变电流的频率来改变电磁炉的功率 C．电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均相同 D．电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为 【答案】B 【知识点】电磁灶的结构和原理 【详解】A．由楞次定律可知，电磁炉工作时，当线圈内的磁场增加时，锅体中的磁场方向与之相反，当线圈内的磁场减小时，锅体中的磁场方向与之相同，故A错误； B．锅体中感应电动势与线圈中电流的变化率成正比，可通过改变线圈内交变电流的频率来改变锅体中感应电动势的大小，进而改变电磁炉的功率，故B正确； C．由图可知，电磁炉的每匝线圈的面积不同，根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，每匝线圈在锅体中产生的感应电动势均不相同，故C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知，电磁炉工作时，若线圈中电流的频率为f，则锅体中涡流的频率为f，故D错误。 故选B。 10. （2025·宁夏中卫·一模）如图，间距为L的两根金属导轨平行放置并固定在绝缘水平桌面上，左端接有一定值电阻R，导轨所在平面存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。质量为m的金属棒置于导轨上，在水平拉力作用下从静止开始做匀加速直线运动，一段时间后撤去水平拉力，金属棒最终停在导轨上。已知金属棒在运动过程中，最大速度为v，加速阶段的位移与减速阶段的位移相等，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计摩擦及金属棒与导轨的电阻，则（　　） A. 金属棒在运动过程中，通过电阻R的最大电流为 B. 加速过程中通过金属棒的电荷量为 C. 加速过程中拉力做的功为 D. 金属棒加速的时间为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．金属棒在运动过程中，通过电阻R的最大电流为 故A正确； B．设加速阶段的位移与减速阶段的位移相等为x，根据，， 可得 可知加速过程中通过金属棒的电荷量等于减速过程中通过金属棒的电荷量，由动量定理可得 联立解得 故B正确； C．加速过程中拉力对金属棒做正功，安培力对金属棒做负功，由动能定理可得 所以 即加速过程中拉力做的功大于，故C错误； D．金属棒在加速度过程中有 又， 联立可得 故D正确。 故选ABD。 11. （2025·山西太学附中·一模）如图所示，QMH与DEK为两根固定的平行水平金属导轨，在QD和ME两侧分别接有相同的弧形金属导轨PQ、CD、MN、EF，导轨间距均为l。水平金属导轨QM和DE长度皆为L（足够长），只在其间分布有竖直向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场。水平导轨MH和EK间接有阻值为2R的定值电阻，由电键S控制通断，其它电阻均不计。a、b为材料相同、长度都为l的导体棒，跨接在弧形导轨上。已知a棒的质量为2m、电阻为R，b棒的质量为m、电阻为2R，初始b棒用插销固定（图中未画出）。两棒距水平导轨高度都为h，由静止释放a棒、b棒，两棒会分别通过DQ、EM进入匀强磁场区域，a棒、b棒在水平导轨上运动时不会相碰。两棒与导轨接触良好，不计棒与导轨间的摩擦。 （1）若闭合电键S，b棒插销固定，让a棒由静止释放，求a棒减速为零时，通过定值电阻电量和其上产生的焦耳热分别为多大？ （2）若拔去金属棒b的插销，断开电键S，同时释放a、b棒，两棒进入磁场后，立即撤去弧形轨道，如先离开磁场的某金属棒在离开磁场前已做匀速运动，则此棒从进入磁场到匀速运动的过程中其上产生的焦耳热多大？ （3）在（2）的情形下，求a、b两棒在磁场区域运动中的最近间距为多大？ 【答案】（1），；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）当闭合电键S，b棒插销固定时，a棒进入磁场的速度满足 解得 对a棒应用动量定理 由以上两式解得 由于b棒与定值电阻并联，且阻值相同，因此通过定值电阻的电量为 a棒减速为零时由能量守恒知识，整个电路中产生的总焦耳热为 根据焦耳定律可知定值电阻上产生的焦耳热为 （2）进入磁场后，a棒先向右做减速运动，后跟b棒一起向右做匀速运动；b棒先向左减速为零，然后反向向右加速至与a棒速度相等，最后一起匀速向右运动，b棒先离开磁场。 设a、b棒进入磁场的速度大小分别为va、vb。由于a、b两棒组成的系统水平方向所受的合外力为零，满足动量守恒，设两棒一起匀速运动时的速度为v1，取向右为正方向。则有 由以上三式解得 由能量守恒的知识 整个电路中产生的总焦耳热为 b棒上产生的焦耳热 （3）当b棒向左减速为零时，对其应用动量定理可得 由以上两式解得两棒的相对位移 当b棒反向加速至匀速时，对其应用动量定理可得 由以上两式解得两棒的相对位移 故两棒最小的间距为 12. （2025·山西·一模）如图为简易电磁炮的原理图。两足够长的平行光滑导轨水平放置，其间距为，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为。导轨左端通过导线和单刀双掷开关S连接电源和电容器，电源电动势为，内阻为，电容器的电容为。将质量为的匀质导体棒ab垂直导轨放置其上，先将开关接到“1”，待电容充电结束后将开关拔到“2”。已知导体棒接入电路部分的电阻为，忽略导线和导轨的电阻。不考虑电磁辐射及导电中电流产生的磁场，求： （1）导体棒加速度的最大值； （2）导体棒的最大动能。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 充电后，电容器电压为。开关接到“2”时导体棒速度为0，电容器两端电压的最大值为，导体棒中电流最大为，导体棒所受安培力的最大值为，加速度最大设为 故，， 解得 【小问2详解】 导体棒达到最大速度时，电路中电流为0，电容器两端电压为，电容器放出的电荷量为，导体棒最大动能为 导体棒达到最大速度时，电容器两端电压等于金属杆切割磁感线产生的感应电动势 故电容器放电量为 由动量定理， 又 解得 13. （2025·宁夏石嘴山·一模）如图，M、N是两根固定在水平面内间距为L的平行金属导轨，导轨足够长且电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，阻值均为R、质量均为m的两金属棒a、b垂直于导轨放置，金属棒a与导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒b光滑。0时刻金属棒a以初速度v0开始运动，此后运动过程中a、b始终与导轨垂直且接触良好，并且a、b不相碰，经时间t，金属棒a的速度减为零，重力加速度为g。求： （1）两金属棒的初始加速度a1、a2的大小； （2）t时刻金属棒b的速度v2的大小； 【答案】（1）， （2） 【解析】 【小问1详解】 金属棒a速度为v0时感应电动势为 回路中感应电流 对a棒受力分析，有 对b棒受力分析，有 联立解得 ， 【小问2详解】 0~t时间内，对金属棒a、b分别根据动量定理有 解得 14．（2024·青海海南·一模）如图甲所示，足够长的两平行金属导轨MN、PQ水平固定，两导轨电阻不计，且处在竖直向上的匀强磁场中。完全相同的导体棒a、b垂直放置在导轨上，并与导轨接触良好，两导体棒的电阻均为R=1.0Ω，且长度刚好等于两导轨间距L，两导体棒的间距也为L，磁场的磁感应强度按图乙所示的规律变化，当t=0.8s时导体棒刚好要滑动。已知L=2m，两导体棒的质量均为m=0.5kg，重力加速度大小，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。求： （1）导体棒与导轨间的动摩擦因数μ。 （2）0～0.8s内导体棒a中产生的焦耳热。 【答案】（1）μ=0.2；（2） 【知识点】由B-t图象计算感生电动势的大小 【详解】（1）磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化，则回路中电动势 电路中的电流 当t=0.8s时导体棒所受安培力 F=BIL=1N 此时导体棒刚好开始滑动，则导体棒所受的安培力大小刚好等于滑动摩擦力，则有 μmg=F 解得 μ=0.2 （2）根据焦耳定律，导体棒a中产生的焦耳热 代入数据，解得 15．（2025·山西晋城·一模）电磁炮的工作原理可简化为如图所示的电路：间距为的固定水平平行金属导轨、间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为的匀强磁场，轨道左端接一电动势为，内阻为的直流电源，将一质量为的金属棒从导轨上距导轨右端处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。电路中除电源内阻以外的电阻均不计，忽略所有摩擦。求：      (1)金属棒的最大速度； (2)电源产生的焦耳热； (3)金属棒在导轨上运动的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】求导体棒运动时间、或某力作用时间或者某个恒力大小、含有导体棒切割磁感线的电路 【详解】（1）金属棒的速度最大时，电路中的电流为0，有 解得 （2）设整个过程中通过电源的电荷量为，某时刻通过金属棒的电流为，根据动量定理可得 又 根据能量守恒可得 联立解得 （3）设金属棒某时刻的速度大小为，此时通过金属棒的电流为，随着速度的增大，电流减小，金属棒做加速度减小的加速运动，根据欧姆定律有 根据动量定理可得 联立可得 其中 联立解得 16．（2025·山西·一模）如图所示，间距为d的平行金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨顶端接一阻值为R的定值电阻，整个装置处于垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。将质量为m的金属棒从距离导轨底端高H处由静止释放，金属棒到达底端前已达到最大速度。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数，金属棒下滑过程中始终与导轨垂直，电路中除定值电阻以外的电阻均不计，重力加速度大小为g，求： (1)金属棒的最大速度； (2)金属棒在导轨上运动的时间t。 【答案】(1) (2) 【知识点】含有导体棒切割磁感线的电路、求导体棒运动时间、或某力作用时间或者某个恒力大小 【详解】（1）金属棒达到最大速度后，处于平衡状态，有 其中 ， 联立解得金属棒的最大速度为 （2）金属棒下滑过程中，根据动量定理有 其中 解得 17．（2025·陕西西安·一模）如图所示，两根电阻不计的光滑水平导轨平行放置，间距，处于竖直向下的匀强磁场中，导轨左侧接一电容的电容器，初始时刻电容器带一定电荷量，电性如图所示。质量、电阻不计的金属棒垂直架在导轨上，闭合开关S后，棒由静止开始向右运动，且离开时己以匀速运动。下方光滑绝缘轨道间距也为，正对放置，其中为半径r=1.25m圆心角的圆弧，与水平轨道相切于两点，其中两边长度，以点为坐标原点，沿导轨向右建立坐标系，右侧处存在磁感应强度大小为的磁场，磁场方向竖直向下。质量电阻的“U”型金属框静止于水平导轨处。导体棒自抛出后恰好能从处沿切线进入圆弧轨道，并在处与金属框发生完全非弹性碰撞，碰后组成导电良好的闭合线框一起向右运动。重力加速度的大小取。求： (1)棒离开时电容器上的电压； (2)初始时刻电容器所带电荷量； (3)棒与型金属框碰撞后瞬间的速度大小； (4)分析闭合线框能否穿过磁场区域，若能，求出线框离开磁场时的速度；若不能，求出线框停止时右边框的位置坐标。（已知：；结果可用根式表示） 【答案】(1)0.64V (2)0.864V (3) (4)不能， 【知识点】作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压、求导体棒运动过程中通过其截面的电量、利用动量守恒及能量守恒解决（类）碰撞问题 【详解】（1）离开时己以匀速运动，棒离开时电容器上的电压，则 （2）设初始时电容器两端电压为U0，导体棒从开始运动到稳定过程，电容器极板上电荷量变化量为△Q，导体棒稳定后的电动势为E，对导体棒，由动量定理有  BIL·Δt=m₁v₁-0，E=BLv₁ 而 由电流的公式有 整理有 （3）由于导体棒恰好能从C1C2处沿切线进入圆弧轨道，设进入瞬间导体棒的速度为v2，有 解得 设导体棒在与金属框碰撞前的速度为v3，由动能定理有 解得 金属棒和线框发生完全非弹性碰撞，设碰后速度为，有 解得 （4）线框的右边框进入磁场过程由动量定理有 整理有 解得 所以线框的右边框能完全离开，然后左边框开始以进入磁场，假设左边框仍能穿出磁场，则 解得 所以线框左边框不能穿出磁场，则 解得 所以线框右边框所处的坐标为 交变电流 1. （2025·陕西·一模）如图所示，交流电电压，滑动变阻器（阻值）的滑片处于某一位置时，理想交流电压表示数，灯泡（，100W）、（50V，50W）均恰好正常发光。变压器为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 变压器输出电压频率为100Hz B. 电阻 C. 变压器原副线圈匝数比 D. 若将滑动变阻器触头向端移动，灯泡将会变暗 【答案】B 【解析】 【详解】A．由可知，故变压器输出电压频率为 A错误； C．设变压器的输出电压为，灯泡正常发光，则 由题意可知变压器的输入电压为 故变压器原副线圈匝数比，C错误； B．变压器的输出电流为 由，可得 交流电源的电压有效值为 故电阻的阻值为 B正确； D．设副线圈总电阻为R，将变压器等效为一个电阻，则有 故 若将滑动变阻器触头向端移动，则副线圈总电阻变大，故等效电阻变大 由可知减小，又因为，故变大，所以变大，流过灯泡L1的电流变大，灯泡将会变亮，D错误。 故选B。 2．（2025·山西吕梁·一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈接在电压峰值为的正弦交变电源上，副线圈的回路中接有阻值为的电热丝，电热丝密封在绝热容器内，容器内封闭有一定质量的理想气体。接通电路开始加热，加热前气体温度为，已知该容器内的气体吸收的热量与其温度变化量成正比，即，其中已知，若电热丝产生的热量全部被气体吸收，当容器内气体压强达到加热前的2倍时，则下列说法正确的是（　　） A．变压器的输出电压为 B．变压器的输出功率为 C．容器内气体吸收的热量为 D．电热丝通电的时间为 【答案】BD 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系、理想变压器两端功率的计算、应用查理定律解决实际问题、计算系统内能改变、吸放热及做功 【详解】A．由原线圈正弦交流电的峰值可知变压器输入电压有效值为 设变压器副线圈的输出电压为U2，根据理想变压器的电压与匝数之间的关系有 联立解得 A错误； B．理想变压器的输出功率等于R的热功率，即 B正确； C．设加热前容器内气体的压强为p0，则加热后气体的压强为2p0，温度为T2，容器内的气体做等容变化，则有 由 解得气体吸收的热量 C错误； D．根据热力学第一定律 气体的体积不变，所以 容器是绝热容器，则 电热丝产生的热量全部被气体吸收 联立整理得 解得 D正确。 故选BD。 3．（2025·山西忻州·一模）用一台手摇交流发电机通过一个自制变压器为小灯泡供电。已知小灯泡的额定电压为，变压器的原、副线圈匝数分别为600和150，当以某一转速转动发电机时，测得发电机的输出电压为，小灯泡两端的电压为。仅采取下列措施，可能使小灯泡正常发光的是（　　） A．减少原线圈的匝数并增加副线圈的匝数 B．提高发电机的转速并增加副线圈的匝数 C．将副线圈的匝数减少为125 D．将两个小灯泡并联起来接到副线圈两端 【答案】AB 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系 【详解】ABC．根据题意可知，副线圈输出电压小于小灯泡的额定电压，要使小灯泡正常发光需要提高副线圈的输出电压，由理想变压器电压与匝数关系可知，可以通过减少原线圈的匝数；增加副线圈的匝数；增大原线圈输入电压，即提高发电机的转速；实现提高副线圈的输出电压，故AB正确，C错误； D．将两个小灯泡并联起来接到副线圈两端，并联电路各支路电压相等，副线圈输出电压不变，小灯泡两端电压不变，不能使小灯泡正常发光，故D错误。 故选AB。 4．（2025·山西·一模）如图甲所示，变压器为理想变压器，图乙为端的输入电压，电阻，电动机M上标有“、”字样，电动机通过轻绳拉一个质量为的物体以的速度竖直向上匀速上升，此时电动机恰好正常工作，以下说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比是 B．电动机的电阻为 C．电流表示数是 D．若电动机突然被卡住了，电流表的示数变为 【答案】AD 【知识点】理想变压器两端功率的计算 【详解】A．电动机正常工作，则 副线圈的电压 匝数比 A正确； C．根据 解得 C错误； B．由功率关系 电动机的电阻为 B错误； D．若电动机突然被卡住了，电动机相当于纯电阻 由 解得 D正确。 故选AD。 5．（2025·山西运城·一模）如图是电动升降机的内部结构示意图。理想变压器的原线圈两端接入如图所示正弦交流电源，原、副线圈的匝数比为 4∶1，副线圈与一个交流电流表和一个电动机串联。开关S闭合后，电动机带动质量为的物体以的速度匀速上升，此时电流表读数为2A，重力加速度，则（　　） A．原线圈两端正弦交流电压瞬时值 B．电动机的输入功率为110W C．电动机的效率15% D．电动机线圈电阻 【答案】BD 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系、含有电动机电路综合计算 【详解】A．根据题图表达式，可得原线圈两端正弦交流电压瞬时值 故A错误； B．根据理想变压器，可得电动机输入电压有效值为 电动机的输入功率 故B正确； C．电动机的输出功率 则电动机的效率为 故C错误； D．电动机的内部损耗功率为 求得电动机线圈电阻 故D正确。 故选BD。 6．（2025·山西太原·一模）如图所示，理想变压器左侧输入电压为U的交流电，原线圈匝数为，副线圈匝数为，。当闭合开关、，额定电压相同的两个白炽灯泡、均能正常发光，下列选项正确的是（　　） A．灯泡的额定电压为 B．灯泡、的功率之比为 C．闭合、，电路稳定后，若仅断开，会马上熄灭 D．若两个灯泡、位置互换，二者还能正常发光 【答案】AB 【知识点】变压器两端电路的动态分析 【详解】A．设小灯泡额定电压为，则变压器的输出电压 由可知变压器的输入电压为 故 解得 A正确； B．灯泡、的电流之比为 由可得，灯泡、的功率之比为 B正确； C．闭合、，电路稳定后，若仅断开，变压器右侧线圈因为自感现象，使逐渐熄灭，C错误； D．由上述分析可知，两灯泡两端电压相同，电流不同，故两灯电阻不同，若副线圈的灯泡电压仍为额定电压为，则流过两灯的电流均与没有互换之前不同，所以两个灯泡、位置互换，二者不能正常发光，D错误。 故选AB。 7．（2025·陕西渭南·一模）含理想自耦变压器的电路图如图所示，a、b两端与电压有效值恒定的正弦交流电源相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均理想，最初变压器上的滑动触头位于M处。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片向左移动，则电压表的示数将增大 B．仅将由M滑动到N，则电流表的示数减小 C．仅改变的位置，若电流表示数增大，则消耗的功率增大 D．仅改变的位置，若电流表示数减小，则原线圈上电流的峰值减小 【答案】AD 【知识点】变压器两端电路的动态分析 【详解】A．若仅将滑片向左移动，副线圈电压不变，由于滑动变阻器接入电路阻值变小，根据欧姆定律可知，副线圈的电流增大，电压表测量定值电阻两端的电压，由 可知，电压表的示数增大，A正确； B．若仅将由滑动到，副线圈匝数变大；原线圈电压不变，根据 可知副线圈电压变大，结合欧姆定律 可知，副线圈的电流变大，电流表的示数增大，B错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈的电流关系 解得 当仅改变的位置，若电流表示数减小，副线圈电压在减小，结合上述分析可知，副线圈匝数变小，故原线圈中电流的有效值减小，根据正弦交流电的峰值 故原线圈上电流的峰值减小，D正确； C．滑动变阻器消耗的功率 可知当时滑动变阻器消耗的功率最大，因滑动变阻器与定值电阻的数值关系不确定，仅改变的位置，若电流表示数增大，滑动变阻器消耗的功率变化不能确定，C错误。 故选AD。 8．（2025·青海海南·一模）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上的交变电压。下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为5V B．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表的示数变小 C．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电流表的示数变大 D．当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为110W 【答案】AC 【知识点】理想变压器两端电压与匝数的关系、理想变压器两端功率的计算、变压器两端电路的动态分析 【详解】A．依题意，理想变压器原线圈电压有效值 根据 解得电压表的示数为 故A正确； BC．由A选项分析可知，当滑动变阻器的滑片P向端移动时，其阻值减小，电压表的示数不变，由 可知电流表的示数变大，故B错误；C正确； D．当电流表的示数为时，变压器的输入功率为 故D错误。 故选AC。 9．（2025·山西·一模）图甲中，单匝闭合线圈abcd在匀强磁场中绕垂直磁场的轴转动。当线圈以某一角速度转动时，穿过线圈的磁通量随时间按图乙中的正弦曲线Ⅰ变化；改变线圈转动的角速度，图像按正弦曲线Ⅱ变化。已知线圈的电阻为，则（　　） A．时，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的线图平面均垂直于磁感线 B．时，曲线Ⅱ对应的线圈中产生的感应电动势达最大值 C．曲线Ⅰ对应的线圈中交变电流的有效值为 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的线圈转速之比为5:4 【答案】BC 【知识点】正弦式交流电的电动势和电流有效值、磁通量的定义、公式、单位和物理意义 【详解】A．由图乙时，两线圈，说明线圈平面与磁感线平行，A错误； B．时，由曲线Ⅱ得知此时线圈，线圈平面与磁感线平行，切割磁感线电动势最大，B正确； C．由曲线Ⅰ可得，故 电动势有效值为 由，得，C正确； D．由曲线Ⅱ得，故 由可得，曲线Ⅰ、Ⅱ对应线圈转速之比 D错误。 故选BC。 10. （2025·山西大学附中·一模）一理想变压器与定值电阻和电阻箱组成如图所示电路，其中，a、b间接输出电压有效值恒定的交变电源。当电阻箱阻值为10Ω时，电阻箱消耗的电功率最大。则该理想变压器的原、副线圈匝数之比为（ ） A. 6 B. 4 C. 3 D. 2 【答案】C 【解析】 【详解】设电源输出电压为U，则原线圈两端的电压 变压器原、副线圈两端的电压之比 变压器原、副线圈电流之比 结合上述有 则电阻箱消耗的电功率 根据数学二次函数的规律可知当电流为 此时P达到最大值，由于 此时可以解得 则有 又由于， 解得 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$