第52讲 电磁感应单杆、双杆和线框模型（专项训练）（黑吉辽蒙专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第52讲 电磁感应单杆、双杆和线框模型 目录 01 课标达标练 题型01 电磁感应中的单杆问题 题型02 电磁感应中的双杆问题 题型03 电磁感应中的导线框问题 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 电磁感应中的单杆问题 1．（2025·辽宁·一模）（多选）电动汽车通过能量回收装置增加电池续航。在行驶过程中，踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。某兴趣小组为研究其原理，设计了如图所示的模型：两个半径不同的同轴圆柱体间存在由内至外的辐向磁场，磁场方向沿半径方向，有一根质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒MN通过导电轻杆与中心轴相连，可绕轴无摩擦转动，金属棒所在之处的磁感应强度大小均为B，整个装置竖直方向放置。中心轴右侧接一单刀双掷开关：踩下驱动踏板，开关接通1，电池给金属棒供电，金属棒相当于电动机，所用电池的电动势为E，内阻为r；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接通2，金属棒相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C。初始时电容器不带电、金属棒MN静止，电路其余部分的电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．踩下驱动踏板瞬间，金属棒的加速度为 B．踩下驱动踏板后，从上往下看金属棒MN顺时针转动 C．踩下驱动踏板后，一段时间后金属棒匀速转动，此时金属棒两端的电压大小为 D．踩下驱动踏板后，当金属棒达到最大转动速度时松开驱动踏板，一段时间后金属棒匀速转动，此时电容器C上的带电量 2．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）两根相距为L的足够长金属直角导轨如图放置， 与水平，与竖直，转角、处用阻值为R的金属杆连接。整个装置处于水平向右、磁感应强度为的匀强磁场中。质量均为、电阻均为的两金属杆、垂直导轨放置且与导轨接触良好，、与直角导轨间的动摩擦因数均为，不计导轨电阻，重力加速度为g。由静止释放杆的同时，对杆施加一水平向左的外力，使其一直向左做匀速运动。当杆也匀速运动时，外力的大小为（　　） A． B． C． D． 3．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆处在水平导轨间的长度为L，电阻为2R，金属杆在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为，ab间电阻为3R，M、N两点电势分别为、，M、N两点间电势差为U，下列说法正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 4．（2024·辽宁沈阳·一模）如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场；窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和，质量均为金属棒垂直于导轨静止放置。现将金属棒自弧形导轨上距水平导轨高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，棒始终在窄轨磁场中运动，棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法不正确的是（　　） A．棒刚进入磁场时，棒的加速度方向水平向左 B．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒和棒组成的系统动量守恒 C．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过棒的电量为 D．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒上产生的焦耳热为 5．（2024·辽宁锦州·一模）如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻R，宽度为L，电阻不计，导轨处于磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中，一质量为m电阻不计的金属棒垂直导轨放置，在恒力F作用下，从静止开始运动，达到最大速度后撤去拉力，最终停止，已知从静止到达到最大速度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能，则下列说法正确的是（　　） A．运动过程中的最大速度 B．加速运动过程中运动的最大位移 C．撤去F后，通过R的电量 D．减速过程中运动的最大位移 6．（2025·辽宁盘锦·三模）（多选）如图所示，水平放置的平行光滑导轨间接有电阻R、电容为C的电容器和一个单刀双掷开关。两导轨间距为L，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B。一质量为m、接入电路中的电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置。现将开关拨至位置1，金属棒ab在水平恒力F的作用下由静止开始向右运动，当金属棒ab的速度达到最大时，开关拨至位置2，并撤去外力F，金属棒ab继续运动直至达到稳定状态。不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A．金属棒的最大速度是 B．开关拨至位置2后，金属棒稳定后的速度 C．电容器中储存的电荷量 D．开关拨至位置2后，导体棒运动的距离 7．（2024·辽宁朝阳·三模）（多选）如图所示，有两根足够长、间距为L的光滑竖直金属导轨，导轨上端接有开关、电阻、电容器，其中电阻的阻值为R，电容器（不会被击穿）的电容为C，质量为m的金属棒MN水平放置，整个装置放在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，不计金属棒和导轨的电阻。闭合某一开关，让MN沿导轨由静止开始释放，金属棒MN和导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。在金属棒MN沿导轨下滑的过程中，下列说法正确的是（    ） A．只闭合开关，金属棒MN先做匀加速运动，后做匀速运动 B．只闭合开关，通过金属棒MN的电流为 C．只闭合开关，金属棒MN先做加速运动，后做匀速运动 D．若只闭合开关，金属棒MN下降的高度为h时速度大小为v，则所用的时间为 8．（2025·辽宁大连·三模）（多选）如图，水平导轨间距为，按如图甲建立坐标系，在区域内有垂直纸面向里、大小为的匀强磁场，在的区域内有垂直纸面向里、大小按规律变化的磁场。一个质量为的导体棒，在外力的作用下从处开始向右运动，时恰好通过处，此过程中监测系统显示回路中的电流变化如图乙所示（前呈正弦规律变化，时恰好达到电流的峰值，之后稳定于）。已知导体棒接入电路的阻值为，闭合回路中的其他电阻忽略不计，且导体棒与导轨接触良好。下列说法正确的是（　　） A．导体棒通过时的速度大小为 B．在0至内电阻产生的焦耳热为 C．后，磁场每秒钟对导体棒的冲量大小为 D．导体棒在区域向右做匀速直线运动 02 电磁感应中的双杆问题 9．（2025·辽宁沈阳·二模）（多选）如图所示，两光滑平行的金属导轨底部固定在绝缘水平桌面上，其两端是竖直平面内的圆弧与底部平滑连接，导轨电阻不计，右端接一定值电阻R，底部水平部分所在空间内存在竖直向上的匀强磁场。现将一导体棒垂直于导轨从左侧圆弧上距桌面高处的M点由静止释放，导体棒到达右侧圆弧的最高点为距桌面高处的N点，此过程中电阻R产生的热量为，然后返回，再次到达左侧圆弧的最高点为距桌面高处的P点，此过程中电阻R产生的热量为，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，导体棒电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．一定等于 B．一定小于 C．一定大于 D．一定等于 10．（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）（多选）如图所示，M、N是两根固定在绝缘水平台面上的光滑平行金属导轨，导轨足够长且电阻忽略不计，导轨间存在垂直于台面向下的匀强磁场。阻值相等的两金属棒、的质量分别为、，两棒置于导轨上，最初两棒间存在一定的距离。时刻，棒获得一水平向右、大小为（可调）的初速度，此后运动过程中两棒始终与导轨垂直且接触良好。设、的间距为x，通过棒的电荷量为q，安培力对棒冲量的大小为I，从时刻至两棒运动稳定，棒上产生的焦耳热为Q。下列图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 11．（2024·江西吉安·模拟预测）（多选）如图，光滑的水平导轨由间距为的宽导轨和间距为L的窄导轨组成，宽导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，窄导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，由同一粗细均匀的直导棒截成的a、b两段导棒分别垂直宽、窄导轨放置，a、b两段导棒的质量分别为、m，接入电路的电阻分别为、R，给导棒a一个向右的初速度，当a刚要滑离宽导轨时加速度恰好为零，此后导棒a滑上窄导轨，不计导轨电阻，窄导轨足够长，两导棒在导轨上运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A．导棒a开始运动时的加速度大小为 B．导棒a刚要滑离宽导轨时速度大小为 C．导棒b最终的速度大小为 D．整个过程回路中产生的焦耳热为 12．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）（多选）如图，两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MNPQ和，固定在水平面上，MN与距离为2L，PQ与距离为L。金属棒a和b的质量分别为2m和m，长度分别为2L与L，金属棒a、b分别垂直放在导轨和上，保持静止。整个装置处于竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场中。现a棒获得水平向右初速度，a始终在上运动，b始终在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（　　） A．金属棒a做加速度减小的减速运动，b做加速度增大的加速运动 B．金属棒a和b运动稳定时回路感应电动势为零 C．金属棒a和b运动稳定时均做匀速运动，且速度大小满足 D．在整个运动过程中，流过金属棒a的电荷量是 03电磁感应中的导线框问题 13．（2025·河北·模拟预测）（多选）如图所示，光滑水平面上分布着垂直于水平面向下的平行边界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ的磁感应强度大小为，磁场Ⅱ的磁感应强度大小未知，磁场宽度均为，磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的相近边界距离为。距磁场Ⅰ左边界处有一边长为、电阻为、质量为的单匝金属线框abcd，受到恒力的作用从静止开始运动，线框穿过磁场Ⅰ、Ⅱ过程中均匀速。不计一切摩擦阻力，运动过程中bc边始终平行于磁场边界，下列说法正确的是（　　） A．磁场Ⅱ的磁感应强度大小为 B．线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 C．线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 D．线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 14．（24-25高二上·吉林·期末）（多选）如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁磁感应强度的大小分别为，，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为a，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时的速度为，则下列判断正确的是（　　） A．此时感应电流为顺时针方向 B．此时线框的加速度大小为 C．此过程中通过线框截面的电量为 D．此时线框的电功率为 15．（2025·河北廊坊·模拟预测）（多选）如图所示，水平虚线M、N间存在垂直于纸面向里、沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，边长为L的正方形导体框abcd由虚线M上方无初速度释放，在释放瞬间ab边与虚线M平行且相距为L．已知导体框的质量为m，电阻为R，线框cd边刚要进磁场时，线框的加速度为零，线框ab边刚进磁场时和刚出磁场时速度相同，重力加速度为g，导体框在运动过程中始终在垂直于磁场的竖直面内，ab边始终水平，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（    ） A．线框进磁场的过程可能是加速运动 B．线框进磁场过程通过线框截面的电量为 C．通过整个磁场，线框中产生的焦耳热为 D．M、N间的距离为 16．（2025·广西·一模）（多选）在轨稳定运行的天和核心舱内，我国航天员进行的某次科研实验如图所示：一个正方形闭合线圈以速度v1垂直磁场边界进入矩形匀强磁场区域，此后线圈穿过该磁场，若线圈恰好离开磁场时的速度大小为v2，则下列关于线圈的说法正确的是（　　） A．进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向 B．离开磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向 C．完全进入磁场时的速度等于 D．完全进入磁场时的速度小于 17．（24-25高三下·河南·阶段练习）（多选）如图所示，间距为的足够长光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左端接有阻值为的定值电阻，质量为的金属导体棒垂直放置在导轨上，金属棒接入电路的电阻为，整个装置处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，用大小为的水平恒力作用在导体棒上，金属棒运动速度达到最大，最大为，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，则下列判断正确的是（　　） A．当金属棒速度为时，金属棒的加速度为 B．金属棒加速运动的距离为 C．金属棒加速运动过程中，通过电阻的平均电流为 D．金属棒加速运动过程中，电阻中产生的焦耳热为 18．（2025·辽宁·三模）（多选）如图所示，光滑的水平金属导轨宽为且足够长，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为；导轨左端接有电容为的电容器，击穿电压足够大；质量为、电阻为的金属棒与导轨垂直且在运动过程中接触良好。若电容器开始不带电，给金属棒水平向右的初速度，闭合开关后，导体棒最终匀速运动速度为；若电容器开始带电量为，金属棒初速度为，闭合开关后，导体棒最终匀速运动速度为；则（　　） A． B． C． D． 19．（24-25高三上·辽宁丹东·期末）（多选）如图，足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L，图中左侧是电阻不计的金属导轨，右侧是绝缘轨道。金属导轨部分处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为；右侧以O为原点，沿导轨方向建立x轴，右侧存在分布规律为的竖直向下的磁场（图中未标出）。一质量为m、阻值为R、三边长度均为L的U形金属框，左端紧靠平放在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）处于静止状态。长为2L，质量为2m，接入电路中的阻值为R的导体棒a处在间距为2L的金属导轨上，长为L、质量为m、接入电路中的阻值为R的导体棒b处在间距为L的金属导轨上。现同时给导体棒a、b大小相同的水平向右的初速度，当导体棒b运动至时，导体棒a中已无电流。导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起构成回路，导体棒a、b、金属框与导轨始终接触良好，导体棒a被立柱挡住没有进入右侧轨道。下列说法正确的是（　　） A．导体棒a、b获得相同的水平向右的初速度后，导体棒a做匀减速运动 B．导体棒b运动至时的速度大小为 C．导体棒b运动至前，导体棒a和导体棒b构成的回路产生的热量为 D．导体棒b与U形金属框碰撞后至停止的过程中，通过导体棒b截面的电荷量为 20．（25-26高三上·黑龙江·开学考试）（多选）如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线的右侧存在磁感应强度的匀强磁场，的左侧有一质量的矩形线圈，边长，线圈电阻。时，用一恒定拉力拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间，线圈的边到达磁场边界，此时立即将拉力改为变力，又经过，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流随时间变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．恒定拉力大小为 B．线圈在第内的加速度大小为 C．线圈边长 D．在第内流过线圈的电荷量为 21．（2025·辽宁·模拟预测）如图（a）所示，两根平行长直轨道水平固定，左端有一单刀双掷开关S可在电容器C和定值电阻R之间切换。光滑金属棒垂直于导轨放置，金属棒和导轨的电阻不计，导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场。现将开关S接a端，时刻，金属棒在水平恒力F作用下由静止开始运动，运动过程中金属棒与导轨始终接触良好；通过金属棒的电荷量q随时间变化的图像如图（b）所示。已知电容器的电容，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T，平行导轨间距，金属棒的质量，定值电阻。 (1)求前2s内水平恒力F做的功； (2)若开关S接b端，保持水平恒力F大小不变拉动金属棒由静止开始向右运动，求电阻R的最大电功率；（结果保留2位有效数字） (3)若不加水平恒力F，开关S接b端，给金属棒水平向右的初速度，求金属棒向右移动的最大距离。 22．（2025·辽宁·二模）如图甲所示，粗细均匀的无限长光滑平行导轨固定在倾角的斜面上，在边界EF下方区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场B，有两根相同金属棒ab、cd分别从磁场边界EF上方位置和边界EF位置同时由静止释放，cd棒运动的图像如图乙所示，其中OM、NP段为曲线，其它段为直线。已知磁感应强度，导轨间距，导体棒的质量均为，导体棒电阻均为，导轨电阻不计，g取。求： (1)的大小并直接写出ab棒在整个运动过程中加速度的最大值； (2)从到导体棒cd位移大小； (3)导体棒ab进入磁场后，通过导体棒ab的电荷量。 23．（2025·辽宁鞍山·三模）如图所示，一倾角的光滑固定斜面的顶端放有质量的电阻不计的U形导体框。一阻值、质量的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF，EF与斜面底边平行，长度。初始时CD与EF相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面向上的磁感应强度大小的有界匀强磁场，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行。金属棒在磁场中做匀速运动，直到离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边恰好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好。重力加速度，，。 (1)求金属棒在磁场中运动时所受的安培力； (2)求金属棒与导体框之间的动摩擦因数； (3)求导体框在磁场中匀速运动过程中克服安培力做的功。 24．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）如图所示，圆弧导轨与水平导轨平滑相连，其末端GH处通过绝缘物质与倾斜金属导轨平滑连接，所有导轨间距均为，倾斜导轨与水平方向夹角为θ，倾斜导轨足够远处连接有电感为L的电感线圈。CD与EF间的导轨粗糙，宽度为d，其他导轨均可视为光滑。矩形ABCD区域、EFGH区域与倾斜导轨区域均存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为。金属棒b静止在EFGH区域，金属棒a在圆弧导轨上与水平导轨间高度差为h的位置由静止释放，最终恰好停在EF边界处，此时金属棒b恰能从GH处滑入倾斜导轨。金属棒a与CD、EF间的粗糙导轨的动摩擦因数为μ，金属棒a的电阻为R，金属导轨与金属棒b的电阻均不计，金属棒a、b的质量均为m，长度均为，重力加速度取g。求： (1)在金属棒a刚进入磁场瞬间，金属棒a的速度大小与金属棒b的加速度大小； (2)金属棒a在离开ABCD区域后产生的焦耳热Q； (3)金属棒b能沿倾斜导轨向下滑行的最大距离。（已知自感线圈的自感电动势，其自身的电阻为零） 1．（2023·北京·高考真题）如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（   ） A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）如图，光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于的匀强磁场，其磁感应强度大小为B。甲、乙两个合金导线框的质量均为m，长均为，宽均为L，电阻分别为R和。两线框在光滑水平面上以相同初速度并排进入磁场，忽略两线框之间的相互作用。则（    ） A．甲线框进磁场和出磁场的过程中电流方向相同 B．甲、乙线框刚进磁场区域时，所受合力大小之比为 C．乙线框恰好完全出磁场区域时，速度大小为0 D．甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热之比为 3．（2022·上海·高考真题）如图，一个正方形导线框以初速v0向右穿过一个有界的匀强磁场。线框两次速度发生变化所用时间分别为t1和t2，以及这两段时间内克服安培力做的功分别为W1和W2，则（　　） A．t1＜t2，W1＜W2 B．t1＜t2，W1>W2 C．t1>t2，W1＜W2 D．t1>t2，W1>W2 4．（江苏·高考真题）如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中： (1)感应电动势的大小E； (2)所受拉力的大小F； (3)感应电流产生的热量Q。 5．（2025·福建·高考真题）如图所示，光滑斜面倾角为θ=30°，Ⅰ号区域与Ⅱ号区域均存在垂直斜面向外的匀强磁场。正方形线框abcd质量为m，总电阻为R，粗细均匀，Ⅰ号区域长为L1，Ⅱ号区域长为L2，两区域间无磁场的区域长度大于线框长度。线框从某一位置释放，cd边进入Ⅰ号区域时速度为v，且直到ab边离开Ⅰ号区域时，速度始终为v，当cd边进入Ⅱ号区域时的速度和ab边离开Ⅱ号区域时的速度一致，已知重力加速度为。则： (1)求线框释放时，cd边与Ⅰ区域上边缘的距离； (2)求cd边进入Ⅰ号区域时，cd边两端的电势差； (3)求线框进入Ⅱ号区域到完全离开过程中克服安培力做功的功率。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第52讲 电磁感应单杆、双杆和线框模型 目录 01 课标达标练 题型01 电磁感应中的单杆问题 题型02 电磁感应中的双杆问题 题型03 电磁感应中的导线框问题 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 电磁感应中的单杆问题 1．（2025·辽宁·一模）（多选）电动汽车通过能量回收装置增加电池续航。在行驶过程中，踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车时发电机工作回收能量。某兴趣小组为研究其原理，设计了如图所示的模型：两个半径不同的同轴圆柱体间存在由内至外的辐向磁场，磁场方向沿半径方向，有一根质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒MN通过导电轻杆与中心轴相连，可绕轴无摩擦转动，金属棒所在之处的磁感应强度大小均为B，整个装置竖直方向放置。中心轴右侧接一单刀双掷开关：踩下驱动踏板，开关接通1，电池给金属棒供电，金属棒相当于电动机，所用电池的电动势为E，内阻为r；松开驱动踏板或踩下刹车，开关自动切换接通2，金属棒相当于发电机，给电容器充电，所接电容器电容为C。初始时电容器不带电、金属棒MN静止，电路其余部分的电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．踩下驱动踏板瞬间，金属棒的加速度为 B．踩下驱动踏板后，从上往下看金属棒MN顺时针转动 C．踩下驱动踏板后，一段时间后金属棒匀速转动，此时金属棒两端的电压大小为 D．踩下驱动踏板后，当金属棒达到最大转动速度时松开驱动踏板，一段时间后金属棒匀速转动，此时电容器C上的带电量 【答案】ABD 【详解】A．踩下驱动踏板瞬间，根据牛顿第二定律有 其中 解得 故A正确； B．踩下驱动踏板后，电流方向由M到N，根据左手定则可知，金属棒MN顺时针转动，故B正确； CD．当金属棒所能达到的最大线速度满足，金属棒中的无电流通过，即金属棒切割磁感线关生的感应电动势为E，即 当金属棒由最大速度减速至匀速转动，由动量定理可得 当电路达到稳定时，回路中无电流，电容器两端电压与金属棒切割产生的感应电动势相等 联立得， 故C错误，D正确； 故选ABD。 2．（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）两根相距为L的足够长金属直角导轨如图放置， 与水平，与竖直，转角、处用阻值为R的金属杆连接。整个装置处于水平向右、磁感应强度为的匀强磁场中。质量均为、电阻均为的两金属杆、垂直导轨放置且与导轨接触良好，、与直角导轨间的动摩擦因数均为，不计导轨电阻，重力加速度为g。由静止释放杆的同时，对杆施加一水平向左的外力，使其一直向左做匀速运动。当杆也匀速运动时，外力的大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】题意知cd杆向下以某一速率匀速运动，对cd杆，由平衡条件有 分析可知，只有cd杆产生电动势，即cd杆相当于电源，即电动势 因为 由于ab杆向左也做匀速运动，对ab杆，由平衡条件有 其中 联立解得 故选A。 3．（24-25高二下·黑龙江哈尔滨·阶段练习）如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆处在水平导轨间的长度为L，电阻为2R，金属杆在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为，ab间电阻为3R，M、N两点电势分别为、，M、N两点间电势差为U，下列说法正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】B 【详解】由右手定则可以判定导体棒中电流的方向为由N到M，因此M点电势高； 导体棒切割磁感线的有效长度为 导体棒产生的动生电动势为 则MN间的电势差为 故选B。 4．（2024·辽宁沈阳·一模）如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场；窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和，质量均为金属棒垂直于导轨静止放置。现将金属棒自弧形导轨上距水平导轨高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，棒始终在窄轨磁场中运动，棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法不正确的是（　　） A．棒刚进入磁场时，棒的加速度方向水平向左 B．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒和棒组成的系统动量守恒 C．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过棒的电量为 D．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒上产生的焦耳热为 【答案】B 【详解】A．根据右手定则，棒进入磁场时，棒的电流方向向外，则棒的电流方向向内，根据左手定则可得，棒的安培力方向向左，所以棒加速度方向水平向左，故A正确； B．根据左手定则，棒受到的安培力方向都向左，故棒组成的系统合外力不为零，动量不守恒，故B错误； C．对棒，根据动能定理 解得 当棒达到稳定时 即 对棒，由动量定理 对棒，由动量定理 通过棒的电荷量为 以上各式联立，解得 故C正确； D．根据能量守恒 解得 则b棒上产生的焦耳热为 故D正确。 本题选不正确的，故选B。 5．（2024·辽宁锦州·一模）如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻R，宽度为L，电阻不计，导轨处于磁感应强度为B的竖直向上的匀强磁场中，一质量为m电阻不计的金属棒垂直导轨放置，在恒力F作用下，从静止开始运动，达到最大速度后撤去拉力，最终停止，已知从静止到达到最大速度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能，则下列说法正确的是（　　） A．运动过程中的最大速度 B．加速运动过程中运动的最大位移 C．撤去F后，通过R的电量 D．减速过程中运动的最大位移 【答案】AD 【详解】A．达到最大速度时，导体棒受力平衡，则有 解得 A正确； B．对导体棒，在加速过程中，根据动能定理得 根据功能关系有 解得 B 错误； C．撤去F后，根据动量定理得 累加得 解得 C错误； D．撤去F后，导体棒开始减速运动，根据动量定理得 累加得 解得 D正确。 故选AD。 6．（2025·辽宁盘锦·三模）（多选）如图所示，水平放置的平行光滑导轨间接有电阻R、电容为C的电容器和一个单刀双掷开关。两导轨间距为L，匀强磁场垂直于导轨平面向下，磁感应强度大小为B。一质量为m、接入电路中的电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置。现将开关拨至位置1，金属棒ab在水平恒力F的作用下由静止开始向右运动，当金属棒ab的速度达到最大时，开关拨至位置2，并撤去外力F，金属棒ab继续运动直至达到稳定状态。不计导轨电阻，下列说法正确的是（　　） A．金属棒的最大速度是 B．开关拨至位置2后，金属棒稳定后的速度 C．电容器中储存的电荷量 D．开关拨至位置2后，导体棒运动的距离 【答案】ACD 【详解】A．当开关拨至位置1时，金属棒ab在水平恒力F的作用下开始运动，此时金属棒受到水平恒力和安培力的作用，根据安培力公式，， 所以 当金属棒达到最大速度时，加速度为零，此时水平恒力F与安培力大小相等，即 解得金属棒的最大速度，故A正确； B．当开关拨至位置2后，电路中接入了电容器，此时金属棒和电容器组成闭合回路，金属棒在磁场中运动产生感应电动势，对电容器充电，当电容器两端电压与感应电动势相等时，电路中电流为零，金属棒达到稳定状态，设金属棒稳定后的速度为v，此时感应电动势 由于电容器两端电压等于金属棒两端电压，故有 此过程由动量定理，可得， 联立得，故B错误； C．电容器中储存的电荷量，故C正确； D．由于 所以，故D正确。 故选ACD。 7．（2024·辽宁朝阳·三模）（多选）如图所示，有两根足够长、间距为L的光滑竖直金属导轨，导轨上端接有开关、电阻、电容器，其中电阻的阻值为R，电容器（不会被击穿）的电容为C，质量为m的金属棒MN水平放置，整个装置放在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，不计金属棒和导轨的电阻。闭合某一开关，让MN沿导轨由静止开始释放，金属棒MN和导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。在金属棒MN沿导轨下滑的过程中，下列说法正确的是（    ） A．只闭合开关，金属棒MN先做匀加速运动，后做匀速运动 B．只闭合开关，通过金属棒MN的电流为 C．只闭合开关，金属棒MN先做加速运动，后做匀速运动 D．若只闭合开关，金属棒MN下降的高度为h时速度大小为v，则所用的时间为 【答案】BC 【详解】AB．只闭合开关S2，在金属棒MN运动过程中取一段时间，且趋近于零，设金属棒的加速度大小为a，则有 对金属棒，根据牛顿第二定律有 解得 可知金属棒做匀加速直线运动，A错误，B正确； C．只闭合开关S1，金属棒MN刚释放时有 之后金属棒受重力和安培力共同作用，根据牛顿第二定律有 又 其中金属棒的速度v在增大，则金属棒做加速度减小的加速运动，直到安培力和重力平衡后做匀速直线运动，C正确； D．若只闭合开关S1，金属棒MN下降高度为h时速度为v，则在这个过程中对金属棒用动量定理有 又 解得 D错误。 故选BC。 8．（2025·辽宁大连·三模）（多选）如图，水平导轨间距为，按如图甲建立坐标系，在区域内有垂直纸面向里、大小为的匀强磁场，在的区域内有垂直纸面向里、大小按规律变化的磁场。一个质量为的导体棒，在外力的作用下从处开始向右运动，时恰好通过处，此过程中监测系统显示回路中的电流变化如图乙所示（前呈正弦规律变化，时恰好达到电流的峰值，之后稳定于）。已知导体棒接入电路的阻值为，闭合回路中的其他电阻忽略不计，且导体棒与导轨接触良好。下列说法正确的是（　　） A．导体棒通过时的速度大小为 B．在0至内电阻产生的焦耳热为 C．后，磁场每秒钟对导体棒的冲量大小为 D．导体棒在区域向右做匀速直线运动 【答案】ACD 【详解】A．由题知，在的区域内磁感应强度的变化规律为 则处的磁感应强度为 由乙图知，此时感应电流为 根据法拉第电磁感应定律有 代入数据解得，故A正确； B．由题知，在内的电流呈正弦规律变化，则电流的有效值为 则电阻产生的焦耳热为，故B错误； C．0.5s后，电流强度大小不变，恒为，磁场每秒钟对导体棒的冲量大小，故C正确； D．0.5s后，电流强度大小不变，根据 可知速度不变，导体棒在区域向右做匀速直线运动，故D正确。 故选ACD。 02 电磁感应中的双杆问题 9．（2025·辽宁沈阳·二模）（多选）如图所示，两光滑平行的金属导轨底部固定在绝缘水平桌面上，其两端是竖直平面内的圆弧与底部平滑连接，导轨电阻不计，右端接一定值电阻R，底部水平部分所在空间内存在竖直向上的匀强磁场。现将一导体棒垂直于导轨从左侧圆弧上距桌面高处的M点由静止释放，导体棒到达右侧圆弧的最高点为距桌面高处的N点，此过程中电阻R产生的热量为，然后返回，再次到达左侧圆弧的最高点为距桌面高处的P点，此过程中电阻R产生的热量为，运动过程中导体棒与导轨始终垂直且接触良好，导体棒电阻不计，下列说法正确的是（　　） A．一定等于 B．一定小于 C．一定大于 D．一定等于 【答案】AC 【详解】AB．设两导轨的间距为L，匀强磁场的磁感应强度大小为B，导体棒的质量为m，导体棒第一次进磁场时的速度为，第一次出磁场时的速度为，导体棒第一次经过磁场的过程中根据动量定理有 将代入可得 式中的v为此过程的平均速度，设导轨水平部分的长度为s，有 联立解得 根据机械能守恒定律可知，导体棒第二次进磁场时的速度为，设第二次出磁场时的速度为，同理有 根据机械能守恒定律有 解得，， 有 A项正确，B项错误； CD．因为 故 根据能量守恒定律有， 故，C项正确，D项错误。 故选AC。 10．（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）（多选）如图所示，M、N是两根固定在绝缘水平台面上的光滑平行金属导轨，导轨足够长且电阻忽略不计，导轨间存在垂直于台面向下的匀强磁场。阻值相等的两金属棒、的质量分别为、，两棒置于导轨上，最初两棒间存在一定的距离。时刻，棒获得一水平向右、大小为（可调）的初速度，此后运动过程中两棒始终与导轨垂直且接触良好。设、的间距为x，通过棒的电荷量为q，安培力对棒冲量的大小为I，从时刻至两棒运动稳定，棒上产生的焦耳热为Q。下列图像可能正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】ACD 【详解】A．、棒所受安培力大小相等、方向相反，因棒质量为棒质量的2倍，可知每时每刻棒的加速度大小为棒的2倍，由动量守恒定律可知最终两棒速度相同，设为，有 得出，故A正确； B．设时间内、棒的平均速度分别为、，记最初两棒之间距离为，则 q为x的一次函数，在纵轴上的截距为负值，故B错误； C．安培力对棒的冲量大小 I为x的一次函数，在x轴上的截距为正，故C正确； D．由能量守恒定律可知 得出，可知Q为的二次函数，故D正确。 故选ACD。 11．（2024·江西吉安·模拟预测）（多选）如图，光滑的水平导轨由间距为的宽导轨和间距为L的窄导轨组成，宽导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中，窄导轨处在竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，由同一粗细均匀的直导棒截成的a、b两段导棒分别垂直宽、窄导轨放置，a、b两段导棒的质量分别为、m，接入电路的电阻分别为、R，给导棒a一个向右的初速度，当a刚要滑离宽导轨时加速度恰好为零，此后导棒a滑上窄导轨，不计导轨电阻，窄导轨足够长，两导棒在导轨上运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A．导棒a开始运动时的加速度大小为 B．导棒a刚要滑离宽导轨时速度大小为 C．导棒b最终的速度大小为 D．整个过程回路中产生的焦耳热为 【答案】ABD 【详解】A．导棒a开始运动时的加速度大小为 故A正确； B．设导棒a刚要滑离宽导轨时，a、b导体棒的速度分别为，，则有 对a、b导体棒根据动量定理有 解得 ， 故B正确； C．a滑上窄导轨后，a、b组成的系统动量守恒，则 解得 故C错误； D．整个过程回路中产生的焦耳热为 故D正确。 故选ABD。 12．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）（多选）如图，两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MNPQ和，固定在水平面上，MN与距离为2L，PQ与距离为L。金属棒a和b的质量分别为2m和m，长度分别为2L与L，金属棒a、b分别垂直放在导轨和上，保持静止。整个装置处于竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场中。现a棒获得水平向右初速度，a始终在上运动，b始终在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（　　） A．金属棒a做加速度减小的减速运动，b做加速度增大的加速运动 B．金属棒a和b运动稳定时回路感应电动势为零 C．金属棒a和b运动稳定时均做匀速运动，且速度大小满足 D．在整个运动过程中，流过金属棒a的电荷量是 【答案】BC 【详解】A．因金属棒a向右运动，受安培力向左，则a做减速运动，金属棒b受安培力向右做加速运动，根据牛顿第二定律可知 ， 其中电流为 因此电流减小，都做减速度减小的运动，最后二者做匀速直线运动，A错误； B．稳定后，两棒均做匀速直线运动，磁通量不变，回路中的电动势为零，B正确； C．由于感应电动势为零，所以 解得 C正确； D．设整个过程中，电路中的平均电流为，由动量定理可知 对于棒 对于棒 解得 D错误。 故选BC。 03电磁感应中的导线框问题 13．（2025·河北·模拟预测）（多选）如图所示，光滑水平面上分布着垂直于水平面向下的平行边界匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ的磁感应强度大小为，磁场Ⅱ的磁感应强度大小未知，磁场宽度均为，磁场Ⅰ和磁场Ⅱ的相近边界距离为。距磁场Ⅰ左边界处有一边长为、电阻为、质量为的单匝金属线框abcd，受到恒力的作用从静止开始运动，线框穿过磁场Ⅰ、Ⅱ过程中均匀速。不计一切摩擦阻力，运动过程中bc边始终平行于磁场边界，下列说法正确的是（　　） A．磁场Ⅱ的磁感应强度大小为 B．线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 C．线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 D．线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 【答案】BCD 【详解】A．线框从静止开始至bc边到达磁场Ⅰ左边界过程，有 得 线框ad边到达磁场Ⅰ右边界至bc边到达磁场Ⅱ左边界过程，有 得 因为线框匀速进入磁场Ⅰ、Ⅱ，所以， 得 故A错误； B．根据功能关系，可知线框穿过磁场Ⅰ产生的焦耳热与线框穿过磁场Ⅱ产生的焦耳热相等，都为 故B正确； C．线框完全经过磁场Ⅰ、Ⅱ产生的总焦耳热为 故C正确； D．线框从开始运动到bc边与磁场Ⅰ右边界重合时，通过线框横截面的电荷量为 故D正确。 故选BCD。 14．（24-25高二上·吉林·期末）（多选）如图所示，有方向垂直于光滑绝缘水平桌面的两匀强磁场，磁磁感应强度的大小分别为，，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，一个水平放置的桌面上的边长为a，质量为m，电阻为R的单匝正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图示位置开始向右运动，当线框恰有一半进入右侧磁场时的速度为，则下列判断正确的是（　　） A．此时感应电流为顺时针方向 B．此时线框的加速度大小为 C．此过程中通过线框截面的电量为 D．此时线框的电功率为 【答案】AD 【详解】A．根据右手定则可知，此时感应电流为顺时针方向，故A正确； B．感应电动势为 感应电流为 根据牛顿第二定律有 解得 故B错误； C．感应电动势的平均值 感应电流的平均值为 则此过程中通过线框截面的电量为 故C错误； D．结合上述可知，此时的感应电动势为 此时的感应电流 则此时线框的电功率为 解得 故D正确。 故选AD。 15．（2025·河北廊坊·模拟预测）（多选）如图所示，水平虚线M、N间存在垂直于纸面向里、沿水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，边长为L的正方形导体框abcd由虚线M上方无初速度释放，在释放瞬间ab边与虚线M平行且相距为L．已知导体框的质量为m，电阻为R，线框cd边刚要进磁场时，线框的加速度为零，线框ab边刚进磁场时和刚出磁场时速度相同，重力加速度为g，导体框在运动过程中始终在垂直于磁场的竖直面内，ab边始终水平，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（    ） A．线框进磁场的过程可能是加速运动 B．线框进磁场过程通过线框截面的电量为 C．通过整个磁场，线框中产生的焦耳热为 D．M、N间的距离为 【答案】BD 【详解】A．若导体框在穿越磁场的过程中，先加速，则线框刚进入磁场时受到的重力大于安培力，线框在进入磁场的过程中，可能一直加速直到完全进入磁场，或者先加速再匀速进入磁场，完全进入磁场后，线框只受到重力的作用，接着将加速，一直到线框刚出磁场，显然此时ab边与两虚线重合时的速度大小不可能相等，后面的速度大于前面的速度，故A错误； B．线框进磁场过程中的平均感应电动势 平均电流为 通过的电荷量为 磁通量的变化量为 联立可得线框进磁场过程通过线框截面的电量为 故B正确； C．线框cd边刚要进磁场时，线框的加速度为零，根据平衡条件，有 解得 从开始释放到线框cd边刚要进磁场时，根据能量守恒，有 解得 因线框ab边刚进磁场时和刚出磁场时速度相同，所以线框进入过程和穿出过程产生的热量相等，即通过整个磁场，线框中产生的焦耳热为 故C错误； D．因线框ab边刚进磁场时和刚出磁场时速度相同，根据动能定理，有 又因安培力所做的功等于线框产生的热量，即 联立解得M、N间的距离为 故D正确。 故选BD。 16．（2025·广西·一模）（多选）在轨稳定运行的天和核心舱内，我国航天员进行的某次科研实验如图所示：一个正方形闭合线圈以速度v1垂直磁场边界进入矩形匀强磁场区域，此后线圈穿过该磁场，若线圈恰好离开磁场时的速度大小为v2，则下列关于线圈的说法正确的是（　　） A．进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向 B．离开磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向 C．完全进入磁场时的速度等于 D．完全进入磁场时的速度小于 【答案】AC 【详解】A．进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针方向，故A正确； B．离开磁场的过程中，穿过线圈的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，感应电流的方向为顺时针方向，故B错误； CD．设完全进入磁场时的速度为v，线圈进入磁场的过程，根据动量定理可得 其中 线圈离开磁场的过程，根据动量定理可得 其中 联立可得 则有 故C正确，D错误。 故选AC。 17．（24-25高三下·河南·阶段练习）（多选）如图所示，间距为的足够长光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨左端接有阻值为的定值电阻，质量为的金属导体棒垂直放置在导轨上，金属棒接入电路的电阻为，整个装置处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，用大小为的水平恒力作用在导体棒上，金属棒运动速度达到最大，最大为，金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，则下列判断正确的是（　　） A．当金属棒速度为时，金属棒的加速度为 B．金属棒加速运动的距离为 C．金属棒加速运动过程中，通过电阻的平均电流为 D．金属棒加速运动过程中，电阻中产生的焦耳热为 【答案】AD 【详解】A．对金属棒，根据牛顿第二定律有 又 变形得 当时金属棒速度最大，即，则有 当金属棒速度为时，根据牛顿第二定律有 解得金属棒的加速度为 故A正确； B．对金属棒，根据动量定理有 又 联立解得 故B错误； C．对金属棒，根据动量定理有 解得 故C错误； D．加速运动过程，根据动能定理 解得 根据焦耳热分配可知 故D正确。 故选AD。 18．（2025·辽宁·三模）（多选）如图所示，光滑的水平金属导轨宽为且足够长，电阻不计，匀强磁场垂直导轨平面向上，磁感应强度为；导轨左端接有电容为的电容器，击穿电压足够大；质量为、电阻为的金属棒与导轨垂直且在运动过程中接触良好。若电容器开始不带电，给金属棒水平向右的初速度，闭合开关后，导体棒最终匀速运动速度为；若电容器开始带电量为，金属棒初速度为，闭合开关后，导体棒最终匀速运动速度为；则（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】AB．若电容器开始不带电，给金属棒水平向右的初速度，则导体棒最终匀速运动速度为时此时电容器两板间电压等于金属棒产生的感应电动势，即U=BLv1 整个过程中由动量定理 其中 解得 选项A错误，B正确； CD．若电容器开始带电量为Q，金属棒初速度为0，闭合开关后，电容器放电，金属棒向右加速运动，则当金属棒切割磁感线产生的电动势跟电容器两极板之间的电压相等时，金属棒中电流为零，此后金属棒将匀速运动下去；设闭合开关S后，电容器的放电时间为Δt，金属棒获得的速度为v2，由动量定理可得 其中 解得 选项C错误，D正确。 故选BD。 19．（24-25高三上·辽宁丹东·期末）（多选）如图，足够长的光滑平行导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为2L和L，图中左侧是电阻不计的金属导轨，右侧是绝缘轨道。金属导轨部分处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为；右侧以O为原点，沿导轨方向建立x轴，右侧存在分布规律为的竖直向下的磁场（图中未标出）。一质量为m、阻值为R、三边长度均为L的U形金属框，左端紧靠平放在绝缘轨道上（与金属导轨不接触）处于静止状态。长为2L，质量为2m，接入电路中的阻值为R的导体棒a处在间距为2L的金属导轨上，长为L、质量为m、接入电路中的阻值为R的导体棒b处在间距为L的金属导轨上。现同时给导体棒a、b大小相同的水平向右的初速度，当导体棒b运动至时，导体棒a中已无电流。导体棒b与U形金属框碰撞后连接在一起构成回路，导体棒a、b、金属框与导轨始终接触良好，导体棒a被立柱挡住没有进入右侧轨道。下列说法正确的是（　　） A．导体棒a、b获得相同的水平向右的初速度后，导体棒a做匀减速运动 B．导体棒b运动至时的速度大小为 C．导体棒b运动至前，导体棒a和导体棒b构成的回路产生的热量为 D．导体棒b与U形金属框碰撞后至停止的过程中，通过导体棒b截面的电荷量为 【答案】BCD 【详解】A．给导体棒a、b大小相同的水平向右的初速度，由，， 解得a棒所受安培力 由牛顿第二运动定律得 解得 棒运动的速度减小，加速度也减小，故A错误； B．设b棒到达时的速度大小为vb，此时导体棒a的速度大小为va，因为此时已经无电流，即 设向右为正方向，对a、b棒分别根据动量定理可得， 解得， 故B正确； C．导体棒b运动至前，导体棒a和导体棒b构成的回路产生的热量为 故C正确； D．设b棒与U形金属框碰撞后共同速度为v1，设向右为正方向，根据动量守恒定律可得 解得 由右侧存在分布规律为可知U形金属框右边始终比U形金属框左边的磁场大，即 从导体棒b与U形金属框碰撞后到最终静止的过程，回路中的平均电流为，设向右为正方向，根据动量定理可知 通过导体棒b截面的电荷量为 解得 故D正确。 故选BCD。 20．（25-26高三上·黑龙江·开学考试）（多选）如图甲所示，光滑绝缘水平面上，虚线的右侧存在磁感应强度的匀强磁场，的左侧有一质量的矩形线圈，边长，线圈电阻。时，用一恒定拉力拉线圈，使其由静止开始向右做匀加速运动，经过时间，线圈的边到达磁场边界，此时立即将拉力改为变力，又经过，线圈恰好完全进入磁场，整个运动过程中，线圈中感应电流随时间变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（　　） A．恒定拉力大小为 B．线圈在第内的加速度大小为 C．线圈边长 D．在第内流过线圈的电荷量为 【答案】BD 【详解】A．由图乙知，在第1s末，线圈中感应电流，由 得 根据， 得，故A错误； B．由图像可知线圈做匀加速直线运动，在时，线圈的速度为，线圈在第2s的加速度 代入数据解得，故B正确； C．线圈的边长为 代入数据解得，故C错误； D．在第2s内流过线圈的电量为 代入数据解得，故D正确； 故选BD。 21．（2025·辽宁·模拟预测）如图（a）所示，两根平行长直轨道水平固定，左端有一单刀双掷开关S可在电容器C和定值电阻R之间切换。光滑金属棒垂直于导轨放置，金属棒和导轨的电阻不计，导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场。现将开关S接a端，时刻，金属棒在水平恒力F作用下由静止开始运动，运动过程中金属棒与导轨始终接触良好；通过金属棒的电荷量q随时间变化的图像如图（b）所示。已知电容器的电容，匀强磁场的磁感应强度大小B=0.1T，平行导轨间距，金属棒的质量，定值电阻。 (1)求前2s内水平恒力F做的功； (2)若开关S接b端，保持水平恒力F大小不变拉动金属棒由静止开始向右运动，求电阻R的最大电功率；（结果保留2位有效数字） (3)若不加水平恒力F，开关S接b端，给金属棒水平向右的初速度，求金属棒向右移动的最大距离。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）将开关S接a端，金属棒运动中产生的感应电动势始终等于电容器两端的电压，设金属棒在极短时间内的速度变化量为，则有 回路中的电流 对金属棒有 联立可得 可知金属棒做初速度为0的匀加速直线运动；通过金属棒的电荷量等于电容器所带的电荷量，则有 根据图（b）可知电流大小为 联立解得， 前2s内金属棒通过的位移大小为 则前2s内水平恒力F做的功为 （2）若开关S接b端，保持水平恒力F大小不变拉动金属棒由静止开始向右运动，当金属棒做匀速运动时，回路电流最大，电阻R的功率最大；根据平衡条件可得 解得 电阻R的最大电功率为 （3）若不加水平恒力F，开关S接b端，给金属棒水平向右的初速度，以金属棒为对象，根据动量定理可得 其中 联立可得金属棒向右移动的最大距离为 22．（2025·辽宁·二模）如图甲所示，粗细均匀的无限长光滑平行导轨固定在倾角的斜面上，在边界EF下方区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场B，有两根相同金属棒ab、cd分别从磁场边界EF上方位置和边界EF位置同时由静止释放，cd棒运动的图像如图乙所示，其中OM、NP段为曲线，其它段为直线。已知磁感应强度，导轨间距，导体棒的质量均为，导体棒电阻均为，导轨电阻不计，g取。求： (1)的大小并直接写出ab棒在整个运动过程中加速度的最大值； (2)从到导体棒cd位移大小； (3)导体棒ab进入磁场后，通过导体棒ab的电荷量。 【答案】(1) (2) (3)0.45C 【详解】（1）设2s前cd达到匀速直线运动时的速度为，cd棒受平衡力 代入题中数据，解得 因为 联立解得 2s时ab棒刚好进入磁场 电路中的感应电流 对棒根据牛顿第二定律 可得ab棒在整个运动过程中加速度的最大值 （2）cd棒在0~2s的运动过程，以的方向为正方向，由动量定理得 因为 因为 联立解得 （3）ab棒先做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得 2s时ab棒刚好进入磁场，其速度大小 设ab棒进入磁场后经过时间与cd棒速度相等，一起做匀加速直线运动，以的方向为 正方向，则对cd棒有 以沿斜面向下的方向为正方向，对ab棒有 因为 联立解得 23．（2025·辽宁鞍山·三模）如图所示，一倾角的光滑固定斜面的顶端放有质量的电阻不计的U形导体框。一阻值、质量的金属棒CD的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路CDEF，EF与斜面底边平行，长度。初始时CD与EF相距，金属棒与导体框同时由静止开始下滑，金属棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面向上的磁感应强度大小的有界匀强磁场，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平行。金属棒在磁场中做匀速运动，直到离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EF边恰好进入磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好。重力加速度，，。 (1)求金属棒在磁场中运动时所受的安培力； (2)求金属棒与导体框之间的动摩擦因数； (3)求导体框在磁场中匀速运动过程中克服安培力做的功。 【答案】(1)0.18N，方向沿斜面向上 (2)0.375 (3) 【详解】（1）由于斜面光滑，所以导体框与金属棒由静止开始同步匀加速下滑，以整体为研究对象，则由牛顿第二定律m总gsinαm总a1                       解得a16m/s2 当金属棒CD进入磁场时，速度达到                  此时CD棒产生感应电动势E1BLv11×0.6×1.5V=0.9V        回路中的感应电流为I1= 0.3A                            CD棒受到的安培力F1BI1L1×0.3×0.6N0.18N             方向沿斜面向上。 （2）由于CD棒与导体框原来同步向下匀加速，现CD棒进入磁场受到沿斜面向上的安培力，且做匀速直线运动，因此CD棒必定相对导体框向上运动，受导体框对它沿斜面向下的滑动摩擦力，设CD的质量为m，CD匀速穿过磁场时受到导体框的滑动摩擦力为f，则此过程中CD棒受力如图所示 由共点力的平衡条件有F1mgsinα+f                     即0.186m+f 再由平衡条件，有N1mgcosα0.02×10×0.8N=0.16N                  根据公式                                 解得金属棒与导体框之间的动摩擦因数=0.375 （3）当导体框EF未进入磁场时，其受力如图 由牛顿第二定律                          即CD棒进入磁场后，导体框以初速度v11.5m/s 解得加速度为a2 =5m/s2                 继续沿斜面向下做匀加速直线运动s0后，EF边恰好进入磁场，根据速度-位移公式 此时EF边的速度为 而此时CD棒的速度为v11.5m/s<v2 CD棒的受力如图所示 由牛顿第二定律，有 解得CD棒有加速度a3 =9m/s2        则CD棒加速到v2需要时间 即导体框匀速运动的距离 此时EF边感应电动势E2BLv21×0.6×2.5V=1.5V     感应电流为I2=0.5A EF边受到的安培力F2BI2L1×0.5×0.6N0.3N               方向沿斜面向上； 导体棒克服安培力做的功为 24．（2025·黑龙江哈尔滨·二模）如图所示，圆弧导轨与水平导轨平滑相连，其末端GH处通过绝缘物质与倾斜金属导轨平滑连接，所有导轨间距均为，倾斜导轨与水平方向夹角为θ，倾斜导轨足够远处连接有电感为L的电感线圈。CD与EF间的导轨粗糙，宽度为d，其他导轨均可视为光滑。矩形ABCD区域、EFGH区域与倾斜导轨区域均存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为。金属棒b静止在EFGH区域，金属棒a在圆弧导轨上与水平导轨间高度差为h的位置由静止释放，最终恰好停在EF边界处，此时金属棒b恰能从GH处滑入倾斜导轨。金属棒a与CD、EF间的粗糙导轨的动摩擦因数为μ，金属棒a的电阻为R，金属导轨与金属棒b的电阻均不计，金属棒a、b的质量均为m，长度均为，重力加速度取g。求： (1)在金属棒a刚进入磁场瞬间，金属棒a的速度大小与金属棒b的加速度大小； (2)金属棒a在离开ABCD区域后产生的焦耳热Q； (3)金属棒b能沿倾斜导轨向下滑行的最大距离。（已知自感线圈的自感电动势，其自身的电阻为零） 【答案】(1)， (2) (3) 【详解】（1）a棒从圆弧轨道滑下，由机械能守恒的 解得金属棒a刚进入磁场瞬间，金属棒a的速度大小为 a棒进入磁场瞬间，产生电动势和电流分别为， 所以b棒所受的安培力为 由牛顿第二定律得 解得金属棒b的加速度大小 （2）设金属棒a离开磁场ABCD区域时的速度为，此时金属棒b的速度为，金属棒a在CD、EF间做匀减速运动，可得 金属棒a穿越磁场ABCD区域中，a和b组成的系统满足动量守恒，则有 解得 此后，由能量关系可知，克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热，金属棒b此时的动能将全部转化为金属棒a的焦耳热，则有 （3）金属棒b恰能滑入斜轨，则在斜轨上初速度为0开始下滑，因为b棒与线圈组成的回路，直流电阻为零，所以必须满足 可得 所以棒开始运动后棒上电流与棒的位移成正比，则有 所以棒的运动方程为 可知金属棒做简谐运动，平衡位置时， 即 由简谐运动对称性可知，下滑最大距离为 1．（2023·北京·高考真题）如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（   ） A．线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向 B．线框出磁场的过程中做匀减速直线运动 C．线框在进和出的两过程中产生的焦耳热相等 D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等 【答案】D 【详解】A．线框进磁场的过程中由楞次定律知电流方向为逆时针方向，A错误； B．线框出磁场的过程中，根据 E = Blv 联立有 由于线框出磁场过程中由左手定则可知线框受到的安培力向左，则v减小，线框做加速度减小的减速运动，B错误； C．由能量守恒定律得线框产生的焦耳热 Q = FAL 其中线框进出磁场时均做减速运动，但其进磁场时的速度大，安培力大，产生的焦耳热多，C错误； D．线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量 其中 ， 则联立有 由于线框在进和出的两过程中线框的位移均为L，则线框在进和出的两过程中通过导线横截面的电荷量相等，故D正确。 故选D。 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）如图，光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于的匀强磁场，其磁感应强度大小为B。甲、乙两个合金导线框的质量均为m，长均为，宽均为L，电阻分别为R和。两线框在光滑水平面上以相同初速度并排进入磁场，忽略两线框之间的相互作用。则（    ） A．甲线框进磁场和出磁场的过程中电流方向相同 B．甲、乙线框刚进磁场区域时，所受合力大小之比为 C．乙线框恰好完全出磁场区域时，速度大小为0 D．甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热之比为 【答案】D 【详解】A．根据楞次定律，甲线框进磁场的过程电流方向为顺时针，出磁场的过程中电流方向为逆时针，故A错误； B．甲线框刚进磁场区域时，合力为， 乙线框刚进磁场区域时，合力为， 可知； 故B错误； CD．假设甲乙都能完全出磁场，对甲根据动量定理有， 同理对乙有， 解得， 故甲恰好完全出磁场区域，乙完全出磁场区域时，速度大小不为0；由能量守恒可知甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热分别为， 即； 故C错误，D正确。 故选D。 3．（2022·上海·高考真题）如图，一个正方形导线框以初速v0向右穿过一个有界的匀强磁场。线框两次速度发生变化所用时间分别为t1和t2，以及这两段时间内克服安培力做的功分别为W1和W2，则（　　） A．t1＜t2，W1＜W2 B．t1＜t2，W1>W2 C．t1>t2，W1＜W2 D．t1>t2，W1>W2 【答案】B 【详解】设线框刚进入磁场是速度为v1，刚离开磁场时速度为v2，由动量定理得 ， 又 可得 线框进入磁场和离开磁场的过程都受向左的安培力作用而减速，进入过程平均速度大于离开过程平均速度，根据知 t1＜t2 根据动能定理 ， 可知 故选B。 4．（江苏·高考真题）如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中： (1)感应电动势的大小E； (2)所受拉力的大小F； (3)感应电流产生的热量Q。 【答案】(1)0.8V；(2)0.8N；(3)0.32J 【详解】(1)由题意可知当线框切割磁感线是产生的电动势为 (2)因为线框匀速运动故所受拉力等于安培力，有 根据闭合电路欧姆定律有 结合(1)联立各式代入数据可得F=0.8N； (3)线框穿过磁场所用的时间为 故线框穿越过程产生的热量为 5．（2025·福建·高考真题）如图所示，光滑斜面倾角为θ=30°，Ⅰ号区域与Ⅱ号区域均存在垂直斜面向外的匀强磁场。正方形线框abcd质量为m，总电阻为R，粗细均匀，Ⅰ号区域长为L1，Ⅱ号区域长为L2，两区域间无磁场的区域长度大于线框长度。线框从某一位置释放，cd边进入Ⅰ号区域时速度为v，且直到ab边离开Ⅰ号区域时，速度始终为v，当cd边进入Ⅱ号区域时的速度和ab边离开Ⅱ号区域时的速度一致，已知重力加速度为。则： (1)求线框释放时，cd边与Ⅰ区域上边缘的距离； (2)求cd边进入Ⅰ号区域时，cd边两端的电势差； (3)求线框进入Ⅱ号区域到完全离开过程中克服安培力做功的功率。 【答案】(1) (2) (3)若，则；若，则 【详解】（1）线框在没有进入磁场区域时，根据牛顿第二定律 根据运动学公式 联立可得线框释放点cd边与Ⅰ区域上边缘的距离 （2）因为cd边进入Ⅰ区域时速度为v，且直到ab边离开Ⅰ区域时速度均为v，可知线框的边长与Ⅰ区域的长度相等，根据平衡条件有 又， cd边两端的电势差 联立可得 （3）①若，则线框在通过Ⅱ区域过程中可能一直做减速运动，也可能先减速后匀速，完全离开Ⅱ号区域时的速度不再恢复为刚进入时的速度，故该情况不符合题意。 ②若，在线框进入Ⅰ区域过程中，根据动量定理 其中，， 联立可得 线框在Ⅱ区域运动过程中，根据动量定理 根据 线框进入磁场过程中电荷量都相等，即 联立可得 根据能量守恒定律 克服安培力做功的平均功率 联立可得 ③若，同理可得 根据动量定理 其中 结合， 联立可得 根据能量守恒定律 克服安培力做功的平均功率 联立可得 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $