专题12 电磁感应 题组2-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.2xXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 专题12 题 班级： 电磁感应 组 姓名： 二 学号： 一、选择题 1.(多选)(2025河南卷)手机拍照时手的抖动产生的微小加速度会影响拍照质量，光学防抖 技术可以消除这种影响。如图所示，镜头仅通过左、下两侧的弹簧与手机框架相连，两个相 同线圈c、d分别固定在镜头右、上两侧，c、d中的一部分处在相同的匀强磁场中，磁场方 向垂直纸面向里。拍照时，手机可实时检测手机框架的微小加速度α的大小和方向，依此自 动调节c、d中通入的电流I。和1a的大小和方向（无抖动时I。和1a均为零），使镜头处于零加 速度状态。下列说法正确的是() 人 + 右 手机框架 A若L。沿顺时针方向、I=O,则表明a的方向向右 B.若Ia沿顺时针方向、I。=0,则表明a的方向向下 C.若a的方向沿左偏上30°，则I。沿顺时针方向，Ia沿逆时针方向且I>Ia D.若a的方向沿右偏上30°，则L。沿顺时针方向，1a沿顺时针方向且I。<Ia 2.(2025山东卷)一种交流发电装置的示意图如图所示，长度为2L、间距为L的两平行金 属电极固定在同一水平面内，两电极之间的区域I和区域Ⅱ有竖直方向的磁场，磁感应强度 大小均为B、方向相反，区域I边界是边长为L的正方形，区域Ⅱ边界是长为L、宽为0.5L 的矩形。传送带从两电极之间以速度⑦匀速通过，传送带上每隔2L固定一根垂直运动方向、 长度为L的导体棒，导体棒通过磁场区域过程中与电极接触良好。该装置产生电动势的有效 值为() 2L 导体棒 传送带 储能 ·:×× 金属电极 A.BLo B.2)BLv2 C.3BLv2 D.10)BLy4 3.(多选)(2024全国甲卷)如图所示，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定 滑轮，绳的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域 内有方向垂直纸面的匀强磁场，磁场上下边界水平。在=0时刻线框的上边框以不同的初速 度从磁场下方进入磁场。运动过程中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速 独家授权侵权必究 画学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.ZxXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 度的正方向，下列线框的速度)随时间t变化的图像中可能正确的是() 0 4.(2023·浙江卷)如图所示，质量为M、电阻为R、长为L的导体棒，通过两根长均为1、 质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上，固定点间距也为L。细杆通过开关S可与直流 电源E。或理想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B的 匀强磁场，不计空气阻力和其它电阻。开关S接1，当导体棒静止时，细杆与竖直方向的夹 角固定点0=π4；然后开关S接2，棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中() 固定点 左 右 A.电源电动势Eo=2Mg2BLR B.棒消耗的焦耳热Q=avs4alco1(1一r(2)2Mgl C.从左向右运动时，最大摆角小于π4 D.棒两次过最低点时感应电动势大小相等 5.(多选)(2022山东卷)如图所示，xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径 为2L的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终在O 点的顶点、在xOy平面内以角速度ω顺时针匀速转动，t=0时刻，金属框开始进入第一象限。 不考虑自感影响，关于金属框中感应电动势E随时间t变化规律的描述正确的是() fy 0 B● A在t=0到t=π2o的过程中，E一直增大 ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2XXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 B.在t=0到t=π2ω的过程中，E先增大后减小 C,在t=0到t=π4w的过程中，E的变化率一直增大 D.在t=0到t=π4ω的过程中，E的变化率一直减小 6.(2022广东卷)如图是简化的某种旋转磁极式发电机原理图。定子是仅匝数n不同的两 线圈，n>2,二者轴线在同一平面内且相互垂直，两线圈到其轴线交点O的距离相等，且均 连接阻值为R的电阻，转子是中心在O点的条形磁铁，绕O点在该平面内匀速转动时，两 线圈输出正弦式交变电流。不计线圈电阻、自感及两线圈间的相互影响，下列说法正确的是 () 0 0 N- R A两线圈产生的电动势的有效值相等 B.两线圈产生的交变电流频率相等 C.两线圈产生的电动势同时达到最大值 D.两电阻消耗的电功率相等 7.(多选)(2021广东卷)如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和d,ab与de平行， bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP 的O端与e点用导线相接，P端与圆弧bc接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平 行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此 过程中，下列说法正确的有() a A.杆OP产生的感应电动势恒定 B.杆OP受到的安培力不变 C.杆MW做匀加速直线运动 D.杆MN中的电流逐渐减小 二、非选择题 8.(2025·黑吉辽蒙卷)如图(a)所示，固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框abcd, 置于始终竖直向下的匀强磁场中，ad边与磁场边界平行，ab边中点位于磁场边界。导体框的 质量m=1kg、电阻R=0.52、边长L=1m。磁感应强度B随时间t连续变化，0~1s内 B-t图像如图b)所示。导体框中的感应电流I与时间t关系图像如图(c所示，其中O~1s内的 图像未画出，规定顺时针方向为电流正方向。 ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ××× ×××× 图(a) ↑BT ↑IA 0.3 0.2 0.1 10 20 0 1.0 2.0s -0.2 图b) 图(c) (1)求t=0.5s时ad边受到的安培力大小F: (2)画出图(b)中1~2s内Bt图像（无需写出计算过程）： (3)从=2s开始，磁场不再随时间变化。之后导体框解除固定，给导体框一个向右的初 速度0o=0.1ms,求ad边离开磁场时的速度大小 9.(2024全国甲卷)两根平行长直光滑金属导轨距离为1，固定在同一水平面（纸面）内，导 轨左端接有电容为C的电容器和阻值为R的电阻，开关S与电容器并联；导轨上有一长度略 大于1的金属棒，如图所示。导轨所处区域有方向垂直于纸面、磁感应强度大小为B的匀强 磁场。开关S闭合。金属棒在恒定的外力作用下由静止开始加速，最后将做速率为o的匀速 直线运动。金属棒始终与两导轨垂直且接触良好，导轨电阻和金属棒电阻忽略不计。 (1)在加速过程中，当外力做功的功率等于电阻热功率的2倍时，金属棒的速度大小是 多少？ (②)如果金属棒达到(1)中的速度时断开开关S,改变外力使金属棒保持此速度做匀速运 动。之后某时刻，外力做功的功率等于电阻R热功率的2倍，求此时电容器两极间的电压及 从断开S开始到此刻外力做的功。 10.(2023·湖南卷)如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为L,两导轨 及其所构成的平面均与水平面成角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁 感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒α、b垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之 间的电阻均为R。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨， 导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。 ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 (I)先保持棒b静止，将棒a由静止释放，求棒a匀速运动时的速度大小0o; (2)在(1)问中，当棒α匀速运动时，再将棒b由静止释放，求释放瞬间棒b的加速度大小 a0; (3)在(2)问中，从棒b释放瞬间开始计时，经过时间6，两棒恰好达到相同的速度o,求 速度o的大小，以及时间to内棒a相对于棒b运动的距离△x。 11.(2022全国乙卷)如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为1=0.40m的 正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平 面的匀强磁场。己知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3Qm;在t=0到t= 3.0s时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为B()=0.3一0.1(SID。求： L∠∠∠4∠∠∠ (1)t=2.0s时金属框所受安培力的大小； (2)在t=0到t=2.0s时间内金属框产生的焦耳热。 ·独家授权侵权必究· 专题12　题组二 1.解析　Ic顺时针、Id＝0，则镜头向左运动，加速度方向向左，A错误；Id顺时针、Ic＝0，则镜头向下运动，加速度方向向下，B正确；若a的方向左偏上30°，说明镜头向上运动以及向左运动拉伸弹簧，且向左运动的分速度大于向上运动的分速度，可知Ic顺时针、Id逆时针，由E＝Blv可知Ic>Id，C正确；若a的方向右偏上30°，说明镜头向上运动以及向右运动，且向右运动的分速度大于向上运动的分速度，可知Ic、Id均逆时针，D错误。 答案　BC 2.解析　由题意可知导体棒通过磁场区域过程需要的时间，即周期为T＝ 导体棒通过区域Ⅰ时，产生的电动势大小为E1＝BLv，经过的时间为t1＝ 导体棒通过区域Ⅱ时，产生的电动势大小为E2＝B×0.5Lv，经过的时间为t2＝ 根据有效值的定义有t1＋t2＝T 代入数据可得E有＝ 故D正确。 答案　D 3.解析　线框在减速进入磁场的过程中，对线框受力分析，根据牛顿第二定律有mg＋－T＝ma，对物块受力分析，根据牛顿第二定律有T－Mg＝Ma，联立解得a＝－g，则随着速度的减小，加速度不断减小，B错误；结合上述分析可知，若匀强磁场区域高度与线框宽度相等且物块质量与线框质量相等，则线框在磁场中一直做加速度逐渐减小的减速运动，出磁场后匀速运动，则A选项的图像可能正确；若匀强磁场区域高度大于线框宽度且物块质量与线框质量相等，则线框进磁场和出磁场阶段均做加速度逐渐减小的减速运动，完全在磁场中运动时不受安培力，做匀速运动，完全出磁场后，也做匀速运动，则C选项的图像可能正确；D选项的图像中线框出磁场后匀加速，说明物块质量大于线框质量，但在此情况下，结合B项分析可知，存在第二段匀速阶段时，不会存在第三段减速阶段，D错误。 答案　AC 4.解析　当开关接1时，对导体棒受力分析如图所示 根据几何关系可得Mg＝BIL 解得I＝ 根据欧姆定律I＝ 解得E0＝ 故A错误； 根据左手定则可知导体棒从右向左运动时，产生的感应电动势与二极管相反，没有机械能损失，导体棒从左向右运动时，产生的感应电动势与二极管正方向相同，部分机械能转化为焦耳热： 当导体棒运动到最低点速度为零时，导体棒损失的机械能转化为焦耳热为 Q′＝Mgl 根据楞次定律可知导体棒完成一次振动速度为零时，导体棒高度高于最低点，所以棒消耗的焦耳热Q<Q′＝Mgl 故B错误； 根据B分析可知，导体棒运动过程中，机械能转化为焦耳热，所以从左向右运动时，最大摆角小于，故C正确； 根据B分析，导体棒第二次经过最低点时的速度小于第一次经过最低点时的速度，根据 E＝BLv 可知棒两次过最低点时感应电动势大小不相等，故D错误。故选C。 答案　C 5.解析　如图所示，在t＝0到t＝的过程中，线框的有效切割长度先变大再变小，当t＝时，有效切割长度最大为L，此时，感应电动势最大，所以在t＝0到t＝的过程中，E先增大后减小，故B正确，A错误；在t＝0到t＝的过程中，设转过的角度为θ，由几何关系可得θ＝ωt，进入磁场部分线框的面积S＝，穿过线圈的磁通量Φ＝BS＝，线圈产生的感应电动势E＝，感应电动势的变化率＝E′，对Φ＝求二次导数得＝BL2ω2sec2ωttan ωt，在t＝0到t＝的过程中BL2ω2sec2ωttan ωt一直变大，所以E的变化率一直增大，故C正确，D错误。 答案　BC 6.解析　根据E＝n 两线圈中磁通量的变化率相等，但是匝数不等，则产生的感应电动势最大值不相等，有效值也不相等，根据 P＝ 可知，两电阻的电功率也不相等，选项AD错误； 因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁边，则两线圈产生的交流电的频率相等，选项B正确； 当磁铁的磁极到达线圈附近时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，可知两线圈产生的感应电动势不可能同时达到最大值，选项C错误；故选B。 答案　B 7.解析　OP转动切割磁感线产生的感应电动势为 E＝Br2ω 因为OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，故A正确； 杆OP匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，MN棒会向左运动，MN棒运动会切割磁感线，产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，MN棒所受合力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故D正确，BC错误。 故选AD。 答案　AD 8.解析　(1)由法拉第电磁感应定律E1＝＝＝××12 V＝0.05 V 由闭合电路欧姆定律可知，0～1 s内线框中的感应电流大小为I1＝＝0.1 A 由题图(b)可知，t＝0.5 s时磁感应强度大小为B0.5＝0.15 T 所以此时导线框ad的安培力大小为F＝B0.5I1 L＝0.15×0.1×1 N＝0.015 N。 (2)0～1 s内线框内的感应电流大小为I1＝0.1 A，根据楞次定律及安培定则可知感应电流方向为顺时针，由题图(c)可知1～2 s内的感应电流大小为I2＝0.2 A，方向为逆时针，根据欧姆定律可知1～2 s内的感应电动势大小为E2＝I2R＝0.1 V 由法拉第电磁感应定律E2＝＝＝0.1 V 可知1～2 s内磁感应强度的变化率为 ＝＝0.2 T/s 解得t＝2 s时磁感应强度大小为B2＝0.3 T 方向垂直于纸面向里，故1～2 s的B­t图像如图所示。 (3)由动量定理可知－B2LΔt＝mv1－mv0 其中q＝Δt＝Δt＝＝ 联立解得ad边经过磁场边界的速度大小为v1＝0.01 m/s。 答案　(1)0.015 N　(2)见解析图　(3)0.01 m/s 9.解析　(1)由法拉第电磁感应定律可得金属棒切割磁感线运动过程中，金属棒产生的感应电动势为E＝Blv 闭合开关S，电容器被短路，由闭合电路欧姆定律可得回路中的电流I＝ 由安培力公式可得金属棒所受的安培力F安＝BIl 联立可得F安＝ 当金属棒匀速运动时，金属棒受力平衡，可得外力大小为 F＝F安m＝ 所以外力做功的功率为P＝Fv＝ 又电阻R的热功率为PR＝I2R＝ 则当外力做功的功率等于电阻R热功率的2倍，即P＝2PR时，金属棒的速度大小为v1＝。 (2)断开开关S后，金属棒匀速运动，设回路中的电流为I′，则外力的大小为F′＝F安′＝BI′l 则外力做功的功率为P′＝F′v1＝ 而电阻R的热功率为PR′＝I′2R 当外力做功的功率等于电阻R热功率的2倍，即P′＝2PR′时，有I1′＝ 则此时电容器两端的电压为 U＝Blv1－I1′R＝ 电容器所带电荷量为Q＝CU 从断开S开始到该时刻的过程，对金属棒根据动能定理可知，外力做功的绝对值等于安培力做功的绝对值，则有W＝W安＝安t＝安v1t＝Blv1′t 其中′t＝Q－0 联立解得W＝。 答案　(1)　(2)　 10.解析　(1)棒a匀速运动时，对棒a分析，由平衡条件有mgsin θ＝BI1L 由法拉第电磁感应定律有E1＝BLv0 由欧姆定律有I1＝ 联立解得v0＝。 (2)当棒a匀速运动时，释放棒b，分析可知，棒b受到沿导轨向下的安培力，则释放棒b的瞬间，对棒b，由牛顿第二定律有mgsin θ＋BI1L＝ma0 又BI1L＝mgsin θ 解得a0＝2gsin θ。 (3)释放棒b后，由于棒b中产生的感应电动势对于回路来说，与棒a中产生的感应电动势方向相反，所以两棒所受安培力均减小，与棒a，由动量定理有 (mgsin θ－F)t0＝mv－mv0 对棒b，由动量定理有 (mgsin θ＋F)t0＝mv 结合(1)问结果联立解得 v＝gt0sin θ＋ 设棒a速度为vi时产生的感应电动势为Ea，则Ea＝BLvi 同理设棒b速度为vj时产生的感应电动势为Eb，则Eb＝BLvj 棒中电流为I＝＝ 两棒所受安培力的大小均为F＝BIL＝ 对棒b，由动量定理有 Δt＝mΔv 对方程两侧求和，即 ∑Δt＝∑mΔv 注意到∑Δt＝t0，∑(vi－vj)Δt＝Δx，∑Δv＝v 解得Δx＝。 答案　(1)　(2)2gsin θ (3)gt0sin θ＋　 11.解析　(1)金属框的总电阻为R＝4lλ＝4×0.40×5×10－3 Ω＝0.008 Ω 金属框中产生的感应电动势为E＝＝＝0.1××0.42 V＝0.008 V 金属框中的电流为I＝＝1 A t＝2.0 s时磁感应强度为B2＝(0.3－0.1×2) T＝0.1 T 金属框处于磁场中的有效长度为L＝l 此时金属框所受安培力大小FA＝B2IL＝0.1×1××0.4 N＝0.04 N。 (2)0～2.0 s内金属框产生的焦耳热为Q＝I2Rt＝12×0.008×2 J＝0.016 J。 答案　(1)0.04 N　(2)0.016 J 学科网（北京）股份有限公司 $