小题精练14 电磁感应中的电荷量、热量、单双棒问题 -2026届高考物理三轮题型突破限时精练

小题精练14 电磁感应中的电荷量、热量、单双棒问题 一、求电荷量的三种方法 1.q＝It(式中I为回路中的恒定电流，t为时间) (1)由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势而使得闭合回路中的电流恒定，根据电流定义式可知q＝It。 (2)闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变，则电路中的电流I恒定，t时间内通过线圈横截面的电荷量q＝It。 2.q＝n(其中R为回路电阻，ΔΦ为穿过闭合回路的磁通量变化量) (1)闭合回路中的电阻R不变，并且只有磁通量变化为电路提供电动势。 (2)从表面来看，通过回路的磁通量与时间无关，但ΔΦ与时间有关，随时间而变化。 3.Δq＝CBLΔv(式中C为电容器的电容，B为匀强磁场的磁感应强度，L为导体棒切割磁感线的长度，Δv为导体棒切割速度的变化量) 在匀强磁场中，电容器接在切割磁感线的导体棒两端，不计一切电阻，电容器两极板间电压等于导体棒切割磁感线产生的电动势E，通过电容器的电流I＝＝，又E＝BLv，则ΔU＝BLΔv，可得Δq＝CBLΔv。 二、求解焦耳热Q的三种方法 三、单杆模型 初态 v0≠0 v0＝0 示意图 质量为m、电阻不计的单杆ab以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动，两平行导轨间距为l 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 运动分析 导体杆做加速度越来越小的减速运动，最终杆静止 当E感＝E时，v最大，且vm＝，最后以vm匀速运动 当a＝0时，v最大，vm＝，杆开始匀速运动 Δt时间内流入电容器的电荷量Δq＝CΔU＝CBlΔv 电流I＝＝CBl＝CBla 安培力F安＝IlB＝CB2l2a F－F安＝ma，a＝， 所以杆以恒定的加速度匀加速运动 能量分析 动能转化为内能，mv＝Q 电能转化为动能和内能，E电＝mv＋Q 外力做功转化为动能和内能，WF＝mv＋Q 外力做功转化为电能和动能，WF＝E电＋mv2 四、双杆模型 (1)初速度不为零，不受其他水平外力的作用 光滑的平行导轨 光滑不等距导轨 示意图 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 质量m1＝m2不 电阻r1＝r2 长度l1＝2l2 运动分析 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动 稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比为1∶2 能量分析 一部分动能转化为内能，Q＝－ΔEk (2)初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用 光滑的平行导轨 不光滑平行导轨 示意图 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 摩擦力Ff1＝Ff2 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 运动分析 开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动 开始时，若F≤2Ff，则PQ杆先变加速后匀速运动；MN杆静止。若F>2Ff，PQ杆先变加速后匀加速运动，MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动，且加速度相同 能量分析 外力做功转化为动能和内能，WF＝ΔEk＋Q 外力做功转化为动能和内能(包括电热和摩擦热)，WF＝ΔEk＋Q电＋Qf 【例题1】（2025·浙江·一模）竖直方向的圆柱形区域内存在沿竖直轴线方向的磁场，磁感应强度的表达式为（ω未知），其产生的感生电场满足，r为某点到圆心O点的距离。如图所示，现将一光滑绝缘细管固定于某一水平截面内，沿管方向设为x轴。管内有一质量为m，电荷量为q的小球，t=0时小球从A点静止释放，已知，，，小球恰好以为平衡位置做简谐运动。管的内径远小于d，小球直径略小于管的内径，简谐运动周期公式为。则ω为（    ） A． B． C． D． 【例题2】（2025·湖南永州·一模）如图所示，固定的两条足够长的倾斜光滑平行导轨和，上部宽轨间距为，下部窄轨间距为，导轨电阻不计，两导轨与水平方向的夹角。宽轨与窄轨分别处于垂直导轨平面方向向上、向下的匀强磁场中，磁感应强度大小均为。两根金属棒分别垂直导轨放置在宽轨和窄轨上。金属棒被锁定，、两棒接入导轨间的电阻分别为和，质量分别为和，金属棒a用绝缘轻质细线跨过光滑定滑轮和一个质量为的小物块相连。金属棒距离滑轮足够远，导轨上方的细线与导轨平行。物块开始时距地面足够远并在外力作用下保持静止。现撤去外力，物块由静止开始竖直向下运动。当物块的速度为（未匀速）时，立即烧断细线且解除金属棒的锁定，再经过时间，金属棒沿导轨下滑的距离为，金属棒沿斜面上滑的速率第一次变为。已知重力加速度为，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。则（　　） A．撤去外力瞬间，细线对的拉力大小为 B．烧断细线后的瞬间，金属棒的加速度大小为 C．烧断细线后经过时间棒的速度大小为 D．烧断细线后经过时间，金属棒上滑的距离为 1. （2025·湖南·一模）如图所示，有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向下，两圆环的半径分别为和，金属杆在两圆环之间的电阻为，以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势，内阻为，保险丝电阻，熔断电流为1A，则（　　） A．电路中的电流方向一定从上至下流经R B．当时，金属杆两端的电压为2V C．若金属杆反向转动，只要足够小，保险丝就不会被熔断 D．当时，保险丝不会被熔断 2. （2026·重庆沙坪坝·一模）某学习小组设计了一台电磁滑梯装置，简化模型如图所示。足够长倾角为的光滑绝缘斜面上分布着间隔均匀的水平平行磁场带，内有磁感应强度均为，方向垂直斜面向下的匀强磁场，每个磁场带的宽度及相邻磁场带间隔均为。现将一个质量为，电阻为，边长为的正方形金属线框从斜面某处静止释放，已知重力加速度为，则下滑过程中，下列说法正确的是（    ） A．线框重力做功等于其动能增加、安培力做功、电热能之和 B．线框加速度随时间均匀减小 C．线框匀速时的速度大小 D．若线框从静止到速度为的过程中所用时间为，则正、反向通过导线横截面的电荷量之和 3. （2025·浙江·一模）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，初始两板不带电。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，不考虑电磁辐射。下列说法正确的是（　　） A．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 B．金属棒到达x0时，通过金属棒的电流为BCv2tanθ C．金属棒到达x0时，电容器极板带电量为2BCv2x0tanθ D．从初始到金属棒到达x0的过程中，外力F做的功为 4. （2025·浙江·一模）如图，a、b两完全相同的正方形均匀导线框ABCD，右边与匀强磁场边界重合，磁感应强度与线框平面垂直，导线框a在外力作用下匀速进入磁场、导线框b以CD为轴匀速转入磁场，至第一次转至图中虚线位置，所用时间相同。下列说法正确的是 （    ） A．两线框的电流方向都是A→B→C→D→A B．a线框电流的大小等于b线框电流的平均值 C．外力对a线框做的功大于对b线框做的功 D．b线框自图示位置转过90°~180°过程中磁通量的变化率逐渐增大 5. （2026·江苏·一模）如图（a）所示，光滑金属导轨由半圆形金属导轨和直线金属导轨、构成，金属导轨与平行，长度相等，金属导轨的电阻均不计。间连接阻值为的定值电阻。时刻，电阻为的导体棒从图示位置开始绕点沿圆弧顺时针转动，其角速度恒定，经由转到。半圆形区域内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，矩形区域内存在磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小随时间变化的图像如图（b）所示。已知半圆形金属导轨的半径为为其圆心，内，电阻中的电流恒为零，下列说法正确的是（　　） A．内导体棒上点的电势高于点 B．内导体棒两端的电压的绝对值为V C．内导体棒克服安培力做功 D．边界的间距为 6. （2025·浙江台州·一模）如图所示，日字形金属框长、宽L，放置在光滑绝缘水平面上，左侧接一个阻值为的定值电阻，中间位置和右端接有阻值为的金属棒和金属棒，其它电阻不计，线框总质量为m。金属框右侧有宽为的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B。已知金属框以初速度进入匀强磁场，最终棒恰好没从磁场中穿出。下列说法正确的是（　　） A．在棒进入磁场前，通过棒间定值电阻的总电荷量为 B．在棒进入磁场后，通过间定值电阻的总电荷量为 C．棒刚进入磁场时的速度为 D．整个过程中间定值电阻产生的焦耳热为 7. （2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图甲所示，将表面带有绝缘漆、粗细均匀的金属线圈的一部分扭转半圈，扭成一“∞”形导线框，导线框所在空间存在斜方向的均匀磁场，磁场方向与水平方向的夹角为α，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。已知大圆的半径为2r，小圆的半径为r，金属线的横截面积为S0，电阻率为ρ，规定磁场斜向右上方为正。下列说法正确的是（　　） A．0~时间内，导线框有缩小的趋势 B．0~t0时间内，小圆中的感应电流方向从上向下看沿顺时针 C．导线框中的感应电动势大小为 D．0~t0时间内，导线框中产生的焦耳热为 8. （2025·黑龙江大庆·一模）如图甲，固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框abcd，置于虚线AB左侧始终竖直向下的磁场中，bc边与虚线AB重合，虚线AB右侧为的匀强磁场。导体框的质量，电阻、边长，磁感应强度随时间t的变化图像如图乙所示。在时，导体框解除固定，给导体框一个向右的初速度，下列说法正确的是（    ） A．时流过ad边的电流方向由a到d B．时流过ad边的电流大小为0.4A C．导体框的bc边刚越过虚线AB时受到的安培力的大小为0.024N D．当线框速度减为0.02m/s时ad边移动的距离为 9. （24-25高二下·江苏南京·期中）如图甲所示，空间中存在一方向与纸面垂直、磁感应强度随时间变化的匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内，线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中，M、N两点为线框与磁场边界的交点。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．时间内，线框内的感应电流先顺时针再逆时针 B．时间内，M点电势低于N点电势 C．时间内，线框所受安培力的方向水平向右 D．线框中的感应电流大小为 10. （2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图甲所示，在磁感应强度随时间均匀变化的匀强磁场中垂直磁场放置一圆形金属漆包线圈（磁场方向垂直线圈平面向里），线圈中产生的感应电流为。若仅将线圈扭转成图乙所示的形状，其中大圆半径是小圆半径的3倍，假设扭转过程中金属线圈的总长度和粗细均保持不变，不考虑导线中电流产生磁场对磁通量的影响，则图乙线圈中产生的感应电流大小为（　　） A． B． C． D． 11. （2025·浙江宁波·三模）如图甲为利用电磁驱动原理制作的交流感应电动机。三个线圈连接到三相电源上，电流形成的磁场可等效为以角速度ω0转动的辐向磁场。边长为l、总电阻为R的单匝正方形线框ABCD可绕其中心轴OO′旋转，图乙为这种驱动装置的俯视图，线框的两条边AB、CD所处位置的磁感应强度大小均为B。当线框由静止开始转动时，AB、CD两条边受到的阻力均为Ff=kv，其中比例系数，v为AB、CD两条边的线速度大小。不计其他阻力。则当线框达到稳定转动时（　　） A．线框的转动方向与辐向磁场的转动方向相反 B．线框的角速度大小为 C．线框的感应电动势大小为 D．线框AB边所受安培力大小为 12. （25-26高三上·广东·开学考试）如图所示，竖直平面内固定有一光滑导电轨道abedc，其中ab和cd为竖直轨道，bed为半圆弧轨道。半圆弧轨道直径为D，最低点e处接有一体积可忽略不计、阻值为R的电阻，有一光滑细长钉子垂直轨道平面于圆心O点。两个质量均为m的带孔导体小球分别穿在两竖直轨道上（小球孔径略大于轨道直径），小球之间接有一条长度为D且不可伸长的轻质软导线。整个装置处在磁感应强度大小为B，方向水平向里的匀强磁场中。将两小球同时从距离圆心高度为H处无初速度释放，小球进入半圆弧轨道前已经做匀速运动。已知重力加速度为g，各连接点接触良好形成电流回路，除R外其余电阻均不计，则以下说法正确的是（　　） A．小球在竖直轨道上运动的最大速度为 B．小球在竖直轨道运动过程，电阻R产生的焦耳热为 C．小球刚进入圆弧瞬间，回路电流大小为 D．从释放小球到小球抵达最低点过程，流经电阻R中的电量为 二、多选题 13. （2025·云南红河·一模）列车进站时可借助电磁阻尼辅助刹车，其简化结构如下图所示：站台旁轨道上足够长的区域存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，在车身下方固定一与车身等大的矩形单匝线框abcd，利用线框进入磁场时所受的安培力来辅助列车刹车。列车进站时，线框ab边恰好进入磁场时列车的速度为，当线框cd边进入磁场并运动一段时间后，列车停止。已知列车的质量为m，车身长为s，线框ab边的长度为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。则列车（　　） A．刚进站时加速度大小 B．从进站到停下来所用时间 C．从进站到停下来的过程中，减少的动能大于线框产生的热量 D．完全在磁场中运动时，线框中感应电流为零，ab间电势差也为零 14. （2026·黑龙江辽宁·一模）电磁制动是一种利用电磁感应产生的电磁力来制动的技术，广泛应用于各种机械设备中。如图甲所示为一竖直下降的电梯内电磁制动系统核心部分模拟原理图，“日”字形导线框始终处于竖直平面内，线框水平部分，电阻均为，PQ与间距均为，线框竖直部分电阻不计，线框总质量；线框下方有垂直纸面向外的有界匀强磁场，场强大小，磁场高度，上下边界水平，导线框以初速度进入磁场，流过MN的电流与下降路程s的关系如图乙所示（部分），不计空气阻力，重力加速度g取。求（　　） A．线框刚进入磁场时，MN边中电流的方向 B．线框刚进入磁场时，线框的速度 C．PQ边刚进入磁场时，线框的加速度a= D．线框MN边穿越磁场的过程MN边产生的焦耳热 15. （2026·河北·一模）如图所示，光滑绝缘水平面上有一分界线MN，MN的右侧存在范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，矩形线框abcd由粗细均匀的导线围成，开始时线框位于虚线MN的左侧，且cd 边与虚线MN平行，线框的短边与长边的边长分别为 ab=L、bc=2L，线框的质量为m、电阻为R。现给线框一水平向右的初速度，线框刚好完全进入磁场。下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场的过程，线框中的感应电流方向为adcba B．cd边刚越过MN瞬间，cd间的电压为 C．整个过程穿过线框某一横截面的电荷量为 D．线框刚好有一半进入磁场时，线框的加速度大小为 16. （2025·甘肃武威·模拟预测）某列车制动器的简化图如图所示。在列车的底座上固定一个边长为L的正方形单匝线圈abcd，在轨道间存在两个宽度均为L的匀强磁场，边界1、2间磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向上，边界2、3间磁场的磁感应强度大小为2B、方向竖直向下。已知列车（包含线圈）的质量为m，运动过程中列车关闭动力，当线圈的ab边运动到磁场边界1时的速度为，ab边穿过磁场边界2后，再向右运动速度恰好减为0。忽略运动过程中受到的摩擦阻力，下列说法正确的是（　　） A．线圈ab边经过边界2时的速度大小为 B．线圈ab边刚进入磁场时与线圈ab边刚通过边界2时的加速度大小之比为4∶1 C．线圈ab边从刚进入磁场到刚穿过边界2的过程中线圈产生的热量为 D．从线圈cd边刚通过边界1到线圈停止运动的过程中，流过线圈某一截面的电荷量为 17. （2025·广西·模拟预测）如图（a）所示，光滑金属导轨由半圆形金属导轨和直线金属导轨、构成，金属导轨与平行，长度相等，金属导轨的电阻均不计。间连接阻值为的定值电阻。时刻，电阻为的导体棒从图示位置开始绕点沿圆弧顺时针转动，其角速度恒定，经由转到。半圆形区域内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，矩形区域内存在磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小随时间变化的图像如图（b）所示。已知半圆形金属导轨的半径为为其圆心，内，电阻中的电流恒为零，下列说法正确的是（　　） A．内导体棒上点的电势高于点 B．内导体棒两端的电压的绝对值为 C．内导体棒克服安培力做功 D．边界的间距为 18. （25-26高三上·云南·月考）如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系，第一象限区域内存在着垂直于桌面向下的磁场，磁感应强度大小随位移变化的关系图像如图乙所示。一质量、边长的正方形单匝金属线框以的速度沿轴正方向匀速运动，其中边与轴重合，时刻边恰好经过轴进入磁场，此时对线框施加水平方向的外力使线框保持匀速运动，当线框完全进入磁场时撤去外力，已知线框的总电阻，下列说法正确的是（　　） A．边进入磁场的瞬间，线框受到的安培力为 B．边进入磁场前的瞬间，水平外力的功率为 C．线框完全进入磁场后，线框中磁通量的变化量为0 D．线框停止时边运动到处 19. （25-26高三上·江西·期中）如图甲所示，绝缘水平面上固定有两条足够长的平行光滑金属导轨，导轨电阻不计，间距为。金属棒、垂直导轨放置，电阻均为，质量分别为和。虚线右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场。两金属棒、分别以初速度和同时沿导轨向右运动，先后进入磁场区域。从棒进入磁场区域开始，其电流随时间变化的图像如图乙所示，则（　　） A．、棒的初速度满足 B．棒即将进入磁场时，棒在磁场中移动的距离为 C．两棒最终的间隔距离为 D．两棒最终的间隔距离为 20. （2025·广东·模拟预测）如图所示，正方形金属线框abcd下方存在宽度为L的匀强磁场区域，该区域的上、下边界水平，磁感应强度的大小为B。线框从距磁场上边界高度为h处由静止开始自由下落。线框ab边进入磁场时开始减速，cd边穿出磁场时的速度是ab边进入磁场时速度的。已知线框的边长为L，质量为m，电阻为R，重力加速度大小为g，线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．线框ab边刚进入磁场时，产生的感应电流方向为abcda B．线框ab边刚进入磁场时，产生的感应电动势大小为 C．线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为 D．线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为 学科网（北京）股份有限公司 $ 小题精练14 电磁感应中的电荷量、热量、单双棒问题 一、求电荷量的三种方法 1.q＝It(式中I为回路中的恒定电流，t为时间) (1)由于导体棒匀速切割磁感线产生感应电动势而使得闭合回路中的电流恒定，根据电流定义式可知q＝It。 (2)闭合线圈中磁通量均匀增大或减小且回路中电阻保持不变，则电路中的电流I恒定，t时间内通过线圈横截面的电荷量q＝It。 2.q＝n(其中R为回路电阻，ΔΦ为穿过闭合回路的磁通量变化量) (1)闭合回路中的电阻R不变，并且只有磁通量变化为电路提供电动势。 (2)从表面来看，通过回路的磁通量与时间无关，但ΔΦ与时间有关，随时间而变化。 3.Δq＝CBLΔv(式中C为电容器的电容，B为匀强磁场的磁感应强度，L为导体棒切割磁感线的长度，Δv为导体棒切割速度的变化量) 在匀强磁场中，电容器接在切割磁感线的导体棒两端，不计一切电阻，电容器两极板间电压等于导体棒切割磁感线产生的电动势E，通过电容器的电流I＝＝，又E＝BLv，则ΔU＝BLΔv，可得Δq＝CBLΔv。 二、求解焦耳热Q的三种方法 三、单杆模型 初态 v0≠0 v0＝0 示意图 质量为m、电阻不计的单杆ab以一定初速度v0在光滑水平轨道上滑动，两平行导轨间距为l 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 轨道水平光滑，单杆ab质量为m，电阻不计，两平行导轨间距为l，拉力F恒定 运动分析 导体杆做加速度越来越小的减速运动，最终杆静止 当E感＝E时，v最大，且vm＝，最后以vm匀速运动 当a＝0时，v最大，vm＝，杆开始匀速运动 Δt时间内流入电容器的电荷量Δq＝CΔU＝CBlΔv 电流I＝＝CBl＝CBla 安培力F安＝IlB＝CB2l2a F－F安＝ma，a＝， 所以杆以恒定的加速度匀加速运动 能量分析 动能转化为内能，mv＝Q 电能转化为动能和内能，E电＝mv＋Q 外力做功转化为动能和内能，WF＝mv＋Q 外力做功转化为电能和动能，WF＝E电＋mv2 四、双杆模型 (1)初速度不为零，不受其他水平外力的作用 光滑的平行导轨 光滑不等距导轨 示意图 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 质量m1＝m2不 电阻r1＝r2 长度l1＝2l2 运动分析 杆MN做变减速运动，杆PQ做变加速运动，稳定时，两杆的加速度均为零，以相等的速度匀速运动 稳定时，两杆的加速度均为零，两杆的速度之比为1∶2 能量分析 一部分动能转化为内能，Q＝－ΔEk (2)初速度为零，一杆受到恒定水平外力的作用 光滑的平行导轨 不光滑平行导轨 示意图 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 摩擦力Ff1＝Ff2 质量m1＝m2 电阻r1＝r2 长度l1＝l2 运动分析 开始时，两杆做变加速运动；稳定时，两杆以相同的加速度做匀加速运动 开始时，若F≤2Ff，则PQ杆先变加速后匀速运动；MN杆静止。若F>2Ff，PQ杆先变加速后匀加速运动，MN杆先静止后变加速最后和PQ杆同时做匀加速运动，且加速度相同 能量分析 外力做功转化为动能和内能，WF＝ΔEk＋Q 外力做功转化为动能和内能(包括电热和摩擦热)，WF＝ΔEk＋Q电＋Qf 【例题1】（2025·浙江·一模）竖直方向的圆柱形区域内存在沿竖直轴线方向的磁场，磁感应强度的表达式为（ω未知），其产生的感生电场满足，r为某点到圆心O点的距离。如图所示，现将一光滑绝缘细管固定于某一水平截面内，沿管方向设为x轴。管内有一质量为m，电荷量为q的小球，t=0时小球从A点静止释放，已知，，，小球恰好以为平衡位置做简谐运动。管的内径远小于d，小球直径略小于管的内径，简谐运动周期公式为。则ω为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】感生电场的表达式为，则小球受到的电场力为 设小球所在位置到圆心O的连线与的夹角为，则由几何关系可得电场力沿细管方向的分力大小为 又因为 代入上式解得 所以小球做简谐运动的回复力为 其中负号表示回复力与位移方向相反。已知简谐运动回复力的表达式为 又因为简谐运动的位移表达式为 其中为简谐运动的振幅。所以小球以为平衡位置做简谐运动时，其比例系数满足 根据几何关系有 联立解得 所以 联立解得 故选D。 【例题2】（2025·湖南永州·一模）如图所示，固定的两条足够长的倾斜光滑平行导轨和，上部宽轨间距为，下部窄轨间距为，导轨电阻不计，两导轨与水平方向的夹角。宽轨与窄轨分别处于垂直导轨平面方向向上、向下的匀强磁场中，磁感应强度大小均为。两根金属棒分别垂直导轨放置在宽轨和窄轨上。金属棒被锁定，、两棒接入导轨间的电阻分别为和，质量分别为和，金属棒a用绝缘轻质细线跨过光滑定滑轮和一个质量为的小物块相连。金属棒距离滑轮足够远，导轨上方的细线与导轨平行。物块开始时距地面足够远并在外力作用下保持静止。现撤去外力，物块由静止开始竖直向下运动。当物块的速度为（未匀速）时，立即烧断细线且解除金属棒的锁定，再经过时间，金属棒沿导轨下滑的距离为，金属棒沿斜面上滑的速率第一次变为。已知重力加速度为，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。则（　　） A．撤去外力瞬间，细线对的拉力大小为 B．烧断细线后的瞬间，金属棒的加速度大小为 C．烧断细线后经过时间棒的速度大小为 D．烧断细线后经过时间，金属棒上滑的距离为 【答案】D 【详解】A．撤去外力瞬间，对a、c分别有 联立解得细线对的拉力大小，故A错误； B．物块c的速度为时，金属棒a的速度也为，金属棒a所受的安培力 烧断细线后的瞬间，对金属棒a受力分析有 联立解得，故B错误； C．烧断细线后，设金属棒a上滑过程中闭合回路中的感应电流为i，俯视图中电流方向为顺时针方向。金属棒a所受安培力沿导轨向下，根据牛顿第二定律，对a有 对b有 联立可得 两边同时关于时间累加后有 又 可得 烧断细线后经过时间，棒的速度大小为，故C错误； D．取沿导轨向上为正方向，对a棒上滑过程运用动量定理可知 又 联立得 故D正确； 故选D。 难度：★★★☆ 建议时间：60分钟 正确率： /20 1. （2025·湖南·一模）如图所示，有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向下，两圆环的半径分别为和，金属杆在两圆环之间的电阻为，以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势，内阻为，保险丝电阻，熔断电流为1A，则（　　） A．电路中的电流方向一定从上至下流经R B．当时，金属杆两端的电压为2V C．若金属杆反向转动，只要足够小，保险丝就不会被熔断 D．当时，保险丝不会被熔断 【答案】B 【详解】A．由右手定则可知，金属杆绕O点顺时针转动时，产生的电动势方向由小圆环指向大圆环，金属杆匀速转动产生的电动势大小为 当时，电流从上至下流经R，当时，电流从下至上流经R，故A错误； B．当时，根据金属杆匀速转动产生的电动势大小为 解得，电流为0，此时金属杆两端的电压大小为2V，故B正确； C．若金属杆反向转动，，保险丝一定会被熔断，故C错误； D．当时，解得，故D错误。 故选B。 2. （2026·重庆沙坪坝·一模）某学习小组设计了一台电磁滑梯装置，简化模型如图所示。足够长倾角为的光滑绝缘斜面上分布着间隔均匀的水平平行磁场带，内有磁感应强度均为，方向垂直斜面向下的匀强磁场，每个磁场带的宽度及相邻磁场带间隔均为。现将一个质量为，电阻为，边长为的正方形金属线框从斜面某处静止释放，已知重力加速度为，则下滑过程中，下列说法正确的是（    ） A．线框重力做功等于其动能增加、安培力做功、电热能之和 B．线框加速度随时间均匀减小 C．线框匀速时的速度大小 D．若线框从静止到速度为的过程中所用时间为，则正、反向通过导线横截面的电荷量之和 【答案】D 【详解】A．由功能关系可知线框重力做功等于其动能增加以及电热能之和，A错误； B．当线框完全在磁场外或完全在磁场内时，磁通量不变，不受安培力，加速度为 当线框进入或穿出磁场时，对线框受力分析，由牛顿第二定律有 其中 联立可得 由于速度是变化的，且不是随时间线性变化的，所以加速度也不是随时间均匀变化的，B错误； C．线框匀速时，由受力平衡可得 解得线框匀速时的速度大小为，C错误； D．若线框从静止到速度为的过程中，由动量定理有 其中 由电流的定义式有 联立解得通过导线横截面的电荷量之和，D正确。 故选D。 3. （2025·浙江·一模）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为θ，一电容为C的电容器与导轨左端相连，初始两板不带电。导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，不考虑电磁辐射。下列说法正确的是（　　） A．金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电 B．金属棒到达x0时，通过金属棒的电流为BCv2tanθ C．金属棒到达x0时，电容器极板带电量为2BCv2x0tanθ D．从初始到金属棒到达x0的过程中，外力F做的功为 【答案】D 【详解】A．金属棒运动过程中，根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，故A错误； BC．由题知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为L = 2x0tanθ 其中x0= vt 则产生的感应电动势为E = 2Bv2tanθt 由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为Q = CE = 2BCv2tanθt 则流过金属棒的电流I==2BCv2tanθ，故B错误； 当金属棒到达x0处时，导体棒产生的感应电动势为E′=2Bvx0tanθ 则电容器的电荷量为Q = CE′ = 2BCvx0tanθ，故C错误； D．金属棒运动过程中，电流为 金属棒匀速运动过程中，外力做的功等于克服安培力所做的功，可得，故D正确。 故选D。 4. （2025·浙江·一模）如图，a、b两完全相同的正方形均匀导线框ABCD，右边与匀强磁场边界重合，磁感应强度与线框平面垂直，导线框a在外力作用下匀速进入磁场、导线框b以CD为轴匀速转入磁场，至第一次转至图中虚线位置，所用时间相同。下列说法正确的是 （    ） A．两线框的电流方向都是A→B→C→D→A B．a线框电流的大小等于b线框电流的平均值 C．外力对a线框做的功大于对b线框做的功 D．b线框自图示位置转过90°~180°过程中磁通量的变化率逐渐增大 【答案】B 【详解】A．对导线框a，根据楞次定律可得电流方向是A→B→C→D→A，对导线框b，根据楞次定律可得电流方向是B→A→D→C→B，故A错误； B．根据，两线框磁通量的变化相同，时间相同，可知a线框电流的大小等于b线框电流的平均值，故B正确； C．对a线框，可得感应电动势为 对b线框，根据，可知感应电动势为 可得有效值为 根据时间关系有 可得 根据可得a线框产生焦耳热小于b线框，根据能量关系可得外力对a线框做的功小于对b线框做的功，故C错误； D．b线框自图示位置转过90°后开始计时，则有磁通量为 可得磁通量的变化率为，可知磁通量的变化率逐渐减小，故D错误。 故选B。 5. （2026·江苏·一模）如图（a）所示，光滑金属导轨由半圆形金属导轨和直线金属导轨、构成，金属导轨与平行，长度相等，金属导轨的电阻均不计。间连接阻值为的定值电阻。时刻，电阻为的导体棒从图示位置开始绕点沿圆弧顺时针转动，其角速度恒定，经由转到。半圆形区域内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，矩形区域内存在磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小随时间变化的图像如图（b）所示。已知半圆形金属导轨的半径为为其圆心，内，电阻中的电流恒为零，下列说法正确的是（　　） A．内导体棒上点的电势高于点 B．内导体棒两端的电压的绝对值为V C．内导体棒克服安培力做功 D．边界的间距为 【答案】D 【详解】A．根据右手定则，可知内通过导体棒的电流方向从O到P，所以导体棒上O点的电势低于P点，故A错误； B．内矩形abcd区域磁感应强度不变，不会产生感应电动势，所以整个电路只有导体棒产生电动势，则导体棒产生电动势为 OP两端的电压的绝对值为，故B错误； C．根据能量守恒可知内导体棒OP克服安培力做功，故C错误； D．内，电阻R中的电流恒为零，所以有 解得，故D正确。 故选D。 6. （2025·浙江台州·一模）如图所示，日字形金属框长、宽L，放置在光滑绝缘水平面上，左侧接一个阻值为的定值电阻，中间位置和右端接有阻值为的金属棒和金属棒，其它电阻不计，线框总质量为m。金属框右侧有宽为的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B。已知金属框以初速度进入匀强磁场，最终棒恰好没从磁场中穿出。下列说法正确的是（　　） A．在棒进入磁场前，通过棒间定值电阻的总电荷量为 B．在棒进入磁场后，通过间定值电阻的总电荷量为 C．棒刚进入磁场时的速度为 D．整个过程中间定值电阻产生的焦耳热为 【答案】C 【详解】A．在PQ棒进入磁场前，回路总电阻 通过CF的总电量 通过棒间定值电阻的总电荷量为，A错误； BC．设PQ棒刚进入磁场时的速度为v1，则从CF进入磁场到PQ棒刚进入磁场的过程，由动量定理 其中 从PQ进入磁场到DE刚进入磁场的过程，由动量定理 其中 联立解得 在棒进入磁场后，通过间定值电阻的总电荷量为，B错误，C正确； D．金属棒PQ刚进入磁场时，整体产生的焦耳热为 其中间定值电阻产生的焦耳热为 金属棒PQ进入磁场后整体产生的焦耳热 D、E间定值电阻产生的焦耳热为 所以整个过程中D、E间定值电阻产生的焦耳热为Q=Q1+Q2=，D错误。 故选C。 7. （2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图甲所示，将表面带有绝缘漆、粗细均匀的金属线圈的一部分扭转半圈，扭成一“∞”形导线框，导线框所在空间存在斜方向的均匀磁场，磁场方向与水平方向的夹角为α，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。已知大圆的半径为2r，小圆的半径为r，金属线的横截面积为S0，电阻率为ρ，规定磁场斜向右上方为正。下列说法正确的是（　　） A．0~时间内，导线框有缩小的趋势 B．0~t0时间内，小圆中的感应电流方向从上向下看沿顺时针 C．导线框中的感应电动势大小为 D．0~t0时间内，导线框中产生的焦耳热为 【答案】D 【详解】A．由题意和图乙可知，0~时间内，穿过导线框的磁场斜向左下方且均匀减小，由楞次定律可知，导线框有增大的趋势，故A错误； B．0~t0时间内，根据楞次定律可知，大圆和小圆中产生的感应电动势方向相反，且大圆中的感应电动势大于小圆中的感应电动势，则小圆中的感应电流方向从上向下看沿逆时针方向，故B错误； C．导线框中的感应电动势大小为 由法拉第电磁感应定律有，， 可得 同理可得 则导线框中的感应电动势大小为，故C错误； D．导线框的总电阻为 导线框中的感应电流为 0~t0时间内，导线框中产生的焦耳热为，故D正确。 故选D。 8. （2025·黑龙江大庆·一模）如图甲，固定在光滑绝缘水平面上的单匝正方形导体框abcd，置于虚线AB左侧始终竖直向下的磁场中，bc边与虚线AB重合，虚线AB右侧为的匀强磁场。导体框的质量，电阻、边长，磁感应强度随时间t的变化图像如图乙所示。在时，导体框解除固定，给导体框一个向右的初速度，下列说法正确的是（    ） A．时流过ad边的电流方向由a到d B．时流过ad边的电流大小为0.4A C．导体框的bc边刚越过虚线AB时受到的安培力的大小为0.024N D．当线框速度减为0.02m/s时ad边移动的距离为 【答案】D 【详解】A．由图乙可知，0~1s内，左侧的磁通量减少，根据楞次定律可知，时流过ad边的电流方向由d到a，故A错误； B．根据法拉第电磁感应定律可知，时导体框的感应电动势为V=0.1V 感应电流大小为，故B错误； C．导体框的bc边刚越过虚线AB时，感应电动势为V 受到的安培力的大小为N，故C错误； D．根据动量定理有 根据电流的定义式有 解得，故D正确； 故选D。 9. （24-25高二下·江苏南京·期中）如图甲所示，空间中存在一方向与纸面垂直、磁感应强度随时间变化的匀强磁场，一边长为L的单匝正方形线框固定在纸面内，线框的电阻为R，线框一半面积在磁场中，M、N两点为线框与磁场边界的交点。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．时间内，线框内的感应电流先顺时针再逆时针 B．时间内，M点电势低于N点电势 C．时间内，线框所受安培力的方向水平向右 D．线框中的感应电流大小为 【答案】D 【详解】A．时间内，磁场垂直于纸面向内，磁感应强度减小，穿过线框磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向；时间内，磁场垂直于纸面向外，磁感应强度增大，穿过线框磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，所以时间内，线框内的感应电流一直为顺时针，故A错误； B．根据选项A分析可知时间内感应电流沿顺时针方向，则M点电势高于N点电势，故B错误； C．根据选项A分析可知时间内，感应电流沿顺时针方向，根据左手定则，线框受安培力水平向左，故C错误； D．由法拉第电磁感应定律，线框中的感应电动势大小为 则线框中感应电流为，故D正确。 故选D。 10. （2025·河北秦皇岛·模拟预测）如图甲所示，在磁感应强度随时间均匀变化的匀强磁场中垂直磁场放置一圆形金属漆包线圈（磁场方向垂直线圈平面向里），线圈中产生的感应电流为。若仅将线圈扭转成图乙所示的形状，其中大圆半径是小圆半径的3倍，假设扭转过程中金属线圈的总长度和粗细均保持不变，不考虑导线中电流产生磁场对磁通量的影响，则图乙线圈中产生的感应电流大小为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】设小圆半径为R，则大圆半径为3R，甲图中圆的周长 解得 甲图中 乙图中两圆产生电流方向相反，则 故选A。 11. （2025·浙江宁波·三模）如图甲为利用电磁驱动原理制作的交流感应电动机。三个线圈连接到三相电源上，电流形成的磁场可等效为以角速度ω0转动的辐向磁场。边长为l、总电阻为R的单匝正方形线框ABCD可绕其中心轴OO′旋转，图乙为这种驱动装置的俯视图，线框的两条边AB、CD所处位置的磁感应强度大小均为B。当线框由静止开始转动时，AB、CD两条边受到的阻力均为Ff=kv，其中比例系数，v为AB、CD两条边的线速度大小。不计其他阻力。则当线框达到稳定转动时（　　） A．线框的转动方向与辐向磁场的转动方向相反 B．线框的角速度大小为 C．线框的感应电动势大小为 D．线框AB边所受安培力大小为 【答案】C 【详解】A．线框的转动方向与辐向磁场的转动方向相同，A错误； BCD．设线框稳定时转动的角速度大小为ω AB边与磁场的相对速度为 AB、CD两条边产生的感应电动势为 感应电流大小为 AB边所受安培力大小为 稳定运行时根据平衡条件得 根据题意 解得，，，BD错误，C正确。 故选C。 12. （25-26高三上·广东·开学考试）如图所示，竖直平面内固定有一光滑导电轨道abedc，其中ab和cd为竖直轨道，bed为半圆弧轨道。半圆弧轨道直径为D，最低点e处接有一体积可忽略不计、阻值为R的电阻，有一光滑细长钉子垂直轨道平面于圆心O点。两个质量均为m的带孔导体小球分别穿在两竖直轨道上（小球孔径略大于轨道直径），小球之间接有一条长度为D且不可伸长的轻质软导线。整个装置处在磁感应强度大小为B，方向水平向里的匀强磁场中。将两小球同时从距离圆心高度为H处无初速度释放，小球进入半圆弧轨道前已经做匀速运动。已知重力加速度为g，各连接点接触良好形成电流回路，除R外其余电阻均不计，则以下说法正确的是（　　） A．小球在竖直轨道上运动的最大速度为 B．小球在竖直轨道运动过程，电阻R产生的焦耳热为 C．小球刚进入圆弧瞬间，回路电流大小为 D．从释放小球到小球抵达最低点过程，流经电阻R中的电量为 【答案】D 【详解】A．小球进入半圆弧轨道前已经做匀速运动，此时为最大速度，根据平衡条件 解得，故A错误； B．小球在竖直轨道运动过程，根据能量守恒定律 解得，故B错误； C．小球刚进入圆弧瞬间开始旋转切割磁感线，回路电流，故C错误； D．从释放小球到小球抵达最低点过程，流经电阻R中的电量为，故D正确。 故选D。 二、多选题 13. （2025·云南红河·一模）列车进站时可借助电磁阻尼辅助刹车，其简化结构如下图所示：站台旁轨道上足够长的区域存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场，在车身下方固定一与车身等大的矩形单匝线框abcd，利用线框进入磁场时所受的安培力来辅助列车刹车。列车进站时，线框ab边恰好进入磁场时列车的速度为，当线框cd边进入磁场并运动一段时间后，列车停止。已知列车的质量为m，车身长为s，线框ab边的长度为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。则列车（　　） A．刚进站时加速度大小 B．从进站到停下来所用时间 C．从进站到停下来的过程中，减少的动能大于线框产生的热量 D．完全在磁场中运动时，线框中感应电流为零，ab间电势差也为零 【答案】BC 【详解】A．线框刚进入磁场时产生的感应电动势为E=BLv0 根据闭合电路欧姆定律可得 根据安培力的计算公式可得F安=BIL 由牛顿第二定律有F安+f=ma 联立解得，A错误； B．线框从开始进入磁场到完全停止时，由动量定理 其中 解得，B正确； C．从进站到停下来的过程中，减少的动能转化为线圈的焦耳热以及克服铁轨及空气阻力做功而产生的内能，C正确； D．完全在磁场中运动时，线框中磁通量不变，则感应电流为零，但ab切割磁感线运动，ab间电势差不为零，D错误。 故选BC。 14. （2026·黑龙江辽宁·一模）电磁制动是一种利用电磁感应产生的电磁力来制动的技术，广泛应用于各种机械设备中。如图甲所示为一竖直下降的电梯内电磁制动系统核心部分模拟原理图，“日”字形导线框始终处于竖直平面内，线框水平部分，电阻均为，PQ与间距均为，线框竖直部分电阻不计，线框总质量；线框下方有垂直纸面向外的有界匀强磁场，场强大小，磁场高度，上下边界水平，导线框以初速度进入磁场，流过MN的电流与下降路程s的关系如图乙所示（部分），不计空气阻力，重力加速度g取。求（　　） A．线框刚进入磁场时，MN边中电流的方向 B．线框刚进入磁场时，线框的速度 C．PQ边刚进入磁场时，线框的加速度a= D．线框MN边穿越磁场的过程MN边产生的焦耳热 【答案】ABD 【详解】AB．由右手定则可知MN边刚进入磁场时电流的方向（向左） MN边在磁场中运动产生的感应电动势，有 感应电流 由图像知 总电阻 联立解得速度，故AB正确； C．由图像知，PQ边刚进入磁场时，MN中的电流 则由电路结构知流过PQ的电流 由牛顿第二定律 解得，方向向上；故C错误； D．线框MN边出磁场时，线框的速度v由法拉第电磁感应定律 感应电流 由图像知 总电阻 联立解得速度 由能量守恒 MN边穿越磁场的过程MN边焦耳热 解得，故D正确。 故选ABD。 15. （2026·河北·一模）如图所示，光滑绝缘水平面上有一分界线MN，MN的右侧存在范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，矩形线框abcd由粗细均匀的导线围成，开始时线框位于虚线MN的左侧，且cd 边与虚线MN平行，线框的短边与长边的边长分别为 ab=L、bc=2L，线框的质量为m、电阻为R。现给线框一水平向右的初速度，线框刚好完全进入磁场。下列说法正确的是（　　） A．线框进入磁场的过程，线框中的感应电流方向为adcba B．cd边刚越过MN瞬间，cd间的电压为 C．整个过程穿过线框某一横截面的电荷量为 D．线框刚好有一半进入磁场时，线框的加速度大小为 【答案】BD 【详解】A．线框进入磁场的过程，线框的cd边做切割磁感线运动,由右手定则可知，线框中的感应电流方向为abcda，故A错误； B．cd边刚越过MN的瞬间，cd边切割磁感线，cd边产生的感应电动势为E=BLv cd间的电压为路端电压,由题可知，cd边的电阻为 外电路的总电阻为 则cd间的电压为，故B正确； C．整个过程,由法拉第电磁感应定律可得 由闭合电路的欧姆定律可得 又因为， 整理可得，故C错误； D．线框进入磁场的过程取极短的时间,由动量定理可得 两边求和可得 整理可得 同理,线框刚好有一半进入磁场时,由动量定理得 又因为 解得 回路的感应电动势为 感应电流 线框所受的安培力为 结合牛顿第二定律得 联立解得线框的加速度大小为，故D正确。 故选BD。 16. （2025·甘肃武威·模拟预测）某列车制动器的简化图如图所示。在列车的底座上固定一个边长为L的正方形单匝线圈abcd，在轨道间存在两个宽度均为L的匀强磁场，边界1、2间磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向上，边界2、3间磁场的磁感应强度大小为2B、方向竖直向下。已知列车（包含线圈）的质量为m，运动过程中列车关闭动力，当线圈的ab边运动到磁场边界1时的速度为，ab边穿过磁场边界2后，再向右运动速度恰好减为0。忽略运动过程中受到的摩擦阻力，下列说法正确的是（　　） A．线圈ab边经过边界2时的速度大小为 B．线圈ab边刚进入磁场时与线圈ab边刚通过边界2时的加速度大小之比为4∶1 C．线圈ab边从刚进入磁场到刚穿过边界2的过程中线圈产生的热量为 D．从线圈cd边刚通过边界1到线圈停止运动的过程中，流过线圈某一截面的电荷量为 【答案】CD 【详解】A．设线圈ab边经过边界2时的速度大小为，则线圈ab边在边界1到边界2运动过程中，根据动量定理 其中 线圈ab边由边界2到停止过程，根据动量定理 其中 联立，解得，故A错误； B．线圈ab边刚进入磁场时，安培力为 ab边刚通过边界2时，安培力为 则线圈ab边刚进入磁场时与线圈ab边刚通过边界2时的安培力之比为 根据牛顿第二定律可知，线圈ab边刚进入磁场时与线圈ab边刚通过边界2时的加速度之比为，故B错误； C．根据能量守恒可知，线圈ab边从刚进入磁场到刚穿过边界2的过程中线圈产生的热量为，故C正确； D．从线圈cd边刚通过边界1到线圈停止运动的过程中，即线圈ab边由边界2到停止过程，因为 且 则，故D正确。 故选CD。 17. （2025·广西·模拟预测）如图（a）所示，光滑金属导轨由半圆形金属导轨和直线金属导轨、构成，金属导轨与平行，长度相等，金属导轨的电阻均不计。间连接阻值为的定值电阻。时刻，电阻为的导体棒从图示位置开始绕点沿圆弧顺时针转动，其角速度恒定，经由转到。半圆形区域内存在方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为的匀强磁场，矩形区域内存在磁场方向垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小随时间变化的图像如图（b）所示。已知半圆形金属导轨的半径为为其圆心，内，电阻中的电流恒为零，下列说法正确的是（　　） A．内导体棒上点的电势高于点 B．内导体棒两端的电压的绝对值为 C．内导体棒克服安培力做功 D．边界的间距为 【答案】BD 【详解】A．根据右手定则，可知内通过导体棒的电流方向从O到P，所以导体棒上O点的电势低于P点，故A错误； B．内矩形abcd区域磁感应强度不变，不会产生感应电动势，所以整个电路只有导体棒产生电动势，则导体棒产生电动势为 OP两端的电压的绝对值为，故B正确； C．根据能量守恒可知内导体棒OP克服安培力做功，故C错误； D．内，电阻R中的电流恒为零，所以有 解得，故D正确。 故选BD。 18. （25-26高三上·云南·月考）如图甲所示，在光滑绝缘水平桌面上建立直角坐标系，第一象限区域内存在着垂直于桌面向下的磁场，磁感应强度大小随位移变化的关系图像如图乙所示。一质量、边长的正方形单匝金属线框以的速度沿轴正方向匀速运动，其中边与轴重合，时刻边恰好经过轴进入磁场，此时对线框施加水平方向的外力使线框保持匀速运动，当线框完全进入磁场时撤去外力，已知线框的总电阻，下列说法正确的是（　　） A．边进入磁场的瞬间，线框受到的安培力为 B．边进入磁场前的瞬间，水平外力的功率为 C．线框完全进入磁场后，线框中磁通量的变化量为0 D．线框停止时边运动到处 【答案】ABD 【详解】A．线框刚进入磁场时，边切割磁感线，产生的感应电动势 感应电流 安培力，A正确； B．边刚要进入磁场时，边切割磁感线，产生的感应电动势 感应电流 安培力 线框保持匀速运动，此时施加的外力，功率，B正确； C．线框完全进入磁场后，因磁感应强度发生变化，故线框中磁通量的变化量不为0， C错误； D．线框两边均进入磁场后，两边都切割磁感线，都产生感应电动势，两边所处的位置磁感应强度的差值保持不变，，感应电动势 感应电流 两边受到的安培力的矢量和 线框逐渐减速的过程，对线框由动量定理得 代入得 位移 解得 线框停止时边运动的距离为，D正确。 故选ABD。 19. （25-26高三上·江西·期中）如图甲所示，绝缘水平面上固定有两条足够长的平行光滑金属导轨，导轨电阻不计，间距为。金属棒、垂直导轨放置，电阻均为，质量分别为和。虚线右侧存在磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场。两金属棒、分别以初速度和同时沿导轨向右运动，先后进入磁场区域。从棒进入磁场区域开始，其电流随时间变化的图像如图乙所示，则（　　） A．、棒的初速度满足 B．棒即将进入磁场时，棒在磁场中移动的距离为 C．两棒最终的间隔距离为 D．两棒最终的间隔距离为 【答案】BC 【详解】A．金属棒a刚进入磁场时产生的感应电动势E0=BLv0 感应电流 金属棒b刚要进入磁场时a棒的速度大小为v2，此时产生的感应电动势E2=BLv2 感应电流 解得 由图乙所示图像可知，b进入磁场时电流反向，则v1＞v2，回路产生的电动势E1=BL（v1-v2） 电流大小 解得v1=v0，故A错误； B．b棒即将进入磁场时，以向右为正方向，对a由动量定理得 其中 解得，故B正确； CD．b进入磁场后，当两金属棒速度相等后达到稳定状态，a、b组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv2+3mv1=（m+3m）v 解得 此过程，以向右为正方向，对a由动量定理得 其中 解得b进入磁场后a、b的相对位移 两棒最终的间隔距离为，C正确，D错误。 故选BC。 20. （2025·广东·模拟预测）如图所示，正方形金属线框abcd下方存在宽度为L的匀强磁场区域，该区域的上、下边界水平，磁感应强度的大小为B。线框从距磁场上边界高度为h处由静止开始自由下落。线框ab边进入磁场时开始减速，cd边穿出磁场时的速度是ab边进入磁场时速度的。已知线框的边长为L，质量为m，电阻为R，重力加速度大小为g，线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．线框ab边刚进入磁场时，产生的感应电流方向为abcda B．线框ab边刚进入磁场时，产生的感应电动势大小为 C．线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为 D．线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为 【答案】AD 【详解】A．根据右手定则可得线框ab边刚进入磁场时，产生的感应电流方向为abcda，选项A正确； B．设ab边进入磁场时的速度大小为v，有 ab边进入磁场时，感应电动势 解得，选项B错误； C．ab边进入磁场时，线框的加速度最大，根据闭合电路欧姆定律可知，线框中感应电流的大小 ab边受到的安培力大小 根据牛顿第二定律有 得，选项C错误； D．线框穿过磁场的过程中，根据能量守恒定律有，选项D正确。 故选AD。 学科网（北京）股份有限公司 $