专题11 电磁感应中的能量问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（教科版）

专题 电磁感应中的能量问题 1.(2024·河北百师联盟质检)如图所示，两 条足够长，间距d=1m的光滑平行金属导 轨MW和PQ固定在水平面上，阻值R=22 的定值电阻与导轨的M、P端相连，导轨电 阻不计.空间中存在垂直导轨平面向上、磁 感应强度大小为B=1T的匀强磁场，质量 m=0.1kg、长度L=1m、阻值不计的金属杆 ab垂直于导轨放置并且始终与导轨接触良 好.在杆ab的中点处系一根不可伸长的轻 绳，轻绳跨过定滑轮与一个质量也为m的 物块相连，滑轮左侧轻绳与导轨平面保持 平行.某时刻释放物块，物块和金属杆从静 止开始运动，当物块下落的高度h=2m时， 二者达到最大速度.重力加速度g取 10m/s2,不计空气阻力.从开始运动到达到 最大速度的过程中，下列说法正确的是 轻绳 A.金属杆的平均速度大小为5m/s B.通过电阻R的电荷量为0.7C C.所用的时间为1.4s D.电阻R产生的热量为1.8J 2.（2023·广东汕头二模)如图，一有界区域 内，存在着磁感应强度大小均为B,方向分 别垂直于光滑水平桌面向下的匀强磁场， 磁场宽度为.边长也为1的正方形单匝金 属线框P、Q的质量均为m、电阻均为R.它 们置于光滑桌面上，其左、右边与磁场边界 平行，开始时P、Q靠在一起但彼此绝缘且 不粘连.使它们一起以大小为vo的初速度 12黑白题物理1选择性必修第二册·K O限时 25分钟 向右运动并进入磁场，线框所用金属丝的 宽度可忽略不计. (1)用水平推力作用在线框Q上，使P、Q 一起以速度v。匀速穿过磁场区，求整个 过程中水平推力的最大值； (2)不加外力，让线框P、Q在磁场中自由滑 行，结果线框Q恰好能穿过磁场区.求 线框P、Q在整个过程中产生的焦耳热 Qp与Qo之比. 0 专题 电磁感应中的图像问题 1.（2024·辽宁十校联合体调研)如图所示， xOy平面的第一、三象限内充满垂直纸面向 外的匀强磁场.边长为L的正方形金属框始 终以O点为顶点旋转，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，已知匀强磁场的磁感 应强度为B,金属框的总电阻为R,规定顺 时针方向为电流的正方向，不考虑自感影 响，关于金属框中感应电流i随时间t变化 的图像正确的是 C D 2.（2022·内蒙古乌兰察 xM,Cx DX 布期末)（多选）如图所 示，光滑金属导轨 B DCEF固定在水平面并 x F 处于竖直向下的匀强磁场中，CD、EF平行 且足够长，CE是粗细均匀、电阻率一定的导 体，且与EF夹角为0(0<90°)，CD和EF的 电阻不计.导体棒MN与CE的材料、粗细均 ©限时 20分钟 相同，用外力F使MN向右匀速运动，从E 点开始计时，运动中MN始终与EF垂直且 和导轨接触良好.若图中闭合电路的电动势 为E,电流为I,消耗的电功率为P,下列图 像不正确的是 0 0 B C D 3.(2023·湖南多校联考)如图所示，为两个 有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B,方 向分别垂直于纸面向里和向外，磁场宽度 均为L,距磁场区域的左侧L处，有一边长 为L的正方形导体线框，总电阻为R,且线 框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线 框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置 为计时起点，规定：电流沿逆时针方向时的 电动势E为正，磁感线垂直于纸面向里时 磁通量Φ的方向为正，外力F向右为正.则 以下关于线框中的磁通量Φ、感应电动势 E、外力F和电功率P随时间变化的图像正 确的是 () ××。×··· ix xBx..B. ×××·· ×××}··· ×××·· ×××·· D 进阶突破·专项练13统动量守恒，可得 2 2m,=(2m+m)p,解得m=3o, 最终两金属杆速度相等，匀速运动，此过程金属杆αb运用动 量定理，可得 BIL·△t=mw-0, 又g=△，两式联立，解得9=B故选B. 3.AC解析：AB.根据题意可知，导体棒运动至ab处过程中， 所受安培力为F=BI·2d 由动量定理有-Ft=-B·2d∑lt=-2Bdg=mw-mo, 又有q=t= E△ΦB·2dx R-RR 联立解得=4Bx1 mR=2o,放B错误，A正确； CD根据题意，在右侧区域运动过程中，由动量定理有 -Ft'=-B·d∑I't'=-Bdg'=0-mw, 又有g=It' E',△Φ'B·d t' ,联立解得x'=2x, RRR 222 故C正确，D错误故选AC. 4.D解析：根据动量定理有umgt+BIL=mo, 根据法拉第电磁感应定律有E=A中_B弘 △t△t’ E 根据闭合电路欧姆定律有I= R+r' 解得=B2L2x gmg(R+r),放选D. 专题十一电磁感应中的能量问题 1.C解析：B,通过电阻R的电荷量为g=-B必-B=1C, 故B错误； C.金属杆达到最大速度vm时加速度为零，有mg=ImLB,Im= 紧河 mgR B2Z2 2m/s, 由动量定理得mg-B·1=2m。-0,解得1=9B+2m。 mg 1.4s,故C正确； A.平均速度为v= h 2 t1.4 m/s= 10 m/s,故A错误； 7 1 D.由能量守恒定律得mgh= 2×2mu+Q,解得Q=mgh- mm2=1.6J, 故D错误故选C. 2B-Pvo 2.(1)R (2)15:8 解析：(1)每个线框在磁场区域运动时，电流大小均为1= E_Bh。 RR 选择性必修第二册·JK 当P、Q靠在一起的边进入磁场时，水平推力达到最大，大小 为F=2BL, 2B21'o 联立解得最大水平推力为F。= R (2)以P右边刚进入磁场为计时起点，把线框Q向右的位 移分别达到1、21、31依次分成3个阶段，相应的末速度依次 记为1、2和0. 在第1阶段，P、Q一起诚速，时间为，有E,=△中_BC E 1R 由动量定理可得-BL1l·t1=2m(1-o), 货之可 -=2m(to-"1), 在第2阶段，由于P、Q同时处于磁场中，产生的感应电动势 和电流总是相同，受力也相同，因此仍一起减速， 同理可得2B -=2m(v1-v2）, R 在第3阶段，P已经离开磁场，而Q还处于磁场中做减速运 动，因此P、Q分开，Q最后恰好离开磁场， 同理可得 R=w2,联立可得v。=)2,v1=2元2， 线框P、Q在整个过程中产生的焦耳热分别为 1 Qn=22m(6-)+2m(好-)， e2m(i-)+分nm,联立解得8=5 1 Qo 8 专题十二 电磁感应中的图像问题 1.A解析：如图所示，在1=0到1=无的过程中，即金屑程顺 时针转过90°的过程中，金属框切割磁感线的有效切割长度 先变大后变小，根据转动切割感应电动势的计算公式E= I Bol, 2 B 0 可知E先增大后减小，感应电流先增加后减小，根据楞次定 律可知，电流方向为顺时针方向，即正方向：在：=0到：=无 的过程中，由圆周运动公式可知9=w, 根据几何关系和三角形的面积公式可得S-·an0, 2 则穿过线圈的磁通量为中= IBLtn ot, 2 对上述的表达式由数学知识得A=BLo'.amt △t cos2wt 黑白题54