电磁感应与动量、能量、电路的综合 热点考点预测练 -2026届高考物理三轮冲刺练

电磁感应与动量、能量、电路的综合 热点考点预测练 2026届高中物理高考三轮冲刺练 一、单选题 1．为了监测变电站向外输电的情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表则（  ） A．N1<N2 B．N3>N4 C．a为交流电压表，b为交流电流表 D．a为交流电流表，b为交流电压表 2．如图甲所示，足够长的光滑金属导轨水平放置，处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间的变化如图乙所示，导轨左端接有一个阻值恒为的灯泡。从时刻开始，垂直于导轨的导体棒在水平外力的作用下从导轨的左端沿导轨以速度水平向右匀速运动，导体棒的长度为，导体棒运动过程中与导轨接触良好，导体棒与导轨的电阻均不计，为理想电压表。在导体棒向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　） A．灯泡亮度不变 B．电压表示数变小 C．时， D．时，灯泡的功率 3．如图所示，两电阻不计的光滑平行导轨水平放置，部分的宽度为部分的宽度为，金属棒和的质量分别为和，其电阻大小分别为和，a和分别静止在和上，垂直于导轨且相距足够远，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现对金属棒施加水平向右的恒力，两棒运动时始终保持平行且总在上运动，总在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（　　） A．回路中的感应电动势为零 B．流过金属棒的电流大小为 C．金属棒和均做匀速直线运动 D．金属棒和均做加速度相同的匀加速直线运动 二、多选题 4．如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（　　） A．当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为 B．线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为 C．磁场Ⅱ的宽度为 D．线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为 5．如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨、水平放置，、间距，、的延长线相交于点且，点到的距离，、两端与阻值的电阻相连。虚线右侧存在方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场，磁感应强度，一根长度也为、质量为电阻不计的金属棒，在外力作用下从处以初速度沿导轨水平向右运动，棒与导轨接触良好，运动过程中电阻上消耗的电功率不变。则：（　　） A．电路中的电流 B．金属棒向右运动过程中克服安培力做的功 C．金属棒向右运动过程中外力做功的平均功率 D．金属棒向右运动过程中在电阻中流过的电量 6．如图所示，水平面内的光滑平行导轨由宽度为的平行导轨和宽度为L的平行导轨连接而成，图中虚线右侧的导轨处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，磁场的磁感强度大小为B，金属棒垂直放置在虚线左侧的宽导轨上，金属棒垂直放置在窄导轨上，和的质量分别为和接入两导轨间的电阻分别为，虚线右侧的宽导轨和窄导轨均足够长，导轨电阻不计，运动过程中两金属棒始终与导轨接触良好，给金属棒向右的初速度，则下列说法正确的是（　　） A．最终金属棒的速度大小为 B．最终金属棒的动量大小为 C．整个过程，通过金属棒的电量为 D．整个过程，金属棒中产生的焦耳热为 7．如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置，导轨间距为L，垂直导轨的虚线两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度均为B的相反方向的竖直匀强磁场，两长度均为L、电阻均为R、质量均为m的金属导体棒a、b垂直导轨放在左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现给导体棒a一个瞬时冲量，使导体棒a获得一个水平向右的初速度，则下列关于a、b两棒此后的整个运动过程的说法中，以下说法正确的是（　　） A．a、b两棒组成的系统动量守恒 B．a、b两棒最终将以大小为的速度分别向右，向左做匀速直线运动 C．整个过程中，a棒上产生的焦耳热为 D．整个过程中，流过a棒的电荷量为 8．如图所示，足够长的金属导轨和固定放置，其中与、与相互平行，左右两侧导轨间距分别为和，所在平面与水平面夹角均为，导轨两侧空间均有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为。质量分别为2m、m的均匀金属棒和，垂直放置在导轨上。运动过程中，两金属棒与导轨保持光滑接触，始终垂直于导轨，电阻均为，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。则（　　） A．若导体棒固定，则导体棒稳定时的速度大小为 B．若将导体棒和同时释放，则二者同时达到最大速度 C．若同时释放两导体棒，当下降高度为时达到最大速度，则此过程中导体棒产生的焦耳热为 D．若同时释放两导体棒，当下降高度为时，该过程中通过导体棒的电量为 三、解答题 9．电磁制动刹车系统具有刹车迅速、定位准确、安全可靠、结构简单、更换维修简便等特点。如图所示是某游乐场的电磁刹车系统示意简图，在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为，方向竖直向上，有磁场与无磁场区域的宽度均为，导轨之间的距离为，水平轨道足够长。机车车身固定有匝数为，电阻为的闭合金属线圈，线圈垂直于导轨方向宽度为，平行于导轨方向宽度为，机车与线圈总质量为。机车从离水平轨道高的位置沿弧形轨道由静止滑下，当车身完全进入水平轨道后开始进入磁场区域，忽略机车车身通过磁场区域时形成的涡流的影响，重力加速度为，不计一切摩擦，求： (1)机车刚进入磁场时加速度的大小； (2)机车的制动距离。 10．舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某同学自己设计了一个如图甲所示的电磁弹射系统模型。该弹射系统工作原理如图乙所示，用于推动模型飞机的动子（图中未画出）与线圈绝缘并固定，线圈带动动子，可以水平导轨上无摩擦滑动。线圈位于导轨间的辐向磁场中，其所在处的磁感应强度大小均为。开关与1接通，恒流源与线圈连接，动子从静止开始推动飞机加速，飞机达到起飞速度时与动子脱离；此时掷向2接通定值电阻，同时对动子施加一个回撤力，在时刻撤去力，最终动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的图像如图丙所示。已知模型飞机起飞速度，，，线圈匝数匝，每匝周长，动子和线圈的总质量，线圈的电阻，，，不计空气阻力和飞机起飞对动子运动速度的影响，求： （1）动子和线圈向前运动的最大位移； （2）回撤力与动子速度大小的关系式； （3）图丙中的数值。（保留两位有效数字） 11．某发电机简化结构如图所示，它由质量均为m、电阻不计、半径分别为r、2r的两金属圆环，四根长为2r、电阻均为R的轻杆，以及直径可忽略的轻质绝缘转轴（转轴垂直圆环）构成。相互正交的轻杆将内、外金属环焊接固定，并固定在转轴上，装置的下半部分处于磁感应强度大小为B，方向垂直金属环平面向里的匀强磁场中，且始终只有两根轻杆位于磁场内。足够长的细绳绕在内金属环上，拉动细绳可使整个装置转动。不计转轴摩擦和电阻、及各固定连接处的电阻和空气阻力。 (1)若装置顺时针以角速度ω转动时 ①判断内、外金属环上的电势高低； ②求内、外金属环之间的杆切割磁感线产生的电动势； ③求轻杆两端点间的电压； (2)用恒力F拉动轻绳，装置从静止开始转动至转速到达最大值时恒力做功W，求角速度最大值以及该装置在此过程中产生的焦耳热Q。 12．如图所示，水平桌面上固定两根间距的平行金属导轨ef、gh，导轨左端通过开关S连接电源，S接1时，导轨与交流电源S1、理想二极管和理想电流表连接，S接2时，导轨与恒流源S2连接，导轨右端与长度均为的倾斜向上的导轨MN、PQ连接，MN、PQ与水平面的夹角、与PM的夹角均为（俯视图如图），导轨末端P、M处垂直导轨放置长度、质量、电阻的导体棒a，磁感应强度的匀强磁场垂直斜面PQNM向下（图中未画出）。桌面右侧水平地面上有两根间距、与桌面的高度差，且可沿水平面左右移动的足够长金属导轨EF、GH，导轨左端分别有一段倾角可调的极短斜面，以确保金属棒a下落时速度沿斜面方向，该导轨最左端EG相距处垂直导轨放置有长度、质量、电阻的导体棒b，该区域存在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，其他电阻和阻力均忽略不计。 (1)若导体棒a固定，S接1，电源电压u随时间t的变化满足（），求： ①在时刻，导体棒a受到的安培力大小； ②电流表的示数。 (2)若导体棒a不固定，S接2，恒流源电流恒为，则： ①a到达倾斜导轨末端的速度大小v； ②通过计算判断导体棒a能否与导体棒b相碰。 13．如图所示，质量为的导体棒置于光滑的倾斜导轨上，两导轨平行且间距，与水平面夹角为37°。整个空间中存在一个与导轨面垂直的磁感应强度为的匀强磁场。右侧导轨底部连接一单刀双掷开关S，可接通电源E或定值电阻R。导体棒初速度沿导轨向上，大小为。已知导轨足够长、导体棒始终与导轨垂直且良好接触，导体棒连入电路的电阻和定值电阻R的阻值均为，导轨电阻不计，电源E的电动势为、内阻，，，重力加速度g取。 （1）若单刀双掷开关接定值电阻R，求导体棒的初始加速度大小； （2）若单刀双掷开关接定值电阻R，导体棒从出发至回到初始位置的时间为1.1s，求导体棒回到初始位置时的速度大小； （3）若单刀双掷开关接电源E，导体棒从出发至速度达到最小值经历的时间为，求该过程中导体棒上产生的焦耳热（最终结果保留2位有效数字）。    14．如图甲所示，匝的线圈（图中只画了2匝），电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。 (1)判断通过电阻的电流方向； (2)求线圈产生的感应电动势大小； (3)求电阻两端的电压和时间内产生的焦耳热。 15．如图所示，光滑金属导轨和固定在绝缘水平面上，其中和正对，导轨间距，和正对，导轨间距，整体处于竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中。两根完全相同的导体棒、垂直导轨放置在左侧，质量均为、电阻均为，长度均为。导体棒通过绝缘线拴接在墙壁上，导体棒在水平恒力作用下由静止开始运动。已知绝缘细线能承受的最大拉力为，且在导体棒运动过程中能被拉断，和段足够长，和初始位置到的距离有限，但不为0。 (1)求细线被拉断时导体棒的速度大小。 (2)若细线被拉断后撤去棒受到的水平恒力。 ① 求导体棒经过时速度的取值范围。 ② 在导体棒经过时速度最大的情况下，求从撤去外力到系统稳定过程回路产生的焦耳热。 16．如图所示，两根平行放置的四分之一光滑圆弧导轨，半径为r、间距为d，其中、水平，、竖直，导轨电阻不计，在导轨顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B。长为d、质量为m的金属棒从导轨顶端MN处由静止释放，到达导轨底端PQ时的速度大小为（g为当地的重力加速度），整个过程中金属棒始终与导轨垂直且接触良好。金属棒从PQ处脱离导轨后水平飞出，两端通过轻质金属丝线（图中未画出）分别与导轨P、Q端相连接，金属丝线足够长始终未绷紧。金属棒从PQ飞出水平位移大小为x（未知）时，速度大小为v且与水平方向的夹角为；金属棒又从该位置经过一段时间后，速度变为竖直向下。金属棒与金属丝线的电阻均不计，不考虑金属丝线切割磁感线产生的影响，求： （1）金属棒到达导轨底端PQ时受到的安培力大小F； （2）水平位移x的大小； （3）若金属棒由MN运动到PQ的过程中，电阻R上产生的热量为；金属棒由PQ运动到速度变为竖直向下的过程中，电阻R上产生的热量为，求与的比值。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C B BC AD BD BD ABD 1．C A．由图可知，a并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以N1＞N2。故A错误； B．b串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以N3＜N4。故B错误； CD．a是交流电压表，b为交流电流表。故C正确，D错误。 故选C。 2．C A B．时刻t时磁感应强度大小为 动生电动势为 感生电动势为 总电动势为 导体棒与导轨的电阻均不计，电压表示数等于电动势，故电压表示数变大； 灯泡的电流为      电流增大，灯泡功率变大，灯泡亮度增大，故AB错误； C．时，水平外力于金属棒所受安培力 故C正确； D．由C项分析可知时，水平外力等于金属棒所受安培力，则回路中的电流 灯泡的功率 故D错误。 故选C。 3．B ACD．对ab整体分析，由于受恒定拉力作用，则经过足够长时间后最终达到稳定状态，此时回路中的感应电动势保持恒定，则回路中的电流恒定，设两棒的加速度为aa、ab，有 由于电动势恒定，则对上式两边求变化率有 则可得 故ACD错误； B．根据受力分析，由牛顿第二定律得 联立解得 由于金属棒a，b串联，则流过a的电流大小也为，故B正确。 故选B。 4．BC A．设线框ab边刚进磁场Ⅱ时速度为，根据题意可得 解得 故A错误； B．线框ab边通过磁场Ⅰ的过程中，通过线框截面的电荷量 故B正确； C．设线框ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的速度大小为，则 解得 设磁场Ⅱ的宽度为d，则 故C正确； D．根据能量守恒，线框通过磁场过程中 解得 故D错误。 故选BC。 5．AD A．金属棒开始运动时产生感应电动势 E=BLv0=1×0.4×2=0.8V 电路中的电流 选项A正确； B．金属棒向右运动运动距离为x时，金属棒接入电路的有效长度为L1，由几何关系可得 此时金属棒所受安培力为 （） 作出F-x图象，由图象可得运动过程中克服安培力所做的功为 选项B错误； C．金属棒运动 过程所用时间为t W=I2Rt 解得 t=s 设金属棒运动的的速度为v，由于电阻R上消耗的电功率不变； 则有 BLv0=Bv v=2v0 由动能定理可得 Pt-W=mv2-mv02 解得 代入数据解得 P=3.52W 选项C错误。 D．根据 由图可知 解得 q=0.45C 选项D正确。 故选AD。 6．BD AB．最终两金属棒均做匀速直线运动，设的最终速度分别为，由于回路中没有感应电流，磁通量不变，则 根据动量定理 解得 , 则最终金属棒的动量大小为 故A错误，B正确； C．由 解得通过金属棒的电量 选项C错误； D．设金属棒中产生的焦耳热为，则 解得 故D正确。 故选BD。 7．BD A．由右手定则和左手定则可知，两导体棒所受安培力均向左，因此系统动量不守恒，A错误； BCD．回路总电动势为，随着的减小，的增大，回路总电动势减小，回路电流减小，安培力减小，两棒加速度最终减为零，两棒均匀速运动，设整个过程回路中的平均电流为，则由动量定理，有 棒： 棒： 同时 两式联立，解得，向右；，向左； 流过棒的电荷量为 同时，整个过程中，回路中产生的焦耳热为 则棒上产生的焦耳热为 故C错误，BD正确。 故选BD。 8．ABD A．若导体棒固定，则导体棒稳定时做匀速直线运动，导体棒产生的感应电动势为 导体棒受安培力为 由平衡条件可得 解得 A正确； B．若将导体棒和同时释放，导体棒和所受安培力分别为 可知 由牛顿第二定律可得导体棒的加速度为 导体棒的加速度为 可知两金属棒的加速度大小相等，且同时释放，运动时间相同，则在同一时刻两金属棒的速度大小相等，则有 由电磁感应定律，可知回路中的感应电动势大小为 回路中的感应电流 导体棒和在做匀速直线运动时速度最大，对导体棒，由平衡条件可得 解得 B正确； C．若同时释放两导体棒，当下降高度为时达到最大速度，在此过程中由能量守恒定律可得 解得闭合回路产生的焦耳热 导体棒产生的焦耳热为 C错误； D．若同时释放两导体棒，当下降高度为时，该过程中通过导体棒的电量为 D正确。 故选ABD。 9．(1) (2) （1）设线圈刚进入磁场时的速度为，根据动能定理可得 解得 线圈刚进入磁场时产生的电动势为 此时整个回路中的电流为 受到的安培力大小为 根据牛顿第二定律可得 联立解得机车刚进入磁场时加速度的大小为 （2）机车在向前运动过程中线圈的左右两边始终只有一边在磁场中运动，设机车运动过程中某一时刻的速度为，根据动量定理可得 则机车的制动距离为 10．（1）；（2）时段 ，时段；（3） （1）动子和线圈向前运动的最大位移即时间段内的位移，由图像知 （2）动子和线圈在时间做匀减速直线运动，加速度大小为 根据牛顿第二定律有 其中 可得 解得 在时间反向做匀加速直线运动，加速度不变 根据牛顿第二定律有 联立相关式子，解得 （3）动子和线圈在时间段内的位移 从时刻到返回初始位置时间内的位移 根据法拉第电磁感应定律有 据电荷量的定义式 据闭合电路欧姆定律 解得从时刻到返回初始位置时间内电荷量 其中 动子和线圈从时刻到返回时间内,只受磁场力作用，根据动量定理有 又因为安培力的冲量 联立可得 故图丙中的数值为 11．(1)①外金属环电势高；②③ (2)， （1）①轻杆切割磁感线，根据右手定则，可判断外金属环电势高 ② ③在磁场外部的电阻为，磁场内部的电阻为，电路总电阻 同理②可得 磁场中两轻杆并联，电路产生的电动势即为，由闭合电路欧姆定律，有 得 （2）转速最大时，恒力的功率与电路的功率相等，有 解得 装置的动能 根据能量守恒定律，有 12．(1)①；② (2)①；②导体棒a能与导体棒b相碰 （1）①在时刻，电压，则 安培力 ②电流表测有效值，根据有效值定义 （2）①沿斜面向上建立坐标系，导轨末端、为坐标原点，沿斜面向上为正方向，导体棒所受合外力 化简得： 即导体棒以处为平衡位置做简谐振动。合外力与位移成线性关系，根据图像面积可以求得 求得到达导轨末端的速度大小 ②设导体棒到达的速度为 解得 假定两导体棒没有相碰，则两者达到共同速度，则 解得 对导体棒由动量定理 解得 导体棒与导体棒b已经相碰。 13．（1）11m/s2；（2）2.6m/s；（3）0.44J （1）若单刀双掷开关接定值电阻R，则牛顿第二定律 联立解得导体棒的初始加速度大小 （2）若单刀双掷开关接定值电阻R，则上升到最高点时由动量定理 其中 由最高点下落到低端时由动量定理 其中 又 联立解得 v1=2.6m/s （3）初始时刻回路产生的动生电动势 E0=0.4V<E 导体棒中的电流方向为从M到N，电流为 此时安培力小于重力的分量，导体棒做加速度减小的减速运动，当导体棒的速度达到最小时，加速度为零，则 解得 vmin=2.4m/s 导体棒从出发至速度减小到最小值的过程中有动量定理 即 解得 q=2.08C 由于 解得 电源非静电力做功 导体棒动能变化 导体棒重力势能的变化 导体棒与内阻上产生的焦耳热Q总，电源E非静电力做功等于其它能量的该变量，则有 导体棒上产生的焦耳热 14．(1)电流方向为 (2) (3)， （1）根据图像可知，线圈中垂直于纸面向里的磁场增大，为了阻碍线圈中磁通量的增大，根据楞次定律可知线圈中感应电流产生的磁场垂直于纸面向外，根据安培定则可知线圈中的感应电流为逆时针方向，所通过电阻的电流方向为 （2）根据法拉第电磁感应定律 代入数据解得 （3）电阻两端的电压为路端电压，根据分压规律可知 代入数据解得 根据焦耳定律，时间内产生的焦耳热为  代入数据解得 15．(1)或 (2)①；② （1）设细线被拉断时导体棒的速度大小为，细线被拉断时回路中的电流 若棒在左侧，则由法拉第电磁感应定律有 可得 若棒在右侧，则由法拉第电磁感应定律有 可得 细线被拉断时导体棒的速度大小为或。 （2）①结合题述可知，导体棒经过时速度的最小值接近0，最大值对应棒在右侧达到最大速度，且棒在左侧能平衡的情况。在此情况下，设从撤去拉力到棒在左侧达到最大速度过程经过的时间为，回路中的平均电流为，棒经过时棒的速度为，棒的速度为，对棒由动量定理有 对棒由动量定理有（其中） 且有 联立得， 则导体棒经过时速度的取值范围为。 ②导体棒经过后，棒、组成的系统动量守恒，设两棒共速时速度为，由动量守恒定律有 整个过程棒损失的动能转换为焦耳热，则从撤去外力到系统稳定过程回路产生的焦耳热 联立得 16．（1）；（2）；（3） （1）金属棒从导轨顶端MN处由静止释放，到达导轨底端PQ时的速度大小为，则有 安培力 （2）水平位移为x，水平方向运用动量定理得 又这段时间内通过人的电荷量 平均感应电流 平均感应电动势 磁通量的变化量 联立可得 （3）分两个过程来求，第一个过程由静止释放，到达导轨底端PQ；设这个过程R上产生的热量为，由能量守恒得 解得 第二个过程由导轨底端PQ飞出到速度变为竖直向下，设这个过程上产生的热量为，水平方向能量守恒得 解得 故 学科网（北京）股份有限公司 $