专题02 电磁感应及其应用（期中复习专项训练）高二物理下学期教科版

专题02 电磁感应及其应用 题型1楞次定律、右手定则（共2小题） 1． 【答案】D 【详解】A．金属线向右振动的过程中，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈有缩小的趋势，故A错误； B．金属线向右振动的过程中，根据楞次定律和左手定则及牛顿第三定律可知，金属线所受安培力向左，故B正确； C．金属线向左振动的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据“增反减同”可知线圈的感应电流方向为顺时针，故C错误； D．取下线圈，就不存在感应电流，也就没有安培力阻碍金属线振动，所以金属线会振动更久，故D正确。 故选D。 2． 【答案】D 【详解】A．甲图是利用安培定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图，故A错误； B．乙图是利用右手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图，故B错误； C．丙图是利用左手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图，故C错误； D．丁图是磁电式电流表其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，故D正确。 故选D。 题型2法拉第电磁感应定律的表述和表达式（共2小题） 3． 【答案】C 【详解】A．根据题意，电动势E是线圈断开时切割磁感线产生的感应电动势，I为线圈闭合时通入的电流，故不是线圈的电阻，故A错误； B．线圈处于断开状态，磁场以速率v匀速向下运动，根据右手定则可知，线圈中产生的感应电动势开口处上端电势低，下端电势高，故B错误； CD．根据平衡条件有， 由此可知，v越大，E越大，且，故C正确，D错误。 故选C。 4． 【答案】C 【详解】A．导体棒在磁场中前后运动，没有切割磁感线，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误； B．导体虽然“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流，故B错误； C．当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，通过圆环的磁通量发生改变，产生感应电流，故C正确； D．导线在圆线圈的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的，磁通量恒为零，也无感应电流，故D错误。 故选C。 题型3导体棒平动、转动切割磁感线（共2小题） 5． 【答案】D 【详解】A．根据右手定则，金属棒两端电势b高于a，A错误； B．切割磁感线的有效速度为水平速度，根据，金属棒两端电压大小不变，B错误； CD．金属棒两端电势b高于a，b端带正电荷，电场力竖直向下，a端带负电荷，电场力竖直向上，金属棒b端先落地，C错误，D正确。 故选D。 6． 【答案】D 【详解】AB两端的电势差大小等于导体棒AB中感应电动势的大小，为 故选D。 题型4已知磁感应强度随时间的变化的关系式求电动势（共2小题） 7． 【答案】C 【详解】由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝（）线圈串联的闭合回路，穿过回路的磁场有效面积为 根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小为 故选C。 8． 【答案】D 【详解】A．根据图乙可知，在2.0s时，磁感应强度的大小为0.3T，则此时穿过线圈的磁通量，故A错误； B．4.0s内，根据图乙可知，磁感应强度的变化率 则感应电动势 则在时，电阻中电流大小，故B错误； C．4.0s～6.0s内，根据图乙可知，磁感应强度的变化率 则感应电动势 则在时，电阻中电流大小 则在时，线圈端点、的电势差，故C错误； D．结合上述4.0~6.0s内电阻中产生的热量，故D正确。 故选D。 题型5感生电动势与动生电动势并存（共2小题） 9． 【答案】D 【详解】A．由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，故A错误； B．t=0到的过程中，回路中的面积变大，感生电动势和杆切割磁感线的有效长度变大，动生电动势均增大，即回路中的感应电动势一直变大，故B错误； C．时，圆环与杆构成的回路由于磁场均匀增大，产生的感生电动势为 动生电动势为 所以回路中的感应电动势大小为，故C错误； D．时，回路中的电流大小为，故D正确。 故选D。 10． 【答案】C 【详解】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。 题型6小球在感生电场中的运动（共2小题） 11． 【答案】D 【详解】A．均匀变化的磁场产生稳定不变的感生电场，选项A错误； B．变化的磁场在真空室中激发出的电场为无源场，电场线为封闭曲线，而静电场的电场线是不闭合曲线，故B错误； C．当图乙中感生电场沿逆时针方向时，电子沿顺时针方向加速运动，选项C错误； D．图甲线圈中的电流增大的过程中，则该电流产生的磁场向上增加，根据楞次定律可知，图乙中形成顺时针方向的感生电场，选项D正确。 故选D。 12． 【答案】C 【详解】根据题意可知，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时，根据右手螺旋定则可知，圆盘上产生恒定的顺时针方向的感生电场，带负电的金属小球受到逆时针方向的电场力，使圆板沿逆时针方向加速转动。 故选C。 题型7求线框进出磁场时电阻上生热（共2小题） 13． 【答案】D 【详解】AD．根据电流定义式有 可知通过甲、乙横截面的电荷量都相等； 安培力的冲量为 可见安培力对甲、乙的冲量都相等，故A错误，D正确； B．由法拉第电磁感应定律有 其中， 可得 由于乙进入磁场时的速度较大，则安培力较大，克服安培力做的功较多，即产生的焦耳热较多，故B错误； C．由于甲、乙减少的重力势能相同，甲穿过磁场的过程中产生的热量较少，由能量守恒定律可知，甲落地时速度较大，故C错误； 故选D。 14． 【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。 题型8求线框进出磁场时通过导体截面的电量（共2小题） 15． 【答案】C 【详解】A．线圈进入磁场过程中，CD边切割磁感线，产生感应电动势 相当于一个电源。整个线圈构成闭合回路，感应电流 CD边两端的电势差是路端电压，设正方形线圈每条边的电阻为，可知CD间电势差为，故A错误； B．线圈完全处于磁场中时，AB边和CD边都切割磁感线，都产生感应电动势，根据右手定则，可知B点电势高于A点，故B错误； C．线圈中产生热量的过程只在进入和穿出磁场的阶段。在进入磁场过程中，时间为 电流为 产生热量为 可得整个过程线圈中产生的热量 若速度变为2v，可得整个过程线圈中产生的热量将变为原来的2倍，故C正确； D．进入磁场过程中，通过导线横截面的电荷量 可知进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量与速度无关，故D错误。 故选C。 16．【答案】C 【详解】A．在线框进入的距离时，电动势，则E-x图像是向上倾斜的直线；当线框进入的距离时，电动势，则E-x图像是向下倾斜的直线，故A错误。 B．因线框匀速运动，，，可知I-t关系与E-x关系图像相似，故B错误。 CD．流过线框截面的电荷量 整理得 当时进入的距离时，，则，则q-x图像是开口向上的抛物线；当进入的距离时，，则，则q-x图像是开口向下的抛物线，故C正确，D错误。 故选C。 题型9 线框进出磁场区域的图像问题（共2小题） 17．【答案】C 【详解】设线框单位长度电阻为，则总电阻（假设单位长度），边电阻，设 过程：线框右侧短边进入磁场切割磁感线。感应电动势： 边相当于电源，电流方向由（右手定则），点电势高，。 为路端电压： 若取，则。 过程：边穿出磁场，线框中间部分（上下两段短竖边，总长）进入磁场切割。感应电动势： 此时中间部分相当于电源，边为外电路的一部分，此时边中电流方向导致点电势高于点（或根据题目选项规律），。 电路电流： 为边两端电压（外电路部分电压）： 若，则 过程：中间部分穿出磁场，线框最左侧长边（长）进入磁场切割。感应电动势： 最左侧长边相当于电源，边为外电路。电流方向使得点电势高于点，。 电路电流：， 若，则。 综上所述，随时间变化的图像应为：为，为，为。对比选项，C图符合。 故选C。 18．【答案】C 【详解】线圈进入磁场，在进入磁场的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为逆时针方向，为正； 在的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为顺时针方向，为负； 在的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为逆时针方向，为正。 故选C。 题型10水平导轨上的单杆模型（共3小题） 19． 【答案】C 【详解】当导体棒获得向右的初速度时，导体棒切割磁感线产生动生电动势，给电容器充电，设充电电流为，导体棒的有效切割长度为，则导体棒所受安培力大小为，方向水平向左 在安培力作用下导体棒减速，产生的电动势随之减小，同时电路中的充电电流I也逐渐减小，则导体棒所受安培力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，导体棒的加速度逐渐减小；随着电容器带电量的增加，电容器两极板间的电压逐渐增大，当导体棒的动生电动势等于电容器两极板间的电压时，电容器不再充电，电路中没有电流，导体棒不再受安培力而做匀速运动；则导体棒做加速度减小的减速运动，最终匀速。 故选C。 20． 【答案】D 【详解】A．根据右手定则可知，a点电势低于b点电势，选项A错误； B．导体棒受向上的安培力和向下的重力，若安培力大于重力，则加速度向上，则向下做减速运动，加速度为 则做加速度减小的减速运动；若安培力等于重力，则金属棒做匀速运动； 若安培力小于重力，则加速度向下，则向下做加速运动，加速度为 则做加速度减小的加速运动，选项B错误； C．安培力方向向上，则安培力做负功，机械能转化为电能，选项C错误； D．当下落高度为时闭合开关，此时安培力 则金属杆ab会立刻做减速运动，选项D正确。 故选D。 21． 【答案】C 【详解】A．图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误； B．图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，ab棒速度减小，当ab棒的动能全部转化为内能时，ab棒静止；又由于， 由于速度减小，则产生感应电流减小，导体棒所受安培力减小，根据牛顿第二定律可知导体棒的加速度减小，所以乙图中，棒ab做加速度减小的减速运动最终静止；故B错误； C．图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流ab棒向左做匀速运动，故C正确； D．由以上分析可知，甲、乙、丙中，只有图乙中棒最终静止，故D错误。 故选C。 题型11双杆模型（共2小题） 22． 【答案】C 【详解】A．细线烧断前两杆做匀速运动，回路中无感应电流，烧断细线后，MN的速度大于M′N′的速度，根据右手定则可知MN切割磁感线产生的感应电动势大于M′N′产生的感应电动势，则回路中电流方向由N到M，故A错误； B．两杆组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒，设MN的质量为，M′N′的质量为，初始速度为，MN稳定后的速度大小为，M′N′稳定后的速度大小为。规定向右为正方向，由系统动量守恒定律 代入数据解得M′N′稳定后的速度大小为，故B错误； C．由题意可知做加速运动，做减速运动，两者速度差变大，电动势变大，电流变大，安培力变大，安培力向左，安培力向右。根据牛顿第二定律可知、的加速度大小都逐渐减小，则、的图像如图所示 由图可知，， 则，故C正确； D．根据能量守恒定律 故整个过程中系统动能变化量的大小不等于整个系统产生的焦耳热，故D错误。 故选C。 23． 【答案】C 【详解】AB．初始时刻，两金属棒静止，则系统受力平衡，合外力为0，若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，根据动量守恒定律可知，最终两棒以共同速度运动，A错误，B错误； CD．若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，则刚开始ab棒的加速度较大，cd棒的加速度较小，则ab棒的速度较大，最终对系统根据牛顿第二定律有 加速度相同，C正确，D错误。 故选C。 题型12涡流的原理、应用与防止（共2小题） 24． 【答案】A 【详解】A．当线圈中通以交变电流时，在金属杯中将产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，提高交流电源的频率，磁感应强度的变化率变大，感应电动势变大，感应电流的功率增大，故A正确； B．将金属杯换为陶瓷杯后，由于陶瓷不是导体，因此陶瓷杯中不能产生感应电流，无法给水加热，故B错误； C．减少线圈的匝数会降低交流电产生的感应电动势，则感应电流的功率减小，使杯内的水沸腾所需的时间延长，故C错误； D．增大交流电的周期，磁感应强度的变化率变小，感应电动势变小，感应电流的功率减小，故D错误。 故选A。 25． 【答案】B 【详解】AB．根据安培定则可知，激励线圈中的电流产生的磁场在金属导体位置的磁场方向整体向下，而金属导体中感应出的涡流产生的磁场在金属导体位置的磁场方向向上，即图示时刻感应磁场方向向上，两磁场方向相反，根据楞次定律可知，图示时刻激励线圈的电流在变大，故A错误，B正确； C．若激励线圈的电流变小，激励线圈中的电流产生的磁场在金属导体位置的磁场减弱，根据楞次定律可知，此时涡流产生的感应磁场与激励线圈产生的激励磁场的方向相同，故C错误； D．导体内有气泡的区域电阻大一些，可知，激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会减小，故D错误。 故选B。 题型13电磁阻尼、电磁驱动（共2小题） 26． 【答案】C 【详解】AB．磁体在铝管运动的过程中，虽不计空气阻力，但在下落过程中，受到方向向上的安培力，从而磁体的加速度小于重力加速度，所以磁体的运动不是自由落体运动，开始时重力大于安培力，合力向下；随着速度增加，向上的安培力变大，当重力等于安培力时合力为零，此时加速度为零，小磁体匀速下落，故AB错误； C．根据电磁阻尼原理可知，小磁体下落过程中受到的磁场力向上，由牛顿第三定律可知，铝管在磁体下落过程受到向下的磁场力，所以铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。 D．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故D错误。 故选C。 27．【答案】D 【详解】①因条形磁场的振动，导致穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼的作用，故①正确； ②强磁铁下落导致穿过铝管的磁通量变化，从而产生感应电流，感应电流对强磁铁的相对铝管的运动有阻碍作用，形成感应磁场阻碍磁铁的下落，这是利用了电磁阻尼规律，故②正确； ③当金属圆盘转动时，导致切割磁感应线，从而形成感应电流，感应电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用电磁阻尼规律，故③正确； ④当转动磁铁时，导致穿过线圈的磁通量变化，从而产生感应磁场，进而阻碍原来的磁通量变化，出现线圈跟着磁铁转动，这是利用了电磁驱动原理，故④错误。 故选D。 题型14 自感（共2小题） 28． 【答案】B 【详解】AB．闭合开关S，由于线圈的自感，线圈中的电流由0逐渐增大至稳定值，稳定时，由于其电阻可以忽略，则稳定时，线圈相当于一根导线，则灯泡A、B同时变亮，随后A的亮度逐渐变大，B逐渐变暗最终熄灭，故A错误，B正确； CD．断开开关S，线圈与灯泡B构成新的回路，由于线圈的自感，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，可知A立即熄灭，B变亮后逐渐变暗直至熄灭，故CD错误。 故选B。 29． 【答案】C 【详解】A．闭合S1，灯A1与电源连成闭合回路，故立刻亮，电路稳定后，电感线圈L1与灯A1并联后接到电源两端，回路总电阻减小，流过电源的电流增大，路端电压减小，则灯A1两端电压减小，亮度降低，故A错误。 B．灯A1的电阻等于电感线圈L1的直流电阻，电路稳定后电感线圈L1与灯A1电流相等，断开开关S1瞬间，灯A1不会闪亮，故B错误。 C．闭合S2，灯A3串联接入电路立刻亮，电感线圈L2产生自感电动势使得流过L2的电流由0逐渐增大，与之串联的灯A2电流也由0逐渐增大，灯A2逐渐变亮，故C正确。 D．断开开关S2，电感线圈L2产生自感电动势使得流过L2的电流逐渐减为零，与之串联的灯A2电流也逐渐减为零，亮度逐渐降低至熄灭，不会闪亮，故D错误。 故选C。 1 / 14zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 电磁感应及其应用 题型1 楞次定律、右手定则 题型9线框进出磁场区域的图像问题（难点） 题型2法拉第电磁感应定律的表述和表达式 题型10水平导轨上的单杆模型（重点） 题型3导体棒平动、转动切割磁感线（重点） 题型11 双杆模型（难点） 题型4已知磁感应强度随时间的变化的关系式求电动势 题型12涡流的原理、应用与防止 题型5感生电动势与动生电动势并存（难点） 题型13电磁阻尼、电磁驱动 题型6小球在感生电场中的运动（难点） 题型14 自感 题型7求线框进出磁场时电阻上生热（重点） 题型8求线框进出磁场时通过导体截面的电量（重点） 题型1楞次定律、右手定则（共2小题） 1．（25-26高二上·浙江杭州·期中）同学受电吉他启发，设计了一个如图所示的发声装置，装置内部安装有线圈，弹性金属线通有恒定电流（图中箭头所示），弹奏时金属线在线圈所处的平面振动时，线圈中会产生感应电流，经信号放大器放大后由扬声器发出音乐，下列说法正确的是（　　） A．金属线向右振动的过程中，线圈有扩张的趋势 B．金属线向右振动的过程中，金属线所受安培力向右 C．金属线向左振动的过程中，线圈的感应电流方向为逆时针 D．取走线圈，其他条件不变，停止弹奏时金属线会更慢的停下来 2．（24-25高二下·江苏·期中）关于教材中的插图下面说法中正确的是（　　） A．甲图是利用右手定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图 B．乙图是利用右手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图 C．丙图是利用左手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图 D．丁图是磁电式电流表其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动 题型2法拉第电磁感应定律的表述和表达式（共2小题） 3．（25-26高三上·陕西西安·期中）如图是一种精确测量质量的装置原理示意图，竖直平面内，质量恒为M的称重框架由托盘和矩形线圈组成。线圈的一边始终处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度不变。测量分两个步骤，步骤①：托盘内放置待测物块，其质量用m表示，线圈中通大小为I的电流，使称重框架受力平衡；步骤②：线圈处于断开状态，取下物块，保持线圈不动，磁场以速率v匀速向下运动，测得线圈中感应电动势为E。利用上述测量结果可得出m的值，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　） A．线圈电阻为 B．线圈中产生的感应电动势开口处上端电势高 C． D．v越大，则E越小 4．（25-26高二上·河北沧州·期中）下列情况能产生感应电流的是（　　） A．如图甲所示，导体棒在磁场中前后运动 B．如图乙所示，线框在磁场中做切割磁感线运动 C．如图丙所示，圆环保持水平地穿过竖直放置的条形磁体 D．如图丁所示，通电导线位于水平放置的闭合圆线圈某一直径的正上方，增大通过通电导线的电流 题型3导体棒平动、转动切割磁感线（共2小题） 5．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场和竖直向下的匀强电场（电场未画出），现将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出，金属棒在此后的运动过程中（不考虑空气等阻力的影响），则下列说法正确的是（　　） A．金属棒两端电势a高于b B．金属棒两端电压逐渐变大 C．金属棒做平抛运动且两端同时落地 D．金属棒b端先落地 6．（25-26高二上·河北衡水·期中）如图所示，导体AB的长为6R，绕点以角速度匀速转动，长为R，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度为的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直（图中未画出），那么AB两端的电势差为（    ） A． B． C． D． 题型4已知磁感应强度随时间的变化的关系式求电动势（共2小题） 7．（25-26高二上·浙江·期中）如图所示，形成拓扑结构的莫比乌斯环，连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（）。若磁感应强度大小B随时间t的变化的图像如图所示，则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A．0 B． C． D． 8．（25-26高二上·山东济南·期中）如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积，匝数，线圈总电阻。线圈与电阻构成闭合回路，电阻的阻值。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示。磁感应强度的参考正方向如图甲中所示，以下说法正确的是（　　） A．在时，穿过线圈的磁通量大小是 B．在时，电阻中电流大小是 C．在时，线圈端点、的电势差是 D．4.0~6.0s内电阻中产生的热量是 题型5感生电动势与动生电动势并存（共2小题） 9．（24-25高二下·江西南昌·期中）如图所示，半径为的金属圆环固定在水平桌面上，有一垂直于圆环向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系为。一长为的金属直杆垂直磁场放置在圆环上，杆的一端与圆环的端口接触，时，杆从图示实线位置以角速度顺时针绕在圆环所在平面内匀速转动，时，金属杆转到虚线位置，与圆环另一端口刚好接触，设时金属杆和金属圆环构成的整个回路的总电阻为，金属杆与圆环接触良好，下列说法正确的是（    ） A．时，回路中的电流方向为顺时针方向 B．到的过程中，回路中的感应电动势一直减小 C．时，回路中的感应电动势大小为 D．时，回路中的电流大小为 10．（2024·山东泰安·模拟预测）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 题型6小球在感生电场中的运动（共2小题） 11．（24-25高二下·北京·期中）电子感应加速器基本原理如图所示，图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示，从上向下看电子沿逆时针方向运动。下列说法正确的是（　　） A．变化的磁场一定产生变化的感生电场 B．变化的磁场在真空室中激发出的电场与静电场完全相同 C．当图乙中感生电场沿逆时针方向时，电子沿逆时针方向加速运动 D．图甲线圈中的电流增大的过程中，图乙中形成顺时针方向的感生电场 12．（24-25高二下·广西玉林·期中）著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，如图所示，圆板的四周固定着一圈带负电的金属小球，在圆板的中部有一个线圈，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时。关于圆板的转动（俯视）下列说法正确的是（　　） A．静止不动 B．沿逆时针方向匀速转动 C．沿逆时针方向加速转动 D．沿顺时针方向加速转动 题型7求线框进出磁场时电阻上生热（共2小题） 13．（24-25高二下·四川绵阳·期中）如图所示，甲、乙两个完全相同的线圈，在距地面同一高度处由静止开始释放，A、B是边界范围、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场，只是A的区域比B的区域离地面高一些，两线圈下落过程始终保持线圈平面与磁场垂直，则（　　） A．安培力对甲的冲量大于对乙的冲量 B．甲产生的焦耳热大于乙的焦耳热 C．甲的落地速度小于乙的落地速度 D．通过甲、乙横截面的电荷量都相等 14．（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 题型8求线框进出磁场时通过导体截面的电量（共2小题） 15．（25-26高二上·北京西城·期中）如图，正方形线圈ABCD在外力控制下，以恒定速度v向右匀速穿过磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度大于线圈边长L。下列分析正确的是（　　） A．线圈进入磁场过程中，CD间电势差为BLv/4 B．线圈完全处于磁场中时，AB间电势差为0 C．若速度变为2v，则整个过程线圈中产生的热量将变为原来的2倍 D．若速度变为2v，则进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量变为原来的2倍 16．（25-26高二上·贵州毕节·期中）如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上固定一均质正方形金属线框，其边长为，总电阻为。线框右侧存在一个倾斜边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁场左侧边界与水平方向成角。初始时线框的边与磁场下边界共线，且点位于磁场底角位置。现使线框以速度水平向右匀速运动，直到边刚好完全进入磁场区域。表示线框水平向右运动的位移，表示线框运动的时间，表示线框运动过程中感应电流的大小，表示线框运动过程中感应电动势的大小，表示线框截面流过的电荷量。则下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 题型9 线框进出磁场区域的图像问题（共2小题） 17．（25-26高二上·浙江杭州·期中）如图所示，一个各短边边长均为L，长边边长为3L的线框，匀速通过宽度为L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，线框沿纸面运动，开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合，此过程中最右侧短边两端点a、b两点间电势差随时间t变化关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 18．（24-25高二下·北京·月考）两个匀强磁场，磁感应强度均为B，宽度均为a。矩形线框abcd的ab边与y轴重合，ad边长为a，从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，线框平面始终保持与磁场垂直，以逆时针电流为正，线框中感应电流i与线框移动距离x 的关系图象是（    ） A． B． C． D． 题型10水平导轨上的单杆模型（共3小题） 19．（24-25高二上·浙江宁波·期中）如图所示，平行光滑金属导轨水平固定，导轨平面处在竖直向下匀强磁场中。导轨左端连接有平行板电容器，开始时电容器不带电。一电阻不可忽略的导体棒垂直导轨放置在导轨上，先给导体棒一初速度，导轨足够长，轨道的电阻不计，下列说法正确的是（    ） A．导体棒一直做匀速运动 B．导体棒做简谐运动 C．导体棒做加速度减小的减速运动，最终匀速 D．导体棒做加速度减小的减速运动，最终静止 20．（2025·北京门头沟·一模）如图所示，空间中有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨间距为L，导轨足够长且电阻不计。质量为m的金属杆ab与导轨垂直且接触良好，金属杆ab电阻为R，重力加速度为g。开始时，开关S断开，金属杆ab由静止自由下落，经过一段时间后再闭合开关S。当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　） A．a点电势高于b点电势 B．导体棒做加速度增大的加速运动 C．安培力做正功，机械能转化为电能 D．当下落高度为时闭合开关，则金属杆ab会立刻做减速运动 21．（2025·河南·模拟预测）在如下图所示的甲、乙、丙图中，MN、PQ是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒ab垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中，导体棒和导轨间的摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒ab一个向右的初速度，在甲、乙、丙图中导体棒ab在磁场中的运动状态是（　　） A．甲图中，棒做加速度减小的减速运动至静止 B．乙图中，棒匀减速运动直到最终静止 C．丙图中，棒最终做匀速运动 D．甲、乙、丙中，棒最终都静止 题型11双杆模型（共2小题） 22．（2025·湖南·模拟预测）如图所示，水平面内ab和cd是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为2kg和1kg，两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力F作用在杆MN上，使两杆以大小为4m/s的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨电阻可忽略。在t=0时刻将细线烧断，保持外力F不变，金属杆和导轨始终接触良好，已知在t=t0时刻后杆MN速度大小为5m/s并保持不变，且在0~t0时间内两杆速度方向始终向右，下列说法正确的是（　　） A．细线烧断后，流经MN的电流方向为由M到N B．M′N′稳定后的速度大小为3m/s C．0~t0时间内MN和M′N′的位移大小之比大于3∶2 D．整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热 23．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，与水平面成角的平行的倾斜导轨和，不计电阻，在其上垂直导轨放置两根金属棒和，整个装置处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中（磁场图中未画出），金属棒恰好保持静止．已知最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，下列判断正确的是（　　） A．若给棒一个沿导轨向下的初速度，最终两棒都会停下来 B．若给棒一个沿导轨向下的初速度，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动 C．若给棒一个沿导轨向下的恒力作用，最终两棒速度不同而加速度相同 D．若给棒一个沿导轨向下的恒力作用，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动 题型12涡流的原理、应用与防止（共2小题） 24．（25-26高二上·云南昭通·期中）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是（　　） A．提高交流电源的频率 B．将金属杯换为陶瓷杯 C．减少线圈的匝数 D．增大交流电的周期 25．（24-25高二下·安徽·期末）涡流效应可以用来检测金属材料中是否有裂隙、气泡。下图为涡流检测的示意图，激励线圈通变化的电流，从而在金属导体中感应出涡流。若金属导体中有气泡，会影响涡流大小，从而被激励线圈检测到。已知图示时刻激励线圈俯视看为顺时针电流，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻激励线圈的电流在变小 B．图示时刻感应磁场方向向上 C．感应磁场与激励磁场的方向始终相反 D．激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会增大 题型13电磁阻尼、电磁驱动（共2小题） 26．（24-25高二下·四川凉山·期末）如图所示，足够长铝管竖直放置在水平桌面上，把一小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中（　　） A．小磁体受合外力一直向下 B．小磁体做自由落体运动 C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 27．（24-25高二下·海南省直辖县级单位·期中）以下现象利用了电磁阻尼规律的是（　　） A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③ 题型14 自感（共2小题） 28．（25-26高二上·山东济南·期中）如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S，灯泡A先变亮再逐渐变暗 B．闭合开关S，灯泡B先变亮再逐渐熄灭 C．断开开关S，灯泡A逐渐熄灭 D．断开开关S，灯泡B一直不亮 29．（25-26高二上·云南昭通·期中）图甲、乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。已知灯，A1的电阻等于电感线圈L1的直流电阻，变阻器R接入电路的阻值大于电感线圈L2的直流电阻。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，闭合S1，灯A1立刻亮且亮度不变 B．图甲中，电路稳定后断开S1，灯A1闪亮一下后熄灭 C．图乙中，闭合S2，灯A3立刻亮、灯A2逐渐变亮 D．图乙中，电路稳定后断开S2，灯A2闪亮一下后熄灭 8 / 15zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 电磁感应及其应用 题型1 楞次定律、右手定则 题型9线框进出磁场区域的图像问题（难点） 题型2法拉第电磁感应定律的表述和表达式 题型10水平导轨上的单杆模型（重点） 题型3导体棒平动、转动切割磁感线（重点） 题型11 双杆模型（难点） 题型4已知磁感应强度随时间的变化的关系式求电动势 题型12涡流的原理、应用与防止 题型5感生电动势与动生电动势并存（难点） 题型13电磁阻尼、电磁驱动 题型6小球在感生电场中的运动（难点） 题型14 自感 题型7求线框进出磁场时电阻上生热（重点） 题型8求线框进出磁场时通过导体截面的电量（重点） 题型1楞次定律、右手定则（共2小题） 1．（25-26高二上·浙江杭州·期中）同学受电吉他启发，设计了一个如图所示的发声装置，装置内部安装有线圈，弹性金属线通有恒定电流（图中箭头所示），弹奏时金属线在线圈所处的平面振动时，线圈中会产生感应电流，经信号放大器放大后由扬声器发出音乐，下列说法正确的是（　　） A．金属线向右振动的过程中，线圈有扩张的趋势 B．金属线向右振动的过程中，金属线所受安培力向右 C．金属线向左振动的过程中，线圈的感应电流方向为逆时针 D．取走线圈，其他条件不变，停止弹奏时金属线会更慢的停下来 【答案】D 【详解】A．金属线向右振动的过程中，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈有缩小的趋势，故A错误； B．金属线向右振动的过程中，根据楞次定律和左手定则及牛顿第三定律可知，金属线所受安培力向左，故B正确； C．金属线向左振动的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据“增反减同”可知线圈的感应电流方向为顺时针，故C错误； D．取下线圈，就不存在感应电流，也就没有安培力阻碍金属线振动，所以金属线会振动更久，故D正确。 故选D。 2．（24-25高二下·江苏·期中）关于教材中的插图下面说法中正确的是（　　） A．甲图是利用右手定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图 B．乙图是利用右手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图 C．丙图是利用左手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图 D．丁图是磁电式电流表其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动 【答案】D 【详解】A．甲图是利用安培定则来判断直线电流产生的磁场方向的示意图，故A错误； B．乙图是利用右手定则来判断导线切割磁感线时产生的感应电流方向的示意图，故B错误； C．丙图是利用左手定则来判断通电导线在磁场中受力方向的示意图，故C错误； D．丁图是磁电式电流表其物理学原理是基于通电线圈在磁场中受到安培力作用而发生转动，故D正确。 故选D。 题型2法拉第电磁感应定律的表述和表达式（共2小题） 3．（25-26高三上·陕西西安·期中）如图是一种精确测量质量的装置原理示意图，竖直平面内，质量恒为M的称重框架由托盘和矩形线圈组成。线圈的一边始终处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度不变。测量分两个步骤，步骤①：托盘内放置待测物块，其质量用m表示，线圈中通大小为I的电流，使称重框架受力平衡；步骤②：线圈处于断开状态，取下物块，保持线圈不动，磁场以速率v匀速向下运动，测得线圈中感应电动势为E。利用上述测量结果可得出m的值，重力加速度为g。下列说法正确的有（　　） A．线圈电阻为 B．线圈中产生的感应电动势开口处上端电势高 C． D．v越大，则E越小 【答案】C 【详解】A．根据题意，电动势E是线圈断开时切割磁感线产生的感应电动势，I为线圈闭合时通入的电流，故不是线圈的电阻，故A错误； B．线圈处于断开状态，磁场以速率v匀速向下运动，根据右手定则可知，线圈中产生的感应电动势开口处上端电势低，下端电势高，故B错误； CD．根据平衡条件有， 由此可知，v越大，E越大，且，故C正确，D错误。 故选C。 4．（25-26高二上·河北沧州·期中）下列情况能产生感应电流的是（　　） A．如图甲所示，导体棒在磁场中前后运动 B．如图乙所示，线框在磁场中做切割磁感线运动 C．如图丙所示，圆环保持水平地穿过竖直放置的条形磁体 D．如图丁所示，通电导线位于水平放置的闭合圆线圈某一直径的正上方，增大通过通电导线的电流 【答案】C 【详解】A．导体棒在磁场中前后运动，没有切割磁感线，穿过闭合电路的磁通量没有发生变化，无感应电流，故A错误； B．导体虽然“切割”了磁感线，但穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化，没有感应电流，故B错误； C．当圆环由磁体N极向下平移到磁体S极的过程中，通过圆环的磁通量发生改变，产生感应电流，故C正确； D．导线在圆线圈的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的，磁通量恒为零，也无感应电流，故D错误。 故选C。 题型3导体棒平动、转动切割磁感线（共2小题） 5．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场和竖直向下的匀强电场（电场未画出），现将一个水平放置的金属棒ab以某一水平速度抛出，金属棒在此后的运动过程中（不考虑空气等阻力的影响），则下列说法正确的是（　　） A．金属棒两端电势a高于b B．金属棒两端电压逐渐变大 C．金属棒做平抛运动且两端同时落地 D．金属棒b端先落地 【答案】D 【详解】A．根据右手定则，金属棒两端电势b高于a，A错误； B．切割磁感线的有效速度为水平速度，根据，金属棒两端电压大小不变，B错误； CD．金属棒两端电势b高于a，b端带正电荷，电场力竖直向下，a端带负电荷，电场力竖直向上，金属棒b端先落地，C错误，D正确。 故选D。 6．（25-26高二上·河北衡水·期中）如图所示，导体AB的长为6R，绕点以角速度匀速转动，长为R，且、、三点在一条直线上，有一磁感应强度为的匀强磁场充满转动平面且与转动平面垂直（图中未画出），那么AB两端的电势差为（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AB两端的电势差大小等于导体棒AB中感应电动势的大小，为 故选D。 题型4已知磁感应强度随时间的变化的关系式求电动势（共2小题） 7．（25-26高二上·浙江·期中）如图所示，形成拓扑结构的莫比乌斯环，连接后，纸环边缘的铜丝形成闭合回路，纸环围合部分可近似半径为R的扁平圆柱。现有一匀强磁场从圆柱中心区域垂直其底面穿过，磁场区域的边界是半径为r的圆（）。若磁感应强度大小B随时间t的变化的图像如图所示，则回路中产生的感应电动势大小为（　　） A．0 B． C． D． 【答案】C 【详解】由题意可知，铜丝构成的“莫比乌斯环”形成了两匝（）线圈串联的闭合回路，穿过回路的磁场有效面积为 根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生的感应电动势大小为 故选C。 8．（25-26高二上·山东济南·期中）如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度随时间变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积，匝数，线圈总电阻。线圈与电阻构成闭合回路，电阻的阻值。匀强磁场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示。磁感应强度的参考正方向如图甲中所示，以下说法正确的是（　　） A．在时，穿过线圈的磁通量大小是 B．在时，电阻中电流大小是 C．在时，线圈端点、的电势差是 D．4.0~6.0s内电阻中产生的热量是 【答案】D 【详解】A．根据图乙可知，在2.0s时，磁感应强度的大小为0.3T，则此时穿过线圈的磁通量，故A错误； B．4.0s内，根据图乙可知，磁感应强度的变化率 则感应电动势 则在时，电阻中电流大小，故B错误； C．4.0s～6.0s内，根据图乙可知，磁感应强度的变化率 则感应电动势 则在时，电阻中电流大小 则在时，线圈端点、的电势差，故C错误； D．结合上述4.0~6.0s内电阻中产生的热量，故D正确。 故选D。 题型5感生电动势与动生电动势并存（共2小题） 9．（24-25高二下·江西南昌·期中）如图所示，半径为的金属圆环固定在水平桌面上，有一垂直于圆环向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系为。一长为的金属直杆垂直磁场放置在圆环上，杆的一端与圆环的端口接触，时，杆从图示实线位置以角速度顺时针绕在圆环所在平面内匀速转动，时，金属杆转到虚线位置，与圆环另一端口刚好接触，设时金属杆和金属圆环构成的整个回路的总电阻为，金属杆与圆环接触良好，下列说法正确的是（    ） A．时，回路中的电流方向为顺时针方向 B．到的过程中，回路中的感应电动势一直减小 C．时，回路中的感应电动势大小为 D．时，回路中的电流大小为 【答案】D 【详解】A．由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，故A错误； B．t=0到的过程中，回路中的面积变大，感生电动势和杆切割磁感线的有效长度变大，动生电动势均增大，即回路中的感应电动势一直变大，故B错误； C．时，圆环与杆构成的回路由于磁场均匀增大，产生的感生电动势为 动生电动势为 所以回路中的感应电动势大小为，故C错误； D．时，回路中的电流大小为，故D正确。 故选D。 10．（2024·山东泰安·模拟预测）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 【答案】C 【详解】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。 题型6小球在感生电场中的运动（共2小题） 11．（24-25高二下·北京·期中）电子感应加速器基本原理如图所示，图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示，从上向下看电子沿逆时针方向运动。下列说法正确的是（　　） A．变化的磁场一定产生变化的感生电场 B．变化的磁场在真空室中激发出的电场与静电场完全相同 C．当图乙中感生电场沿逆时针方向时，电子沿逆时针方向加速运动 D．图甲线圈中的电流增大的过程中，图乙中形成顺时针方向的感生电场 【答案】D 【详解】A．均匀变化的磁场产生稳定不变的感生电场，选项A错误； B．变化的磁场在真空室中激发出的电场为无源场，电场线为封闭曲线，而静电场的电场线是不闭合曲线，故B错误； C．当图乙中感生电场沿逆时针方向时，电子沿顺时针方向加速运动，选项C错误； D．图甲线圈中的电流增大的过程中，则该电流产生的磁场向上增加，根据楞次定律可知，图乙中形成顺时针方向的感生电场，选项D正确。 故选D。 12．（24-25高二下·广西玉林·期中）著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，如图所示，圆板的四周固定着一圈带负电的金属小球，在圆板的中部有一个线圈，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时。关于圆板的转动（俯视）下列说法正确的是（　　） A．静止不动 B．沿逆时针方向匀速转动 C．沿逆时针方向加速转动 D．沿顺时针方向加速转动 【答案】C 【详解】根据题意可知，当线圈中通入图示方向并且均匀增大的电流时，根据右手螺旋定则可知，圆盘上产生恒定的顺时针方向的感生电场，带负电的金属小球受到逆时针方向的电场力，使圆板沿逆时针方向加速转动。 故选C。 题型7求线框进出磁场时电阻上生热（共2小题） 13．（24-25高二下·四川绵阳·期中）如图所示，甲、乙两个完全相同的线圈，在距地面同一高度处由静止开始释放，A、B是边界范围、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场，只是A的区域比B的区域离地面高一些，两线圈下落过程始终保持线圈平面与磁场垂直，则（　　） A．安培力对甲的冲量大于对乙的冲量 B．甲产生的焦耳热大于乙的焦耳热 C．甲的落地速度小于乙的落地速度 D．通过甲、乙横截面的电荷量都相等 【答案】D 【详解】AD．根据电流定义式有 可知通过甲、乙横截面的电荷量都相等； 安培力的冲量为 可见安培力对甲、乙的冲量都相等，故A错误，D正确； B．由法拉第电磁感应定律有 其中， 可得 由于乙进入磁场时的速度较大，则安培力较大，克服安培力做的功较多，即产生的焦耳热较多，故B错误； C．由于甲、乙减少的重力势能相同，甲穿过磁场的过程中产生的热量较少，由能量守恒定律可知，甲落地时速度较大，故C错误； 故选D。 14．（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。 题型8求线框进出磁场时通过导体截面的电量（共2小题） 15．（25-26高二上·北京西城·期中）如图，正方形线圈ABCD在外力控制下，以恒定速度v向右匀速穿过磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场宽度大于线圈边长L。下列分析正确的是（　　） A．线圈进入磁场过程中，CD间电势差为BLv/4 B．线圈完全处于磁场中时，AB间电势差为0 C．若速度变为2v，则整个过程线圈中产生的热量将变为原来的2倍 D．若速度变为2v，则进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量变为原来的2倍 【答案】C 【详解】A．线圈进入磁场过程中，CD边切割磁感线，产生感应电动势 相当于一个电源。整个线圈构成闭合回路，感应电流 CD边两端的电势差是路端电压，设正方形线圈每条边的电阻为，可知CD间电势差为，故A错误； B．线圈完全处于磁场中时，AB边和CD边都切割磁感线，都产生感应电动势，根据右手定则，可知B点电势高于A点，故B错误； C．线圈中产生热量的过程只在进入和穿出磁场的阶段。在进入磁场过程中，时间为 电流为 产生热量为 可得整个过程线圈中产生的热量 若速度变为2v，可得整个过程线圈中产生的热量将变为原来的2倍，故C正确； D．进入磁场过程中，通过导线横截面的电荷量 可知进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量与速度无关，故D错误。 故选C。 16．（25-26高二上·贵州毕节·期中）如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上固定一均质正方形金属线框，其边长为，总电阻为。线框右侧存在一个倾斜边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁场左侧边界与水平方向成角。初始时线框的边与磁场下边界共线，且点位于磁场底角位置。现使线框以速度水平向右匀速运动，直到边刚好完全进入磁场区域。表示线框水平向右运动的位移，表示线框运动的时间，表示线框运动过程中感应电流的大小，表示线框运动过程中感应电动势的大小，表示线框截面流过的电荷量。则下列图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．在线框进入的距离时，电动势，则E-x图像是向上倾斜的直线；当线框进入的距离时，电动势，则E-x图像是向下倾斜的直线，故A错误。 B．因线框匀速运动，，，可知I-t关系与E-x关系图像相似，故B错误。 CD．流过线框截面的电荷量 整理得 当时进入的距离时，，则，则q-x图像是开口向上的抛物线；当进入的距离时，，则，则q-x图像是开口向下的抛物线，故C正确，D错误。 故选C。 题型9 线框进出磁场区域的图像问题（共2小题） 17．（25-26高二上·浙江杭州·期中）如图所示，一个各短边边长均为L，长边边长为3L的线框，匀速通过宽度为L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面，线框沿纸面运动，开始时线框右侧短边ab恰好与磁场左边界重合，此过程中最右侧短边两端点a、b两点间电势差随时间t变化关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设线框单位长度电阻为，则总电阻（假设单位长度），边电阻，设 过程：线框右侧短边进入磁场切割磁感线。感应电动势： 边相当于电源，电流方向由（右手定则），点电势高，。 为路端电压： 若取，则。 过程：边穿出磁场，线框中间部分（上下两段短竖边，总长）进入磁场切割。感应电动势： 此时中间部分相当于电源，边为外电路的一部分，此时边中电流方向导致点电势高于点（或根据题目选项规律），。 电路电流： 为边两端电压（外电路部分电压）： 若，则 过程：中间部分穿出磁场，线框最左侧长边（长）进入磁场切割。感应电动势： 最左侧长边相当于电源，边为外电路。电流方向使得点电势高于点，。 电路电流：， 若，则。 综上所述，随时间变化的图像应为：为，为，为。对比选项，C图符合。 故选C。 18．（24-25高二下·北京·月考）两个匀强磁场，磁感应强度均为B，宽度均为a。矩形线框abcd的ab边与y轴重合，ad边长为a，从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域，线框平面始终保持与磁场垂直，以逆时针电流为正，线框中感应电流i与线框移动距离x 的关系图象是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】线圈进入磁场，在进入磁场的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为逆时针方向，为正； 在的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为顺时针方向，为负； 在的过程中，感应电动势为 感应电流 根据右手定则，可知电流的方向为逆时针方向，为正。 故选C。 题型10水平导轨上的单杆模型（共3小题） 19．（24-25高二上·浙江宁波·期中）如图所示，平行光滑金属导轨水平固定，导轨平面处在竖直向下匀强磁场中。导轨左端连接有平行板电容器，开始时电容器不带电。一电阻不可忽略的导体棒垂直导轨放置在导轨上，先给导体棒一初速度，导轨足够长，轨道的电阻不计，下列说法正确的是（    ） A．导体棒一直做匀速运动 B．导体棒做简谐运动 C．导体棒做加速度减小的减速运动，最终匀速 D．导体棒做加速度减小的减速运动，最终静止 【答案】C 【详解】当导体棒获得向右的初速度时，导体棒切割磁感线产生动生电动势，给电容器充电，设充电电流为，导体棒的有效切割长度为，则导体棒所受安培力大小为，方向水平向左 在安培力作用下导体棒减速，产生的电动势随之减小，同时电路中的充电电流I也逐渐减小，则导体棒所受安培力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，导体棒的加速度逐渐减小；随着电容器带电量的增加，电容器两极板间的电压逐渐增大，当导体棒的动生电动势等于电容器两极板间的电压时，电容器不再充电，电路中没有电流，导体棒不再受安培力而做匀速运动；则导体棒做加速度减小的减速运动，最终匀速。 故选C。 20．（2025·北京门头沟·一模）如图所示，空间中有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨，导轨间距为L，导轨足够长且电阻不计。质量为m的金属杆ab与导轨垂直且接触良好，金属杆ab电阻为R，重力加速度为g。开始时，开关S断开，金属杆ab由静止自由下落，经过一段时间后再闭合开关S。当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　） A．a点电势高于b点电势 B．导体棒做加速度增大的加速运动 C．安培力做正功，机械能转化为电能 D．当下落高度为时闭合开关，则金属杆ab会立刻做减速运动 【答案】D 【详解】A．根据右手定则可知，a点电势低于b点电势，选项A错误； B．导体棒受向上的安培力和向下的重力，若安培力大于重力，则加速度向上，则向下做减速运动，加速度为 则做加速度减小的减速运动；若安培力等于重力，则金属棒做匀速运动； 若安培力小于重力，则加速度向下，则向下做加速运动，加速度为 则做加速度减小的加速运动，选项B错误； C．安培力方向向上，则安培力做负功，机械能转化为电能，选项C错误； D．当下落高度为时闭合开关，此时安培力 则金属杆ab会立刻做减速运动，选项D正确。 故选D。 21．（2025·河南·模拟预测）在如下图所示的甲、乙、丙图中，MN、PQ是固定在同一水平面内足够长的平行金属导轨。导体棒ab垂直放在导轨上，导轨都处于垂直水平面向下的匀强磁场中，导体棒和导轨间的摩擦不计，导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，甲图中的电容器C原来不带电。今给导体棒ab一个向右的初速度，在甲、乙、丙图中导体棒ab在磁场中的运动状态是（　　） A．甲图中，棒做加速度减小的减速运动至静止 B．乙图中，棒匀减速运动直到最终静止 C．丙图中，棒最终做匀速运动 D．甲、乙、丙中，棒最终都静止 【答案】C 【详解】A．图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，故A错误； B．图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，ab棒速度减小，当ab棒的动能全部转化为内能时，ab棒静止；又由于， 由于速度减小，则产生感应电流减小，导体棒所受安培力减小，根据牛顿第二定律可知导体棒的加速度减小，所以乙图中，棒ab做加速度减小的减速运动最终静止；故B错误； C．图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流ab棒向左做匀速运动，故C正确； D．由以上分析可知，甲、乙、丙中，只有图乙中棒最终静止，故D错误。 故选C。 题型11双杆模型（共2小题） 22．（2025·湖南·模拟预测）如图所示，水平面内ab和cd是两条平行放置的足够长的固定粗糙金属直导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为2kg和1kg，两杆与导轨间的动摩擦因数相同。开始时恒定水平外力F作用在杆MN上，使两杆以大小为4m/s的速度水平向右匀速运动。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直，导轨电阻可忽略。在t=0时刻将细线烧断，保持外力F不变，金属杆和导轨始终接触良好，已知在t=t0时刻后杆MN速度大小为5m/s并保持不变，且在0~t0时间内两杆速度方向始终向右，下列说法正确的是（　　） A．细线烧断后，流经MN的电流方向为由M到N B．M′N′稳定后的速度大小为3m/s C．0~t0时间内MN和M′N′的位移大小之比大于3∶2 D．整个过程中系统动能变化量的大小等于整个系统产生的焦耳热 【答案】C 【详解】A．细线烧断前两杆做匀速运动，回路中无感应电流，烧断细线后，MN的速度大于M′N′的速度，根据右手定则可知MN切割磁感线产生的感应电动势大于M′N′产生的感应电动势，则回路中电流方向由N到M，故A错误； B．两杆组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒，设MN的质量为，M′N′的质量为，初始速度为，MN稳定后的速度大小为，M′N′稳定后的速度大小为。规定向右为正方向，由系统动量守恒定律 代入数据解得M′N′稳定后的速度大小为，故B错误； C．由题意可知做加速运动，做减速运动，两者速度差变大，电动势变大，电流变大，安培力变大，安培力向左，安培力向右。根据牛顿第二定律可知、的加速度大小都逐渐减小，则、的图像如图所示 由图可知，， 则，故C正确； D．根据能量守恒定律 故整个过程中系统动能变化量的大小不等于整个系统产生的焦耳热，故D错误。 故选C。 23．（24-25高二下·江苏常州·期中）如图所示，与水平面成角的平行的倾斜导轨和，不计电阻，在其上垂直导轨放置两根金属棒和，整个装置处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中（磁场图中未画出），金属棒恰好保持静止．已知最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，下列判断正确的是（　　） A．若给棒一个沿导轨向下的初速度，最终两棒都会停下来 B．若给棒一个沿导轨向下的初速度，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动 C．若给棒一个沿导轨向下的恒力作用，最终两棒速度不同而加速度相同 D．若给棒一个沿导轨向下的恒力作用，最终两棒分别以大小不等的速度匀速运动 【答案】C 【详解】AB．初始时刻，两金属棒静止，则系统受力平衡，合外力为0，若给金属棒ab一个沿导轨向下的初速度，根据动量守恒定律可知，最终两棒以共同速度运动，A错误，B错误； CD．若给ab棒一个沿导轨向下的恒力F作用，则刚开始ab棒的加速度较大，cd棒的加速度较小，则ab棒的速度较大，最终对系统根据牛顿第二定律有 加速度相同，C正确，D错误。 故选C。 题型12涡流的原理、应用与防止（共2小题） 24．（25-26高二上·云南昭通·期中）如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的是（　　） A．提高交流电源的频率 B．将金属杯换为陶瓷杯 C．减少线圈的匝数 D．增大交流电的周期 【答案】A 【详解】A．当线圈中通以交变电流时，在金属杯中将产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，提高交流电源的频率，磁感应强度的变化率变大，感应电动势变大，感应电流的功率增大，故A正确； B．将金属杯换为陶瓷杯后，由于陶瓷不是导体，因此陶瓷杯中不能产生感应电流，无法给水加热，故B错误； C．减少线圈的匝数会降低交流电产生的感应电动势，则感应电流的功率减小，使杯内的水沸腾所需的时间延长，故C错误； D．增大交流电的周期，磁感应强度的变化率变小，感应电动势变小，感应电流的功率减小，故D错误。 故选A。 25．（24-25高二下·安徽·期末）涡流效应可以用来检测金属材料中是否有裂隙、气泡。下图为涡流检测的示意图，激励线圈通变化的电流，从而在金属导体中感应出涡流。若金属导体中有气泡，会影响涡流大小，从而被激励线圈检测到。已知图示时刻激励线圈俯视看为顺时针电流，下列说法正确的是（　　） A．图示时刻激励线圈的电流在变小 B．图示时刻感应磁场方向向上 C．感应磁场与激励磁场的方向始终相反 D．激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会增大 【答案】B 【详解】AB．根据安培定则可知，激励线圈中的电流产生的磁场在金属导体位置的磁场方向整体向下，而金属导体中感应出的涡流产生的磁场在金属导体位置的磁场方向向上，即图示时刻感应磁场方向向上，两磁场方向相反，根据楞次定律可知，图示时刻激励线圈的电流在变大，故A错误，B正确； C．若激励线圈的电流变小，激励线圈中的电流产生的磁场在金属导体位置的磁场减弱，根据楞次定律可知，此时涡流产生的感应磁场与激励线圈产生的激励磁场的方向相同，故C错误； D．导体内有气泡的区域电阻大一些，可知，激励线圈移动到导体内有气泡的区域上方时，金属导体中的涡流会减小，故D错误。 故选B。 题型13电磁阻尼、电磁驱动（共2小题） 26．（24-25高二下·四川凉山·期末）如图所示，足够长铝管竖直放置在水平桌面上，把一小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中（　　） A．小磁体受合外力一直向下 B．小磁体做自由落体运动 C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 【答案】C 【详解】AB．磁体在铝管运动的过程中，虽不计空气阻力，但在下落过程中，受到方向向上的安培力，从而磁体的加速度小于重力加速度，所以磁体的运动不是自由落体运动，开始时重力大于安培力，合力向下；随着速度增加，向上的安培力变大，当重力等于安培力时合力为零，此时加速度为零，小磁体匀速下落，故AB错误； C．根据电磁阻尼原理可知，小磁体下落过程中受到的磁场力向上，由牛顿第三定律可知，铝管在磁体下落过程受到向下的磁场力，所以铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。 D．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故D错误。 故选C。 27．（24-25高二下·海南省直辖县级单位·期中）以下现象利用了电磁阻尼规律的是（　　） A．①②④ B．②③④ C．①③④ D．①②③ 【答案】D 【详解】①因条形磁场的振动，导致穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，感应电流对磁铁的相对运动有阻碍作用，能使振动的条形磁铁快速停下来，这是利用了电磁阻尼的作用，故①正确； ②强磁铁下落导致穿过铝管的磁通量变化，从而产生感应电流，感应电流对强磁铁的相对铝管的运动有阻碍作用，形成感应磁场阻碍磁铁的下落，这是利用了电磁阻尼规律，故②正确； ③当金属圆盘转动时，导致切割磁感应线，从而形成感应电流，感应电流对铝盘与磁铁间的相对运动有阻碍作用，能使铝盘迅速停下来，这是利用电磁阻尼规律，故③正确； ④当转动磁铁时，导致穿过线圈的磁通量变化，从而产生感应磁场，进而阻碍原来的磁通量变化，出现线圈跟着磁铁转动，这是利用了电磁驱动原理，故④错误。 故选D。 题型14 自感（共2小题） 28．（25-26高二上·山东济南·期中）如图所示，A和B是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大，电阻几乎为0的线圈。忽略电源内阻，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S，灯泡A先变亮再逐渐变暗 B．闭合开关S，灯泡B先变亮再逐渐熄灭 C．断开开关S，灯泡A逐渐熄灭 D．断开开关S，灯泡B一直不亮 【答案】B 【详解】AB．闭合开关S，由于线圈的自感，线圈中的电流由0逐渐增大至稳定值，稳定时，由于其电阻可以忽略，则稳定时，线圈相当于一根导线，则灯泡A、B同时变亮，随后A的亮度逐渐变大，B逐渐变暗最终熄灭，故A错误，B正确； CD．断开开关S，线圈与灯泡B构成新的回路，由于线圈的自感，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，可知A立即熄灭，B变亮后逐渐变暗直至熄灭，故CD错误。 故选B。 29．（25-26高二上·云南昭通·期中）图甲、乙是演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，A1、A2、A3是三个完全相同的灯泡。已知灯，A1的电阻等于电感线圈L1的直流电阻，变阻器R接入电路的阻值大于电感线圈L2的直流电阻。下列说法正确的是（　　） A．图甲中，闭合S1，灯A1立刻亮且亮度不变 B．图甲中，电路稳定后断开S1，灯A1闪亮一下后熄灭 C．图乙中，闭合S2，灯A3立刻亮、灯A2逐渐变亮 D．图乙中，电路稳定后断开S2，灯A2闪亮一下后熄灭 【答案】C 【详解】A．闭合S1，灯A1与电源连成闭合回路，故立刻亮，电路稳定后，电感线圈L1与灯A1并联后接到电源两端，回路总电阻减小，流过电源的电流增大，路端电压减小，则灯A1两端电压减小，亮度降低，故A错误。 B．灯A1的电阻等于电感线圈L1的直流电阻，电路稳定后电感线圈L1与灯A1电流相等，断开开关S1瞬间，灯A1不会闪亮，故B错误。 C．闭合S2，灯A3串联接入电路立刻亮，电感线圈L2产生自感电动势使得流过L2的电流由0逐渐增大，与之串联的灯A2电流也由0逐渐增大，灯A2逐渐变亮，故C正确。 D．断开开关S2，电感线圈L2产生自感电动势使得流过L2的电流逐渐减为零，与之串联的灯A2电流也逐渐减为零，亮度逐渐降低至熄灭，不会闪亮，故D错误。 故选C。 20 / 27zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $