专题卷12 电磁感应问题-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理二轮复习专题卷

高三二轮复习 ·物理· 高三二轮复习专题卷十二 物理 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I,理解能力Ⅱ.推理论证能力 Ⅲ，模型建构能力V.创新能力V,实验探究能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 电磁阻尼 易 0.80 2 单项选择题 6 法拉第圆盘发电 务 0.70 3 单项选择题 6 法拉第电磁感应定律 中 0.70 4 单项选择题 6 电磁感应的动量问题 中 0.70 5 单项选择题 6 电磁感应、右手定则 中 0.65 6 单项选择题 6 电磁感应、电容器 中 0.60 7 单项选择题 6 电磁感应图像问题 雅 0.55 8 多项选择题 8 自感 易 0.80 9 多项选择题 8 电磁发射装置 中 0.60 10 多项选择题 6 电磁感应双棒问题 难 0.55 11 非选择题 14 电磁感应图像问题 中 0.65 12 非选择题 20 电磁感应动力学问题 难 0.55 叁考答案及解析 一、单项选择题 动能外，还要产生内能，故小磁体动能的增加量小于 1.D【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，小磁体运 其重力势能的减少量，D项正确。 动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到 2.D【解析】可将圆盘等效为若干根由圆心到圆盘边 的安培力也越大，小磁体的机械能不守恒，A、B项错 缘的导体棒，每根导体棒都在切割磁感线，产生恒定 误；根据题意可知，小磁体在铝管内下落的过程中，产 的感应电动势，相当于电源，则整个圆盘就相当于若 生感应电流，铝管阻碍小磁体下降，由牛顿第三定律 干个相同的电源并联，圆盘中的电流恒定，A项错误； 可知，小磁体给铝管向下的作用力，铝管对桌面的压 根据右手定则可知，若从上向下看，圆盘顺时针转动， 力大于铝管的重力，C项错误；小磁体在整个下落的 则通过电阻R的电流方向为由α到b,B项错误；圆盘 过程中，除重力做功外，还有产生的感应电流对应的 产生的感应电动势E=BL·受-B1:若仅将匀 安培力做功，导致小磁体减小的重力势能部分转化为 强磁场的磁感应强度变为原来的2倍或者圆盘转动 ·43· ·物理· 参考答案及解析 的角速度变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的 可求出导体棒在磁感应强度为B2的磁场中转动时产 2倍，通过电阻R的电流变为原来的2倍，根据P 生的电动势e2=B。Lrosin wt,所以导体棒转动一周 PR可知，电阻R的热功率变为原来的4倍，C项错 的过程中，电动势e与时间t的关系图像如图乙 误，D项正确。 所示： 3.C【解析】结合图像和法拉第电磁感应定律可知产 e/BoLor 生的感位电动势E-公盟s=,月×平，同路中的 △t ti一to 总电流1=是总电阻Rs=R+R=号R,电流表 3πB12 的示数I一求)0~时间内通过线框c点处 乙 3πB1t1r2 导体棒转动一周的过程中，其中T=2红，则定值电阻 横截面的电荷量g=a=衣-，A项错误，C项 正确；。~t1时间内，线框内的磁场方向垂直纸面向 2BoLra BoLrw? T T 外，分析可知电流沿顺时针方向，对线框进行受力分 产生的热量Q= R Ro 2 析可知，ad段、bc段受到的安培力大小相等、方向相 反，cd段受到的安培力沿O→e方向，则线框受到的 5πBLw广，C项错误，D项正确 2Ro 摩擦力沿→O方向，B项错误；若仅将线框导线的横 6C【解析】对炮弹受力分析，根据牛顿第二定律有 截面积增大一倍，磁场变化产生的感应电动势不变， 同路急电阻发生变化，有广一后R。-是+朵 BL=m,结合1=是，C=号，由于电容器放电过程 J 2 4 中，极板所带电荷量Q减小，可知极板间电压、通过 子R,联立解得了=号1，D项错误。 炮弹的电流以及炮弹所受的安培力都在减小，故炮弹 的加速度也在减小，A项错误：炮弹在导轨上运动的 4.C【解析】当P的右边界刚通过Q右端的过程中， 过程，由于电容器两端有电压存在，通过炮弹的平均 根据动量定理得一LA=mA,累加得-B R 电流并不是站，即0≠0，则可知x≠瓷B项错 m×0.05v,2区域右边界通过Q右端的过程中，根 误；对炮弹，以向右方向为正方向，根据动量定理有 据动量定理，累加得一4BL =m·(v1-0.95),解 Ft=w,其中平均安培力F=BTL,结合g=I·t,可 R 得=0.75u,A、B项错误；根据分析可知v=0.05v 得u=BILt_BL9,C项正确：刚充电结束时，电容器 m 十(N-1)×4×0.05u十0.05u,解得N=5.5,即N不 所带的电荷量Q=CE,炮弹达到最大速度时，电容器 能小于6，C项正确，D项错误。 5.D【解析】如图甲所示（俯视图）： 的电荷量Q=Qq,此时电容器的电压U-号，此时 炮弹产生的感应电动势为U,故BL)=U,联立可得 C气9=L,解得=品-品，故炮弹的最大速 C 度与电容器的电容大小并不成正比，D项错误。 7.B【解析】根据图乙，导体棒做匀加速直线运动，则 安培力恒定，以运动的磁场为参考系，导体棒的速度 甲 为4，安培力下=L=是，可知安培力恒 设经过时间ti,导体棒转至图示P位置，t2时刻转至 定，即△保持不变，所以磁场运动的加速度等于导 图示Q位置，由右手定则判断时刻通过定值电阻 的电流方向为D→C,t2时刻电流方向为D→C,A、B U 体棒的加速度，有a=。一△则△u=a△t,F安一∫= 项错误；导体棒在磁感应强度为B,的磁场中转动时 产生的电动势e1=B1 Lusin wt=2 BoLrwsin wt,同理 ma,联立解得f=(B△-m), R 。△A项错误，B ·44· 高三二轮复习 ·物理 项正确：△2时间内，磁场前进的位移x=号a(△2户，接 时间，又q=1t,所以-BLq=mu-m,对金属棒b 有BI×3Lt=22,即3BLq=2m,解得q= 下来再经过t时间，导体棒离开磁场，则有△t=( 2mv x,导体棒离开磁场的速度v=at,联立解得v B,L,所以整个过程中通过金属棒a的电荷量为 21(-一△)-（△），CD项错误。 2△t(to-△t) 1B,L,C项正确：根据能量守恒定律得整个回路产 21 二、多项选择题 8.AB【解析】依题意，开关S闭合瞬间，由于线圈的 生的焦耳热Q-子m话-子m成-子×2m,将 自感作用，线圈中没有电流经过，电阻A、B串联，然 政=普代人可得Q-开，窄轨道上的有 9 后和电阻C并联，三个电阻的阻值相等，根据串并联 电路的特点，通过A、B的电流相等，通过C的电流是 效电阻为琴，宽轨道上的电阻为R,根据焦耳定律Q A、B的2倍，故通过A、B、C的电流之比为1：1：2，A =Rt,两金属棒中的电流相等，时间相同，所以金 项正确；开关S闭合到电路稳定的过程中，外电阻变 小，电源的输出功率变大，B项正确；电路稳定后，B 属稀a产生的熊耳热Q,=十Q-,D项正确。 与C并联，两端的电压之比为1：1，C项错误；电路稳 三、非选择题 定后断开开关S的瞬间，A与B两端的电压之比为 2:1,D项错误。 .I0.054N(28A 9.AC【解析】设磁感应强度大小为B,导体棒最终的 【解析】(1)根据题意，由法拉第电磁感应定律有E 最大速度为；则有E-BLu=IR,BIL=f,联立可得 4 △t (1分) =一·存+是·言根据数学知识可知，当B 又△Φ=△BS (1分) 时，0取最大值，即一示A项正确：保持B= EL 由图乙可知，0~3X10:s内，5=10T/s1分) △t 不变，取△一0，任意时刻通过导体棒的电流： 叉s= (1分) E此，在时间1内，有g=∑0=∑E 联立解得E=0.2V (1分) R ·41一是-2，B项结误：导体棒所受安塔力的冲 悠位电流是-0.1A (1分) 方向为顺时针，由图乙可知，t=2×102s时，B= 量大小I=∑BL△=BLg=2f1-4R4,C项正 0.2T (1分) 确：电源消耗的电能w==受-2，根据能量守 此时线框所受的安培力F=BIL=0.004N(1分) 方向沿斜面向下，由平衡条件有F,=ngsin30°十F 恒定律可知电源消耗的电能转化为电流通过导体棒 =0.054N (1分) 产生的热量、导体棒的动能、导体棒与导轨摩擦产生 (2)结合(1)和图乙可知，0~3×102s内，感应电流 的热量，D项错误。 1=0.1A (1分) 10.ACD【解析】根据右手定则，金属棒a向右切割磁 3×10-2~5X102s内，感应电流12=0 (1分) 感线，磁场方向竖直向下，可判断出金属棒a中感应 5×102~6×102s内，感应电流13=0.3A(1分) 电流的方向为由A到B,整个回路中感应电流的方 根据有效值的定义得IRt十0十IRt=IPR(t十te 向为顺时针，A项正确；金属棒a进入窄轨后，设经 十t3) (1分) 过足够长时间，金属棒a的速度为v1,金属棒b的速 度为g。最终回路中的磁通量不变，感应电流为0， 解得1=② (1分) 10 即B,L=B。X3Lh,可得=32，所以金属棒a、 12.(1)0.04m/s2 b的速度不相等，B项错误；对金属棒a,根据动量定 (210c(30.6J(④2m 理得一B,ILt=u一m%,其中I是平均电流，t是 【解析】(1)导体棒甲刚进入磁场时，根据机械能守 ·45· ·物理· 参考答案及解析 恒定律有0,5mgh=号×0.5mX (1分) 又g=∑ia (1分) 解得w=3m/s (1分) 解得通过导体棒乙的电荷量q=10C (1分) 导体棒甲产生的感应电动势E=2Bcos60°L (3)由能量守恒定体得Q=子×0.5m6-子× (1分) (0.5+m) (1分) 电流1景 (1分) 解得回路中产生的焦耳热Q。=0.6J (2分) 对导体棒乙有2 LIBcos60°=a (1分) (4)导体棒乙沿右侧倾斜导轨做减速直线运动，则有 解得a=0.04m/s2 (1分) (1分) ngsin30°+5B·i·2L=ma (2)当导体棒甲进入磁场，导体棒甲、乙所受的安培 又i=A9-C·△U=C·5B·2L·△g (1分) △t △t △t 力大小相等，有2Bcos60°IL=2 LIBcos60°(1分) 解得a1=6m/s (1分) 导体棒甲、乙组成的系统动量守恒，最终共速，则有 设导体棒乙上滑的最大距离为x,则有=2a1x 0.5m6=1.5mu (1分) (1分) 解得)=1m/s (1分) 对导体棒乙根据动量定理有∑2 LBcos60T△t= 解得名n (1分) (1分) ·46·高三二轮复习专题卷十二/物理 电磁感应问题 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题6分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符 合题目要求的) 1.如图所示，较粗的铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚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，下列说法正确的是 A.小磁体受到的安培力大小不变 一小磁体 B.小磁体的机械能守恒 铝管 C.铝管对桌面的压力等于铝管的重力 D.小磁体动能的增加量小于其重力势能的减少量 2.如图所示为著名的法拉第圆盘发电的示意图。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与 圆盘的边缘和铜轴接触，R为定值电阻。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中。圆盘以恒定角速 度沿顺时针（俯视）旋转时，下列说法正确的是 A.圆盘中的电流为交变电流 B.通过电阻R的电流方向由b到a C.若仅将匀强磁场的磁感应强度变为原来的2倍，则电阻R的热功率也变为 原来的2倍 D.若仅将角速度变为原来的2倍，则电阻R的热功率变为原来的4倍 3.如图甲所示，半径为r的匀质圆形金属线框放置在绝缘粗糙水平面上，线框上α、b、c、d四点将线框四 等分，e点为线框αb的中点，线框的三区域处在垂直纸面的变化磁场中（含线框），磁感应强度随时间 的变化规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向，0~有时间内将阻值为朵的电流表接在 a、b间的线框上。已知线框始终静止，总阻值为R,其中B,、t。、t1均为已知量，下列说法正确的是 A.电流表的示数为R(,一to) 4πB1r a (A B.t~t1时间内线框受到O→e方向的摩擦力 ￥0 C.0一t时间内通过线框c点处横截面的电荷量 为品 甲 D,若仅将线框导线的横截面积增大一倍，电流表的示数变为原来的号 4.如图所示为某种减速装置的示意图，质量为m的金属物体P在光滑绝缘水平面上以初速度)向 右运动，P由N个相同的区域组成，每个区域的宽度均为L,其中1、3、5…区域内存在垂直于纸面 向外的匀强磁场，2、4、6…区域内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，各区域的磁感应强度大小均相 等，Q为一个固定的正方形金属线圈，边长也为L。已知当P的右边界刚通过线圈Q的右侧时，P 的速度减小了0.05，下列说法正确的是 物理第1页（共4页) 衡水金卷·先享题·高 A.2区域右边界通过Q右侧时的速率为0.55 B.2区域右边界通过Q右侧时的速率为0.85v 43 21 C.为使P的速度能减至零，N不能小于6 D.为使P的速度能减至零，N不能小于7 5.某科技小组设计了一种发电机，并利用发电机对电路供电，此发电机的工作原理及供电电路如图 甲所示。长为L的竖直导体棒AB可绕竖直轴O1O2在竖直面内匀速转动，空间内存在沿水平方 向且方向相反的两个匀强磁场，磁感应强度的大小分别为B1=2B、B2=B。,俯视图如图乙所示， 电路中接有阻值为R。的定值电阻。零时刻导体棒自图示位置开始按图示方向转动，转动的角速 度大小为ω，转动半径为r(导体棒的粗细远小于半径)，不计导线及导体棒的电阻，导体棒转动过 程始终与电路接触良好。下列说法正确的是 A.导体棒转动一周的过程中，通过定值电阻的电 01 流方向始终为C→D B.导体棒转动一周的过程中，通过定值电阻的电 流方向先为D→C,后为C→D Ro C.导体棒转动一周的过程中，定值电阻产生的热 量为5πB5L2wr 平 Ro 甲 D.导体棒转动一周的过程中，定值电阻产生的热量为5πBL 2R 6.如图所示，水平台面上有一足够长、间距为L的平行光滑金属导轨MN、PQ,置于塑料圆筒内，导 轨左端连着电容为C的电容器和电动势为E的电源，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖 直向上的匀强磁场中。将一质量为的模拟金属炮弹置于圆筒内导轨上，先将开关拨至接线柱 1,充电结束后，将开关拨至接线柱2，炮弹在安培力作用下开始运动，达到最大速度后离开导轨， 整个过程通过炮弹的电荷量为q。已知炮弹的阻值为R,炮弹始终与导轨接触良好，不计导轨电阻 和电源内阻，则在此过程中 A.炮弹做匀加速直线运动 B炮弹在导轨上的位移为瓷 C.炮弹离开导轨时的速度为BL9 m D.炮弹的最大速度与电容器的电容大小成正比 7.电磁驱动在很多领域得到应用，比如交流感应电动机和军事领域的电磁炮等。如图甲所示为一电 磁驱动模型，水平面内平行金属导轨MN、PQ的间距为L,左端接阻值为R的定值电阻，abcd为 施加在轨道上某区域的矩形匀强磁场，其磁感应强度大小为B,ad=l,靠近cd边有一质量为m的 导体棒放置在导轨上，两者保持良好接触。某时刻起，矩形匀强磁场向右做匀加速直线运动，经较 短的时间△t,导体棒也开始向右做加速运动，其运动的速度一时间图像如图乙所示。已知导体棒 运动起来后会受到恒定的阻力，速度一时间图像中的物理量均为已知量，导轨和导体棒的电阻均 不计，下列说法正确的是 三二轮复习专题卷十二 物理第2页（共4页） A导体棒所受的阻力大小为产兰 B导体棒所受的阻力大小为(BL△ R t。-△t to C.导体棒离开磁场区域时的速度为 D.导体棒离开磁场区域时的速度为。二，（△） 2to△i 二、多项选择题（本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 目要求，全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 8.如图所示，电路中包含电源，阻值均为R的三个定值电阻A、B、C以及一个自感系数较大、直流电 阻可忽略的线圈L。已知电源的内阻不计，下列说法正确的是 A.开关S闭合瞬间，通过A、B、C的电流之比为1：1：2 B.开关S闭合到电路稳定的过程中，电源的输出功率变大 C.电路稳定后，B与C两端的电压之比为1：2 D.电路稳定后断开开关S瞬间，A与B两端的电压之比为1：2 9.如图所示为某同学制作的电磁发射装置的简化模型，MN、PQ为水平固定的相距为L且足够长的 粗糙导轨，两导轨间存在磁感应强度大小可调、方向竖直向下的匀强磁场，M、P端接有电动势为 E、内阻不计的恒压电源，S为开关。一质量为m、长度为L、电阻为R的导体棒ab垂直且静置于 导轨上，始终与导轨接触良好，电路中其余电阻不计。导体棒在导轨上运动时受到恒定的阻力∫， 当磁场的磁感应强度取某一特定值时，闭合开关S可以使导体棒最终的速度最大。在此磁感应强 度下导体棒从静止开始经时间t,运动的位移大小为d。下列说法正确的是 A.导体棒最终的最大速度为4 E B从静止开始经时间1，道过导体棒的电荷量为 C.从静止开始经时间t,导体棒所受安培力的冲量大小为2f1一4R4 D.从静止开始经时间，电流通过导怀棒产生的热量为-2d 10.如图所示为一装置的俯视图，电阻不计、足够长的光滑金属导轨由ABCD和EFGH对称固定在 同一绝缘水平面内，窄处AB与EF的间距为L,宽处CD与GH的间距为3L。金属棒a、b始终 与导轨垂直且接触良好，两金属棒的长度均为3L、电阻均为R,金属棒α的质量为m,金属棒b的 质量为2。整个系统处于竖直向下、磁感应强度大小为B。的匀强磁场中。初始时金属棒b静 置于宽轨上某位置，金属棒a从窄轨上某位置以初速度v。向右运动，且金属棒α距窄轨右端足 够远，下列说法正确的是 ××××c×××D× A.金属棒α刚开始运动时回路中感应电流的方向为顺时针 ×A××BXxx× B B.经过足够长的时间，金属棒a、b的速度相等 Bo ×EX网×××× ××××G×××H× 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 C整个过程中酒过金属棒a的电荷量为器 D.整个过程中金属棒a产生的焦耳热为" 44 三、非选择题（本题共2小题，共34分。请按要求完成下列各题） 11.(14分)如图甲所示，质量m=1×102kg、边长L=0.2m、电阻R=2的正方形单匝金属线框 abcd置于倾角a=30°的绝缘斜面上，ab边与斜面底端平行，线框的一半面积处在垂直斜面向上 的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律周期性变化，已知线框在斜面上始终保 持静止，重力加速度g=10m/s2,求： (1)t=2×10-2s时，线框受到斜面摩擦力F,的大小； (2)线圈中感应电流的有效值I。 ↑B/T 0.3 123456789101112 t×102s) 甲 12.(20分)如图所示，平行光滑的金属导轨由水平和左、右两倾斜导轨组成，水平导轨与两侧倾斜导轨 均由光滑绝缘圆弧轨道（长度可忽略）平滑相连。两侧倾斜导轨与水平面间的夹角均为30°。左侧 倾斜导轨由间距为L的导轨CE、DF构成，水平部分由两段不等宽的平行金属导轨连接构成，其中 EG、FH段的间距为L,有与竖直方向成60°斜向左上方、磁感应强度大小为2B的匀强磁场。MP、 VQ段的间距为2L,有与竖直方向成60°斜向右上方、磁感应强度大小为B的匀强磁场。右侧足够 长的倾斜导轨PK、QJ的间距为2L,上端连接电容为C的电容器，有垂直右侧倾斜导轨平面向 上、磁感应强度大小为5B的匀强磁场。导体棒甲的质量为0.5m、电阻为R,导体棒乙的质量为 m、电阻不计，导体棒乙静止于MP、VQ段。现使导体棒甲自倾斜导轨上距水平导轨h高度处由 静止释放，两导体棒在运动过程中始终与导轨垂直且保持良好接触。若稳定时导体棒甲未进入 MP、NQ段、导体棒乙未进人PK、QJ段，导轨电阻和空气阻力均忽略不计。已知B=0.2T,m =0.4kgh=0.45m,l=0.2m,R=0.3n,C-是F,重力加速度g=10m/g,电容器充放电时 间忽略不计。 (1)导体棒甲刚进人磁场时，求导体棒乙的加速度； (2)从导体棒甲进入磁场到两棒达到稳定的过程，求通过导体棒乙的电荷量； (3)从导体棒甲进人磁场到两棒达到稳定的过程，求回路中产生的焦耳热； (4)稳定后，导体棒乙进人右侧倾斜轨道，随即撤去导体棒甲，求导体棒乙上滑的最大距离。 5B 2B 60° 60 30° 7H 30 三二轮复习专题卷十二 物理第4页（共4页)