内容正文:
专题07 电磁感应、交变电流
6年真题1年模拟
考点分类
重庆考情
命题规律
考点1 法拉第电磁感应定律
2023重庆(1题)、2022重庆(1题)、2021重庆(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:法拉第电磁感应定律的表述和表达式。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点2 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
2026重庆(1题)、2025重庆(1题)、2023重庆(1题)、2022重庆(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:法拉第电磁感应定律的表述和表达式。
·趋势:常与电磁感应等知识板块交叉融合。
考点3 变压器 电能的输送
2026重庆(1题)、2025重庆(1题)、2024重庆(1题)、2022重庆(1题)、2021重庆(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:变压器两端电路的动态分析。
·趋势:固定以单项选择题形式考查。
考点4 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
2023重庆(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,常与并联电路等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点5 电磁波
2026重庆(1题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:电磁波的波长和频率的关系。
·趋势:情境化命题逐步加深,整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点1 法拉第电磁感应定律
1.(2023·重庆·高考真题)某小组设计了一种呼吸监测方案:在人身上缠绕弹性金属线圈,观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压,了解人的呼吸状况。如图所示,线圈P的匝数为N,磁场的磁感应强度大小为B,方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时,在t时间内每匝线圈面积增加了S,则线圈P在该时间内的平均感应电动势为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【详解】根据法拉第电磁感应定律有故选A。
2.(2021·重庆·高考真题)某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为N,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面最初平行于磁场,经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,则在这段时间内,线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向(从左往右看)为( )
A. ,逆时针
B. ,逆时针
C. ,顺时针
D. 顺时针
【答案】A
【详解】经过时间t,面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,磁通量变化为由法拉第电磁感应定律,线圈中产生的平均感应电动势的大小为由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。故选A。
3.(2022·重庆·高考真题)某同学以金属戒指为研究对象,探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示,戒指可视为周长为L、横截面积为S、电阻率为的单匝圆形线圈,放置在匀强磁场中,磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到,求:
(1)戒指中的感应电动势和电流;
(2)戒指中电流的热功率。
【答案】(1),;(2)
【详解】
(1)设戒指的半径为,则有磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到,产生的感应电动势为可得戒指的电阻为则戒指中的感应电流为(2)戒指中电流的热功率为
考点2 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.(2025·重庆·高考真题)(多选)如图1所示,小明设计的一种玩具小车由边长为d的正方形金属框efgh做成,小车沿平直绝缘轨道向右运动,轨道内交替分布有边长均为d的正方形匀强磁场和无磁场区域,磁场区域的磁感应强度大小为B,方向竖直向上。gh段在磁场区域运动时,受到水平向右的拉力F = kv+b(k > 0,b > 0),且gh两端的电压随时间均匀增加;当gh在无磁场区域运动时,F = 0。gh段速度大小v与运动路程s的关系如图2所示,图中为gh每次经过磁场区域左边界时速度大小,忽略摩擦力。则( )
A. gh在任一磁场区域的运动时间为
B. 金属框的总电阻为
C. 小车质量为
D. 小车的最大速率为
【答案】BC
【详解】由题知gh段在磁场区域运动时,gh两端的电压随时间均匀增加,则说明gh在磁场中运动时做匀变速直线运动,设正方形金属框efgh运动的速度为v,有,,,联立有B.由于gh段在磁场区域运动时,正方形金属框efgh做匀变速直线运动,则有,解得,故B正确;CD.gh在无磁场区域运动时,F = 0,正方形金属框efgh水平方向只受到安培力,有,,根据动量定理有累加叠加可得gh段在磁场区域运动时,正方形金属框efgh做匀变速直线运动有结合ma = b解得,,故C正确,D错误;A.由gh段在磁场区域运动时,正方形金属框efgh做匀变速直线运动,则有vmax = v0+at解得gh在任一磁场区域的运动时间,故A错误。故选BC。
2.(2023·重庆·高考真题)如图所示,与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动,以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域,在磁场中运动一段时间t后,速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内( )
A. 流过杆的感应电流方向从N到M
B. 杆沿轨道下滑的距离为
C. 流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率
D. 杆所受安培力的冲量大小为
【答案】D
【详解】A.根据右手定则,判断知流过杆的感应电流方向从M到N,故A错误;B.依题意,设杆切割磁感线的有效长度为,电阻为。杆在磁场中运动的此段时间内,杆受到重力,轨道支持力及沿轨道向上的安培力作用,根据牛顿第二定律可得联立可得杆的加速度可知,杆在磁场中运动的此段时间内做加速度逐渐减小的加速运动;若杆做匀加速直线运动,则杆运动的距离为根据图像围成的面积表示位移,可知杆在时间t内速度由达到,杆真实运动的距离大于匀加速情况发生的距离,即大于,故B错误;C.由于在磁场中运动的此段时间内,杆做加速度逐渐减小的加速运动,杆的动能增大。由动能定理可知,重力对杆所做的功大于杆克服安培力所做的功,根据可得安培力的平均功率小于重力的平均功率,也即流过杆感应电流的平均电功率小于重力的平均功率,故C错误;D.杆在磁场中运动的此段时间内,根据动量定理,可得得杆所受安培力的冲量大小为故D正确。故选D。
3.(2022·重庆·高考真题)如图1所示,光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上,轨道间连接一可变电阻,导体杆与轨道垂直并接触良好(不计杆和轨道的电阻),整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动,两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中,第一次对应直线①,初始拉力大小为F0,改变电阻阻值和磁感应强度大小后,第二次对应直线②,初始拉力大小为2F0,两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n,则k、m、n可能为( )
A. k = 2、m = 2、n = 2
B.
C.
D.
【答案】C
【详解】由题知杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动,则在v = 0时分别有,则第一次和第二次运动中,杆从静止开始运动相同位移的时间分别为,则第一次和第二次运动中根据牛顿第二定律有,整理有则可知两次运动中F—v图像的斜率为,则有故选C。
4.(2026·重庆·高考真题)如图甲所示,在水平面内,相距为的固定平行光滑金属导轨与滑动变阻器R相连,滑动变阻器的最大阻值为3 Ω,导轨电阻不计。空间内存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。粗细均匀的导体棒在外力F作用下以初速度向右运动,导体棒长为L,质量电阻不计。运动过程中,外力F随金属棒的动能变化图像如图乙所示。金属棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,忽略回路电流产生的磁场。
(1)滑动变阻器阻值,求金属棒速度为时所受的安培力大小;
(2)调节滑动变阻器阻值,初速度,求金属棒的稳定速度;当金属棒以不同初速度运动时,求在达到稳定速度的过程中合外力做功;
(3)调节滑动变阻器阻值,使得金属棒存在两个稳定速度,求滑动变阻器的阻值和对应的稳定速度。
【答案】(1) (2), (3),和或,和
【讲解】(1) 滑动变阻器阻值,金属棒速度为时,金属棒产生的感应电动势感应电流金属棒受到的安培力解得
(2) 调节滑动变阻器阻值,初速度,设金属棒的稳定速度为,同理可得安培力金属棒的初动能根据图乙可知外力其中,金属棒稳定时可得解得,或初始时,安培力外力,金属棒减速运动,故舍去,金属棒的稳定速度根据动能定理得合外力做功若或,金属棒受到的外力等于金属棒受到的安培力,即金属棒直接匀速直线运动,合外力做功若,金属棒受到的外力大于金属棒受到的安培力,即金属棒逐渐加速到稳定速度,合外力做功若,金属棒受到的安培力大于外力,即金属棒逐渐减速到稳定速度,合外力做功若,金属棒受到的外力大于金属棒受到的安培力,即金属棒逐渐加速到,外力恒定安培力,外力仍大于安培力,导体棒继续加速,设稳定时速度为根据可得稳定速度可知若,金属棒受到的外力大于金属棒受到的安培力,金属棒加速到稳定速度,合外力做功若,金属棒受到的外力小于金属棒受到的安培力,金属棒减速到稳定速度,合外力做功综上可得若,合外力做功若,合外力做功若,合外力做功即
(3) 调节滑动变阻器阻值,使得金属棒存在两个稳定速度,根据稳定条件当时,可得方程其中整理得 根据可得当时,,此时可求得金属棒存在两个对应的稳定速度为和当时,两个根满足,可知两根都为正根,要恰好存在两个稳定速度,则其中一个较大根的端点要恰好位于解得此时解得另一个较小根当时,可得方程解得当电阻时,根据外力恒定段方程可得两段解重合,这里存在一个稳定速度。故滑动变阻器的阻值时,金属棒存在两个对应的稳定速度为和或滑动变阻器的阻值时,金属棒存在两个对应的稳定速度为和;
考点3 变压器 电能的输送
1.(2026·重庆·高考真题)重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯,将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电,副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时,流过霓虹灯的电流有效值为10 mA,若将该变压器视为理想变压器,则( )
A. 原、副线圈匝数比为
B. 原线圈中电流有效值为0.7 A
C. 家用交流电的电压最大值为
D. 副线圈的输出功率为2.2 W
【答案】B
【详解】已知理想变压器原线圈电压有效值,副线圈电压有效值,副线圈电流,结合理想变压器规律逐一分析选项:A.理想变压器电压与匝数成正比,即,原、副线圈匝数比为,故A错误;B.理想变压器输入功率等于输出功率,副线圈输出功率,原线圈电流,故B正确;C.家用正弦交流电的最大值为有效值的倍,有效值为220V,因此最大值为,故C错误;D.由上述计算可知副线圈输出功率为,故D错误。故选B。
2.(2025·重庆·高考真题)(多选)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通,助力重庆形成特高压输电新格局,该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆,多次转换后变为的交流电,再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为的家用交流电,若输电线路输送功率为,且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%,则( )
A. 直流输电导线中的电流为250A
B. 直流输电导线总阻值不超过16Ω
C. 家用交流电的电压最大值为220V,频率为50Hz
D. 配电房中变压器原、副线圈中电流比为
【答案】BD
【详解】A.直流输电电流由公式计算得,故A错误;B.导线允许的最大功率损耗为5%的输送功率由 得导线总阻值上限,故B正确;C.家用交流电表达式为,其最大值为;频率为,故C错误;D.变压器原线圈电压,副线圈电压,匝数比电流比与匝数比成反比可知,故D正确。故选BD。
3.(2024·重庆·高考真题)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲,乙所示,图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220V的交流电,滑片P可调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则( )
A. n1:n2 = 110:3
B. 当P滑到R中点时,图甲中L功率比图乙中的小
C. 当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能
D. 图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大
【答案】AC
【详解】A.滑片P在最左端时,图甲、乙中变压器输出电压均为灯泡的额定电压6V,因此故A正确;B.当P滑到R中点时,图甲中总电阻为P左端电阻与灯泡电阻串联,图乙中总电阻为灯泡电阻与Р右端的电阻并联后再与P左端电阻串联,由于并联电阻小于灯泡电阻,则图甲中灯泡电压大于图乙中灯泡电压,则图甲中灯泡功率比图乙中灯泡功率大,故B错误;C.当P滑到R最左端时,图甲中只有灯泡,图乙中R与灯泡并联,总电阻更小,输出功率更大,图甲比图乙更节能,故C正确;D.图乙中的灯泡两端电压在0到6V间变化,图甲中灯泡两端电压最高为6V,最低达不到0,则图乙中灯泡两端可调电压范围大,故D错误。故选AC。
4.(2022·重庆·高考真题)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器(视为理想变压器)接入电压为的交流电后能正常工作,则( )
A. 卤素灯两端的电压有效值为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为55∶3
C. 流过卤素灯的电流为
D. 卤素灯的电阻为
【答案】B
【详解】A.卤素灯上标记的额定电压即为卤素灯两端的电压有效值,A错误;B.根据理想变压器的原理可知B正确;C.流过卤素灯的电流为C错误;D.卤素灯是非线性元件,电阻随着电压不同而改变,D错误。故选B。
5.(2021·重庆·高考真题)某电动牙刷的充电装置含有变压器,用正弦交流电给此电动牙刷充电时,原线圈两端的电压为,副线圈两端的电压为,副线圈的电流为,若将该变压器视为理想变压器,则( )
A. 原、副线圈匝数之比为
B. 原线圈的电流为
C. 副线圈两端的电压最大值为
D. 原、副线圈的功率之比为
【答案】B
【详解】A.由理想变压器的变压公式,可知原副线圈匝数之比为A错误;B.由理想变压器的变流公式解得原线圈电流B正确;C.根据有效值与最大值的关系可知,副线圈两端的电压最大值C错误;D.根据理想变压器输出功率大于输入功率可知,原副线圈的功率之比为,D错误。故选B。
考点4 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.(2023·重庆·高考真题)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比,以及交流电频率对输出电压的影响。题图1为实验电路图,其中L1和L2为变压器的原、副线圈,S1和S2为开关,P为滑动变阻器Rp的滑片,R为电阻箱,E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流电)。
(1)闭合S1,用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后,与滑动前相比,电表的示数 (选填 “变大”“不变”“ 变小”)。
(2)保持S2断开状态,调整E输出的交流电频率为50 Hz,滑动滑片P,用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500 mV时,用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图所示,则线圈L1两端与L2两端的电压比值为 (保留3位有效数字)。
(3)闭合S2,滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下,改变R的阻值,用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U,得到U-R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R,由图可知,当频率为1000 Hz时,R0两端的电压为 mV;当频率为50 Hz 时,为保持R0两端的电压不变,需要将R0与一个阻值为 Ω的电阻串联。(均保留3位有效数字)
【答案】① 变大 ② 12.6 ③ 272 ④ 12.0
【详解】
(1)[1]闭合S1,滑动变阻器Rp是分压接法,滑片P向右滑动后,用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。线圈L1两端的电压增大,因此与滑动前相比,电表的示数变大。
(2)[2]保持S2断开状态,调整E输出的交流电频率为50 Hz,多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为U1=2500 mV。线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图所示,由图像可得,线圈L2两端电压为则线圈L1两端与L2两端的电压比值为(3)[3]闭合S2,滑动P到某一位置并保持不变。由U−R关系曲线可得,当频率为1000 Hz时,当负载电阻R0=20 Ω时,R0两端的电压为UR0=272mV。[4]当频率为50 Hz 时,由U−R关系曲线 两线交点可知,故需给R0串联一电阻,此串联电阻值为
考点5 电磁波
1.(2026·重庆·高考真题)5G通信技术使用了厘米波段和毫米波段的电磁波,我国在此领域位于世界前列。厘米波波长在数量级,毫米波波长在数量级,则( )
A. 厘米波的频率比毫米波的低
B. 厘米波的光子能量比毫米波的大
C. 厘米波在真空中的波速比毫米波的大
D. 厘米波在真空中的波速比在介质中的小
【答案】A
【详解】电磁波在真空中传播速度均为光速,满足关系,光子能量(为普朗克常量),在介质中传播速度(为介质折射率,)。A.由可知,频率与波长成反比,厘米波波长大于毫米波波长,因此厘米波频率更低,故A正确;B.光子能量,厘米波频率更低,因此光子能量更小,故B错误;C.所有电磁波在真空中的波速均为光速,与波长无关,二者波速相等,故C错误;D.由,可得介质中波速,即厘米波在真空中波速比介质中大,故D错误。故选A。
模拟题精选
1.(2027·重庆十一中·二模)如图所示,有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为。一根质量为的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度,则( )
A. 如果B增大,将变大
B. 如果增大,将变大
C. 如果R增大,将变小
D. 如果减小,将变大
【答案】B
【详解】由题意知,金属杆下滑过程中受到重力G、垂直于金属轨道平面向上的支持力N和沿沿金属轨道向上的安培力F,当金属杆下滑速度最大时,金属杆受力平衡,满足关系又有 可得A.如果B增大,将变小,选项A错误;B.如果增大,将变大,选项B正确;C.如果R增大,将变大,选项C错误;D.如果减小,将变小,选项D错误。故选B。
2.(2026·重庆巴蜀中学·一模)下列有关电磁振荡、电磁波、电磁感应现象的四幅图像的说法正确的是( )
A. 对甲图,可分析发现振荡电路电场能正在减小,磁场能正在增大,处于正向放电过程
B. 对乙图,因为仅是一条天线,没有电容器和电感线圈,不能有效地发射电磁波
C. 对丙图,变化磁场激发感生电场,小球可能在电场力作用下沿圆环加速运动
D. 对丁图,变化磁场周围产生电场不是普遍存在的现象,与闭合电路是否存在有关
【答案】C
【详解】A.甲图中,电流流向带正电的极板,电容器正在充电,振荡电路的电场能正在增大,磁场能正在减小,故A错误;B.有效发射电磁波要满足两个条件:振荡电路的频率足够高,且振荡电路产生的电场和磁场必须分布到广大的开放的空间中,即开放电路。对乙图一条直导线对应的L、C足够小,根据可知,f足够高,能够有效发射电磁波,故B错误;C.均匀变化的磁场在圆环中激发出涡旋状的感生电场,小球由于受到电场力作用沿圆环加速运动,形成电流,故C正确;D.变化磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象,与闭合电路是否存在无关,故D错误。故选C。
3.(2026·重庆·一模)经颅磁刺激(TMS)是一种无创伤、非侵入性的神经调控治疗技术,其原理如图1所示。大脑皮层中一面积为S的单匝圆形回路中通有脉冲磁场,其磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示(B0、t0已知),穿过该回路的磁场视为均匀且磁感应强度方向与回路所在平面的夹角为θ。则0~t0时间段内,该回路中的平均感应电动势大小为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】t=0时刻,通过回路的磁通量为零;t=t0时刻,通过回路的磁通量为由法拉第电磁感应定律可知,0~t0时间段内,该回路中的平均感应电动势大小故选B。
4.(2026·重庆育才中学·模拟)(多选)光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示,某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电,再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW,输出电压为10kV,则下列说法正确的是( )
A. 图2所示交流电的频率为
B. 图2所示交流电电压的有效值为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原线圈中的电流为
【答案】AC
【详解】A.由图2可知,交流电的周期,根据频率公式,代入解得,故A正确;B.正弦式交流电的有效值,图中电压的最大值,因此有效值,故B错误;C.理想变压器的电压比等于匝数比,已知原线圈电压,副线圈电压,因此匝数比,故C正确;D.理想变压器输入功率等于输出功率原线圈电流,故D错误。故选AC。
5.(2026·重庆永川中学·模拟预测)(多选)某兴趣小组利用电容放电装置研究电磁弹射。如图,离地面高为h的水平面上固定一半径为r的金属圆环,一根长为2r、电阻为的金属棒P沿直径放置,它的两端与圆环接触良好,该棒以圆心为转轴匀速转动。圆环内左半圆存在磁感应强度大小为的匀强磁场(方向竖直向上),圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距为l的水平放置的光滑平行金属轨道相连,轨道间接有电容为C的电容器,通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2相连。水平导轨上放置一质量为m金属棒Q,它置于磁感应强度为的匀强磁场(方向竖直向上)区域内靠左侧边缘。先将开关置于1端,让金属棒P绕轴以角速度匀速转动,等电容器充电结束后,再将开关S置于2端,电容器放电使得导轨上的金属棒Q运动起来水平抛出。圆环及轨道内阻均不计,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 电容器充电后,M板带正电
B. 电容器充电后电容带电量为
C. 电容器充电后电容带电量为
D. 金属棒Q抛出到落地的最大水平距离为
【答案】AC
【详解】A.开关S和接线柱1接通,电容器充电,充电过程,对绕转轴转动的金属棒P,由右手定则可知电流沿径向向外,即边缘为电源正极,圆心为负极,则M板带正电,故A正确;BC.根据法拉第电磁感应定律可知则电容器所带的电荷量故B错误,C正确;D.假设电容器放电能够将电荷量全部放完,电容器放电过程对金属棒Q由动量定理有,得根据平抛运动公式,有,联立可得但是实际电容器放电结束时电容器应保留一部分电荷,使得电容器两端电压和导体棒的相等,故D错误。故选AC。
6.(2026·重庆一中·一模)某种感温式火灾报警器如图甲所示,其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统,其中为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,为滑动变阻器,为定值电阻。当警戒范围内发生火灾,环境温度升高达到预设值时,报警装置(图中未画出)通过检测的电流触发报警。下列说法正确的是( )
A. 警戒范围内出现火情时,副线圈两端电压减小
B. 警戒范围内出现火情时,原线圈输入功率变大
C. 通过定值电阻的电流过低时,报警装置就会报警
D. 若要调高预设的报警温度,可减小滑动变阻器的阻值
【答案】B
【详解】A.变压器中副线圈两端电压取决于原线圈电压与匝数比,由于原线圈两端电压与匝数比不变,则警戒范围内出现火情时,副线圈两端电压不变,故A错误;B.警戒范围内出现火情时,副线圈两端电压不变,而副线圈中总电阻减小,副线圈中电流增大,则原线圈中电流增大,由可知,由于原线圈两端电压不变,所以原线圈输入功率变大,故B正确;C.警戒范围内出现火情时,副线圈两端电压不变,而副线圈中总电阻减小,副线圈中电流增大,即通过定值电阻R1的电流达到某一值时,报警装置就会报警,故C错误;D.若要调高预设的报警温度,即热敏电阻的阻值较小,要保持流过R1的电流不变,则可增大滑动变阻器R0的阻值,故D错误。故选B。
7.(2026·重庆·二模)(多选)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。
8.(2026·重庆·一模)(多选)2025年10月1日,我国自主研制的全球单机容量(单个发电机的额定功率)最大的漂浮式风力发电机成功吊装,最大功率可达1.6×104kW。图1是某漂浮式正弦交流风力发电机的输出电压u随时间t变化的图像,其输电示意图如图2所示。已知理想变压器的输入功率为1.0×104kW,该风力发电机与变压器间导线总电阻r=0.1Ω,经变压器升压至100kV后,通过总电阻R=4Ω的输电线输送到变电站。则( )
A. 该变压器原、副线圈匝数之比为1∶50
B. 该风力发电机的实际输出功率为1.6×104kW
C. 输电线上R消耗的功率为40kW
D. 其他条件不变,若该风力发电机输出电压减半、输出功率不变,则R消耗的功率增加40kW
【答案】AC
【详解】A.设理想变压器原线圈中的电流为I1,则在原线圈回路中,有由图1可知代入数据解得或20kA(20kA对应的输出功率超过1.6×104kW,舍去)因此原线圈两端的电压副线圈两端的电压因此原、副线圈匝数之比,故A正确;B.风力发电机的实际输出功率,故B错误;C.变压器原、副线圈的功率相等副线圈中的电流输电线上R消耗的功率,故C正确;D.若风力发电机的输出电压减半,则原线圈中的电流加倍副线圈中的电流也加倍则R消耗的功率故R消耗的功率增加120kW,故D错误。故选AC。
9.(2026·重庆·一模)无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中,电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是( )
A. 时刻,该电路中的电流为零
B. 时刻,该电路中的电场能最大
C. 时间段内,电容器在放电
D. 其他条件不变,仅增大电容器的电容,则振荡周期减小
【答案】A
【详解】A.由q-t图像可知,时刻,该电路中的电流为零,A正确;B.时刻,电容器的电荷量为零,该电路中的电场能为零、磁场能最大,B错误;C.时间段内,电容器在充电,C错误;D.由可知,仅增大电容器的电容,LC振荡电路的周期增大,D错误。故选A。
10.(2026·重庆南开中学·一模)某手摇发电机原理简化为题图:正方形导线框abcd在条形匀强磁场中左右往复切割磁感线,从而供电。已知导线框电阻均匀,边长大于磁场宽度。某次导线框向右匀速穿过磁场,以边刚进入磁场时为零时刻,则间电势差随时间变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】设正方形导体框的边长为L,磁感应强度为B,运动速度为v,则cd边进入磁场时,产生感应电动势设导体框的总电阻为R,则有当cd边通过磁场的右边界,ab边还未进入磁场时,导体框中磁通量不变,不产生感应电流,此时当ab边进入磁场时,ab边充当电源,此时根据以上计算结果,可判断随时间变化的规律。故选B。
11.(2026·重庆永川中学·模拟预测)某实验室使用的低压供电装置原理如图所示,其核心部分是一个理想变压器。原线圈输入电压有效值的正弦交流电。该变压器有两组独立的副线圈,副线圈1的匝数。已知接在副线圈1、2两端的电阻,消耗的电功率为20 W,测得此时流过副线圈2的电流。以下说法正确的是( )
A. 原线圈的匝数为50
B. 副线圈2的匝数为20
C. 此时流过原线圈的电流为3.4 A
D. 副线圈2两端的电压为20 V
【答案】C
【详解】A.因消耗的电功率为20 W,即解得又解得原线圈的匝数为,故A错误;BD.对由欧姆定律又解得副线圈2的匝数为,故BD错误;C.由输入功率等于输出功率解得,故C正确。故选C。
12.(2026·重庆江津中学·模拟预测)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比,A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压的正弦式交流电,变压器的滑动触头位于副线圈的正中间,电阻箱的阻值调为。下列操作可使电流表的示数变为的是( )
A. 副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的
B. 电阻箱的阻值调为
C. 输入端电压调为
D. 输入端电压调为
【答案】A
【详解】A.由题意知输入电压峰值为则输入电压有效值为当副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的,根据变压器原理,有代入数据,解得副线圈电压有效值电阻箱的阻值调为,根据欧姆定律可知,电流表的示数,故A正确;B.若电阻箱的阻值调为,变压器的滑动触头位于副线圈的正中间,根据变压器原理,有代入数据,解得副线圈电压有效值根据欧姆定律可知,电流表的示数,故B错误;C.输入端电压频率改变,有效值仍为,原、副线圈总匝数之比、电阻箱的阻值均不变,理想变压器变压比与频率无关,根据变压器原理可知副线圈电压有效值,由欧姆定律可知,电流表的示数,故C错误;D.输入端电压有效值变为,原、副线圈总匝数之比、电阻箱的阻值均不变,理想变压器变压比与频率无关,根据变压器原理可知副线圈电压有效值,由欧姆定律可知,电流表的示数,故D错误。故选A。
13.(2026·重庆一中·二模)(多选)如图所示为t=0时刻的LC电路,其中电感的自感系数为L,电容器的电容为C,已知该时刻LC电路中的电流为0,电容器上极板带正电。则下列说法正确的是( )
A. 时间内,线圈产生的感应电动势正在增大
B. 时,两极板间的电压为0
C. 时间内,电容器下极板带正电,且电荷量正在增加
D. 时,LC电路的磁场能最大
【答案】BC
【详解】A.由于LC电路中电流变化是正弦函数变化规律,时间内,电流变化率由大变小,由楞次定律可知,线圈产生的感应电动势正在减小,故A错误;B.时LC回路放电结束,电容器所带的电荷量为零,两极板的电压为零,故B正确;C.时间内,线圈对电容器反向充电,电容器的下极板带正电,且电荷量正在增加,故C正确;D.时,反向充电结束,LC电路中的电流为0,LC电路中的磁场能为0,故D错误。故选BC 。
14.(2026·重庆巴蜀中学·模拟考试)(多选)如图,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb(在纸面内),磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置,组成一个正方形回路。保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程:①以速率v移动d,使它与Ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与Oa的距离减小一半;③然后,再以速率2v移动c,使它回到原处;④最后以速率2v移动d,使它也回到原处,设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为q1、q2、q3和q4,电阻R产生的热量依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则( )
A. q1=q2=q3=q4
B. q1=q2=2q3=2q4
C. Q1=Q2=Q3=Q4
D. 4Q1=2Q2=Q3=2Q4
【答案】AD
【详解】AB.设初始时d到Ob的距离为L,电磁感应中通过回路的电量通用公式为过程① 移动d,回路面积增量电量同理可得过程② 通过电阻R的电量为过程③ 通过电阻R的电量为过程④ 通过电阻R的电量为所以,故A正确,B错误;CD.过程① 导轨d的有效切割长度为L,速率v,位移L,电阻R产生的热量为过程② 导轨c的有效切割长度为2L,速率v,位移,电阻R产生的热量为过程③ 导轨c的有效切割长度为2L,速率2v,位移,电阻R产生的热量为过程④ 导轨d的有效切割长度为L,速率2v,位移L,电阻R产生的热量为所以,故D正确,C错误。故选AD。
15.(2026·重庆巴蜀中学·模拟考试)如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)。两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ从释放至落地所用时间分别为t1、t2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2。不计空气阻力,则( )
A. t1<t2,Q1<Q2
B. t1=t2,Q1=Q2
C. t1<t2,Q1>Q2
D. t1=t2,Q1<Q2
【答案】D
【详解】设正方形线圈的边长为,导线横截面积为,材料密度为,电阻率为,由质量与密度的关系得由电阻定律得两式相乘得因此与导线粗细无关。线圈边框以速度穿过磁场边界时,由法拉第电磁感应定律得由闭合电路欧姆定律及安培力公式得,取竖直向下为正方向,由牛顿第二定律得整理得两线圈穿越磁场边界时加速度随速度的关系相同,完全处于磁场中时均做自由落体运动;它们又从同一高度由静止释放,故各对应阶段的运动情况相同,。由焦耳定律得线圈Ⅰ的导线较细,故;在线圈穿越磁场边界的各对应时刻,两线圈的速度和产生感应电流的持续时间相同,故故选D。
16.(2026·重庆巴蜀中学·一模)(多选)国家电网是将各个电站以各种发电方式获得的电能高效分配的超级工程。如图所示为一小型交流发电机向远处用户供电的示意图,已知发电机线圈匝数匝,面积,线圈匀速转动的角速度,匀强磁场的磁感应强度,输电时先用升压变压器将电压升高,到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用,输电导线的电阻率为,输电距离(单程)为,所用导线横截面积。变压器均为理想变压器,升压、降压变压器原、副线圈的匝数比分别为,若用户区标有“220V,”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是( )
A. 交流发电机产生的电动势的峰值
B. 输电线上损失的电功率为
C. 发电机的总功率为
D. 交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比
【答案】AD
【详解】A.交流发电机产生的电动势的峰值,故A正确;B.降压变压器副线圈中的电流根据可得输电线的电阻为输电线上损失的电功率为,故B错误;C.根据,得发电机的总功率为,故C错误;D.交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比,故D正确。故选AD。
17.(2026·重庆南开中学·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。
18.(2026·重庆八中·一模)(多选)如图甲所示,在倾角为的光滑斜面上,存在与斜面垂直向上的条状匀强磁场区域,磁场的宽度为,相邻条状磁场的间距也为。一质量为、边长为的单匝正方形线圈以与斜面底边平行的初速度水平抛出,边与磁场边界平行,如图乙所示。已知线圈电阻,斜面的宽度足够大、斜面足够长、磁场区域的数量足够多,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 线圈中的电流方向为先沿再沿,交替进行
B. 线圈的边刚进入第二个条状磁场区域时,加速度大小为
C. 全过程线圈产生的热量为
D. 线圈最多穿过8个条状磁场区域
【答案】AC
【详解】A.线圈刚进入磁场时,穿过线圈的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流方向顺时针abcda,同理可知,出磁场时感应电流的方向为adcba,故A正确;B.线圈在进入第一个条状匀强磁场的过程中,对线圈水平方向分析,由动量定理可得其中,解得所以线圈刚进入第二个磁场时的速度为此时线圈中的电流对线圈在水平方向受力分析,由牛顿第二定律可得联立解得,线圈刚进入第二个磁场区域时,水平方向的加速度大小为沿斜面向下的加速度为,则其合加速度不为,故B错误;C.水平方向上,线圈最终速度为零,由功能关系可知,水平方向速度减小时由于受到安培力的作用,沿斜面方向的运动不会产生感应电流,所以线圈产生的热量为,故C正确;D.结合上述分析可知,线圈每穿过一个磁场区域,水平方向动量减少,所以线圈穿过磁场区域的个数为所以线圈最多穿过4个磁场区域,故D错误。故选AC。
19.(2026·重庆永川中学·模拟预测)如图,质量的金属圆环用细绳竖直悬挂于水平横梁上,虚线平分圆环,以上部分有垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度随时间变化的关系满足,已知圆环的半径,电阻,取重力加速度大小,细绳能承受的最大拉力,从时刻开始计时,求:
(1)感应电流的大小及方向;
(2)细绳断裂瞬间的时刻。
【答案】(1),感应电流方向沿顺时针方向 (2)
【讲解】(1) 由楞次定律可知,感应电流方向沿顺时针方向;根据法拉第电磁感应定律有其中根据闭合电路欧姆定律有解得
(2) 根据安培力公式有细绳断裂瞬间,则有其中,解得
20.(2026·重庆巴蜀中学·一模)间距为、电阻不计且足够长的光滑平行导轨如图所示放置,水平和倾斜部分平滑连接。质量分别为和、电阻均为的金属棒静置在水平导轨上,两金属棒平行且始终与导轨垂直并与导轨接触良好。图中虚线的右侧存在着范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。质量为的绝缘棒垂直从倾斜导轨上高为处由静止释放,运动到水平导轨上与金属棒发生弹性正碰,碰后金属棒进入磁场最终恰好未与金属棒碰撞。取重力加速度大小,忽略、两根棒间相互作用的安培力。求:
(1)金属棒的最终速度大小;
(2)整个过程金属棒产生的焦耳热;
(3)金属棒的初始位置距离磁场边界的距离。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 绝缘棒垂直从倾斜导轨上高为处由静止释放,到达斜面底端时速度为,与金属棒发生弹性正碰后的速度分别为、,沿倾斜轨道下滑过程中机械能守恒碰撞过程中动量守恒机械能守恒解得分析可知金属棒b、c最终以相同的速度匀速运动,设最终速度为,两金属棒受到安培力等大,反向,系统动量守恒解得
(2) 根据能量守恒定律关系金属棒c产生的热量解得
(3) 设金属棒c初始位置距离磁场边界的最小距离为时,金属棒b进入磁场后恰好不能与金属棒c发生碰撞,对 c,根据 动量定理其中解得
21.(2026·重庆八中·一模)亲爱的同学,还记得“保护鸡蛋”的活动吗?在活动方案中,某兴趣小组利用“电磁阻尼”来设计着地缓冲装置,简化的结构原理如图所示。承重装置和鸡蛋的质量分别为和,其内部区域存在着磁感应强度大小为的匀强磁场;缓冲装置是匝数为的刚性线圈,线圈的总电阻为、宽度为。现将两装置在距离地面高度为处同时自由释放,观察到刚性线圈落地后立即静止不动,同时承重装置和鸡蛋立即做减速运动,两装置始终处于竖直状态,忽略空气阻力和一切摩擦,重力加速度取。
(1)求落地后瞬间,线圈产生的感应电动势大小;
(2)若承重装置与缓冲装置接触前已经做匀速运动,求承重装置匀速运动速度的大小;
(3)该兴趣小组若能成功保护鸡蛋,则承重装置与缓冲装置接触前,鸡蛋至少要能承受多大的冲击力?
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 落地后瞬间的速度线圈产生的感应电动势大小
(2) 承重装置匀速运动时满足,解得
(3) 分析可知,缓冲装置刚着地时,承重装置与鸡蛋具有最大的向上加速度,此时鸡蛋受到的冲击力最大。对承重装置和鸡蛋整体,由牛顿第二定律得对鸡蛋进行受力分析,有其中安培力F安=NBI0L感应电流缓冲装置着地瞬间的感应电动势联立以上各式,解得
22.(2026·重庆一中·二模)如图所示,倾斜平行光滑金属导轨轨道间距,与水平面成,下端连接水平光滑金属导轨,连接处导通。倾斜导轨、水平导轨处均有垂直轨道向上的的匀强磁场。定滑轮距水平导轨中点正上方,距导轨连接处水平距离,不可伸长绝缘轻绳连接cd棒中心。两相同金属棒ab和cd(质量、电阻)分别置于倾斜轨道和水平导轨上。金属棒cd固定在轨道连接处,由静止释放金属棒ab,经t0=3s达到最大速度。再经一段时间后,金属棒ab滑至水平导轨与金属棒cd发生弹性碰撞。碰撞前瞬间释放金属棒cd,碰后金属棒ab位置固定,金属棒cd在轻绳牵引下以的加速度沿导轨向右做匀加速直线运动。已知,重力加速度,导轨电阻不计,忽略轨道衔接处动能变化,求:
(1)金属棒ab在倾斜轨道上的速度最大值;
(2)金属棒ab释放后经过,还未运动到水平轨道,求金属棒ab中产生的热量;
(3)从金属棒cd开始运动到对导轨压力恰好为零时,轻绳拉力对金属棒cd的水平冲量大小。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 由静止释放后,金属棒ab做加速度减小的加速运动;当时,金属棒ab的速度最大,设最大速度为,则有,,根据平衡条件可得联立解得
(2) 加速阶段沿轨道向下运动位移为,由,可得根据动量定理可得根据能量守恒可得金属棒ab产生的热量为联立解得匀速阶段,向下运动的位移为由能量守恒可得金属棒ab产生的热量为故金属棒ab中产生的热量为
(3) 两相同金属棒发生弹性碰撞,碰后速度交换,金属棒cd的初速度为设金属棒cd保持匀加速直线运动的最大位移为,此时绳子拉力为,与竖直方向的夹角为,金属棒cd的速度为;对金属棒受力分析如图所示 竖直方向由平衡条件可得水平方向根据牛顿第二定律可得根据位移时间公式速度时间公式如图所示 根据位置关系有联立解得,,安培力的冲量为对金属棒cd,由动量定理可得解得轻绳拉力对金属棒cd的水平冲量大小为
23.(2026·重庆一中·一模)如图,足够长平行导轨间距L,倾斜段倾角,有垂直斜面向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场;水平段有竖直向上同样大小的匀强磁场;水平金属板M、N间距为L,构成电容为的电容器,板间有垂直纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场,初始开关断开;相同导体棒、长L、质量m、电阻R,垂直导轨放置。现将锁住,从高h处由静止释放,达最大速度后通过,刚到达水平轨道时立即解除对的锁定,两棒碰后粘连在一起运动,随后闭合开关。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,求:
(1)求棒在倾斜轨道上下滑过程中回路产生的总热量Q;
(2)两棒一起稳定运动时的速度大小v;
(3)在(2)问前提下,质量为、带电荷量为q的带正电粒子从靠近N板的P点以棒通过时的速率垂直磁场水平进入极板间,粒子不与板相碰,不计重力,求粒子在磁场中运动的最高点与P点的高度差y。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 设通过瞬间速度为,此时感应电动势为 由闭合电路欧姆定律得 最大速度时有合外力为0,有据能量守恒定律
(2) 闭合开关前,两棒组成系统动量守恒,设碰后速度为,则有碰后根据动量定理有最终则最终电容器的电荷量整理得联立解得
(3) 板间电场强度配速使洛伦兹力抵消电场力得,方向水平向左则粒子另一个做匀速圆周运动的分运动速度为由洛伦兹力提供向心力分析得
试卷第1页,共3页
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专题07电磁感应、交变电流
考点1法拉第电磁感应定律
1.【答案】A
2.【答案】A
3【答案】1)E=B,工I=B,LS:2)P=
BoL'S
4π△t4πp△t
16π2p(4t
考点2电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.【答案】BC
2.【答案】D
3.【答案】C
w=J-2,。<1m1s
9
4.【答案】(1)2N
3m/s,
(2)
W=0
,
vo=1m/s
(3)
R
4
W=40J-v,vo>1m/s
16
,v,口和v,=
或r=2把-和v=7肥
考点3变压器电能的输送
1.【答案】B
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2.【答案】BD
3.【答案】AC
4.【答案】B
5.【答案】B
考点4探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.【答案】①变大
②12.6
③272
④12.0
考点5电磁波
1.【答案】A
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1.【答案】B
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】AC
5.【答案】AC
6.【答案】B
2/4
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7.【答案】CD
8.【答案】AC
9.【答案】A
10.【答案】B
11.【答案】C
12.【答案】A
13.【答案】BC
14.【答案】AD
15.【答案】D
16.【答案】AD
17.【答案】D
18.【答案】AC
19.【答案】(1)
A,感应电流方向沿顺时针方向
400
(2)104s
4
20.【答案】(1)3m/s
2)3
21.【答案】(1)NBL只▣
(2)(M+m)gR
(3mN2BI万
N2B2L2
M+m R
22.【答案】(1)6m/s
(2)45J
(3)9N·s
3/4
t/t
b TgS
18s
T 8c
y6wwtl
(8)
】6uZA(2)
边D0-6W=0()【*】配
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@右型
专题07 电磁感应、交变电流
6年真题1年模拟
考点分类
重庆考情
命题规律
考点1 法拉第电磁感应定律
2023重庆(1题)、2022重庆(1题)、2021重庆(1题)
·情境:以探究实验和操作过程为主要情境载体。
·重点:法拉第电磁感应定律的表述和表达式。
·趋势:情境化命题逐步加深,考查深度逐步提升,由浅层识记过渡到分析推理。
考点2 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
2026重庆(1题)、2025重庆(1题)、2023重庆(1题)、2022重庆(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:法拉第电磁感应定律的表述和表达式。
·趋势:常与电磁感应等知识板块交叉融合。
考点3 变压器 电能的输送
2026重庆(1题)、2025重庆(1题)、2024重庆(1题)、2022重庆(1题)、2021重庆(1题)
·情境:贴近日常生活与生产实际创设命题情境。
·重点:变压器两端电路的动态分析。
·趋势:固定以单项选择题形式考查。
考点4 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
2023重庆(1题)
·情境:围绕生活场景展开实验探究型命题。
·重点:计算电阻串联或并联时的电压、电流和电阻。
·趋势:情境化趋势明显,题干背景日趋丰富,常与并联电路等知识板块交叉融合,以实验探究和过程分析为主要考查形式。
考点5 电磁波
2026重庆(1题)
·情境:倾向于融入前沿科技与工程应用情境。
·重点:电磁波的波长和频率的关系。
·趋势:情境化命题逐步加深,整体难度偏易,侧重基本概念的清晰掌握,固定以单项选择题形式考查。
考点1 法拉第电磁感应定律
1.(2023·重庆·高考真题)某小组设计了一种呼吸监测方案:在人身上缠绕弹性金属线圈,观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压,了解人的呼吸状况。如图所示,线圈P的匝数为N,磁场的磁感应强度大小为B,方向与线圈轴线的夹角为θ。若某次吸气时,在t时间内每匝线圈面积增加了S,则线圈P在该时间内的平均感应电动势为( )
A. B. C. D.
2.(2021·重庆·高考真题)某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为N,处于磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈平面最初平行于磁场,经过时间t后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为θ处,则在这段时间内,线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向(从左往右看)为( )
A. ,逆时针
B. ,逆时针
C. ,顺时针
D. 顺时针
3.(2022·重庆·高考真题)某同学以金属戒指为研究对象,探究金属物品在变化磁场中的热效应。如图所示,戒指可视为周长为L、横截面积为S、电阻率为的单匝圆形线圈,放置在匀强磁场中,磁感应强度方向垂直于戒指平面。若磁感应强度大小在时间内从0均匀增加到,求:
(1)戒指中的感应电动势和电流;
(2)戒指中电流的热功率。
考点2 电磁感应中的三大力学观点的综合性应用
1.(2025·重庆·高考真题)(多选)如图1所示,小明设计的一种玩具小车由边长为d的正方形金属框efgh做成,小车沿平直绝缘轨道向右运动,轨道内交替分布有边长均为d的正方形匀强磁场和无磁场区域,磁场区域的磁感应强度大小为B,方向竖直向上。gh段在磁场区域运动时,受到水平向右的拉力F = kv+b(k > 0,b > 0),且gh两端的电压随时间均匀增加;当gh在无磁场区域运动时,F = 0。gh段速度大小v与运动路程s的关系如图2所示,图中为gh每次经过磁场区域左边界时速度大小,忽略摩擦力。则( )
A. gh在任一磁场区域的运动时间为
B. 金属框的总电阻为
C. 小车质量为
D. 小车的最大速率为
2.(2023·重庆·高考真题)如图所示,与水平面夹角为θ的绝缘斜面上固定有光滑U型金属导轨。质量为m、电阻不可忽略的导体杆MN沿导轨向下运动,以大小为v的速度进入方向垂直于导轨平面向下的匀强磁场区域,在磁场中运动一段时间t后,速度大小变为2v。运动过程中杆与导轨垂直并接触良好,导轨的电阻忽略不计,重力加速度为g。杆在磁场中运动的此段时间内( )
A. 流过杆的感应电流方向从N到M
B. 杆沿轨道下滑的距离为
C. 流过杆感应电流的平均电功率等于重力的平均功率
D. 杆所受安培力的冲量大小为
3.(2022·重庆·高考真题)如图1所示,光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上,轨道间连接一可变电阻,导体杆与轨道垂直并接触良好(不计杆和轨道的电阻),整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀加速直线运动,两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中,第一次对应直线①,初始拉力大小为F0,改变电阻阻值和磁感应强度大小后,第二次对应直线②,初始拉力大小为2F0,两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n,则k、m、n可能为( )
A. k = 2、m = 2、n = 2
B.
C.
D.
4.(2026·重庆·高考真题)如图甲所示,在水平面内,相距为的固定平行光滑金属导轨与滑动变阻器R相连,滑动变阻器的最大阻值为3 Ω,导轨电阻不计。空间内存在磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场。粗细均匀的导体棒在外力F作用下以初速度向右运动,导体棒长为L,质量电阻不计。运动过程中,外力F随金属棒的动能变化图像如图乙所示。金属棒和导轨接触良好且始终和导轨垂直,忽略回路电流产生的磁场。
(1)滑动变阻器阻值,求金属棒速度为时所受的安培力大小;
(2)调节滑动变阻器阻值,初速度,求金属棒的稳定速度;当金属棒以不同初速度运动时,求在达到稳定速度的过程中合外力做功;
(3)调节滑动变阻器阻值,使得金属棒存在两个稳定速度,求滑动变阻器的阻值和对应的稳定速度。
考点3 变压器 电能的输送
1.(2026·重庆·高考真题)重庆夜景闻名遐迩。吊脚楼在霓虹灯映衬下呈现出梦幻般的色彩。为启动霓虹灯,将变压器的原线圈接入有效值为220 V的家用交流电,副线圈接霓虹灯。当副线圈两端的电压有效值为15400 V时,流过霓虹灯的电流有效值为10 mA,若将该变压器视为理想变压器,则( )
A. 原、副线圈匝数比为
B. 原线圈中电流有效值为0.7 A
C. 家用交流电的电压最大值为
D. 副线圈的输出功率为2.2 W
2.(2025·重庆·高考真题)(多选)2025年1月“疆电入渝”工程重庆段全线贯通,助力重庆形成特高压输电新格局,该工程计划将输电站提供的直流电由新疆输送至重庆,多次转换后变为的交流电,再经配电房中的变压器(视为理想变压器)降为的家用交流电,若输电线路输送功率为,且直流输电过程中导线电阻产生的电功率损耗不超过输送功率的5%,则( )
A. 直流输电导线中的电流为250A
B. 直流输电导线总阻值不超过16Ω
C. 家用交流电的电压最大值为220V,频率为50Hz
D. 配电房中变压器原、副线圈中电流比为
3.(2024·重庆·高考真题)(多选)小明设计了台灯的两种调光方案,电路图分别如图甲,乙所示,图中额定电压为6V灯泡的电阻恒定,R为滑动变阻器,理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。原线圈两端接电压为220V的交流电,滑片P可调节灯泡L的亮度,P在R最左端时,甲、乙图中灯泡L均在额定功率下工作,则( )
A. n1:n2 = 110:3
B. 当P滑到R中点时,图甲中L功率比图乙中的小
C. 当P滑到R最左端时,图甲所示电路比图乙更节能
D. 图甲中L两端电压的可调范围比图乙中的大
4.(2022·重庆·高考真题)低压卤素灯在家庭电路中使用时需要变压器降压。若将“”的交流卤素灯直接通过变压器(视为理想变压器)接入电压为的交流电后能正常工作,则( )
A. 卤素灯两端的电压有效值为
B. 变压器原、副线圈的匝数比为55∶3
C. 流过卤素灯的电流为
D. 卤素灯的电阻为
5.(2021·重庆·高考真题)某电动牙刷的充电装置含有变压器,用正弦交流电给此电动牙刷充电时,原线圈两端的电压为,副线圈两端的电压为,副线圈的电流为,若将该变压器视为理想变压器,则( )
A. 原、副线圈匝数之比为
B. 原线圈的电流为
C. 副线圈两端的电压最大值为
D. 原、副线圈的功率之比为
考点4 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.(2023·重庆·高考真题)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比,以及交流电频率对输出电压的影响。题图1为实验电路图,其中L1和L2为变压器的原、副线圈,S1和S2为开关,P为滑动变阻器Rp的滑片,R为电阻箱,E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流电)。
(1)闭合S1,用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后,与滑动前相比,电表的示数 (选填 “变大”“不变”“ 变小”)。
(2)保持S2断开状态,调整E输出的交流电频率为50 Hz,滑动滑片P,用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500 mV时,用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图所示,则线圈L1两端与L2两端的电压比值为 (保留3位有效数字)。
(3)闭合S2,滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1000 Hz的条件下,改变R的阻值,用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U,得到U-R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为20 Ω的负载R0替换电阻箱R,由图可知,当频率为1000 Hz时,R0两端的电压为 mV;当频率为50 Hz 时,为保持R0两端的电压不变,需要将R0与一个阻值为 Ω的电阻串联。(均保留3位有效数字)
考点5 电磁波
1.(2026·重庆·高考真题)5G通信技术使用了厘米波段和毫米波段的电磁波,我国在此领域位于世界前列。厘米波波长在数量级,毫米波波长在数量级,则( )
A. 厘米波的频率比毫米波的低
B. 厘米波的光子能量比毫米波的大
C. 厘米波在真空中的波速比毫米波的大
D. 厘米波在真空中的波速比在介质中的小
模拟题精选
1.(2027·重庆十一中·二模)如图所示,有两根和水平方向成角的光滑平行的金属轨道,上端接有可变电阻,下端足够长,空间有垂直于轨道平面的匀强磁场,磁感应强度为。一根质量为的金属杆从轨道上由静止滑下,经过足够长的时间后,金属杆的速度会趋近于一个最大速度,则( )
A. 如果B增大,将变大
B. 如果增大,将变大
C. 如果R增大,将变小
D. 如果减小,将变大
2.(2026·重庆巴蜀中学·一模)下列有关电磁振荡、电磁波、电磁感应现象的四幅图像的说法正确的是( )
A. 对甲图,可分析发现振荡电路电场能正在减小,磁场能正在增大,处于正向放电过程
B. 对乙图,因为仅是一条天线,没有电容器和电感线圈,不能有效地发射电磁波
C. 对丙图,变化磁场激发感生电场,小球可能在电场力作用下沿圆环加速运动
D. 对丁图,变化磁场周围产生电场不是普遍存在的现象,与闭合电路是否存在有关
3.(2026·重庆·一模)经颅磁刺激(TMS)是一种无创伤、非侵入性的神经调控治疗技术,其原理如图1所示。大脑皮层中一面积为S的单匝圆形回路中通有脉冲磁场,其磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示(B0、t0已知),穿过该回路的磁场视为均匀且磁感应强度方向与回路所在平面的夹角为θ。则0~t0时间段内,该回路中的平均感应电动势大小为( )
A.
B.
C.
D.
4.(2026·重庆育才中学·模拟)(多选)光伏发电的蓬勃发展为我国实现“碳达峰”“碳中和”提供了强劲引擎。如图1所示,某光伏发电阵列产生的直流电先经过逆变器转换为图2所示的正弦式交流电,再经过理想变压器升压后输送到电网。若理想变压器的输入功率为80kW,输出电压为10kV,则下列说法正确的是( )
A. 图2所示交流电的频率为
B. 图2所示交流电电压的有效值为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原线圈中的电流为
5.(2026·重庆永川中学·模拟预测)(多选)某兴趣小组利用电容放电装置研究电磁弹射。如图,离地面高为h的水平面上固定一半径为r的金属圆环,一根长为2r、电阻为的金属棒P沿直径放置,它的两端与圆环接触良好,该棒以圆心为转轴匀速转动。圆环内左半圆存在磁感应强度大小为的匀强磁场(方向竖直向上),圆环边缘、与转轴良好接触的电刷分别与间距为l的水平放置的光滑平行金属轨道相连,轨道间接有电容为C的电容器,通过单刀双掷开关S可分别与接线柱1、2相连。水平导轨上放置一质量为m金属棒Q,它置于磁感应强度为的匀强磁场(方向竖直向上)区域内靠左侧边缘。先将开关置于1端,让金属棒P绕轴以角速度匀速转动,等电容器充电结束后,再将开关S置于2端,电容器放电使得导轨上的金属棒Q运动起来水平抛出。圆环及轨道内阻均不计,重力加速度大小为g,下列说法正确的是( )
A. 电容器充电后,M板带正电
B. 电容器充电后电容带电量为
C. 电容器充电后电容带电量为
D. 金属棒Q抛出到落地的最大水平距离为
6.(2026·重庆一中·一模)某种感温式火灾报警器如图甲所示,其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统,其中为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,为滑动变阻器,为定值电阻。当警戒范围内发生火灾,环境温度升高达到预设值时,报警装置(图中未画出)通过检测的电流触发报警。下列说法正确的是( )
A. 警戒范围内出现火情时,副线圈两端电压减小
B. 警戒范围内出现火情时,原线圈输入功率变大
C. 通过定值电阻的电流过低时,报警装置就会报警
D. 若要调高预设的报警温度,可减小滑动变阻器的阻值
7.(2026·重庆·二模)(多选)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
8.(2026·重庆·一模)(多选)2025年10月1日,我国自主研制的全球单机容量(单个发电机的额定功率)最大的漂浮式风力发电机成功吊装,最大功率可达1.6×104kW。图1是某漂浮式正弦交流风力发电机的输出电压u随时间t变化的图像,其输电示意图如图2所示。已知理想变压器的输入功率为1.0×104kW,该风力发电机与变压器间导线总电阻r=0.1Ω,经变压器升压至100kV后,通过总电阻R=4Ω的输电线输送到变电站。则( )
A. 该变压器原、副线圈匝数之比为1∶50
B. 该风力发电机的实际输出功率为1.6×104kW
C. 输电线上R消耗的功率为40kW
D. 其他条件不变,若该风力发电机输出电压减半、输出功率不变,则R消耗的功率增加40kW
9.(2026·重庆·一模)无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。如图1所示的LC振荡电路中,电容器上极板的电荷量q随时间t变化的规律如图2所示。则下列说法正确的是( )
A. 时刻,该电路中的电流为零
B. 时刻,该电路中的电场能最大
C. 时间段内,电容器在放电
D. 其他条件不变,仅增大电容器的电容,则振荡周期减小
10.(2026·重庆南开中学·一模)某手摇发电机原理简化为题图:正方形导线框abcd在条形匀强磁场中左右往复切割磁感线,从而供电。已知导线框电阻均匀,边长大于磁场宽度。某次导线框向右匀速穿过磁场,以边刚进入磁场时为零时刻,则间电势差随时间变化的图像,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
11.(2026·重庆永川中学·模拟预测)某实验室使用的低压供电装置原理如图所示,其核心部分是一个理想变压器。原线圈输入电压有效值的正弦交流电。该变压器有两组独立的副线圈,副线圈1的匝数。已知接在副线圈1、2两端的电阻,消耗的电功率为20 W,测得此时流过副线圈2的电流。以下说法正确的是( )
A. 原线圈的匝数为50
B. 副线圈2的匝数为20
C. 此时流过原线圈的电流为3.4 A
D. 副线圈2两端的电压为20 V
12.(2026·重庆江津中学·模拟预测)某理想变压器的实验电路如图所示,原、副线圈总匝数之比,A为理想交流电流表。初始时,输入端a、b间接入电压的正弦式交流电,变压器的滑动触头位于副线圈的正中间,电阻箱的阻值调为。下列操作可使电流表的示数变为的是( )
A. 副线圈接入电路的匝数调为其总匝数的
B. 电阻箱的阻值调为
C. 输入端电压调为
D. 输入端电压调为
13.(2026·重庆一中·二模)(多选)如图所示为t=0时刻的LC电路,其中电感的自感系数为L,电容器的电容为C,已知该时刻LC电路中的电流为0,电容器上极板带正电。则下列说法正确的是( )
A. 时间内,线圈产生的感应电动势正在增大
B. 时,两极板间的电压为0
C. 时间内,电容器下极板带正电,且电荷量正在增加
D. 时,LC电路的磁场能最大
14.(2026·重庆巴蜀中学·模拟考试)(多选)如图,在匀强磁场中固定放置一根串接一电阻R的直角形金属导轨aOb(在纸面内),磁场方向垂直于纸面朝里,另有两根金属导轨c、d分别平行于Oa、Ob放置,组成一个正方形回路。保持导轨之间接触良好,金属导轨的电阻不计。现经历以下四个过程:①以速率v移动d,使它与Ob的距离增大一倍;②再以速率v移动c,使它与Oa的距离减小一半;③然后,再以速率2v移动c,使它回到原处;④最后以速率2v移动d,使它也回到原处,设上述四个过程中通过电阻R的电量的大小依次为q1、q2、q3和q4,电阻R产生的热量依次为Q1、Q2、Q3和Q4,则( )
A. q1=q2=q3=q4
B. q1=q2=2q3=2q4
C. Q1=Q2=Q3=Q4
D. 4Q1=2Q2=Q3=2Q4
15.(2026·重庆巴蜀中学·模拟考试)如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场,两个边长相等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Ⅰ为细导线)。两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界。设线圈Ⅰ、Ⅱ从释放至落地所用时间分别为t1、t2,在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2。不计空气阻力,则( )
A. t1<t2,Q1<Q2
B. t1=t2,Q1=Q2
C. t1<t2,Q1>Q2
D. t1=t2,Q1<Q2
16.(2026·重庆巴蜀中学·一模)(多选)国家电网是将各个电站以各种发电方式获得的电能高效分配的超级工程。如图所示为一小型交流发电机向远处用户供电的示意图,已知发电机线圈匝数匝,面积,线圈匀速转动的角速度,匀强磁场的磁感应强度,输电时先用升压变压器将电压升高,到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用,输电导线的电阻率为,输电距离(单程)为,所用导线横截面积。变压器均为理想变压器,升压、降压变压器原、副线圈的匝数比分别为,若用户区标有“220V,”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。下列说法正确的是( )
A. 交流发电机产生的电动势的峰值
B. 输电线上损失的电功率为
C. 发电机的总功率为
D. 交流发电机线圈电阻上的热功率与输电线上损耗的电功率之比
17.(2026·重庆南开中学·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
18.(2026·重庆八中·一模)(多选)如图甲所示,在倾角为的光滑斜面上,存在与斜面垂直向上的条状匀强磁场区域,磁场的宽度为,相邻条状磁场的间距也为。一质量为、边长为的单匝正方形线圈以与斜面底边平行的初速度水平抛出,边与磁场边界平行,如图乙所示。已知线圈电阻,斜面的宽度足够大、斜面足够长、磁场区域的数量足够多,重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 线圈中的电流方向为先沿再沿,交替进行
B. 线圈的边刚进入第二个条状磁场区域时,加速度大小为
C. 全过程线圈产生的热量为
D. 线圈最多穿过8个条状磁场区域
19.(2026·重庆永川中学·模拟预测)如图,质量的金属圆环用细绳竖直悬挂于水平横梁上,虚线平分圆环,以上部分有垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度随时间变化的关系满足,已知圆环的半径,电阻,取重力加速度大小,细绳能承受的最大拉力,从时刻开始计时,求:
(1)感应电流的大小及方向;
(2)细绳断裂瞬间的时刻。
20.(2026·重庆巴蜀中学·一模)间距为、电阻不计且足够长的光滑平行导轨如图所示放置,水平和倾斜部分平滑连接。质量分别为和、电阻均为的金属棒静置在水平导轨上,两金属棒平行且始终与导轨垂直并与导轨接触良好。图中虚线的右侧存在着范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为。质量为的绝缘棒垂直从倾斜导轨上高为处由静止释放,运动到水平导轨上与金属棒发生弹性正碰,碰后金属棒进入磁场最终恰好未与金属棒碰撞。取重力加速度大小,忽略、两根棒间相互作用的安培力。求:
(1)金属棒的最终速度大小;
(2)整个过程金属棒产生的焦耳热;
(3)金属棒的初始位置距离磁场边界的距离。
21.(2026·重庆八中·一模)亲爱的同学,还记得“保护鸡蛋”的活动吗?在活动方案中,某兴趣小组利用“电磁阻尼”来设计着地缓冲装置,简化的结构原理如图所示。承重装置和鸡蛋的质量分别为和,其内部区域存在着磁感应强度大小为的匀强磁场;缓冲装置是匝数为的刚性线圈,线圈的总电阻为、宽度为。现将两装置在距离地面高度为处同时自由释放,观察到刚性线圈落地后立即静止不动,同时承重装置和鸡蛋立即做减速运动,两装置始终处于竖直状态,忽略空气阻力和一切摩擦,重力加速度取。
(1)求落地后瞬间,线圈产生的感应电动势大小;
(2)若承重装置与缓冲装置接触前已经做匀速运动,求承重装置匀速运动速度的大小;
(3)该兴趣小组若能成功保护鸡蛋,则承重装置与缓冲装置接触前,鸡蛋至少要能承受多大的冲击力?
22.(2026·重庆一中·二模)如图所示,倾斜平行光滑金属导轨轨道间距,与水平面成,下端连接水平光滑金属导轨,连接处导通。倾斜导轨、水平导轨处均有垂直轨道向上的的匀强磁场。定滑轮距水平导轨中点正上方,距导轨连接处水平距离,不可伸长绝缘轻绳连接cd棒中心。两相同金属棒ab和cd(质量、电阻)分别置于倾斜轨道和水平导轨上。金属棒cd固定在轨道连接处,由静止释放金属棒ab,经t0=3s达到最大速度。再经一段时间后,金属棒ab滑至水平导轨与金属棒cd发生弹性碰撞。碰撞前瞬间释放金属棒cd,碰后金属棒ab位置固定,金属棒cd在轻绳牵引下以的加速度沿导轨向右做匀加速直线运动。已知,重力加速度,导轨电阻不计,忽略轨道衔接处动能变化,求:
(1)金属棒ab在倾斜轨道上的速度最大值;
(2)金属棒ab释放后经过,还未运动到水平轨道,求金属棒ab中产生的热量;
(3)从金属棒cd开始运动到对导轨压力恰好为零时,轻绳拉力对金属棒cd的水平冲量大小。
23.(2026·重庆一中·一模)如图,足够长平行导轨间距L,倾斜段倾角,有垂直斜面向上的磁感应强度大小为B的匀强磁场;水平段有竖直向上同样大小的匀强磁场;水平金属板M、N间距为L,构成电容为的电容器,板间有垂直纸面向里磁感应强度大小为B的匀强磁场,初始开关断开;相同导体棒、长L、质量m、电阻R,垂直导轨放置。现将锁住,从高h处由静止释放,达最大速度后通过,刚到达水平轨道时立即解除对的锁定,两棒碰后粘连在一起运动,随后闭合开关。已知重力加速度大小为g,不计一切摩擦,求:
(1)求棒在倾斜轨道上下滑过程中回路产生的总热量Q;
(2)两棒一起稳定运动时的速度大小v;
(3)在(2)问前提下,质量为、带电荷量为q的带正电粒子从靠近N板的P点以棒通过时的速率垂直磁场水平进入极板间,粒子不与板相碰,不计重力,求粒子在磁场中运动的最高点与P点的高度差y。
试卷第1页,共3页
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