上海市6年高考与等级考真题4年一二模试题汇编22 电磁感应（三） 含详解

上海市6年高考4年模拟物理试卷分项汇编

专题22电磁感应(三)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

题量104281616122915

10、(2021•上海市宝山区高三下学期5月二模)如图所示，在同一水平面内足够长的、平行光滑支架帅、cd,放

在磁感应强度B=IT、方向竖直向上的匀强磁场中，导体棒MN垂直于支架放置，将它用水平细线跨过定滑轮连接

重物G,支架中接有电源E(内阻不计)。己知支架宽∕=40cm,图中电阻R=O.4Ω,其他部分电阻不计。

(1)当重物G∣=2N时MN恰好静止不动，求电源E的电动势；

(2)当重物G2=4N时，MN由静止开始运动起来，求它可达到的最大速度；

(3)在上面第(2)问的情况下，当用N达到最大速度以后图示系统中的能量是如何转化的？

10、(2021•上海市虹口区高三下学期5月二模)如图，在绝缘的滑块上方固定一个竖直放置的正方形闭合线框，

线框边长为3总电阻为凡滑块连同线框的质量为，明滑块与水平地面间的动摩擦因数为"。右侧长、高均大于L

的虚线区域内存在垂直线框平面向里、大小为B的匀强磁场，磁场区域的下边界恰好与线框的中心线在同一水平面

上。现给滑块施加一水平向右的拉力，使其以速度V匀速进入磁场区域，重力加速度为g,求：

(1)线框右侧刚进入磁场区域时，框中的电流/；

(2)线框左侧进入磁场区域前的瞬间，拉力产的大小；

(3)将线框拉进磁场的过程中，拉力所做的功卬。

11>(2021•上海市黄浦区高三下学期5月二模)水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L=0.4m,

在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小8=2.5T°两根电阻分别为Rl=IC、&=3Q的

金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒

AB,使其向右运动。

（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；

（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB,安培力对CD棒做功为WCD,试分

析并比较WAB与WCD的大小;

（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小也=5m∕s,CD棒速度

大小V2=2m∕s,求此时AB棒上的热功率PAB»

（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。

12、（2021•上海市金山区高三下学期5月二模）如图，宽度分别为L和2乙的两条并排光滑长金属轨道固定在竖直

平面内，水平金属杆。、b与两轨道接触良好。杆。质量为，“，杆b质量为2根。定值电阻阻值为凡其余部分电阻

不计。整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁感应强度为及静止释放杆m用竖直外力使杆人保持静止。

（1）分析说明杆α下落过程速度和加速度大小的变化情况；

（2）分析说明杆〃上竖直外力大小的变化情况；

（3）先后释放两杆，当两杆做匀速运动时两者将其他能转化为电能的本领相同，则此时两杆的速度分别为多大？

R

13、（2021•上海市静安区高三下学期5月二模）如图（Ο）所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平

面内，导轨电阻不计，其间距为L=Im,左端通过导线连接一个R=1.5C的定值电阻。整个导轨处在磁感应强度大

小B=0∙4T∖方向竖直向下的匀强磁场中。质量机=0.2kg、电阻L0.5。、长度为Im的匀质金属杆垂直导轨放置，

且与导轨接触良好。在杆的中点施加一个垂直杆的水平拉力尸，使杆由静止开始运动，拉力F的功率P=2W保持不

变，当杆的速度v=5m/s时撤去拉力Fo

（1）求杆的速度为4m/s时，电阻R上的电流的大小/；

（2）求杆的速度为4m/s时，杆的加速度的大小;

（3）求从撤去拉力F到杆停下的整个过程中，杆上产生的热量0；

（4）请分析说明，若不撤去拉力F,杆的速度是否可能大于5m/s。若杆在九时刻速度刚刚达到5m/s,拉力尸所做

功的大小WF随时间/的变化关系如图"）中的①所示，0~A时间内电路中产生的总热量Q随时间，的变化关系如

②所示，请在图"）中补画出图线②八时刻之后的图像。

Xl×~×^^×~×~×↑

R

X-χ→×XXXjL

XlXXXXXl

14、（2021•上海市闵行区高三下学期5月二模）如图，间距L=O.5m的平行导轨竖直放置，上端与电阻R连接,

水平虚线下方存在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小8o=O.4T的匀强磁场。现将质量m=0.2kg的导体棒MN从虚

线上方Λι处由静止释放并开始计时，经时间A进入磁场且恰好以速度Vo做匀速直线运动，匀速运动/2=2s后给导体

棒施加竖直向上的恒力F=4N,与此同时磁感应强度发生变化，回路中不再产生感应电流，再经过"=0.2s导体棒

的速度减为零。导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度g=10m∕s2.

求导体棒在由静止释放到速度减为零的过程中。

(1)速度VO的大小;

(2)回路中产生的焦耳热Q；

回路中磁通量的最大值Φm;

(4)匀强磁场磁感应强度B随时间r变化的函数。

15、（2021•上海市徐汇区高三下学期5月二模）如图，固定在竖直平面内且足够长的光滑平行金属导轨间距L=Im、

电阻不计，上端接电键S和一阻值R=0.15C的电阻。质量〃7=O.5kg∖阻值尸0.1C、长度等于导轨间距的金属棒

水平放置。系统处于垂直导轨平面向里、磁感应强度8=0.5T的匀强磁场中。初始时刻Cf正以4m∕s的初速度竖直向

上运动，此时闭合电键S。（g取IOm∕s2）

(1)求电键闭合瞬间金属棒两端的电势差U；

(2)求电键闭合瞬间金属棒的加速度①

(3)电键闭合后经一段时间，金属棒的速度将再次达到4m∕s,分析此状态和初始时刻相比，金属棒的能量变化情

况。

16、(2021•上海市长宁区高三下学期5月二模)如图所示，电阻不计、间距为L的足够长金属轨道竖直放置，轨

道上端接有阻值为R的电阻，系统处于垂直轨道平面、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为，"电阻为r的金属棒

ab通过两端的套环水平地套在金属轨道上，并由静止开始释放.已知金属棒下落〃高度后已处于匀速运动状态，金

属棒受到轨道的滑动摩擦力右(⅛<l)o

(1)求金属棒匀速运动时的速度大小V；

(2)求金属棒下落，(H>h)高度过程中，棒与导轨摩擦产生的热量2；

(3)求金属棒下落H(H>h)高度过程中，电阻R上产生的热量QR;

(4)分析说明金属棒在整个运动过程的运动情况及能量转化关系。

[2021年一模】

1、(2021•上海市嘉定区高三上学期1月一模期末)磁单极子自1932年被狄拉克提出以来，科学家们一直都在努

力寻找其存在的确凿证据。如果一个只有S极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，则从上向下看,

这个线圈中将出现()

A.先逆时针后顺时针感应电流

B.先顺时针后逆时针的感应电流

C.逆时针方向的持续流动的感应电流

D.顺时针方向的持续流动的感应电流

2、（2021•上海市奉贤区高三上学期1月一模期末）如图所示，两个匀强磁场的磁感应强度向和B2大小相等、方

向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。可以使环中产生顺时针方向的感应电流的措施及整个环受到的安培

力的方向分别是（）

Λ.向下平移，平行于纸面向上B.向下平移，因抵消无方向

C.向上平移，平行于纸面向下D.向上平移，因抵消无方向

3、（2021•上海市九校高三上学期1月一模期末）如图甲所示，单匝矩形线圈出心/垂直固定在匀强磁场中。规定

垂直纸面向里为磁感应强度的正方向，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。以顺时针方向为电流正方向，以

向右方向为安培力正方向，下列关于儿段导线中的感应电流i和受到的安培力F随时间变化的图象正确的是（）

4、（2021•上海交大附中高三上学期∏月期中）如图所示，两个闭合正方形线框A、B的中心重合，放在同一水

平面内。当小线框A中通有不断增大的顺时针方向的电流时，对于线框B,下列说法中正确的是（）

A.有顺时针方向电流且有收缩的趋势

B.有顺时针方向的电流且有扩张的趋势

C.有逆时针方向的电流且有收缩的趋势

D.有逆时针方向的电流且有扩张的趋势

5、（2021•上海市浦东新区高三上学期1月一模期末）小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,

其装置如图所示。在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G∣,磁铁两极之间

的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计•直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为

心若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率V在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2,铜条在磁

场中的长度心则铜条匀速运动时所受安培力的方向是，大小是,磁感应强度的大小是。

6、（2021•上海市长宁区高三上学期1月一模期末）电磁炮的主要结构原理如图所示。假设某电磁炮能把机=2g的

弹体（包括金属杆Cr）的质量）由静止加速到V=IOkm/s。已知轨道宽∕=2m,长S=IoOm,通过的电流为

7=IOA,则轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度B=________T，磁场力的最大功率P=________W（轨道摩

擦不计）。

7、（2021♦上海市嘉定区高三上学期1月一模期末）两根相互平行的金属导轨水平放置于如图所示的匀强磁场中，

与导轨接触良好的导体棒AB和CD可以在导轨上自由滑动。当A8在外力尸的作用下水平向右运动时，导体棒CD

中感应电流的方向为,它会向运动。

CA

××XAX

F

XXXX

8、（2021•上海市奉贤区高三上学期1月一模期末）如图所示，足够长的不计电阻的平行光滑金属导轨CD、EF固

定在水平面内，导轨间距为3一端连接阻值为R的电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场。质量为m、电

阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，不计空气阻力。/=O时刻，MN棒与

QE的距离为心磁感应强度为2,问：

(1)若保持磁感应强度不变，给MN棒一初速度W向右运动，求其最大加速度；

(2)若保持磁感应强度不变，施加一个向右的水平拉力，MN棒以恒定速度V向右运动。试从能量转化和守恒的角度

推导MN棒中产生的感应电动势E的大小；

(3)若不施加拉力等其他外力的情况下，从/=0时开始改变磁感应强度，要使导体棒MN保持恒定速度V向右运动，

试问磁感应强度9随时间f变化的情况。

×RXdXyXXCX

×∏×XXXX

L—►

XYIlRX×X×X

×gxX'X×^^^F×

(2021•上海市虹口区高三上学期1月一模期末)如图(a),质量加=2kg、宽度L=Im的足够长金属导轨HCd放

在光滑的绝缘水平面上。一电阻不计，质量他=Ikg的导体棒MN放置在导轨上，始终与导轨接触良好，MNCb构成

矩形。棒与导轨间动摩擦因数〃=05棒左侧有两个固定于水平面的立柱。开始时MN左侧导轨的总电阻R=O.2Q,

右侧导轨单位长度的电阻RO=O」C/m。以。,为界，其左侧匀强磁场方向竖直向上，右侧匀强磁场水平向左，磁感应

强度大小均为B=IT。在UO时，一水平向左的拉力尸垂直作用在导轨的6c边上,使导轨由静止开始做加速度α=2m∕s2

的匀加速直线运动，重力加速度g取IOm人2。求：

(l)∕=2s时，MN中电流/的大小和方向；

⑵k2s时，MN对金属导轨施加摩擦力R的大小;

⑶在图(b)中定性画出拉力尸随时间f的变化关系图像。要求标出相关数据，并作出说明。

10、(2021•上海市嘉定区高三上学期1月一模期末)如图甲所示，两条相距/=Im的水平粗糙导轨左端接一定值电

阻。UOS时，一质量％=lkg、阻值尸0.5。的金属杆，在水平外力的作用下由静止开始向右运动，5s末到达MM

MN右侧为一匀强磁场，磁感应强度B=IT,方向垂直纸面向内。当金属杆到达Λ7N后，保持外力的功率不变，金属

杆进入磁场，8s末开始做匀速直线运动。整个过程金属杆的凹图像如图乙所示。若导轨电阻忽略不计，杆和导轨

始终垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数〃=OS重力加速度g=10m∕s20试计算：

(1)进入磁场前，金属杆所受的外力凡

(2)金属杆到达磁场边界MN时拉力的功率Pm;

(3)电阻的阻值R；

(4)说说0~8s内功与能的转化关系。若前8s金属杆克服摩擦力做功127.5J,试求这段时间内电阻R上产生的热量。

：×X××X×T

Fi×X××XX

-----:bI

：×X×X×X

i××XXX×I

11、(2021•上海市闵行区高三上学期1月一模期末)如图，两根电阻不计、互相平行的光滑金属导轨竖直放置，

相距L=Im；在水平虚线间有与导轨所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度3=0.5T,磁场区域的高度d=Im,

导体棒α的质量加“未知、电阻扁=IC;导体棒〃的质量仍,=0.051^、电阻％=0.5。，它们分别从图中M、N

处同时由静止开始在导轨上向下滑动，〃匀速穿过磁场区域，且当〃刚穿出磁场时。正好进入磁场并匀速穿过，取

g=10m∕s2,不计。、力棒之间的相互作用，导体棒始终与导轨垂直且与导轨接触良好，求：

(I)。棒穿过磁场区域过程所用的时间;

(2)4棒刚进入磁场时两端的电势差;

⑶棒α的质量;

(4)从静止释放到。棒刚好出磁场过程中a棒产生的焦耳热。

12、(2021•上海市杨浦区高三上学期1月一模期末)如图(a),磁力刹车是为保证过山车在最后进站前的安全而

设计的一种刹车形式。磁场很强的钛磁铁长条安装在轨道上，刹车金属片安装在过山车底部或两侧。简化为图")

的模型，相距为/、水平放置的导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直的匀强磁场中，整个回路中的等效电阻为R,

将过山车上的刹车金属片等效为一根金属杆A8,过山车的质量为〃建不计轨道摩擦和空气阻力。

(1)求水平磁力刹车减速的加速度。大小随速度U变化的关系式;

(2)试比较用磁力刹车和用摩擦力刹车的区别;

（3）若过山车进入水平磁力刹车轨道开始减速时，速度为30m∕s,刹车产生的加速度大小为15m∕s2∙过山车的速度V随

位移X的变化规律满足：V=V--X（设水平轨道起点X=O）。在图（C）中画出水平磁力刹车减速的加速度大

°0mR

小随速度变化的图线，并求出过山车在水平轨道上减速到IOmzS时滑行的距离。

[2020年二模】

1、（2020•上海市松江区高三下学期5月二模）如图，在同一竖直平面内，彼此绝缘的长直通电导线与椭圆形线圈

的长轴重合，直导线中电流恒定。下列运动中，线圈内有感应电流产生的是（）

Λ.直导线水平向外平移

B.直导线以椭圆的中心为轴顺时针旋转

C,椭圆形线圈向下平移

D.椭圆形线圈向左平移

2、（2020•上海市青浦区高三下学期5月二模）1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒

子，即“磁单极子1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有N极的

磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现（）

A.先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流

B.先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流

C.顺时针方向的持续流动的感应电流

D.逆时针方向的持续流动的感应电流

3、（2020•上海市长宁区高三下学期5月二模）在“研究磁通量变化时感应电流方向”的实验中，先通过实验确

定了电流流过检流计时指针的偏转方向如图。在后续的实验中，竖直放置的感应线圈固定不动，条形磁铁从上方插

入线圈或从线圈拔出时.，检流计指针会偏转。下列四图中分别标出了条形磁铁的极性、磁铁相对线圈的运动方向以

及线圈中产生的感应电流的方向。其中方向关系表示正确的是（）

4、（2020•上海市青浦区高三下学期5月二模）.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器

中有检测线圈.当以速度小刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E-f关系如图所示.如果只将刷卡速度改为为■,

2

线圈中的E-r关系图可能是（）

5、（2020•上海市徐汇区高三下学期5月二模）如图，把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接，将一金

属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。则闭合开关S的瞬间（）

A.套环将保持静止，套环内无电流流过

B.套环将保持静止，套环内的电流与线圈内的电流方向相同

C.套环将向上跳起，套环内电流与线圈内的电流方向相反

D.套环将向上跳起，套环内的电流与线圈内的电流方向相同

6、（2020•上海市奉贤区高三下学期5月二模）匀强磁场中一圆形铜线圈用细杆悬于尸点，开始时处于水平位置,

如图。现释放，运动过程中线圈平面始终与纸面垂直，当线圈第一次先后通过位置1和∏时，顺着磁场方向向右看

去，线圈（）

j

Z/B∏''

1.'■

A.过位置I,感应电流顺时针方向，有扩张趋势B.过位置I,感应电流逆时针方向，有收缩趋势

C.过位置II,感应电流顺时针方向，有收缩趋势D.过位置H,感应电流逆时针方向，有扩张趋势

7、（2020•上海市奉贤区高三下学期5月二模）如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨水平放置于方向竖直向下

的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。电阻不可忽略的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力

作用由静止开始运动，外力尸与金属棒速度V的关系是尸=R）+h（凡、人是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良

好。电阻R两端的电压为UR随时间，变化图像不可能的是（）

8、（2020•上海市虹口区高三下学期5月二模）如图，/形框架ABe固定在水平面内，空间存在竖直向下的匀强

磁场。光滑导体棒MN垂直于BC放置在框架上，在水平向右的外力作用下沿框架匀速向右滑动，且始终与框架接

触良好。已知框架以及MN的电阻均与自身长度成正比。MN经过B点开始计时，/表示电路中的电流，q表示流经

3处截面的电量，F表示作用在MN上的外力，P表示电路的电功率。则下列图像一定不正确的是（）

9、（2020•上海市普陀区高三下学期5月二模）1825年，瑞士科学家科拉顿用实验探索如何产生感应电流。如图，

他将“电流表”和线圈分别放在两个房间里，并用导线连成闭合回路。他用磁铁在线圈中插进或拔出进行实验时，并

在两个房间之间跑来跑去，结果没有观察到感应电流。科拉顿看不到实验现象的原因是o后来由科学

家发现了电磁感应现象。

10、（2020•上海市嘉定区高三下学期5月二模）航母上飞机弹射起飞利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈

突然通电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。则闭合S瞬间，从右侧看环中产生（填“顺时针”或“逆

时针”）方向的感应电流；对调电池的正负极，重复实验，环将向（填“左”或“右”）运动。

图定线明

♦

11、（2020•上海市虹口区高三下学期5月二模）利用图（a）所示的装置可以定性研究产生感应电流的条件及其规

律。线圈A、B套在绝缘的闭合环形铁芯C上，线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合，再断开，电流传感器

中的电流随时间变化如图（b）所示，则电流传感器的正接线柱应在端（选填"a”或"b”）。依据AF

过程中的电流变化情况，可以得出结论：。

12、（2020•上海市宝山区高三下学期5月二模）如图，铁质齿轮P可绕其水平轴O转动，其右端有一带线圈的条

形磁铁，G是一个电流计，当P转动，铁齿靠近磁铁时铁齿被磁化，通过线圈的磁通量____,线圈中就会产生感

应电流。当P从图示位置开始转到下一个铁齿正对磁铁的过程中，通过G的感应电流的方向是。

o

13、(2020•上海市闵行区高三下学期5月二模)如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，相距为L,

导轨上端接有阻值为R的电阻，水平条形区域I和II内有磁感应强度为8,方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，其

宽度均为"，I和∏之间相距为人且无磁场。一长度为乙、质量为机、电阻也为R的导体棒，两端套在导轨上，并与

两导轨始终保持良好接触。现将导体棒由距区域I上边界”处静止释放，在导体棒穿过两段磁场区域的过程中，流

过电阻R上的电流及其变化情况完全相同。重力加速度为g,求：

(1)导体棒进入区域I瞬间，通过电阻R的电流大小与方向；

(2)导体棒穿过区域I的过程中，电阻R上产生的热量Q；

(3)下面为定性地描述导体棒从开始下落到出磁场H过程中速度大小与时间的关系的图像，请选出正确的图像并

简述理由。

ΛZλZVΛS2K/ɪ

CD

14、(2020•上海市宝山区高三下学期5月二模)如图所示，平行光滑金属导轨川、Cd位于竖直平面内两导轨间距

L=0.Im。在加间接有一阻值R=O.08C的电阻，水平放置的导体棒PQ质量，〃=0.1kg、电阻D.02C,其它电阻不计。

导体棒PQ由静止开始下落(始终与导轨紧密接触)，当下落∕ι=0.45m的高度时，进入方向水平且与导轨平面垂直的

沿y方向逐渐减小而X方向不变的磁场，若导体棒在磁场中以9m∕s2的加速度做匀加速直线运动，不计空气阻力，

g=l0m∕s2,求：

(1)导体棒进入磁场时的速度大小Vo；

(2)导体棒从进入磁场下落Im的过程中，电阻r上产生的热量Qr-,

(3)磁感强度B随y变化的函数关系。

15、(2020•上海市崇明区高三下学期5月二模)如图，水平面上两平行固定放置的金属导轨，间距d=0.5m,电

阻不计。左端连接阻值R=4C的电阻，右端连接阻值的小灯泡L(设小灯电阻保持不变)。在CDFE矩形

区域内有竖直向上、磁感强度B=2T的匀强磁场，CE的宽度/=2m。在AB处有一质量W=O.5kg、阻值r=0.2C

的金属棒PQ，PQ在水平恒力F的作用下从静止开始，先以α=2m∕s2的加速度向右运动到磁场边界CO处，接着

以某一速度V进入磁场，当运动到EF处撤去力凡金属棒最终停止在导轨上。金属棒在磁场内运动的过程中，小

灯泡的亮度没有发生变化。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数M=O∙2,重力加速度g=10m∕s2,求：

(1)在小灯泡发光时，在图上标出通过小灯的电流方向；

(2)水平恒力F的大小；

(3)金属棒进入磁场时速度V的大小；

(4)金属棒整个运动过程的时间Zo

上海市6年高考4年模拟物理试卷分项汇编

专题22电磁感应(三)

六年高考2023一模2022二模2022一模2021二模2021一模2020二模2020一模

题量104281616122915

10、(2021•上海市宝山区高三下学期5月二模)如图所示，在同一水平面内足够长的、平行光滑支架帅、Cd,放

在磁感应强度B=IT、方向竖直向上的匀强磁场中，导体棒MN垂直于支架放置，将它用水平细线跨过定滑轮连接

重物G,支架中接有电源E(内阻不计)。已知支架宽∕=40cm,图中电阻R=O.4Ω,其他部分电阻不计。

(1)当重物Gl=2N时MN恰好静止不动，求电源E的电动势；

(2)当重物G2=4N时，MN由静止开始运动起来，求它可达到的最大速度：

(3)在上面第(2)问的情况下，当MN达到最大速度以后图示系统中的能量是如何转化的？

【答案】(1)2V；(2)5m∕s;(3)见解析

【解析】

(1)由于MN处于静止状态，所以有

∕⅛=G=2N

因为

F安I=BIJ

所以

F安1_2=5A

-BΓ^1x0.4

所以

E=IIR=5义0.4=2A

(2)当MN达到最大速度时，它处于平衡状态，所以有

∕⅛=G2=4N

因为

F堂2=Bl2，

所以

∕L⅞^=T⅛T°A

由于导体棒切割磁感线运动产生的电流与电源产生的电流同向，两者的电动势相加,

而

E感=BIV

由闭合电路欧姆定律，得

E总

I=

2R

所以有

E+Blv

I、R-E10×0.4-2

V=--------=--------=---5--m-/s

Bl1x0.4

(3)当MN达到最大速度以后图示系统中能量的转化情况是：重物G减少的重力势能和电源E产生的电能不断地转

化为电阻R上增加的内能。

10、(2021•上海市虹口区高三下学期5月二模)如图，在绝缘的滑块上方固定一个竖直放置的正方形闭合线框,

线框边长为L,总电阻为心滑块连同线框的质量为相，滑块与水平地面间的动摩擦因数为〃。右侧长、高均大于L

的虚线区域内存在垂直线框平面向里、大小为8的匀强磁场，磁场区域的下边界恰好与线框的中心线在同一水平面

上。现给滑块施加一水平向右的拉力，使其以速度V匀速进入磁场区域，重力加速度为g,求：

(1)线框右侧刚进入磁场区域时，框中的电流/；

(2)线框左侧进入磁场区域前的瞬间，拉力F的大小；

(3)将线框拉进磁场的过程中，拉力所做的功卬。

【答案】(1)，沿逆时针方向；(2)μmg+(1+2χ√)~~~•⑶(ɪ++∕dmS^

【解析】

(1)线框刚进入磁场时，电动势为

E=-BLv

2

所以电流为

EBLv

~R~τ2R

方向沿逆时针方向;

(2)线框进入磁场的过程中，电流恒定，右侧导线受到的安培力为

方向水平向左；上侧导线所受安培力FA2始终竖直向下，但逐渐增大，线框左侧进入磁场区域前的瞬间，有

F==BIL=

2R

此时，滑块与线框整体受6个力，如图所示

根据平衡条件有

FN=mg+

F=EU+叫

解得

2

L八cʌBIJv

F=μmg+(↑+2μ)^^-

(3)线框进入磁场的距离为X时，拉力为

2

rc,c,γ(BLv1

/="ι+"Ev=41+〃fnS+^Γx

I2R)

即拉力F随位移X成线性变化；刚进入磁场时，FA2=0,拉力

F'=FAI+丛mg=+丛mg

4Λ

所以拉力的平均值为

—1,B"L^V

F=-(F+F)=(l+μ)+μmg

则拉力做功为

—B~EV

W=F-L=(∖+/J)-4R-+NmgL

11、(2021•上海市黄浦区高三下学期5月二模)水平面内有一电阻不计的光滑平行金属导轨，两导轨间距L=OAm,

在导轨上MN左侧区域存在垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小B=2.5T=两根电阻分别为凡=1Ω∖Rz=3Ω的

金属棒AB、CD垂直导轨置于MN左侧的导轨上。开始时两棒均静止，现用一垂直于棒AB的水平向右外力拉动棒

AB,使其向右运动。

（1）当AB棒在磁场中向右运动时，判断回路中的感应电流方向和CD棒的运动方向；

（2）设AB棒在磁场中向右运动一段距离过程中，安培力对AB棒做功为WAB,安培力对CD棒做功为WCD,试分

析并比较WAB与WCD的大小;

（3）当AB棒运动到MN右侧后某时刻撤去外力（CD棒还在磁场中），此时AB棒速度大小也=5m∕s,CD棒速度

大小V2=2m∕s,求此时AB棒上的热功率PAB»

（4）在第（3）问情景中，请分析并描述此时刻之后AB、CD棒的运动情况。

CA,M

XXXXXXX

×××××××I

×××××××I

××××××XI

【答案】（1）见解析；（2）WAB>WCD;（3）0.25W；（4）见解析

【解析】

（1）回路中的感应电流方向为逆时针方向（ACDB）,CD棒向右运动。

（2）棒克服安培力做功，将部分机械能转化为电能，电能一部分通过电流做功转化为内能，另一部分由CD棒所

受安培力做功转化为CD棒的动能，由此可知WAB>WCD。

（或者：两根棒受到的安培力大小相同，但是AB棒运动的位移大，所以WAB>WCD）

（3）感应电动势为

E=BLv2

感应电流为

EBLv22.5×0.4×2

/AB=/=A=0.5A

Rl+RlRl+R-,1+3

AB棒上的热功率为

PAB=∕2RI=OSx1W=0.25W

（4）AB棒出磁场，外力撤去，水平方向不受力，所以做速度为5m∕s匀速直线运动，CD棒在磁场中运动，受安

培力阻碍作用，做减速运动，则安培力

B2L2V

F=BlL=2

R]+R,

安培力、加速度随速度逐渐减小。CD先做加速度减小的减速运动，出磁场则做匀速直线运动

12、（2021•上海市金山区高三下学期5月二模）如图，宽度分别为L和2L的两条并排光滑长金属轨道固定在竖直

平面内，水平金属杆匕与两轨道接触良好。杆。质量为加，杆方质量为2,以定值电阻阻值为R,其余部分电阻

不计。整个装置处于垂直轨道平面的匀强磁场中，磁感应强度为瓦静止释放杆。，用竖直外力使杆。保持静止。

（1）分析说明杆〃下落过程速度和加速度大小的变化情况;

（2）分析说明杆人上竖直外力大小的变化情况;

（3）先后释放两杆，当两杆做匀速运动时两者将其他能转化为电能的本领相同，则此时两杆的速度分别为多大?

mg

【答案】（1）见解析；（2）外力/由2刑?减小到零；（3）mg

2B2l34B2L2

【解析】

（1）杆a由静止开始向下运动，受力如图

FZ

合力

F=Ing-FA

与运动方向相同，杆加速；随着速度增加，FA增大，合力减小，加速度减小；当FA=,"g时，加速度为零，杆做匀

速运动。

（2）杆a运动时产生的感应电动势E=B乙玲，回路中的感应电流

杆b所受安培力

FAb=B2江=2BL匕=2FAa

R

杆b受力如图

F

Ff

2ma

根据平衡条件

2mg=F+FAb

得

F=2mg-2FAa

因为FAa由零增大到mg,所以外力F由Img减小到零。

(3)两杆匀速运动时

尸Aa=叫，FAb=2∕7Ig

此时回路中的电流为/=鳖，由题意可知，两杆运动产生的感应电动势相同，即

BL

E+E

E=Eb,/=———-h

aR

得

mg

Ea=Eb=

2BL

因为

Ed=BLvdtEb=B2Lvb

mg

杆a的速度Ua=7⅛,杆b的速度Vb=

2BL452Δ2

13、(2021•上海市静安区高三下学期5月二模)如图(“)所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定于同一水平

面内，导轨电阻不计，其间距为L=Im,左端通过导线连接一个R=I.5Ω的定值电阻。整个导轨处在磁感应强度大

小B=0.4T∖方向竖直向下的匀强磁场中。质量7M=O.2kg、电阻r=0.5C、长度为Im的匀质金属杆垂直导轨放置，

且与导轨接触良好。在杆的中点施加一个垂直杆的水平拉力凡使杆由静止开始运动，拉力/的功率P=2W保持不

变，当杆的速度v=5m/s时撤去拉力F。

(1)求杆的速度为4m/s时，电阻R上的电流的大小/；

(2)求杆的速度为4m/s时，杆的加速度的大小；

(3)求从撤去拉力尸到杆停下的整个过程中，杆上产生的热量Qr

(4)请分析说明，若不撤去拉力F,杆的速度是否可能大于5m/s。若杆在力时刻速度刚刚达到5m/s,拉力F所做

功的大小WF随时间/的变化关系如图(6)中的①所示，0~八时间内电路中产生的总热量Q随时间r的变化关系如

②所示，请在图")中补画出图线②八时刻之后的图像。

IxXl××××XJ

Λ∏×X-×→×Xπ×XL

TXXIXXXXXl

(a>

【答案】(1)0.8A；(2)1.6m∕s2,(3)0.625J；(4)杆的速度不可能大于5m∕s,见解析,

【解析】

(1)杆运动产生感应电动势

E-BLv

电路中感应电流

,BLv

1-------

R+r

代入数据可得

∕=0.8A

(2)杆所受安培力

FA=BIL

代入数据可得

FA=0.32N

杆加速阶段速度也为4m∕s时，拉力

Vl

代入数据可得

斤=0.5N

根据牛顿第二定律

F-FA=ma]

代入数据可得

2

CZ1=0.9m∕s

杆减速阶段速度为4m/s时，根据牛顿第二定律

FA=ma2

代入数据可得

2

a2-1.6m∕s

（3）从撤去拉力尸到杆停下的整个过程中，杆的动能转化为电路中产生的总热量

所以总热量

Q=gmv2

代入数据可得

Q=2.5J

杆上产生的热量

Q、=——Q

'R+r

代入数据可得

Q,=0.625J

(4)拉力/作用在杆上时

F-FA=ma

V

杆的速度增大，其他物理量不变，所以杆的加速度减小，当α=0时，速度达到最大值，此后杆作匀速直线运动。α=0

时，代入数据可得

v=5m∕s

所以杆的速度不可能大于5m/so

补画图S

14、(2021•上海市闵行区高三下学期5月二模)如图，间距A=0∙5m的平行导轨竖直放置，上端与电阻R连接,

水平虚线下方存在垂直导轨平面向外、磁感应强度大小BO=O.4T的匀强磁场。现将质量"M).2kg的导体棒MN从虚

线上方hx处由静止释放并开始计时，经时间人进入磁场且恰好以速度Vo做匀速直线运动，匀速运动/2=2s后给导体

棒施加竖直向上的恒力F=4N,与此同时磁感应强度发生变化，回路中不再产生感应电流，再经过h=0.2s导体棒

的速度减为零。导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，导轨和导体棒的电阻不计，重力加速度g=10m∕s20

求导体棒在由静止释放到速度减为零的过程中。

(ɪ)速度出的大小；

(2)回路中产生的焦耳热Q

(3)回路中磁通量的最大值。m；

(4)匀强磁场磁感应强度B