2021年高考题和模拟题物理分类汇编 11 电磁感应

2021年高考试题分类汇编

专题11电磁感应

1.（2021•山东卷）迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫

星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形

成指向地心的电流，等效总电阻为八导体绳所受的安培力克服大小为/的环境阻力，可使卫星保持在原轨

道上。已知卫生离地平均高度为H,导体绳长为L（Ly"），地球半径为R,质量为M,轨道处磁感应强

度大小为B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（）

远地子卫星|~|

电池盅

xB

近地子卫星匚二|

cv

【答案】A

【解析】

根据

"M.-mv2

G------------7=机-----------

(R+H)2(R+H)

可得卫星做圆周运动的线速度

GM

v=

R+H

根据右手定则可知，导体绳产生的感应电动势相当于上端为正极的电源，其大小为

E=BLv

因导线绳所受阻力/与安培力F平衡，则安培力与速度方向相同，可知导线绳中的电流方向向下，即电池电

动势大于导线绳切割磁感线产生的电动势，可得

E-E

f=BL

解得

故选A«

2.（2021・河北卷）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为8,导轨间距

最窄处为一狭缝，取狭缝所在处。点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为。，一电容为C的电容

器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从。点开始以速度v向右匀速运动，忽

略所有电阻，下列说法正确的是（）

A.通过金属棒的电流为2BCV2tan8

B.金属棒到达/时，电容器极板上的电荷量为BCvXotan。

C.金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电

D.金属棒运动过程中，外力尸做功的功率恒定

【答案】A

【解析】

C.根据楞次定律可知电容器的上极板应带正电，C错误；

A.由题知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为

L=Zrtan仇x=vt

则产生的感应电动势为

E=2Sv2rtan0

由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为

Q=CE=2BCY%an，

则流过导体棒的电流

\Q,

/=—=2BCv2lanO

△t

A正确：

B.当金属棒到达xo处时，导体棒产生的感应电动势为

E'-2BvxtAa.nO

则电容器的电荷量为

Q-CE'-2BCvxotan^

B错误；

D.由于导体棒做匀速运动则

尸二尸安=BIL

由选项A可知流过导体棒的电流/恒定，但L与/成正比，则E为变力，再根据力做功的功率公式

P=Fv

可看出尸为变力，V不变则功率尸随力尸变化而变化；

D错误；

故选A«

3.（2021•浙江卷）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小

涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于O

w*q■

；w面r»

A.平面"cdB.平面“恢C.平面而D.平面

【答案】D

【解析】

变压器的正视图如图：

硅钢片

所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd.

故选D。

4.（2021•山东卷）如图所示，电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域I、II中磁场方向均

垂直斜面向上，1区中磁感应强度随时间均匀增加，II区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域

中a处由静止释放，进入H区后，经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。

在第一次下行和上行的过程中，以下叙述正确的是（）

A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度

B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度

C.金属棒不能回到无磁场区

D.金属棒能回到无磁场区，但不能回到a处

【答案】ABD

【解析】

AB.在I区域中，磁感应强度为q=公，感应电动势

感应电动势恒定，所以导体棒上的感应电流恒为

I_E、_kS

导体棒进入【I区域后，导体切割磁感线，产生一个感应电动势，因为导体棒到达c点后又能上行，说明加速

设下行、上行过人时导体棒的速度分别为乙V',则下行过人时导体棒切割磁感线产生的感应电流为

E2=B2LV

卜行过b时导体棒上的电流为

_旦+£B^LvkS

L=——L=—+—

2RRR

下行过b时，根据牛顿第二定律可知

,.B^l3vB,kSL.0

Dmgsint）=—-----1—=--------mgsin8=ma

RR}

上行过〃时.，切割磁感线的产出的感应电动势为

E2'^B2LV'

上行过6时导体棒上的电流为

,E.kSB^Lv'

A=————=---------=-

RRR

根据牛顿第二定律可知

…B、kSLB^v'.

BJL-mgsinat）=-.............=--------mgsin"=ma

3RR2

比较加速度大小可知

a,>a2

由于Ac段距离不变，下行过程中加速度大，上行过程中加速度小，所以金属板下行过经过b点时的速度大

于上行经过Z7点时的速度，AB正确；

CD.导体棒上行时，加速度与速度同向，则导体棒做加速度减小的加速度运动，则一定能回到无磁场区。

I1JAB分析可得，导体棒进磁场II区（下行进磁场）的速度大于出磁场1【区（下行进磁场）的速度，导体棒

在无磁场区做加速度相同的减速运动

mgsin0=ma（）

则金属棒不能回到。处，C错误，D正确。

故选ABDo

5.（2021・广东卷）如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨必c和必，出?与de平行，机•是以。为圆心

的圆弧导轨，圆弧匕e左侧和扇形Ohc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的。端与e点用导线相接，P

端与圆弧be接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕。点在匀强磁场区内

从匕到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（）

A.杆0P产生的感应电动势恒定

B.杆0P受到的安培力不变

C.杆做匀加速直线运动

D.杆MN中的电流逐渐减小

【答案】AD

【解析】

A.。尸转动切割磁感线产生的感应电动势为

E=-Br2a）

2

因为0P匀速转动，所以杆0P产生的感应电动势恒定，故A正确；

BCD.杆OP匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，棒

会向左运动，棒运动会切割磁感线，产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，棒所受合

力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故D正确，BC错误。

故选AD。

6.（2021.湖南卷）两个完全相同的正方形匀质金属框，边长为L,通过长为L的绝缘轻质杆相连，构成如

图所示的组合体。距离组合体下底边4处有一方向水平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水

平，高度为L，左右宽度足够大。把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度%水平无旋转抛出，设置合适

的磁感应强度大小B使其匀速通过磁场，不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A.B与％无关，与J万成反比

B.通过磁场的过程中，金属框中电流的大小和方向保持不变

C.通过磁场的过程中，组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等

D.调节”、%和3,只要组合体仍能匀速通过磁场，则其通过磁场的过程中产生的热量不变

【答案】CD

【解析】

A.将组合体以初速度即水平无旋转抛出后，组合体做平抛运动，后进入磁场做匀速运动，由于水平方向切

割磁感线产生的感应电动势相互低消，则有

mg=F女¥、•=12gH

综合有

mgR

则8与一/"成正比，A错误;

\I4H

B.当金属框刚进入磁场时金属框的磁通量增加，此时感应电流的方向为逆时针方向，当金属框刚出磁场时

金属框的磁通量减少，此时感应电流的方向为顺时针方向，B错误；

C.由于组合体进入磁场后做匀速运动，由于水平方向的感应电动势相互低消，有

则组合体克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，c正确；

D.无论调节哪个物理量，只要组合体仍能匀速通过磁场，都有

则安培力做的功都为

卬=尸女3乙

则组合体通过磁场过程中产生的焦耳热不变，D正确。

故选CD。

7.（2021•全国卷）由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但

所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始

下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力,

已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可

能出现的是（)

甲□□乙

XXXXX

XXXXX

XXXXX

A.甲和乙都加速运动

B.甲和乙都减速运动

C.甲加速运动，乙减速运动

D.甲减速运动，乙加速运动

【答案】AB

【解析】

设线圈到磁场的高度为从线圈的边长为/,则线圈下边刚进入磁场时，有

感应电动势为

E=nBlv

两线圈材料相等（设密度为。0）,质量相同（设为“），则

m=p0x4n/xS

设材料的电阻率为夕，则线圈电阻

2

八4nl\6nl~ppn

感应电流为

_E_mBv

R16nlppo

安培力为

mB2v

F=nBIl=

16ppo

由牛顿第二定律有

mg-F=ma

联立解得

FB2V

a=g-----=S~-----

m\6ppo

B2V

加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当g>=一时，甲和

16%

B2VB2V

乙都加速运动，当g<；7一时，甲和乙都减速运动，当g=77—时都匀速。

16%\6pps

故选ABo

8.（2021.浙江卷）一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满就气（Ne）的电离室中有两电极与长

直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一

个用阻值9=10。的细导线绕制、匝数N=5x103的圆环形螺线管，细导线的始末两端以d与阻值

R=90。的电阻连接。螺线管的横截面是半径a=1.0xl0-2m的圆，其中心与长直导线的距离/"=。

气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流/，其/-♦图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内

kj

各处的磁感应强度大小均可视为B=—,其中k=2x10-7T-m/A。

r

（1）求0〜6.0X10-3S内通过长直导线横截面的电荷量Q；

（2）求3.0x10-35时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量①；

（3）若规定cfRfd为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的%-，

图像；

（4）若规定crRfd为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的友一，图像。

【答案】（1）Q=0.5C；（2）<D=6.28x10-8wb；（3）见解析；（4）见解析

【解析】

（1）由电量和电流的关系q="可知/一£图像下方的面积表示电荷量，因此有

Q=34+Z2A/2+/4

代入数据解得

Q=0.5C

（2）由磁通量的定义可得

kl

①=BS=——x71a

代入数据可得

①=6.28x10-8Wb

（3）在0~1.0xl（T3s时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向cfRrd,产生恒定的感

应电动势

山闭合回路欧姆定律可得

R+&

代入数据解得

。=3.14x10"

在1.0x10-35~5.0xl0-3s电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，

而在5.0x10-3$~6.0x10-3$时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和o~1.0xl0-3s大小相同，因此电流

大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为dfR-c，则图像如图所示

L0""2^0""3^64^05*0""6^0""7：0血心

（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段

时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在LOxICT3s~5.0X10-3S时间内电路中的磁

通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在

5.0xl（r3s~6.0xl（r3s内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在6.0xl0-3s之后，电路

中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如

图

一”\

9.（2021•全国卷）如图，一倾角为。的光滑固定斜面的顶端放有质量M=0.06kg的U型导体框，导体框

的电阻忽略不计；一电阻R=3。的金属棒CO的两端置于导体框上，与导体框构成矩形回路COKE；EF

与斜面底边平行，长度L=0.6m。初始时CO与EF相距s°=0.4m,金属棒与导体框同时由静止开始下滑,

3

金属棒下滑距离M=7m后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界（图中虚线）与斜面底边平

行；金属棒在磁场中做匀速运动，直至离开磁场区域。当金属棒离开磁场的瞬间，导体框的EE边正好进入

磁场，并在匀速运动一段距离后开始加速。已知金属棒与导体框之间始终接触良好，磁场的磁感应强度大

小6=1T，重力加速度大小取g=10m/s2,sina=0.6。求：

（1）金属棒在磁场中运动时所受安培力的大小；

（2）金属棒的质量以及金属棒与导体框之间的动摩擦因数;

（3）导体框匀速运动的距离。

35

【答案】(1)0.18N；(2)m=0.02kg,/z=—；(3)x=­—m

8218

【解析】

（1）根据题意可得金属棒和导体框在没有进入磁场时一起做匀加速直线运动，由动能定理可得

+/篦)sina=+m)v1

代入数据解得

%=5mzs

金属棒在磁场中切割磁场产生感应电动势，由法拉第电磁感应定律可得

E=BLv0

由闭合回路的欧姆定律可得

R

则导体棒刚进入磁场时受到的安培力为

七=3/Z,=0.18N

（2）金属棒进入磁场以后因为瞬间受到安培力的作用，根据楞次定律可知金属棒的安培力沿斜面向上，之

后金属棒相对导体框向上运动，因此金属棒受到导体框给的沿斜面向下的滑动摩擦力，因匀速运动，可有

mgsina+Ringcosa=F交

此时导体框向下做匀加速运动，根据牛顿第二定律可得

Mgsina-/jmgcosa=Ma

设磁场区域的宽度为x,则金属棒在磁场中运动的时间为

X

t=—

%

则此时导体框的速度为

匕=%+at

则导体框的位移

1,

因此导体框和金属棒的相对位移为

12

AAx=x,-x=-ar

'2

由题意当金属棒离开磁场时金属框的上端EF刚好进入线框，则有位移关系

_Ax=x

金属框进入磁场时匀速运动，此时的电动势为

E]-BLv],4=＞；♦

导体框受到向上的安培力和滑动摩擦力，因此可得

Mgsin=/jmgcosa+BI}L

联立以上可得

3

x=0.3m，a=5m/s2，m=0.02kg,〃=—

8

(3)金属棒出磁场以后，速度小于导体框的速度，因此受到向下的摩擦力，做加速运动，则有

mgsina+/jmgcosa=ma]

金属棒向下加速，导体框匀速，当共速时导体框不再匀速，则有

%+*=W

导体框匀速运动的距离为

.=贴

代入数据解得

2.55

x.=——m=­m

-918

10.(2021.浙江卷)嫦娥五号成功实现月球着陆和返回，鼓舞人心。小明知道月球上没有空气，无法靠降落

伞减速降落，于是设计了一种新型着陆装置。如图所示，该装置由船舱、间距为/的平行导轨、产生垂直船

舱导轨平面的磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁体和“八”型刚性线框组成，“A”型线框ab边可沿导轨滑

动并接触良好。船舱、导轨和磁体固定在一起，总质量为如整个装置竖直着陆到月球表面前瞬间的速度大

小为w,接触月球表面后线框速度立即变为零。经过减速，在导轨下方缓冲弹簧接触月球表面前船舱已可

视为匀速。已知船舱电阻为3r,"A”型线框的质量为加2,其7条边的边长均为/,电阻均为r；月球表面的

重力加速度为g/6。整个运动过程中只有H边在磁场中，线框与月球表面绝缘，不计导轨电阻和摩擦阻力。

(1)求着陆装置接触到月球表面后瞬间线框ab边产生的电动势E；

(2)通过画等效电路图，求着陆装置接触到月球表面后瞬间流过必型线框的电流/o；

(3)求船舱匀速运动时的速度大小v；

(4)同桌小张认为在磁场上方、两导轨之间连接一个电容为C的电容器，在着陆减速过程中还可以回收部分

能量，在其他条件均不变的情况下，求船舱匀速运动时的速度大小M和此时电容器所带电荷量外

【答案】(2)与9；(3)卷炉；(4)卷景，migrC

6BI

【解析】

(1)导体切割磁感线，电动势

E°=Blv0

(2)等效电路图如图

并联总电阻

R=2r

电流

4=Blv°

I

。R2r

(3)匀速运动时线框受到安培力

B2l2v

2r

根据牛顿第三定律，质量为阳的部分受力F=PA,方向竖直向上，匀速条件

6

得

Mgr

—3皿2

(4)匀速运动时电容器不充放电，满足

，__町gr

V=V=—-T-Z

3B212

电容器两端电压为

平gr

6BI

电荷量为

町g，C

q=CU

c6B1

1.（2020•海南卷）如图，足够长的间距。=1m的平行光滑金属导轨MMPQ固定在水平面内，导轨间存

在一个宽度L=lm的匀强磁场区域，磁感应强度大小为3=0.5T,方向如图所示.一根质量=°」kg,

阻值R=0.5。的金属棒。以初速度％=4m/s从左端开始沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量

wb=0.2kg,阻值R=0.5C的原来静置在导轨上的金属棒6发生弹性碰撞，两金属棒始终与导轨垂直且

接触良好，导轨电阻不计，则（）

N

右

Q

A.金属棒a第一次穿过磁场时做匀减速直线运动

B.金属棒a第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流

C.金属棒〃第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒人上产生的焦耳热为0.25J

D.金属棒〃最终停在距磁场左边界0.8m处

【答案】BD

【解析】

A.金属棒a第一次穿过磁场时受到安培力的作用，做减速运动，由于速度减小，感应电流减小，安培力减

小，加速度减小，故金属棒。做加速度减小的减速直线运动，故A错误；

B.根据右手定则可知，金属棒〃第一次穿过磁场时回路中有逆时针方向的感应电流，故B正确；

C.电路中产生的平均电动势为

-A(I>BLd

E=-----=-------

ArZ

平均电流为

金属棒〃受到的安培力为

F=Bld

规定向右为正方向，对金属棒“，根据动量定理得

-Bld-Z-mava-m(lvQ

解得对金属棒第一次离开磁场时速度

也=1.5m/s

金属棒〃第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的总热量等于金属棒〃机械能的减少量，即

联立并带入数据得

C=0.6875J

由于两棒电阻相同，两棒产生的焦耳热相同，则金属棒b上产生的焦耳热

2,=]=0.34375J

故C错误；

D.规定向右为正方向，两金属棒碰撞过程根据动量守恒和机械能守恒得

mava^mav'a+mhvb

1-)1,212

3mM=3mM+/叫，%

联立并带入数据解得金属棒a反弹的速度为

va=-0.5m/s

设金属棒“最终停在距磁场左边界x处，则从反弹进入磁场到停下来的过程，电路中产生的平均电动势为

△①'B(L-x)d

平均电流为

_E'

1'=—

2R

金属棒“受到的安培力为

户=Bl'd

规定向右为正方向，对金属棒”，根据动量定理得

-BId•△/=0-/叫H

联立并带入数据解得

x=0.8m

故D正确。

故选BDo

2.（2020・天津卷）手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器

类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送

电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电

过程中（）

A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化

B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变

C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递

D.手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失

【答案】AC

【解析】

AB.由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正

确，B错误；

C.根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现

象实现能量传递，c正确；

D.手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递

能量是有能量损失的，D错误。

故选AC。

3.（2020・山东卷）如图所示，平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反

且垂直于坐标平面的匀强磁场，图中虚线方格为等大正方形。一位于。孙平面内的刚性导体框abcde在外

力作用下以恒定速度沿V轴正方向运动（不发生转动）。从图示位置开始计时，4s末儿边刚好进入磁场。

在此过程中，导体框内感应电流的大小为/,帅边所受安培力的大小为尸血二者与时间f的关系图像，可

能正确的是（）

【答案】BC

【解析】

AB.因为4s末秘边刚好进入磁场，可知线框的速度每秒运动一个方格，故在0~"内只有ae边切割磁场,

设方格边长为L，根据

E,=2BLv

“丝

1R

可知电流恒定；2s末时线框在第二象限长度最长，此时有

E2=3%

人=区

2R

可知

2~4s线框有一部分进入笫一象限，电流减小，在4s末同理可得

3

综上分析可知A错误，B正确；

CD.根据

F0b=BILab

可知在O~ls内，山边所受的安培力线性增加；Is末安培力为

『B1J

在2s末可得安培力为

3

用=8吗42L

所以有用=3F°b；由图像可知C正确，D错误。

故选BCo

4.（2020.全国卷）如图，U形光滑金属框置于水平绝缘平台上，加和de边平行，和儿边垂直。ab、

公足够长，整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力尸向右拉

动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与A边保

持平行。经过一段时间后（）

xXX\4xXXX

b

xXXXXXFx

XXXXXXX

c

XXX?7xXXX

A.金属框的速度大小趋于恒定值

B.金属框的加速度大小趋于恒定值

C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值

D.导体棒到金属框儿边的距离趋于恒定值

【答案】BC

【解析】

由儿边切割磁感线产生电动势，形成电流，使得导体棒MN受到向右的安培力，做加速运动，岳边受到向

左的安培力，向右做加速运动。当MN运动时，金属框的灰边和导体棒一起切割磁感线，设导体棒

MN和金属框的速度分别为匕、v2）则电路中的电动势

V

E=BL(V2-1)

电流中的电流

,Ea(匕一匕)

1———---------

RR

金属框和导体棒MN受到的安培力

.尸框=82（彩一匕）,与运动方向相反

女mR

（户），与运动方向相同

设导体棒MN和金属框的质量分别为加1、机2，则对导体棒MN

对金属框

22

RBA（V2-V,）

F----------------=m2a2

初始速度均为零，则G从零开始逐渐增加，“2从£开始逐渐减小。当S=42时，相对速度

叫

FRm.

!

2v2-V.=——22------------

'2BL（7M1+/H2）

大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如卜。

综上可得，金属框的加速度趋于恒定值，安培力也趋于恒定值，BC选项正确；

金属框的速度会一直增大，导体棒到金属框庆边的距离也会一直增大，AD选项错误。

故选BCo

5.（2020•江苏卷）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度用和与大小相等、方向相反。金属圆环的直径与

两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是（）

A.同时增大区减小当

B.同时减小与增大位

C.同时以相同的变化率增大耳和与

D.同时以相同的变化率减小用和当

【答案】B

【解析】

AB.产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由楞次定律可知，圆环中的净磁通量变

化为向里磁通量减少或者向外的磁通量增多，A错误，B正确.

CD.同时以相同的变化率增大以和&,或同时以相同的变化率减小5和&,两个磁场的磁通量总保持大

小相同，所以总磁通量为0,不会产生感应电流，CD错误。

故选B。

6.（2020.浙江卷）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大

小为B的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴00'匕随轴以

角速度0匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器,

有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的

是（）

1,

A.棒产生的电动势为一BL①

2

B.微粒的电荷量与质量之比为2旦

Br2a>

C.电阻消耗的电功率为222

2R

D.电容器所带的电荷量为。8产/

【答案】B

【解析】

A.如图所示，金属棒绕OO'轴切割磁感线转动，棒产生的电动势

A错误；

B.电容器两极板间电压等于电源电动势E，带电微粒在两极板间处于静止状态，则

E

q=mg

a

即

g=迤=dg=2dg

mE12Br2co

—BDrco

2

B正确;

c.电阻消耗的功率

E2B2r4co2

rn=----=-----------

R4R

C错误;

D.电容器所带的电荷量

0=CE=CB："

D错误。

故选B。

7.（2020.全国卷）如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始

时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到（）

A.拨至M端或N端，圆环都向左运动

B.拨至M端或N端，圆环都向右运动

C.拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动

D.拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动

【答案】B

【解析】

无论开关S拨至哪一端，当把电路接通一瞬间，左边线圈中的电流从无到有，电流在线圈轴线上的磁场从

无到有，从而引起穿过圆环的磁通量突然增大，根据楞次定律（增反减同），右边圆环中产生了与左边线圈

中方向相反的电流，异向电流相互排斥，所以无论哪种情况，圆环均向右运动。

故选B。

8.（2020•全国卷）管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通

过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝

处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（）

azzfc3

A.库仑B.霍尔C.洛伦兹D.法拉第

【答案】D

【解析】

由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，

就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法

拉第。故选D。

9.（2020.北京卷）某试验列车按照设定的直线运动模式，利用计算机控制制动装置，实现安全准确地进站

停车。制动装置包括电气制动和机械制动两部分。图1所示为该列车在进站停车过程中设定的加速度大小出；

随速度V的变化曲线。

⑴求列车速度从20m/s降至3m/s经过的时间f及行进的距离X。(保留1位小数)

(2)有关列车电气制动，可以借助图2模型来理解。图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，回

路中的电阻阻值为R,不计金属棒MN及导轨的电阻。MN沿导轨向右运动的过程，对应列车的电气制动

过程，可假设MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比。列车开

始制动时，其速度和电气制动产生的加速度大小对应图1中的P点。论证电气制动产生的加速度大小随列

车速度变化的关系，并在图1中画出图线。

(3)制动过程中，除机械制动和电气制动外，列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力。分析说明列车从

100m/s减到3m/s的过程中，在哪个速度附近所需机械制动最强？

(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明)

o/(ms-2)

【答案】.(1)r®24.3s,%®279.3m：(2)列车电气制动产生的加速度与列车的速度成正比，为过尸点的

正比例函数，论证过程见解析。画出的图线如下图所示：

406080100v/(m-s-1)

【解析】

(1)列车速度从%=20m/s降至匕=3m/s的过程中做匀减速直线运动，根据运动学公式可得

v—v320

t=———0-=------s«24.3s

一。车-0.7

匕2-心32-202

x=m«279.3m

—2a车—2x0.7

（2）设金属棒MN的质量为加，磁感应强度为3,导轨宽度为/,MN棒在任意时刻的速度大小为四小MN

棒切割磁感线产生的感应电动势为

E=

回路中的电流为

/=£=BAMN

~~R~R

MN棒所受安培力大小为

D212

F=BIl=------胆

R

MN棒的加速度大小为

由上式可知生⑶与UMN成正比。又因为MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气化制动产生