2024年高考物理总复习 电磁感应的综合问题 周测卷十八

考案（二十二）周测卷十八电磁感应的综合问题

本试卷满分100分，考试时间90分钟。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题

目要求。

1.（2024•河南高三专题练习）疫情期间，为确保社区居家隔离视察人员管控技防措施

有效发挥作用，工作人员启用了如图所示的门磁系统，强磁棒固定在门框上，线圈和放射系

统固定在房门上，当房门关闭时穿过线圈的磁通量最大，当线圈中出现肯定强度的电压、电

流信号时，自动触发后面的信号放射系统，远程向后台发出报警信号，下列说法中正确的是

（B）Q

A.门磁系统的工作原理是利用了电流的磁效应

B.当房门缓慢打开时门线圈中电压、电流较小

C.房门不动时，线圈中会产生恒定的电流

D.将强磁棒与线圈和放射系统交换位置后不能起到报警的作用

［解析］门磁系统的工作原理是利用了电磁感应原理，A错误；当房门缓慢打开时，门线

圈中的磁通量变更的比较慢，则产生的感应电动势较小，感应电流也较小，B正确；房门不

动时，线圈中磁通量不发生变更，则不会产生感应电流，C错误；将强磁棒与线圈和放射系

统交换位置后，开关门都会使线圈中磁通量发生变更，则都会产生感应电流，都能起报警的

作用，D错误。故选B。

2.（2024•广东深圳二模）在探讨自感现象的试验中，将自感线圈、电阻和电流传感器

按如下电路连接。闭合开关后，电流随时间变更的关系是（A）

［解析］电阻和电流传感器与自感线圈串联，闭合开关后，流过自感线圈的电流增大，电

感线圈产生与原电流方向相反的感应电动势，且电动势渐渐变小，则线圈中电流大小渐渐变

大，而且变大得越来越慢，最终电流达到稳定值，故A正确，BCD错误。

3.（2024•江苏高三模拟）如图所示，MN、%是间距为/的平行金属导轨，置于磁感应

强度为8,方向垂直导轨所在平面对里的匀强磁场中，加户间接有一阻值为年的电阻。一根

与导轨接触良好、有效阻值为日的金属导线垂直导轨放置，并在水平外力尸的作用下以速

度「向右匀速运动，贝网不计导轨电阻）（C）

MxxX。xN

xXXx

R

xXxX

Pxx7XQ

A.通过电阻A的电流方向为PfRfM

B.a、6两点间的电压为应r

C.外力少做的功等于电阻A和金属导线产生的焦耳热之和

D.外力尸做的功等于电阻〃上产生的焦耳热

［解析］由右手定则可知通过金属导线的电流由b到a,即通过电阻R的电流方向为

4RfP,A错误；金属导线产生的电动势为£=应力而a、6两点间的电压为等效电路路端

电压，由闭合电路欧姆定律可知，a、6两点间电压为爆=’，，=|•应修B错误；依据能量

守恒定律可知，外力做功等于电阻斤和金属导线产生的焦耳热之和，C正确，D错误。故选

C„

4.（2024•安徽高三期中）磁力刹车是游乐场中过山车采纳的一种新型刹车装置，比靠

摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图（从后面朝前看），过山车的两侧装有铜片，

停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时，铜片与磁铁的相互作用能使过山

B.磁力刹车属于电磁驱动现象

C.磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能

D.过山车的质量越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大

［解析］磁力刹车过程会产生涡流，属于电磁感应现象，并非是电流的磁效应，也不属于

电磁驱动现象，AB错误；磁力刹车的过程中，铜片穿过磁铁时产生涡流，在磁场中受到安

培力作用，阻碍过山车的运动，故磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能，C

正确；过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大，和质量无关，D

错误。故选C。

5.（2024•浙江高三专题练习）如图所示，水平放置的平行光滑导轨左端连接开关K和

电源，右端接有志向电压表。匀强磁场垂直于导轨所在的平面。ab,cd两根导体棒单位长

度电阻相同、单位长度质量也相同，垂直于导轨，cd与导轨成60°角。两棒的端点恰在

导轨上，且与导轨接触良好，除导体棒外，其余电阻不计。下列说法正确的是（A）

A.闭合开关K瞬间，两棒所受安培力大小相等

B.闭合开关K瞬间，两棒加速度大小相等

C.断开开关K,让两棒以相同的速度水平向右切割磁感线，电压表无示数

D.断开开关K,固定加，让cd棒以速度丫沿导轨向右运动时电压表示数为给固定

cd,让棒以速度/沿导轨向右运动时电压表示数为h则区=区

［解析］设加导体棒的长度为上,则cd导体棒为"=.L=半，ab、cd两根导

sin603

体棒单位长度电阻相同，所以劭、cd两根导体棒的电阻之比为勰凡d=/：2,闭合开关

K瞬间，通过版cd两根导体棒的电流之比为0/“=2事,依据安培力公式b=6”,

可知a6、cd两根导体棒所受安培力为凡占几=11,a6、cd两根导体棒单位长度质量相

同，所以a6、c"两根导体棒的质量之比为313=木:2,依据牛顿其次定律可知，闭合

开关K瞬间，a6、两根导体棒的加速度之比为a”=2小,故B错误；断开开关K,

让两棒以相同的速度水平向右切割磁感线，ab.cd两根导体棒的有效长度相等，设两棒运

动的速度％则电压表示数为〃=应匕故C错误；断开开关K,固定他，让cd棒以速度y

沿导轨向右运动时，则有方=应吃电压表示数为二月笈=固定cd,让棒

Kab\Kcd2+4'

以速度■沿导轨向右运动时，则有氏=瓦心电压表示数为&=万金左笈=丁尸，故D错

Rab-\-Rcd2+^/3

误。

6.（2024•河北高三阶段练习）如图所示，圆形铜盘竖直安装在通过圆心且垂直于盘面

的光滑固定转轴。上，盘的边缘缠围着一根足够长细线，细线的一端挂着质量为必的物体4

物体/下落可使圆盘绕转轴。转动。圆盘中心和边缘通过触片连接两根导线与阻值为7?的电

阻相连，圆盘处于垂直于圆盘向里的匀强磁场中。不计铜盘的电阻和一切摩擦，由静止释放

物体4下落稳定后，以下说法正确的是（A）

A.铜盘转动的角速度与物体力的质量加成正比

B.物体/下落的速度与电阻片的阻值成反比

C.电阻片的电功率与物体的质量加成正比

D.电阻A的电功率与磁场的磁感应强度成正比

［解析］物体下落做加速度减小的加速运动，稳定后做匀速运动，设圆盘半径为r,依据

能量守恒定律可知功率满意户=侬­=7必又/=；。，-=or

一,口4mgR4mgRgR,

可得3=-7=7/产―"，A正确，BCD错厌a。

7.（2024•江苏南京市高三阶段练习）如图所示，两条光滑平行导轨ac和㈤水平放置

于竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接有一平行板电容器G现给金属棒仞V一个水平向右

的恒力内，使得金属棒由静止向右运动，下列有关金属棒上的电流随时间变更的图像描述可

能正确的是（C）

［解析］依据电流的定义/=尝=胃=隼宁，依据牛顿其次定律F-BIL=ma,得F

CBLAvAvF

一万工1/=侬，其中3=a,联立得a=cQ』m，加速度是定值，所以导体棒做匀加速

直线运动，电流/=%］：=做a,也为恒量。

8.（2024•江苏南京市高三模拟）如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场,

正方形线框abed以与成垂直的速度火向右运动，一段时间后进入磁场，磁场宽度大于线

9

框宽度。边刚进入磁场时的速度为勺的。整个过程中劭、cd边始终与磁场边界平行。若线

框进入磁场过程中通过线框的电荷量为°,线框中产生的焦耳热为。则线框穿出磁场过程

中（D）

XXXX

XXXX

XXXX

XXXX

A.通过线框的电荷量为日

B.通过线框的电荷量为卷

C.线框中产生的焦耳热为《0

D.线框中产生的焦耳热为工0

5

［解析］设线框边长为心电阻为兄进入磁场过程中，通过线框的电荷量（?=万力，又万

EBLvBLvtAQDAq

厂，联立求得=，所以线框进入磁场的过程中，通过线框的

ziziKKK

R［2

电荷量为。==，明显线框进、出磁场的过程中，通过线框的电荷量相等，所以线框穿出磁

1\

场过程中，通过线框的电荷量仍旧为q,故AB错误；线框进入磁场过程中，受到安培力减

速，有F=BIL,又7=J=等，由动量定理有联立求得线框完全进入磁场时，线

ZI1\

//39

框动量变更量大小为八口===7匹一/两，同理可得线框完全穿出磁场时，线框动量变

O

4/321

更量大小为△pz=^-=/nX-vo—inv,所以求得线框穿出磁场时的速度大小为线框

K00V=-VQ,

进、出磁场的过程中，产生的焦耳热等于线框动能的削减量，所以线框进入磁场过程中产生

的焦耳热为鬲一谥，线框穿出磁场过程中产生的焦耳热为Q'=，

mX借助｝—需*借为｝=）漏，故有。=郊故C错误，D正确。

JA\AJb5

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目

要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.（2024•河北高三模拟）某同学在“探究电磁感应的产生条件”的试验中，设计了如

图所示的装置：线圈/通过电流表甲、高阻值的电阻外、滑动变阻器7?和开关S连接到干

电池上，线圈6的两端接到另一个电流表乙上，两个电流表相同，零刻度居中。闭合开关后，

当滑动变阻器片的滑片户不动时，甲、乙两个电流表指针的不同的位置如图所示，贝U（ABD）

A.当滑片产较快地向左滑动时，甲表指针向右偏转

B.当滑片产较快地向左滑动时，乙表指针向左偏转

C.断开开关，待电路稳定后再快速闭合开关，甲表指针向左偏转

D.断开开关，待电路稳定后再快速闭合开关，乙表指针向左偏转

［解析］当滑片户较快地向左滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，A线圈电流变大,

甲表指针向右偏转的角度增加，穿过6线圈的向下的磁通量增大，由楞次定律可知，乙表中

感应电流从负接线柱流入，指针向左偏转，AB正确；断开开关，待电路稳定后再快速闭合

开关，4线圈电流变大，甲表指针向右偏转，由楞次定律可知乙表指针向左偏转，C错误，D

正确。故选ABD。

10.（2024•湖北恩施市模拟预料）如图所示，平行金属导轨与水平面成《角，导轨与

固定电阻而和石相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒质量为0,导体棒的

电阻与固定电阻尼和兄的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为〃，导体棒助沿导轨向

上滑动，当上滑的速度为■时，受到安培力的大小为凡此时（BC）

A.电阻尼消耗的热功率为T

B.电阻尼消耗的热功率为？

C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为P/ngvcos9

D.整个装置消耗的机械功率为/V

［解析］导体棒滑动的过程中切割磁感线，产生感应电动势，所以劭导体棒相当于电源,

尼与尼并联，设导体棒、立、兄的电阻均为R,导体棒的长度为L,则R、兄并联后的电阻

为"=1电路产生的总电流为/=*=等，则导体棒所受的安培力尸=6〃=^用、

Z/l/,KOZIOZI

旌卡Fv

用上消耗的功率相等，均为户寸=百,A错误,B正确；整个装置所受的摩擦力

为limgcos9,所以摩擦力消耗的功率为冗=〃〃gycos9,C正确；导体棒克服安培力和

摩擦力做功使得导体棒机械能削减，所以整个装置消耗的机械功率为户消耗=（尸+〃侬cos

e）v,D错误。

11.（2024•江西高三模拟）如图1所示，放置于水平面内的两根平行金属导轨小PQ

左端接有电阻尼金属棒成跨接在导轨上，形成闭合回路，该空间有竖直方向的匀强磁场，

以向上为磁场的正方向，当磁感应强度按图2所示规律周期性变更时，棒始终保持静止

状态，则下列说法正确的是（AC）

A.0〜，寸间内a6棒中的感应电流方向从a到6

B.时刻棒中的感应电流为零

C.卜,时间内棒所受摩擦力方向向左

D.亡=和刻前棒所受摩擦力最大

［解析］。〜;时间内磁场方向向上，磁感应强度增大，依据楞次定律可得加棒中的感应

电流方向从a到6,故A正确；寸刻磁感应强度为零，但这时答最大，依据法拉第电

磁感应定律可得助棒中的感应电流最大，故B错误；3至寸间内磁场方向向上且磁感应强

度减小，依据楞次定律可知回路的面积有增大的趋势，ab棒所受安培力方向向右，依据平

衡条件可得助棒所受摩擦力方向向左，故C正确；时刻等最大，依据法拉第电磁感应

定律可得感应电流最大，但此时磁感应强度为零，则成棒受到的安培力为零，依据平衡条

件可知ab棒所受摩擦力为零，故D错误。

12.（2024•四川省内江市模拟预料）如图，足够长的间距d=lm的平行光滑金属导轨

MN、尸0固定在水平面内，导轨间存在一个宽度A=2m的匀强磁场区域，磁感应强度大小为

8=0.5T,方向如图所示。一根质量股=0.1kg,阻值7?=0.5Q的金属棒a以初速度及

=8m/s从左端起先沿导轨滑动，穿过磁场区域后，与另一根质量%=0.2kg,阻值7?=0.5

Q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，贝MBCD）

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a第一次穿过磁场区域的过程中，金属棒6上产生的焦耳热为1.375J

D.金属棒a最终停在距磁场左边界1.6m处

［解析］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

应电动势减小，感应电流减小，安培力减小，加速度减小，故金属棒a做加速度减小的减速

直线运动，A错误；依据右手定则可知，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，B正确；金属棒a第一次穿过磁场区域的过程中，电路中产生的平均电动势为£

==7=又?电路中的平均电流为/=外，以向右为正方向，对金属棒a,依据动量定理

AIALZ/l

可得一£/d•At=maVa—niaVQ,解得金属棒a第一次离开磁场时速度为匕=3m/s,金属棒

a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乃机械能的削减量，则有

，落解得0=2.75J,由于金属棒电阻相等，金属棒产生的焦耳热相等，则金

属棒人上产生的焦耳热为功=9=1.375J,C正确；以向右为正方向，两金属棒碰撞过程，

111

5-2+-

依据动重寸恒和机械能守恒可得加a+®,%,2a2mbVb,联立解得v'

=-1m/s,可知碰撞后金属棒a反弹的速度大小为1m/s,设金属棒a最终停在距磁场左

----A①'

边界x处，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少=-Tk=

RJ—Xd----匕

—―一,电路中的平均电流为I'以向右为正方向，对金属棒a,依据动量

△rZzi

定理可得一6/'d,At'—O—/nev'a,联立解得x=l.6m,D正确。

三、非选择题：本题共5小题，共52分。

13.（6分）（2024•全国高三专题练习）在“探究影响感应电流方向的因素”试验中：

（1）为了能明显地视察到试验现象，请在如图所示的试验器材中，选择必要的器材，在

图中用实线连接成相应的实物电路图。

电源

D

(2)将线圈少插入线圈尸中，闭合开关时，线圈尸中感应电流的方向与线圈£中电流的

绕行方向相反(选填“相同”或“相反”兀

(3)在开关处于闭合状态将线圈£拔出时，线圈尸中的感应电流的方向与线圈£中电流

的绕行方向相同(选填“相同”或“相反”)o

［答案］(1)见解析

［解析］(1)实物电路图如图所示

(2)闭合开关时，通过线圈厂的磁通量增大，由楞次定律可推断，感应电流的磁场阻碍

原磁通量的增加，即线圈尸中感应电流与线圈£中电流的绕行方向相反。

(3)保持开关闭合，将线圈£拔出时，线圈/中磁通量削减，由楞次定律可推断，线圈

户中的感应电流与线圈£中电流的绕行方向相同。

14.(10分)(2024•湖南高三模拟)如图所示,竖直光滑金属导轨上端接入肯定值电阻尼

G和G是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面对外，区域

G中磁场的磁感应强度随时间按笈=6+七(80,未知)变更，G中磁场的磁感应强度恒为民,

一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆26穿过区域C的圆心垂直地跨放在两导轨上，

且与导轨接触良好，并恰能保持静止。求：

(1)通过金属杆AB的电流大小及方向;

(2)比例系数A的值。

［答案］⑴人箴，方向为从8到/

⑵T黑

［解析］(1)以金属杆为探讨对象，由题意杆恰能保持静止，可得29/=侬

通过金属杆的电流大小为人就

由左手定则知，通过金属杆的电流方向为从8到4

(2)由于回路中的磁感应强度随时间变更，故回路中产生感应电流，此时回路中的感应

电动势为E=41=kx/

依据闭合电路欧姆定律，有£=(r+而/

mgr~\~R

联立可得k=

2&兀a

15.(10分)(2024•辽宁高三模拟)如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一质量为0.8kg、

边长为1m,匝数为20匝的正方形闭合线圈，其总电阻为2Qo在线圈的中间位置以下区

域存在垂直纸面对里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变更的关系如图乙所示，重力加速

2

度g取10m/so求：

0.81-------------------7

6/-

一

-

O.4-

」-

XXXx点XXX-

XwXOS.-

XXXX2/-

XXXXXXXX-

VX-

〉

〉

〉

〉

X〉-

6二

一.

xxxxxxxxO4a

xxxxxxxx

甲乙

(1)0〜6s内通过导线横截面的电荷量和线圈产生的焦耳热；

(2)在t=6s时细线的拉力大小。

［答案］(1)°=3C、0=3J(2)7=0

［解析］(1)由图乙可知f=0.1T/s,

由法拉第电磁感应定律得产生的感应电动势为E=n•d。1=1V,

E

则线圈中的感应电流为/=j=0.5A,

K

依据q=It,

得0〜6s内通过导线横截面的电荷量为q=3C,

0〜6S内线圈产生的焦耳热为g/A1=3Jo

(2)由图乙可知力=6s时，磁感应强度大小为8=0.8T,

则线框所受安培力的大小为尸=〃6〃=8N,

由楞次定律知，安培力方向向上，则由平衡条件得升尸=侬，

解得7=0。

16.(12分)(2024•四川省成都市模拟预料)如图所示，MN、网为足够长的平行金属导

轨，匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，一根金属杆在以「=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑

动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。M、户间连接一个电阻A=5.0Q,金

属杆及导轨的电阻不计，已知导轨间距/=0.5m,磁感应强度6=1T。金属杆质量0=0.05

kg,导轨平面与水平面间夹角6=37°,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。

(1)求电阻"中电流/的大小；

(2)求金属杆与导轨间的滑动摩擦因数的大小；

(3)对金属杆施加一个垂直于金属杆且沿导轨平面对上的恒定拉力Q0.1N,若金属杆

接着下滑x=2m后速度恰好减为0,求在金属杆减速过程中电阻斤上产生的焦耳热。

［答案］(1)0.2A(2)0.5(3)0.1J

F

［解析］(1)感应电动势为£=应丫=1V,由于金属杆及导轨的电阻不计，因此/=方=0.2

K

(2)安培力大小为尸=6”,由于金属棒匀速运动，依据平衡条件可得侬sin