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文档简介
专题11电磁感应
目录
第一部分风向速递洞察考向,感知前沿
第二部分分层突破固本培优,精准提分
A组·保分基础练
题型01楞次定律法拉第电磁感应定律的应用
题型02电磁感应的图像问题
题型03电磁感应的电路问题
B组·抢分能力练
第三部分真题验证对标高考,感悟考法
1.如图所示,正方形线圈MNPQ边长为1m,共10匝,其内部存在一垂直纸面向里的正方形磁
B
场,磁场的边长为0.5m,磁感应强度逐渐增大且变化率0.2T/s,已知线圈的总电阻为4Ω,那么线
t
圈中产生的感应电流为()
A.I0.0125A,方向逆时针B.I0.125A,方向逆时针
C.I0.05A,方向顺时针D.I0.5A,方向顺时针
2.空间中有一平行于纸面放置的正方形线框,以其对角线所在直线MN为界,左右两侧分别存
在着方向垂直于纸面向里和向外的匀强磁场B1和B2,如图所示。若两者的磁感应强度大小随时间变化的规
律分别为B1=k1t,B2=k2t(k1、k2后均为常量,且满足k1>k2>0)。规定顺时针方向为正方向,则线框中电流
随时间变化的关系图像可能正确的是()
A.B.
C.D.
3.公路上很多地方都安装了“电子眼”,“电子眼”对违法超速车辆进行抓拍,目前普遍使用的一
款“电子眼”是一套利用电磁感应制成的交通监测设备。如图所示,在公路的下方相隔距离L埋设了两个通
电线圈,当车辆经过通电线圈上方时,回路中会产生变化的电流信号,两个变化的电流信号的时面差即为
车通过两线圈的时间,如果时间小于某一值t,“电子眼”就启动拍摄功能,将该车的车牌和经过的时间上传
到电脑系统。设某路段上l=50m,t=1.5s。现一辆小车以90km/h的速度匀速驶过该路段,则下列说法正
确的是()
A.车辆经过地面线圈时引起“电子眼”抓拍是电流的磁效应的结果
B.车速越大,线圈中电流的变化越小
C.这辆小车会被抓拍
D.该路段的限速为120km/h
4.(2025·北京丰台·二模)利用电磁学原理能够方便准确地探测地下金属管线的位置、走向和
埋覆深度。如图所示,在水平地面下埋有一根足够长的走向已知且平行于地面的金属管线,管线中通有正
i
弦式交变电流。已知电流为i的无限长载流导线在距其为r的某点处产生的磁感应强度大小Bk,其中k
r
为常数,r大于导线半径。在垂直于管线的平面上,以管线正上方地面处的O点为坐标原点,沿地面方向为
x轴方向,垂直于地面方向为y轴方向建立坐标系。在x轴上取两点M、N,y轴上取一点P。利用面积足
够小的线框(线框平面始终与xOy平面垂直),仅通过测量以下物理量金属管线截面无.法.得到管线埋覆深
度h的是()
A.M、N的距离,线框在M、N两点水平放置时的感应电动势
B.O、P的距离,线框在O、P两点竖直放置时的感应电动势
C.O、M的距离,线框在M点水平放置和竖直放置时的感应电动势
D.O、M的距离,线框在M点感应电动势最大时与水平面的夹角
5.光滑水平面上两相同正方形金属线框1、2以相同初速度进入两个不同匀强磁场区域,最后离
开磁场,俯视图如图所示。线框边长为L,磁场区域Ⅰ宽度d12L,磁感应强度大小为B1,方向竖直向下;
磁场区域Ⅱ宽度d2L,磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,B2B1。两线框运动方向均与磁场边界垂
直,忽略两线框间的影响。下列说法正确的是()
A.进入磁场时,两线框中的电流方向相同
B.完全进入磁场时,线框1的速度等于线框2的速度
C.线框1产生的总焦耳热小于线框2产生的总焦耳热
D.离开磁场前瞬间,线框1的加速度大于线框2的加速度
01楞次定律法拉第电磁感应定律的应用
1.(2025·北京三十五中·三模)如图所示,线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上,线圈B连接一电流表。
下列选项正确的是()
A.若A接通一直流电源瞬间,电流表中有电流通过
B.若A接通一直流电源瞬间,A、B线圈相互吸引
C.若A接一正弦交流电源,电流表中无电流通过
D.若A接一正弦交流电源,A和B中的磁场始终反向
2.(2025·北京石景山·一模)近场通信(NFC)器件应用电磁感应原理进行通讯,其天线类似一个压平的
线圈。设每匝线圈面积为S,共有n匝。若磁场垂直纸面向里通过此线圈且均匀增加,磁感应强度随时间的
变化率为k,则线圈中产生感应电动势的大小和感应电流的方向分别为()
A.nkS,顺时针B.kS,顺时针
C.nkS,逆时针D.kS,逆时针
3.(2025·北京市大兴精华学校·三模)北京某中学的教室有一朝南的合金窗,教室所处地磁场的磁感应强
度水平分量大小为B,方向垂直于窗户平面且指向室内。窗的窗扇竖直边长为L1,水平边长为L2,一学生
在教室内将封闭的窗扇向外推开60的过程用时为t。对该过程判断正确的是()
A.通过窗扇的磁通量大小在不断增大
BLL
B.窗扇的平均感应电动势大小为E12
2t
C.从学生视角,窗扇产生顺时针方向的电流
D.推窗过程中电能转化成机械能
4.(2025·北京北大附中·三模)2025年,中国环流三号(HL-3)实现更高参数的稳态运行,等离子体温度
突破1.5亿摄氏度,并成功延长高约束模式(H-mode)的持续时间,向未来聚变电站工程化迈出关键一步。
可控核聚变的磁约束像一个无形的管道,将高温等离子体束缚在其中,通过电磁感应产生的涡旋电场给等
离子体加速,使其达到核聚变的点火温度。可以做一些简化后的模拟计算:半径为r的环形光滑管道处于垂
直纸面向里、随时间均匀增大的匀强磁场中,磁感应强度的变化规律为Bkt,其中k为常数且k0,如图
乙所示。t0时刻,一个质量为m、电荷量为q的微粒,从静止开始被涡旋电场加速,t时刻与一个静止
的中性粒子m0相撞,并结合在一起,电荷量不变。在计算过程中均不考虑重力。以下正确的是()
A.管道内产生的涡旋电场强度增大
B.带正电微粒被涡旋电场加速后在磁场中的旋转方向是顺时针
krqt
C.碰前瞬间带电微粒的速度v
2m
D.碰后瞬间管道对结合体的作用力方向沿圆环半径向内
5.(2024·北京日坛中学·期中)电子感应加速器基本原理如图所示,图甲的上、下两个电磁铁线圈中电流
的大小、方向可以变化,产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示,从上向下看电子沿逆时针
方向运动。下列说法正确的是()
A.变化的磁场一定产生变化的感生电场
B.变化的磁场在真空室中激发出的电场与静电场完全相同
C.当图乙中感生电场沿逆时针方向时,电子沿逆时针方向加速运动
D.图甲线圈中的电流增大的过程中,图乙中形成顺时针方向的感生电场
6.(2025·北京交大附中·开学考)如图所示,匀强磁场中有两个材料相同、横截面积相同的导体圆环a、b,
磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大,两圆环半径之比为2:1,圆环中产生的感应
电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是()
::
A.EaEb41,感应电流均沿逆时针方向
::
B.EaEb21,感应电流均沿顺时针方向
::
C.IaIb41,感应电流均沿逆时针方向
::
D.IaIb21,感应电流均沿顺时针方向
02电磁感应的图像问题
7.(2024·北京十一学校顺义学校·月考)两个匀强磁场,磁感应强度均为B,宽度均为a。矩形线框abcd
的ab边与y轴重合,ad边长为a,从图示位置水平向右匀速穿过两磁场区域,线框平面始终保持与磁场垂
直,以逆时针电流为正,线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象是()
A.B.
C.D.
8.(2025·北京人大附中·月考)空间中存在竖直方向的匀强磁场,取竖直向下为正方向,磁场中有一单匝
矩形金属线框。情况一:将线框固定在水平面内,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况
二:线框绕过其中心的轴OO'以某一角速度转动,穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示。下列说
法正确的是()
A.图甲情况中t=1s时刻线框中无电流
B.图甲情况下0~2s内线框内电流方向改变一次
1
C.情况一与情况二中线框产生的感应电流最大值之比为
1
D.情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为
2
2
9.(2024·北京东城·期末)如图甲所示,一个匝数n100的圆形导体线圈,面积S10.4m,电阻r1。
2
在线圈中存在面积S20.3m的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域,磁感应强度B随时间t变化的关系如图
乙所示。有一个R2的电阻,将其两端a、b分别与图甲中的圆形线圈相连接,b端接地,则下列说法正
确的是()
A.圆形线圈中产生的感应电动势为6V
B.电阻R两端的电压为4.5V
C.通过电阻R的电流为1.5A
D.在0~4s时间内,流经电阻R的电荷量为9C
10.(2025·北京海淀·开学考试)一闭合圆形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内,磁场方向垂直线圈所
在的平面(纸面)向里,如图甲所示。磁感应强度B随t的变化规律如图乙所示。以i表示线圈中的感应电
流,并规定电流沿顺时针方向为正,则以下的i-t图像中能正确反映线圈中感应电流变化情况的是()
A.B.
C.D.
11.(2025·北京人大附中·月考)用图1电路探究自感电路中的电流变化,并用电流传感器记录显示。电源
电动势为E,内阻为r,定值电阻为R,电感线圈的自感系数为L(直流电阻不计),电流传感器A可视为
电阻不计的电流表。闭合开关,电流传感器显示电流变化如图2,t0后电流接近稳定,不考虑电磁辐射,则
()
E
A.电路稳定时的最大电流为Im=
R
B.t=0时刻,电感线圈消耗的电功率最大
C.闭合开关瞬间,线圈的自感电动势不可能大于E
Et0
D.0~t0时间内,通过电阻的电荷量为
2(Rr)
03电磁感应的电路问题
12.(2024·北京五十中·月考)如图所示,固定在水平面上的光滑金属架处于竖直向下的匀强磁场中,金属
棒MN以v1.0m/s的初速度向右运动。已知导轨间距L0.50m,导轨的一端连接的电阻阻值R2.0Ω,
磁感应强度大小B0.2T,金属棒电阻r0.50Ω,金属棒质量m0.5kg。下列说法正确的是()
A.金属棒向右运动过程中做匀减速直线运动
B.金属棒向右运动过程中,通过电阻R的电流方向为P→Q
C.金属棒的速度为0.5m/s时,MN两点间电势差为0.04V
D.从金属棒开始运动到静止的过程中,电阻R产生的热量为0.25J
13.(2025·北京石景山·一模)如图所示,一充好电的平行板电容器放在光滑绝缘水平面上,两极板垂直于
水平面,相距为L,匀强磁场方向垂直水平面向下,磁感应强度大小为B。t=0时刻,将一长度为L的导体
棒ab垂直极板放在两极板之间的水平面上,从静止释放,t1时刻导体棒经过图中虚线位置时电流大小为i
(i≠0),此时导体棒动量变化率为k。运动中导体棒始终与极板接触良好,不计一切摩擦。下列说法正确
的是()
A.0~t1时间内,导体棒的动量变化量一定大于kt1
B.0~t1时间内,导体棒的动量变化量一定小于kt1
C.k的方向水平向左
D.k的大小为iL
14.(2025·北京北师大附中·期中)如图,正方形线圈ABCD在外力控制下,以恒定速度v向右匀速穿过磁
感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度大于线圈边长L。下列分析正确的是()
A.线圈进入磁场过程中,CD间电势差为BLv/4
B.线圈完全处于磁场中时,AB间电势差为0
C.若速度变为2v,则整个过程线圈中产生的热量将变为原来的2倍
D.若速度变为2v,则进入磁场过程中通过导线横截面的电荷量变为原来的2倍
15.(2025·北京北师大附中·期中)如图所示的电路中,A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽
略,下列说法中正确的是()
A.闭合开关S后,A2始终比A1亮
B.闭合开关S后,A2先亮,A1后亮
C.断开开关S后,A2先熄灭,A1过一会儿才熄灭
D.断开开关S后,A2会“闪亮”一下才熄灭
16.(2025·北京市丰台区·开学)如图所示,圆形线圈的匝数为n,半径为r,电阻为R,电容器的电容为C,
右侧定值电阻的阻值为2R,不计其余电阻,匀强磁场垂直于线圈平面向下,磁感应强度在t时间内从0均
匀增加到B,然后保持不变,忽略电容器充电时对电路的影响。下列说法正确的是()
nBr2
A.磁场变化过程中,电容器两端电压为
t
n22r4B2
B.磁场变化过程中,线圈产生的热量为
9Rt
C.磁场变化过程中,通过右侧定值电阻的电流方向从上往下
2nBr2C
D.磁场停止变化后,通过右侧定值电阻的总电荷量为
3t
1.(2024·北京西城·期末)图甲、乙为一款高空风车及其内置发电机模型图。其发电原理可简化为图丙,KLMN
是一单匝矩形导线框,LMl1,MNl2,全部处于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中,线框绕垂直
于磁场的水平固定轴OO以角速度匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为30时,沿固定轴OO从前向
后看线框的侧视图如图丁所示。则()
1
A.此时NK边运动速度与磁感线垂直的速度分量大小为l
42
3
B.此时线框中产生的感应电动势瞬时值为Bll
212
C.此时线框中电流的方向为KNML
D.线框能产生的感应电动势最大值为2Bl1l2
2.(2024·北京日坛中学·期中)在如图所示的电路中,两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电
感线圈L和一个滑动变阻器R。将变阻器的滑片置于最大阻值处,闭合开关S,至L1和L2都稳定发光后,
调节滑动变阻器的滑片,使L1和L2发光的亮度相同,此时滑动变阻器的阻值为R0,之后断开开关S。电源
的内阻很小,可忽略,则下列说法正确的是()
A.移动滑动变阻器滑片的过程中,L1、L2的亮度都在发生变化
B.开关S由闭合变为断开瞬间,L1、L2中的电流相等
C.开关S由闭合变为断开瞬间,L1中的电流会立即反向
D.若想观察到断开开关S后L2闪亮一下的现象,滑动变阻器的阻值应小于R0
3.(2024·北京八十中·月考)如图,圆柱形区域内存在竖直向上的磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变
化关系为Babt,其中a、b为正的常数。在此区域的水平面内固定一个半径为R内壁光滑的圆环形细
玻璃管,将一电荷量大小为q的带负电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,
则从上往下看,下列说法正确的是()
A.小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qbR2
B.小球将在管内沿逆时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qbR
C.小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为qbR2
D.小球将在管内沿顺时针方向运动,转动一周的过程中动能增量为2qbR
4.(2025·北京一零一中学·统练)如图所示,U形金属框架竖直放置在绝缘地面上,框架的上端接有一电
容器C,金属框架处于水平方向的匀强磁场中。将一电阻为R的金属棒MN从一定高度处由静止释放,下
落过程中金属棒方向始终平行于地面,且与金属框架接触良好。忽略金属棒与金属框架之间的摩擦,在金
属棒由静止开始下落的过程中,以下说法正确的是()
A.电容器左侧极板将带上正电荷B.金属棒下落过程中可能匀速运动
C.金属棒克服安培力所做的功等于金属棒生的热D.金属棒受安培力冲量大小与
电容器电压成正比
5.(2025·北京顺义·期末)如图甲所示,电阻不计的两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内,左
端连接电阻R,匀强磁场的方向竖直向下。置于导轨上的金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,t0时
刻金属杆的初速度v方向水平向右,同时施加一水平向右的外力F,杆运动的速度v随时间t变化的图像如
图乙所示。下列关于外力F随时间t变化的图像正确的是()
A.B.
C.D.
6.(2025·北京北师大附中·期中)如图所示的平面内,在通有图示方向电流的长直导线右侧,固定一矩形
金属线框abcd,ad边与导线平行,调节电流使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,则()
A.线框中产生的感应电流大小恒定B.线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d
C.线框ad边所受的安培力大小恒定D.线框整体受到的安培力方向水平向右
7.(2024·北京朝阳·期末)如图所示,单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场,此
过程中线圈中电流为I1,,线圈发热功率为P1,产生的热量为Q1,流过线圈导线横截面的电荷量为q1。若
使该线圈以速度2v向右匀速进入该匀强磁场,此过程对应的上述物理量分别为I2、P2、Q2和q2。下列关系
式正确的是()
I1P1Q11q
A.1B.1C.D.11
I22P22Q24q2
8.(2025·北京市丰台区·开学)如图所示,在科技馆的电磁感应体验区,光滑水平桌面上放置一个边长为
L的正方形金属线框,总电阻为R。线框处在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现用外力将线
框以速度v匀速拉出磁场区域,磁场边界与线框的一边平行。求:
(1)线框即将完全离开磁场时,产生的感应电动势E的大小;
(2)线框在被拉出磁场过程中,通过线框某一横截面的电荷量q;
(3)把线框完全拉出磁场外力所做的功W。
9.(2025·北京北师大附中·期中)如图1所示,100匝的线圈(图中只画了2匝)两端与一个阻值为R4
的电阻相连,线圈内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度B按图2所示规律变化。已知线圈的
电阻为r1,面积为S20cm2,求:
(1)线圈产生的感应电动势E;
(2)通过电阻R的电流大小和方向;
(3)4s内闭合电路产生的焦耳热Q。
10.(2025·北京北师大附中·期中)如图1所示为一种电磁弹射实验装置示意图,剖面为“山”字形的底座由
强磁性材料构成,中心立柱光滑且足够高,俯视如图2所示。P为套在中心立柱上的弹射实验体(图中未画
出)底部的线圈,比立柱稍大。线圈一共N匝,总电阻为R,半径为r。实验体总质量为m。线圈所处位置
的磁场呈中心对称分布,磁感应强度为B。强磁场只存在于H高度以下,重力加速度为g。
(1)向上弹射时,弹射实验体内部的智能系统能控制线圈中的电流恒为I,使实验体在H高度内获得电
磁力并自底座底部开始向上加速。问:
a.欲让实验体向上加速,俯视观察,线圈中电流方向应如何?
b.离开强磁场后,实验体可以上升多高?
(2)实验体落回时,内部智能系统停止工作,强磁场对线圈的下落产生缓冲作用并很快使实验体以较小
的速度v0匀速降至底部。为达成这个要求,在H满足需求的前提下,对线圈所处位置的磁感应强度有何要
求?
(3)有同学对这个装置能提供缓冲作用提出疑问,认为线圈在下落过程中,处处磁感线与线圈平面保持
平行,穿过线圈的磁通量一直是0,并未发生变化,因此不会产生感应电流,自然也就不受安培力,无法产
生缓冲作用。你认为是否存在磁通量的变化?如有,请画出相应的磁感线分布来说明。
11.(2025·北京北师大实验中学·摸底)如图1所示,MN、PQ为两根水平放置、相距L1m、平行且光
滑的金属导轨,PM两点间接阻值R2的定值电阻,质量m2kg的导体棒放置在导轨上,与导轨垂直且
接触良好。t0时刻给导体棒施加水平向右、F5N的恒力,导体棒从静止开始运动,t3.6s时导体棒的
速度v6m/s.已知匀强磁场的磁感应强度B1T,方向竖直向上,不计导轨、导体棒的电阻,重力加速
度g取10m/s2.则在导体棒向右运动的过程中,求:
(1)t3.6s时导体棒切割磁感线产生的感应电动势的大小E;
(2)t3.6s时导体棒的加速度大小a,分析并在图2中定性画出导体棒运动过程的速度v随时间t变化
的图像;
(3)t0到t3.6s的过程中,导体棒通过的位移大小x。
12.(2025·北京人大附中·月考)类比是研究问题的常用方法。
(1)物体从静止开始下落,除受到重力作用外,还受到一个与运动方向相反的空气阻力fkv(k为常
dv
量)的作用。其速率v随时间t的变化规律可用方程mgkvm描述,其中m为物体质量,g为当地重力
dt
加速度,速度随时间变化规律如图甲所示,经时间t0,下落物体的速率恰好达到最大,求:
a.此物体下落的最大速率vm;
b.求此加速过程中消耗的机械能大小E损。
(2)一些物理量随时间的变化规律可能与图甲类似。请通过分析,得出以下情境中相关物理量的变化规
律的表达式。
情境1:在如图乙所示的电路中,已知电源电动势为E,内阻忽略不计,电容器的电容为C,定值电阻
值为R。初始电容器不带电,闭合开关后,分析得出电容器带电量q随时间t的变化规律;
情境2:如图丙所示,水平面内有光滑平行导轨,导轨间距为L,电阻不计,左侧与电动势为E的电源
(内阻忽略不计)连结。导轨平面处在磁感应强度大小为B,方向竖直向下的磁场中。一质量为m的导体
棒垂直轨道放置,接入轨道中的有效电阻值为R,分析得出闭合开关后导体棒速度v随时间t变化规律;
情境3:在如图丁所示的电路中,电源电动势E,与定值电阻R,自感系数为L的电感线圈串联,忽略
电源和电感线圈内阻,闭合开关后,分析得出电感线圈中电流i随时间t的变化规律。
(3)在(2)的情境3中,从开关闭合到电流达到稳定的时间为t1,则此过程电路中各种损耗的能量大小
E损。
13.(2025·北京人大附中·月考)如图所示,两根足够长的金属直导轨水平平行放置,导轨间距为L1m,
整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B1T。现将质量均为m1kg的金属棒a、b垂
直导轨放置,a、b金属棒接入导轨之间的电阻分别为R、3R,R1Ω。a棒光滑,b棒与导轨间动摩擦因数0.1,
运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒始终未滑出导轨,导轨电阻忽略不计,设最大静摩
擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小g10m/s2,当给a棒施加水平向右恒定的拉力F2N,a棒开始
向右运动,经过时间t=3s,b棒恰好要开始运动,则在此过程中:
(1)a棒速度v为多大时,b棒开始运动?此时a棒的加速度为多大?
(2)这段时间内通过b棒任一截面的电量q为多大?
(3)这段时间内回路中产生的热量Q为多大。
14.(2025·北京市丰台区·开学)如图甲“落体塔”是一种惊险刺激的游乐设备,将游客升至数十米高空,自
由下落至近地面再减速停下,让游客体验“坠落”的乐趣。物理兴趣小组设计了如图乙的减速模型,线圈代
表乘客以及乘坐舱,质量为m,匝数N匝,线圈半径为r,总电阻为R。减速区设置一沿半径方向向外的辐
向磁场,俯视图如图丙,其到中心轴距离r处磁感应强度B1。线圈被提升到离地h1处由静止释放做自由落
体运动,减速区高度为h2,忽略一切空气阻力,重力加速度为g。
(1)判断线圈刚进入磁场时感应电流方向(从上往下看),计算此时线圈受到的安培力大小;
(2)为增加安全系数,一种方案是将磁场区域高度扩展至h1,若高度足够高,求线圈能达到的最大速度
v;
(3)考虑到乘坐的舒适性,另一种方案是在座舱进入磁场后在线圈中维持恒定电流I,同时为了逐渐减小
超重感,将辐向磁场区域中到中心轴距离为r处的磁感应强度Br按图丁所示规律进行变化,若要使线圈到
地面时恰好减速到0,求图丁中斜率k的大小。
1.(2025·甘肃·真题)闭合金属框放置在磁场中,金属框平面始终与磁感线垂直。如图,磁感应强度B随
时间t按正弦规律变化。为穿过金属框的磁通量,E为金属框中的感应电动势,下列说法正确的是()
TT3T
A.t在0~内,和E均随时间增大B.当t与时,E大小相等,方向相同
488
TT
C.当t时,最大,E为零D.当t时,和E均为零
42
2.(2025·陕西、山西、青海、宁夏·高考)电磁压缩法是当前产生超强磁场的主要方法之一,其原理如图
所示,在钢制线圈内同轴放置可压缩的铜环,其内已“注入”一个初级磁场,当钢制线圈与电容器组接通时,
在极短时间内钢制线圈中的电流从零增加到几兆安培,铜环迅速向内压缩,使初级磁场的磁感线被“浓缩”,
在直径为几毫米的铜环区域内磁感应强度可达几百特斯拉。此过程,铜环中的感应电流()
A.与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相同
B.与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相反
C.远小于钢制线圈中的电流大小且方向相同
D.远小于钢制线圈中的电流大小且方向相反
3.(2025·广西·真题)如图,两条固定的光滑平行金属导轨,所在平面与水平面夹角为,间距为l,导轨
电阻忽略不计,两端各接一个阻值为2R的定值电阻,形成闭合回路:质量为m的金属棒垂直导轨放置,并
与导轨接触良好,接入导轨之间的电阻为R;劲度系数为k的两个完全相同的绝缘轻质弹簧与导轨平行,一
12
端固定,另一端均与金属棒中间位置相连,弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为Ekx;将金属棒移
p2
至导轨中间位置时,两弹簧刚好处于原长状态;整个装置处于垂直导轨所在平面向上的匀强磁场中,磁感
应强度大小为B。将金属棒从导轨中间位置向上移动距离a后静止释放,金属棒沿导轨向下运动到最远处,
用时为t,最远处与导轨中间位置距离为b,弹簧形变始终在弹性限度内。此过程中()
B2l2ab
A.金属棒所受安培力冲量大小为
R
B2l2abmgtsin
B.每个弹簧对金属棒施加的冲量大小为
4R2
22
kabmgabsin
C.每个定值电阻产生的热量为
84
ka2b2mgabsin
D.金属棒的平均输出功率为
2t
4.(2025·北京·真题)绝缘的轻质弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,
磁铁开始振动,由于空气阻力的影响,振动最终停止。现将一个闭合铜线圈固定在磁铁正下方的桌面上(如
图所示),仍将磁铁从弹簧原长位置由静止释放,振动最终也停止。则()
A.有无线圈,磁铁经过相同的时间停止运动
B.磁铁靠近线圈时,线圈有扩张趋势
C.磁铁离线圈最近时,线圈受到的安培力最大
D.有无线圈,磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能相同
5.(2025·湖北·真题)如图(a)所示,相距L的两足够长平行金属导轨放在同一水平面内,两长度均为L、
电阻均为R的金属棒ab、cd垂直跨放在两导轨上,金属棒与导轨接触良好。导轨电阻忽略不计。导轨间存
在与导轨平面垂直的匀强磁场,其磁感应强度大小B随时间变化的图像如图(b)所示,tT时刻,B0。
t0时刻,两棒相距x0,ab棒速度为零,cd棒速度方向水平向右,并与棒垂直,则0~T时间内流过回路的
电荷量为()
BLxBLxBLx2BLx
A.00B.00C.00D.00
4R2RRR
6.(2024·北京·真题)电荷量Q、电压U、电流I和磁通量Φ是电磁学中重要的物理量,其中特定的两个物
理量之比可用来描述电容器、电阻、电感三种电磁学元件的属性,如图所示。类似地,上世纪七十年代有
科学家预言Φ和Q之比可能也是一种电磁学元件的属性,并将此元件命名为“忆阻器”,近年来实验室已研制
出了多种类型的“忆阻器”。由于“忆阻器”对电阻的记忆特性,其在信息存储、人工智能等领域具有广阔的应
用前景。下列说法错误的是()
A.QU的单位和ΦI的单位不同
B.在国际单位制中,图中所定义的M的单位是欧姆
I
C.可以用来描述物体的导电性质
U
I
D.根据图中电感L的定义和法拉第电磁感应定律可以推导出自感电动势的表达式EL
t
7.(2025·浙江·真题)新能源汽车日趋普及,其能量回收系统可将制动时的动能回收再利用,当制动过程
中回收系统的输出电压()比动力电池所需充电电压()低时,不能直接充入其中。在下列电路中,
UU0
通过不断打开和闭合开关S,实现由低压向高压充电,其中正确的是()
A.B.
C.D.
8.(2025·陕西、山西、青海、宁夏·高考)如图,光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于2L的匀强磁场,
其磁感应强度大小为B。甲、乙两个合金导线框的质量均为m,长均为2L,宽均为L,电阻分别为R和2R。
4B2L3
两线框在光滑水平面上以相同初速度v并排进入磁场,忽略两线框之间的相互作用。则()
0mR
A.甲线框进磁场和出磁场的过程中电流方向相同
B.甲、乙线框刚进磁场区域时,所受合力大小之比为1:1
C.乙线框恰好完全出磁场区域时,速度大小为0
D.甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热之比为4:3
9.(2025·浙江·真题)如图1所示,在平面内存在一以O为圆心、半径为r的圆形区域,其中存在一方向
垂直平面的匀强磁场,磁感应强度B随时间变化如图2所示,周期为3t0。变化的磁场在空间产生感生电场,
电场线为一系列以O为圆心的同心圆,在同一电场线上,电场强度大小相同。在同一平面内,有以O为圆
心的半径为2r的导电圆环I,与磁场边界相切的半径为0.5r的导电圆环Ⅱ,电阻均为R,圆心O对圆环Ⅱ上
P、Q两点的张角30;另有一可视为无限长的直导线CD。导电圆环间绝缘,且不计相互影响,则()
3r2B
A.圆环I中电流的有效值为0
Rt0
B
20
B.t1.5t0时刻直导线CD电动势为r
t0
2
rB0
C.t0.5t0时刻圆环Ⅱ中电流为
12Rt0
1B
20
D.t0.5t0时刻圆环Ⅱ上PQ间电动势为r
12t0
10.(2025·江西·高考)如图所示,足够长的传送带与水平面的夹角为,速率恒为v0,宽为d的MNQP区
d
域存在与传送带平面垂直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。边长为l(l)、质量为m、电阻为R的
2
正方形线框efgh置于传送带上,进入磁场前与传送带保持相对静止,线框ef边刚离开磁场区域时的速率恰
为v0。若线框ef或gh边受到安培力,则其安培力大于2mgsin。线框受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,
动摩擦因数tan,ef边始终平行于MN,重力加速度为g。下列选项正确的是()
.线框速率的最小值为2
Av04g(dl)sin
B.线框穿过磁场区域产生的焦耳热为2mgdsin
B2l3mRv24g(dl)sinv
C.线框穿过磁场区域的时间为00
2mgRsin
B2l3v
D.ef边从进入到离开磁场区域的时间内,传送带移动距离为0
2mgRsin
11.(2025·重庆·真题)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
b
系如图2所示,图中v(v)为gh每次经过磁场区域左边界时速度大小,忽略摩擦力。则()
00k
kdB2d2
A.gh在任一磁场区域的运动时间为B.金属框的总电阻为
bkv0k
k2d2b
C.小车质量为D.小车的最大速率为v0
2bkv0k
12.(2025·安徽·真题)如图,平行光滑金属导轨被固定在水平绝缘桌面上,导轨间距为L,右端连接阻值
为R的定值电阻。水平导轨上足够长的矩形区域MNPQ存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。
某装置从MQ左侧沿导轨水平向右发射第1根导体棒,导体棒以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定;
从原位置再发射第2根相同的导体棒,导体棒仍以初速度v0进入磁场,速度减为0时被锁定,以此类推,
直到发射第n根相同的导体棒进入磁场。已知导体棒的质量为m,电阻为R,长度恰好等于导轨间距,与导
轨接触良好(发射前导体棒与导轨不接触),不计空气阻力、导轨的电阻,忽略回路中的电流对原磁场的
影响。
求:
(1)第1根导体棒刚进入磁场时,所受安培力的功率;
(2)第2根导体棒从进入磁场到速度减为0的过程中,其横截面上通过的电荷量;
(3)从第1根导体棒进入磁场到第n根导体棒速度减为0的过程中,导轨右端定值电阻R上产生的总热
量。
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