高考物理二轮总复习-电磁感应规律及应用

10.电磁感应规律及应用

选择题:1〜6题每小题3分,7~8题每小题4分洪26分

基础巩固练

1.（2025河南卷）如图所示，一金属薄片在力Z7作用下自左向右从两磁极之间通过c当金

属薄片中心运动到N极的正下方时，沿N极到S极的方向看，下图能够正确描述金属薄

片内涡电流绕行方向的是（）

2.（2025陕西卷）电磁压缩液是当前产牛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”，在直径为儿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河南许昌模拟）如图所示，水平面内两平行金属导轨之间接有电流表G,金属棒垂

直于导轨放置且与导轨接触良好,匀强磁场与金属导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为

Boo在外力的作用下让金属棒以恒定的速度I，沿导轨向右运动，电流表读数保持不

变"二0时刻，磁场的磁感应强度B开始随时间，发生变化，金属棒的速度大小和方向仍保

持不变，发现电流表G的读数保持为零，则事的值随时间，变化的图像为（）

4.（多选）（2025黑吉辽蒙卷）如图所示;L”形导线框置于磁感应强度大小为3、水平向右

的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为线框绕氏e所在直线以角速

度co顺时针匀速转动力e与磁场方向垂直。/=（）时a%/与水平面平行，则（）

A.r=O时，电流方向为abcdefa

B.t=O时,感应电动势为BPCD

Cl二E时,感应电动势为0

3

D.t=O到过程中，感应电动势平均值为0

O）

5.（多选）（2025河北保定模拟）如图所示，空间有一“（T型光滑金属框架竖直放置，磁感应强

度大小为B=2T的匀强磁场，方向垂直于框架平面向外，框架上有一导体棒MN与框架边

垂直且始终保持良好接触,导体棒MN由静止开始下滑。已知导体棒MN质量为〃『0.1

2

kg,电阻为R=0.4。，框架的宽度为LO.lm,框架电阻不计，重力加速度g取10m/so下

列说法正确的是（）

A.导体棒MV中电流的方向为从M到N

B.导体棒MN下落的最大加速度的大小为10m/s2

C.导体棒MN下落的最大速度的大小为5m/s

D.导体棒MN在最大速度时的电功率为1OW

6.（多选）（2025湖北四月调研）某同学制作的电磁发射装置简化模型如图所示,MMPQ为

水平固定的相距为L旦足够长的粗糙导轨，两导轨间存在磁感应强度大小可调的匀强磁

场，方向竖直向下,M、2端接有电动势为E、内阻不计的恒压电源,S为开关。一质量为

〃八长度为L、电阻为R的导体棒仍垂直于导轨静置于导轨上，与导轨接触良好,电路中

其余电阻不计飞导体棒在导轨上运动时受到恒定的阻力所,当磁场的磁感应强度取某一

特定值时，闭合开关S可以使导体棒最终的速度最大。在此磁感应强度下导体棒从静止

开始经时间运动的位移大小为小下列说法正确的是（）

A.导体棒最终的最大速度为昆

4FfR

B.从静止开始经时间，通过导体棒的电荷量为第

C.从静止开始经时间，导体棒所受安培力的冲量大小为2尸小”学

D.从静止开始经时间t电流通过导体棒产生的热量为。

K

综合提升练

7.（多选）（2025陕西咸阳模拟）空间存在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两根

相距为L的平行长直金属寻轨水平放置,左端接电容为。的电容器，一根导体棒放置在

导轨上，如图甲所示。起初开关闭合，导体棒在水平向右的恒力作用下开始运动的时刻速

度增加到小,此时断开开关，导体棒继续加速2o时刻速度增加到4vo,v-r图像如图乙所示,

已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，大计电路中的电阻及导体棒与导轨

间的摩擦。下列说法正确的是（）

A.而时刻电容器所带的电荷量为CBLvo

B.OTo时间内通过导体棒的电流为空出

to

C.070时间内导体棒受到的安培力大小为名冲

D.恒力厂二2cB2-0

f0

8.（多选）（2025山东名校联盟模拟）如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘

水平面上，导轨间距为L,电阻不计，空间内有垂直轨道面向里的匀强磁场,磁感应免度为

及两金属杆垂直于导轨保持静止,金属杆外质量为加,电阻为凡金属杆cd电阻不计，其

间接有一个电容为C的电容器,电容器板间距电容器与cd杆为一个整体，质量为

m.现垂直于仍施加一水平向右，大小为产的恒力，经过足够长时间,当系统达到稳定时，

下列说法正确的是（）

A.金属杆ab与金属杆cd加速度相同

B.金属杆ab的加速度大于金属杆cd的加速度

。标廿尸+m尸

C.cd杆的加速度大小为

m24-2mCB2L2

cM/尸

D.cd杆的加速度大小为

m2+2mCB2l7

9.（6分）（2025天津和平区二模）如图所示,匝数为N、电阻为R的线圈内有方向垂直于线

圈平面向上、随时间均匀变化的匀强磁场线圈通过开关S连接两根间距为L、倾角

为。的足够长平行光滑金属导轨,导轨下端连接阻值为R的电阻。一根阻值也为R、质

量为〃?的导体棒外垂直放置于导轨匕在平行金属导轨区域内仅有垂直于导轨平面

向上的恒定匀强磁场，磁感应强度大小为接通开关S后,导体棒仍恰好能静止在金

属导轨上。假设导体棒"与导轨接触良好，不计导轨电阻。求：

（l）Bi磁场穿过线圈磁通量的变化率器；

（2）开关S断开后，劭从静止开始下滑到速度大小为v时,此过程ab上产生的热量为其获

得动能的士求此过程通过时的电荷量夕。

10.（8分）（2024沏北卷）如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L,固定在

同一水平面内，直导轨在左端历、P点分别与两条竖直固定、半径为L的;圆弧导轨相

切。M尸连线与直导轨垂直，其左侧无磁场,右侧存在磁感应强度大小为8、方向竖直向

下的匀强磁场。长为L、质量为〃?、电阻为R的金属棒外跨放在两圆弧导轨的最高

点。质量为2〃?、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆环，水平放置在两直导

轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及圆环可能的形变,

金属棒、圆环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒面由静止释

放。

M/N

(1)求ab刚越过MP时产生的感应电动势大小。

⑵求圆环刚开始运动时的加速度大小。

(3)为使他在整个运动过程中不与圆环接触，求圆环圆心初始位置到MP的最小距离。

11.(9分)(2024全国甲卷)两根平行长直光滑金属导轨距离为/,固定在同一水平面(纸面)

内,导轨左端接有电容为C的电容器和阻值为R的电阻。开关S与电容器并联;导轨上

有一长度略大于/的金属棒，如图所示。导轨所处区域有方向垂直于纸面、磁感应强度

大小为8的匀强磁场。开关S闭合，金属棒在恒定的外力作用下由静止开始加速,最后将

做速率为⑶的匀速直线运动。金属棒始终与两导轨垂直且接触良好，导轨电阻和金属棒

电阻忽略不计。

(1)在加速过程中，当外力做功的功率等于电阻R热功率的2倍时,金属棒的速度大小是

多少？

(2)如果金属棒达至U(l)中的速度时断开开关S,改变外力使金属棒保持此速度做匀速运

动。之后某时刻，外力做功的功率等于电阻R热功率的2倍，求此时电容器两极间的电压

及从断开S开始到此刻外力做的功。

培优拔高练

12.（11分）（2025江苏卷）圆筒式磁力耦合器由内转子、外转子两部分组成,工作原理如图

甲所示。内、外转子可绕中心轴O。'转动。外转子半径为由四个相同的单匝线圈紧

密围成，每个线圈的电阻均为R,直边的长度均为L,与轴线平行。内转子半径为人由四

个形状相同的永磁体组成，磁体产生径向磁场，线圈处的磁感应强度大小均为瓦外转子

始终以角速度硒匀速转动，

某时刻线圈abed的直边与cd处的磁场方向如图乙所示。

内转多

⑴若内转子固定，求他边产生感应电动势的大小£

⑵若内转子固定，求外转子转动一周，线圈必cd产生的焦耳热Q;

（3）若内转子不固定,外转子带动内转子匀速转动，此时线圈中感应电流为/,求线圈abed

中电流的周期To

参考答案

1.C解析金属薄片向右运动时,N极左侧金属薄片向下的磁通量增加,N极右侧金属薄

片向下的磁通量减小，由楞次定律可知，左侧金属薄片产生逆时针方向的涡电流，右侧金

属薄片产生顺时针方向的涡电流,C正确。

2.B解析当钢制线圈与电容器组连通时，钢制线圈中产生迅速增大的电流，线圈所围区

域产生迅速增强的磁场，根据楞次定律,可知铜环中产生的感应电流的磁场会阻碍引起感

应电流的磁通量的变化，故铜环中的感应电流与钢制线圈中的电流方向相反，为隹碍铜环

中磁通量变化，铜环上感应的电流与钢制线圈的电流穴小几乎相等,因此两个方向相反的

大电流之间的作用力使圆环被急速向内侧压缩，故选B。

3.B解析设两导轨之间距离为c0=0时刻金属棒与左侧电流表位置的距离为h根据题

意，在金属棒以恒定的速度u沿导轨向右运动过程中,电流表G的读数始终为零,说明回

路的磁通量保持不变，即a40=&/(/。+⑺,化简得§=1+口,这是关于/的一次函数改选

BIQ

Bo

4.AB解析t=0时,4边切割磁感线，由右手定则可知电流在qf边中由/流向必则电流方

向为He*%，故A正确;由法拉第电磁感应定律有及尸用I，二阴2。故B正确;由转过角度

。二⑼知，当时，线框转过180°,所处位置如图所示，此时qf边切割磁感线，〃边不切割

磁感线，感应电动势不为0,故C错误;从t=0到过程中,E=篝=丹-=28；3却,故D

错误。

5.BD解析根据右手定贝！可知,MN中电流的方向为从N到M,故A错误;对导体棒MN

受力分析，受到重力和安培力，根据牛顿第二定律有机0尸安="?凡要使。最大，而mg不变，

则尸安最小,而安培力的最小值是0,也就是刚下滑的瞬间。最大，解得最大加速度的大小

为=g=10m*,故B正确;当导体棒速度最大时,a=0,即二感应电动势E=BLv,感

应电流/J，联立解得导体建MN下落的最大速度的大小为y=翳^=.J：；m/s=10m/s,

i\DLXU.X

222

故C错误;导体棒MN在最大速度时的电功率为「＜二等=。0；：10)w=l()W,故

RR0.4

D正确。

6.AC解析设磁感应强度大小为8,导体棒最终的最大速度为匕则有E-BLv=IR,BIL=Ff,

联立可得v=-粤,3+£,3,根据数学知识可知,当8二^^时,U取最大值，为Vin=-^—A

1/8,LEEL4FfR

正确;保持B=等不变，取加-0,任意时刻导体棒电流上牛,在时间t内，有

bLR

，产Ei加二£二匕加二小等做B错误;导体棒所受安培力的冲量大小为

KKK

d

I=£BiLAi=BLq=2F"，故C正确;电源消耗的电能为W=“二2ad，根据能量守恒

"匕；1\

定律可知电源消耗的电能转化为电流通过导体棒产生的热量、导体棒的动能、导体棒

与导轨摩擦产生的热量，故D错误。

7.AB解析根据题中图像可知，导体棒的运动为两个连续的匀加速直线运动Jo时刻电

容器两极板间的电压为也电容C=%解得。=CBLvo,故A正确;OTO时间内导体棒

受到的安培力不变，电容器单位时间内增加的电荷量K变,根据电流的定义可知/二2=

%

等”故B正确;07。时间内导体棒受到的安培力大小厂安哼当故C错误:设导体

coco

棒的质量为〃z,根据牛顿运动定律,07。时间内有F-八二/心而〜2/o时间内有尸=机也，联立

%to

解得/二吟出，故D错误。

2t0

8.BD解析系统达到稳定后，设杆就的速度为力时，杆〃的速度为也由仁笑,可得此

At

时杆ab的瞬时加速度为以尸竽，杆cd的瞬时加速度为々片竽，则电路中的感应电动势,

AtAt

由E=BLv,得E=8L(UI-V2),杆运动过程中，给电容器充电，充电电流为i二第由

△£

C=7^,AU=E-AiR,^-=0,#=空等也=CBL(a〃〃"d),对杆〃上由牛顿第二定律得F-

△UACAtAt

FB2I7C

8/二〃心血对杆cd,由牛顿第二定律得8/=/〃〃＜以解得ciab=

2mB2L2C+m2'“"二2皿婷房c+而

根据上述计算可知，金属杆仍与金属杆cd加速度不相同,A错误;根据上述计算可知，金

属杆ab的加速度大于金属杆cd的加速度,B正确;杆cd的加速度大小为：c错

2mB2LzC+m5z

误;杆cd的加速度大小为，D正确。

乙九III。胃L;;1।ill

2

，、外省/八37ngRsin。门、7B2vL

9•答案⑴NBUQ）通最薪

解析（1）接通开关S后,导体棒ab恰好能静止在金属导轨上

线圈中产生的电动势为E二噂

回路电流为1=/-

R总

回路总电阻为/?.=/?+—=-/?

R+R2

对于导体棒",根据受力平衡可得〃?gsin9=B?,

丝九

联立解得_37qRsind

一

AtNB2L

（2）开关S断开后，他从静止开始下滑到速度大小为v时,此过程ab上产生的热量为其获

得动能的士设此过程，力下滑的距离为元根据能量守恒定律可得

m^xsin夕=}〃/+。总

其中。忌=2。,力=2x'x^n\^=^n\r

一丝

又C△片/加二副二篝=_82Lx

2R

联立解得夕毛鬻〉

10.答案⑴以图！⑵喙署

⑶曙+L

解析（1）M由静止释放到刚越过MP过程中，由动能定理有

2

m^L=-mv0

解得vx)=yj2gL

M刚越过M尸时产生的感应电动势大小为E=BLvo=BLy/2gL.

(2)圆环在导轨外侧的两段圆弧被短路，在导轨内侧的两段圆弧并联接入电路中，根据几

何关系可知，导轨内侧每段圆弧的电阻为R,故整个回路的总电阻为

RR

产

RR+R+R

ab刚越过MP时，通过出?的感应电流为

隈3R

对圆环，根据牛顿第二定律有

2B-'L=2ma

2

B2l7/2gL

解得。y

3mR

⑶由于他和圆环所受的安培力等大反向,故系统的动量守恒。外在直导轨上做减速运

动，圆环做加速运动，为使时在整个运动过程中不与圆环接触，则当M和圆环共运时，外

恰好追上圆环，设此时共同速度为Vo对"和圆环，由动量守恒定律有

〃zvo=(〃?+2〃。箕

对由动量定理有

-BILt=mv-mvo

^P-BLq=mv-fnvo

在ah与圆环共速前，设ah在直导轨11运动的距离为八圆环运动的距离为m则有

_BL(XX-X2)

1月总R总

联立解得

m/?J2gL

^=^2=——

则圆环圆心初始位置到MP的最小距离为

"=-+£=吟等+£。

Ba2

11.答案(15(2)等里鲁

解析⑴开关S闭合后，当外力与安培力相等时，金属棒的速度最大，则