第50讲 法拉第电磁感应定律、自感和涡流（专项训练）（黑吉辽蒙专用）（教师版）

第50讲法拉第电磁感应定律、自感和涡流目录TOC\o"1-2"\h\u01课标达标练题型01法拉第电磁感应定律题型02自感与互感题型03涡流题型04电磁阻尼与电磁驱动02核心突破练03真题溯源练01法拉第电磁感应定律1．（2025·辽宁沈阳·模拟预测）2024年9月，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体，成功产生了42.02T的稳态磁场（稳态磁场是指磁感应强度不随时间变化的磁场），其磁感应强度约为地磁场磁感应强度的80万倍，打破了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体创造的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑，下列说法正确的是（）A．42.02T表示磁通量的大小B．该稳态磁场不可能激发出电场C．磁感应强度不随时间变化的磁场一定是匀强磁场D．将通电直导线放入该稳态磁场，受到的安培力一定很大【答案】B【详解】A．42.02T表示磁感应强度的大小，故A错误；B．根据麦克斯韦电磁场理论可知该稳态磁场不可能激发出电场，故B正确；C．磁感应强度不随时间变化的磁场为恒定磁场，在恒定磁场中，如果磁感应强度在空间各处完全相同，即大小和方向都不变，就是匀强磁场，故C错误；D．将通电直导线与磁场平行放入该稳态磁场，受到的安培力为零，故D错误。故选B。2．（24-25高二下·辽宁·阶段练习）如图所示，半径为的金属圆环，接有电阻均为的三根导电辐条、、，绕垂直于圆环平面、通过圆心的轴以角速度匀速转动，圆环上辐条互成角。圆环内，在圆心角为的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为的匀强磁场，圆环及其他电阻不计，下列说法正确的是（）A．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为B．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为C．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为D．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为【答案】A【详解】AB．当辐条在磁场中转动时，辐条产生电动势辐条和并联，总电阻为，电路总电阻为，辐条上的电流热功率A项正确，B项错误；CD．当辐条在磁场中转动时，辐条产生电动势辐条和并联，总电阻为，电路总电阻为，辐条上的电流辐条上的电流辐条热功率CD项错误。故选A。3．（202·辽宁丹东·模拟预测）间距为L的水平边界MN、PQ之间存在垂直纸面向外的匀强磁场，一正方形线框abcd位于磁场区域上方某一高度，线框的边长为L、ab边的电阻是dc边电阻的2倍，ad边、bc边的电阻不计。若线框由静止释放，时刻dc边进入磁场，整个线框通过磁场区域的过程中，ab边与dc边保持水平，且线框平面始终垂直于磁场，则下列关于a、b两点间电势差随时间t变化的图像可能正确的是（

）A．B．C．D．【答案】D【详解】当线框进入磁场过程中做匀速直线运动时，边切割磁场，两点间的电压为路端电压，设电动势为，则当线框离开磁场过程中，边切割磁场，电动势为不变，两点间的电压为路端电压为可知线框进入磁场过程a、b两点间电势差是线框离开磁场过程的2倍。故选D。4．（2025·辽宁鞍山·模拟预测）边长为L的正方形线单匝金属框，右边刚好位于匀强磁场左边界，磁场区域宽度为2L，磁感应强度大小为B0。金属框在外力作用下从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域，当金属框刚好全部进入磁场区域时，磁感应强度开始随时间均匀增加，使整个过程金属框中的电流不变，则当金属框右边刚好到达磁场的右边界时，匀强磁场的磁感应强度大小为（）A．4B0 B．3B0 C．2B0 D．【答案】C【详解】设金属框的运动速度为v，则金属框从开始运动到完全进入磁场的过程产生的感应电流当金属框完全进入磁场后磁场随时间变化关系为则感应电流即解得则当金属框右边刚好到达磁场的右边界时，匀强磁场的磁感应强度大小为故选C。5．（2024·辽宁·三模）某工厂为了检验正方形线圈的合格率，将线圈放在传送带上，传送带所在空间中加上竖直向下的匀强磁场，磁场边界PQ与MN平行且与线圈速度方向成45°，磁感应强度为B。如图所示，线圈与传送带一起以恒定速度v向右运动，线圈与传送带间的动摩擦因数为μ。线圈进入磁场过程中线圈恰好不打滑，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知线圈质量为m，匝数为N，边长为L，总电阻为R，且磁场宽度大于L。下列说法错误的是（）A．线圈进入磁场过程中，电流方向为ADCBAB．在线圈进入磁场的过程中，线圈对传送带的摩擦力始终沿AC所在直线方向，且最大值为C．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为D．在不改变传送带速度的情况下，相同质量、材料、边长但匝数为2N的线圈进入磁场过程相对皮带会打滑【答案】D【详解】A．线圈进入磁场的过程，磁通量增加，根据楞次定律，可判断出，感应电流的方向为ADCBA，故A正确；B．在线圈进入磁场的过程中，受到沿CA方向的安培力作用，由于线圈匀速运动，所以线圈受到的摩擦力方向为AC方向，根据牛顿第三定律可知，线圈对传送带的摩擦力始终沿CA方向，最大值为又有解得故B正确；C．线圈在进入磁场的过程中通过截面的电荷量为故C正确；D．线圈质量不变，材料不变，边长不变，匝数变成2倍，则导线长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的，根据可知，电阻变为原来的4倍，又因为安培力的最大值为可知，匝数变成2倍，电阻变为原来的4倍，线框受到的安培力的最大值不变，而最大静摩擦力为不变，所以在不改变传送带速度的情况下，相同质量、材料、边长但匝数为的线圈进入磁场过程也恰好不打滑，故D错误。本题选择错误选项；故选D。02自感与互感6．（24-25高三上·黑龙江哈尔滨·阶段练习）如图所示，L是自感系数很大的线圈，其电阻不能忽略。A、B、C是三个相同的小灯泡。下列说法正确的是（）A．闭合开关S的瞬间，A、B、C灯泡同时亮B．闭合开关S一段时间后，A、B灯泡一样亮C．断开开关S的瞬间，点的电势比点高D．断开开关S的瞬间，A灯泡闪亮一下后再逐渐熄灭【答案】C【详解】AB．S闭合瞬间，穿过线圈的电流增大，产生感抗，所以B逐渐亮起来，而A、C不受影响，立即亮，稳定后，L相当于一个电阻，故A灯比B灯亮，故AB错误；CD．S断开瞬间，线圈中的电流减小，产生阻碍原电流减小的感应电流，L相当于一个电源，点的电势比点高，此时L、A、B形成闭合回路，故A、B灯逐渐熄灭，因稳定时通过L的电流小于通过A的电流，则A灯泡不会闪亮一下逐渐熄灭，故C正确、D错误。故选C。7．（2024·黑龙江大庆·三模）如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，灯泡的阻值不变，在时刻闭合开关S，经过一段时间后，在时刻断开S，下列说法正确的是（）A．断开S后，灯泡闪一下熄灭B．断开S后，B点电势高于A点电势C．时间内，灯泡D两端电压先增大再保持不变D．时间内，电阻R两端电压先减小再保持不变【答案】B【详解】A．由于电阻R的阻值大于灯泡D的阻值，所以电路稳定后R上的电流小于灯泡D的电流，所以断开S后，灯泡不会闪一下，故A错误；B．断开S后，线圈电流变小，从而产生自感电动势，维持R与线圈L的电流方向不变，该电流流过灯泡时，电流方向由B点到A点，则B点电势高于A点电势，故B正确；CD．时间内，闭合S瞬间，由于线圈的电流变大，导致其产生电动势，从而阻碍电流的变大，所以通过电阻R的电流逐渐增大，最后保持不变，则电阻R两端电压先增大再保持不变；闭合S瞬间，灯泡D马上变亮，随着线圈的电流的逐渐变大，通过灯泡D的电流逐渐变小，最后保持不变，则灯泡D两端电压先减小再保持不变，故CD错误。故选B。8．（23-24高二下·全国·课后作业）在如图所示的电路中，a、b、c为三盏完全相同的灯泡，L是自感线圈，直流电阻为RL，则下列说法正确的是（）A．合上开关后，c先亮，a、b后亮B．断开开关时，N点电势高于M点C．断开开关后，b、c同时熄灭，a缓慢熄灭D．断开开关后，c马上熄灭，b闪亮一下后缓慢熄灭【答案】B【详解】A．合上开关后，b、c与电源形成通路一起先亮，因为线圈产生自感电动势，a后亮，故A错误；B．断开开关时，线圈的电流减小，磁通量减小，根据楞次定律，N点是电动势的正极，N点电势高于M点，故B正确；CD．断开开关后，c立即熄灭，因为线圈相当于电源，a、b缓慢熄灭，b正常发光时的电流大于a灯的电流，当a灯的电流流进b灯，由线圈供电时的电流突然变小，没有闪光，故CD错误。故选B。9．（2024·辽宁葫芦岛·一模）“焦耳小偷”是一个非常简单的电路，其特点是在低电压时也可以正常使用，将本来用不到的能量提取出来，彻底“榨干”电源的所有能量，其原理如图所示。一节废旧的干电池开路电压约为，无法直接点亮驱动电压为的发光二极管，如果反复快速接通和断开开关，发光二极管就会闪烁起来。电流从二极管正极流入处于导通状态（反之断路）。则（  ）A．发光二极管的正极应接在端B．只有开关接通的瞬间，发光二极管才会闪亮C．只有开关断开的瞬间，发光二极管才会闪亮D．开关断开及接通的瞬间，端的电势均高于端的电势【答案】C【详解】A．由图可知，发光二极管的正极应接在N端，故A错误；B．开关接通瞬间，流过电感器的电流增大，电感器产生与原电流相反的自感电动势，发光二极管被短路，发光二极管不会闪亮发光，此时N端电势低于M端电势，故B错误；CD．开关断开的瞬间，流过电感器的电流减小，电感器产生与原电流同向的自感电动势，与原电流叠加，能提供更大的电动势和电流，发光二极管会闪亮发光，此时N端电势高于M端电势，故C正确，D错误。故选C。03涡流10．（2025·吉林长春·二模）下面对四幅图片中所涉及物理知识的描述，正确的是（）A．甲图中小磁针转动是由于电流产生的电场对小磁针有作用力B．乙图中回旋加速器通过磁场加速粒子C．丙图中高频冶炼炉利用涡流热效应工作D．丁图中无线充电过程利用了接触起电原理【答案】C【详解】A．通电导线周围产生的是磁场，小磁针受磁场作用而转动，故A错误；

B．回旋加速器真正提供粒子加速（增速）的不是磁场，而是交变电场，磁场只负责改变粒子运动方向，故B错误；C．高频感应炉的加热确实利用了涡流热效应，故C正确；D．无线充电利用的是电磁感应原理，而非“接触起电”原理，故D错误。故选C。11．（2024·辽宁朝阳·二模）如图所示，薄玻璃板上放有两个粗细相同的玻璃水杯，杯中装入质量相等的水，其中右侧水杯内的底面平放一薄铜片，在两个水杯中都放入温度传感器用来测温度。玻璃板的下方一装有多个磁铁的塑料圆盘旋转起来，经过一段时间，可以观测到右侧水杯中水温明显上升，而左侧水杯中的水温没有变化，这是因为（）A．磁铁使水杯中的水产生涡流引起的B．磁铁使水杯底部的铜片产生涡流引起的C．磁铁与空气摩擦生热引起的D．磁铁使水杯底部的铜片磁化引起的【答案】B【详解】A．水是绝缘体，磁铁不能使水产生涡流，A错误；B．磁铁在转动过程中，通过铜片的磁通量发生变化，在铜片中产生涡流，电流生热使水的温度升高，B正确；C．若空气摩擦生热，对两侧水温的影响应该是一样的，不能仅一侧升温明显，C错误；D．磁铁不能使铜片磁化，且磁化也不能产生热量，D错误。故选B。12．（2025·黑龙江·模拟预测）安检门是一个用于安全检查的“门”，“门”框内有线圈，线圈里通有交变电流，电流在“门”内产生磁场，当有金属物品通过“门”时，在金属内部产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警。安检门工作时利用了（）A．电磁感应原理 B．电磁驱动原理 C．电磁阻尼原理 D．电流的热效应【答案】A【详解】安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，当线圈中通以交变电流时，产生变化的磁场，在磁场内的金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流的变化，从而被探测到，主要是利用电磁感应原理。故选A。13．（24-25高二下·黑龙江大庆·期中）关于涡流，下列说法中错误的是（）A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的【答案】B【详解】A．真空冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确，不符合题意；B．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流，故B错误，符合题意；C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故C正确，不符合题意；D．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的，故D正确，不符合题意。故选B。14．（24-25高二上·辽宁沈阳·阶段练习）下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（）A．图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属C．丙是铜盘靠惯性转动，手持磁铁靠近铜盘，铜盘转动变慢D．图丁是微安表的表头，运输时把两个正、负接线柱用导线连接，可以避免电表指针摆动角度【答案】C【详解】A．根据电磁驱动原理，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，但线圈比磁铁转得慢，故A错误；B．当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；C．当转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，产生感应电流，楞次定律可知，产生的安培力将阻碍铜盘切割磁感线运动，使铜盘转动将变慢，故C正确；D．在运输时要把微安表的两个正、负接线柱用导线连在一起，根据电磁阻尼的原理可知，这样做可以减小电表指针摆动角度，使电表指针不受损坏，故D错误。故选C。04电磁阻尼与电磁驱动15．（2025·辽宁锦州·阶段练习）关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法不正确的是（）A．电磁炉利用电磁阻尼工作，电磁起重机利用电磁驱动工作B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用【答案】A【详解】A．电磁炉利用涡流工作，电磁起重机利用电磁驱动工作，故A错误，符合题意；B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流，故B正确，不符合题意；C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理，故C正确，不符合题意；D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用，故D正确，不符合题意。故选A。16．（24-25高三上·辽宁·阶段练习）如图所示为探究电磁驱动的实验装置。该装置是一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁铁静止，然后匀速转动磁铁，观察铝框的运动，下列说法正确的是（）A．铝框与磁铁转动方向相反B．铝框始终与磁铁转动的一样快C．铝框是因为受到安培力而转动的D．当磁铁停止转动后，若不计空气阻力和一切摩擦，则铝框将永远转动下去【答案】C【详解】A．根据楞次定律的推论“来拒去留”可知，转动磁铁时，铝框会跟着转动，且转动方向与磁铁转动方向一致，故A错误；BC．铝框与磁铁之间存在相对运动，导致穿过铝框的磁通量发生了变化，所以在铝框中产生了感应电流，然后感应电流受到磁铁周围的磁场对它的安培力作用转动了起来，又因为感应电流的磁场只是阻碍磁通量的变化，并不是阻止，所以铝框转动的速度要比磁铁转动速度慢，故B错误，C正确；D．当磁铁停止转动后，铝框由于惯性会继续转动，但是在转动过程中由于与磁铁的相对位置发生变化，穿过铝框的磁通量发生了变化，所以铝框自身会产生感应电流，产生的安培力会阻碍物体间的相对运动，即使没有空气阻力和摩擦，铝框最终也会停下来，故D错误。故选C。17．（23-24高二下·江苏扬州·阶段练习）如图所示，将强磁体从长玻璃管中某一高度由静止释放后穿过线圈的过程中，计算机通过电压传感器可以记录下落时的电压变化，则下列说法正确的是（）A．若仅将线圈匝数增加，则电压的最大值也增加B．若仅降低磁体的释放点，电压最大值不变C．若将长玻璃管换成铜管，则电压的最大值不变D．若释放时磁体的N极向下靠近线圈，则线圈的电流为（俯视）顺时针【答案】A【详解】A．由法拉第电磁感应定律若仅将线圈匝数增加，则电压的最大值也增加，故A正确；B．若仅降低磁体的释放点，强磁体穿过线圈时的速度将减小，磁通量变化变慢，电压的最大值将减小，故B错误；C．若将长玻璃管换成铜管，铜管会产生涡流，阻碍强磁体下落，强磁体穿过线圈时的速度将减小，磁通量变化变慢，电压的最大值将减小，故C错误；D．若释放时磁体的N极向下靠近线圈，由楞次定律可知线圈的电流为（俯视）逆时针，故D错误。故选A。18．（2024高二下·全国·专题练习）图甲、乙中磁场方向与轮子的转轴平行，图丙、丁中磁场方向与轮子的转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下（

）A．如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈B．如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈C．如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行D．如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行【答案】D【详解】AB．图甲、乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感应电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，AB错误；C．图丙中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会有磁场力阻碍轮子转动，C错误；D．图丁中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会有磁场力阻碍轮子转动，使轮子较快停下来，D正确。故选D。19．（2024·吉林延边·一模）物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（）A．法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，转动小磁针，圆盘也会同向转动C．费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会逆时针（俯视）转动D．法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现【答案】B【详解】A．圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，产生感应电流，故A错误；B．阿拉果圆盘实验中，转动圆盘或小磁针，都产生感应电流，因安培力的作用，另一个物体也会跟着转动，属于电磁驱动，故B正确；C．开关闭合瞬间，圆盘受到电场力作用而转动，由于金属小球带负电，再根据电磁场理论可知，产生逆时针方向的电场，负电荷受到的电场力与电场方向相反，则有顺时针电场力，圆盘会顺时针（俯视）转动，故C错误；D．如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用就是电磁驱动，显然法拉第圆盘是机械能转化为电能的过程，并不是电磁驱动，故D错误。故选B。20．（2024·辽宁·模拟预测）如图所示，足够长的等间距光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨所在空间存在竖直向上、磁感应强度大小恒定的匀强磁场，两根相同的金属棒、垂直放在导轨上。现给金属棒施加一个水平向右的恒力，下列说法正确的是（）A．金属棒一直做匀加速运动B．金属棒、均做加速运动，达到稳定状态时，两金属棒速度相等C．金属棒、均做加速运动，达到稳定状态时，两金属棒加速度相等D．处于稳定状态后，两金属棒中电流为零【答案】C【详解】给金属棒施加一个水平向右的恒力，金属棒开始向右做加速运动，金属棒切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可判断出金属棒、回路中有顺时针方向的感应电流，由左手定则可判断出金属棒受到向左的安培力，金属棒受到向右的安培力，金属棒、均向右做加速运动，对金属棒，由牛顿第二定律有对金属棒，由牛顿第二定律有由于安培力随金属棒相对金属棒的速度的增大而增大，所以金属棒向右做加速度逐渐减小的加速运动，金属棒做加速度逐渐增大的加速运动，当二者加速度相等时，二者速度之差不变，所受安培力不变，二者的加速度不变，所以稳定时，金属棒、以相同的加速度做匀加速运动，两金属棒中有电流。故选C。21．（2024·辽宁沈阳·一模）如图所示，用金属制成的平行导轨由水平和弧形两部分组成，水平导轨窄轨部分间距为，有竖直向上的匀强磁场，宽轨部分间距为，有竖直向下的匀强磁场；窄轨和宽轨部分磁场的磁感应强度大小分别为和，质量均为金属棒垂直于导轨静止放置。现将金属棒自弧形导轨上距水平导轨高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为，其余电阻不计，宽轨和窄轨都足够长，棒始终在窄轨磁场中运动，棒始终在宽轨磁场中运动，重力加速度为，不计一切摩擦。下列说法不正确的是（）A．棒刚进入磁场时，棒的加速度方向水平向左B．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒和棒组成的系统动量守恒C．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，通过棒的电量为D．从棒进入磁场到两棒达到稳定过程，棒上产生的焦耳热为【答案】B【详解】A．根据右手定则，棒进入磁场时，棒的电流方向向外，则棒的电流方向向内，根据左手定则可得，棒的安培力方向向左，所以棒加速度方向水平向左，故A正确；B．根据左手定则，棒受到的安培力方向都向左，故棒组成的系统合外力不为零，动量不守恒，故B错误；C．对棒，根据动能定理解得当棒达到稳定时即对棒，由动量定理对棒，由动量定理通过棒的电荷量为以上各式联立，解得故C正确；D．根据能量守恒解得则b棒上产生的焦耳热为故D正确。本题选不正确的，故选B。22．（2025·吉林松原·模拟预测）如图所示，两足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面内，匀强磁场方向垂直导轨平面向下，恒力F作用在金属棒上，金属棒以相同的加速度沿导轨滑动，某时刻撤去F。已知运动过程中，、始终与导轨垂直并接触良好，下列说法中正确的是（）A．撤去前，两棒速度相同B．撤去F前，两棒间距恒定C．撤去F后，的速度不小于的速度D．撤去后，两棒在相等时间内产生的焦耳热相同【答案】C【详解】A．撤去前，金属棒、以相同的加速度沿导轨滑动，只有二者速度不同时，两棒电动势不等，金属棒才能做加速运动（关键：若速度相等，则回路中的感应电流为0，两金属棒都不受安培力，棒无法加速），A错误；B．撤去前，由于两棒受到安培力，感应电动势不等。则两棒速度差不为零，所以两棒间距不恒定，B错误；C．撤去后，金属棒做加速运动、做减速运动、当速度相等时，无感应电流。之后一直做匀速运动，所以的速度不小于的速度，C正确；D．撤去后，两棒的电流大小总相等，但两带电阻未知，所以两棒在相等时间内产生的焦耳热不一定相同、D错误。故选C。23．（2025·黑龙江·二模）国产电动汽车采用电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存。如图所示为该装置的简化模型，“日”字形的金属线框放在光滑的水平面上，各边长均为l，ab、cd、ef边电阻均为R，其余部分电阻可忽略不计。线框以速度v进入宽度为l的匀强磁场，最终恰好穿出磁场。已知磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向下，边界与ab边平行，则线框（）A．刚进磁场时，a端电势高于b端电势B．刚进磁场时，a、b两点间电势差为C．质量D．穿越磁场过程中ab边产生的热量【答案】C【详解】A．由右手定则可知，线框刚进入磁场时b端电势高，且其等效电路为：可知，a端电势低于b端，且，故AB均错误；C．由动量定理知，，解得，故C正确；D．ab棒发热分两个阶段：（1）ab棒在磁场中运动，由动量定理，有，解得过程中产生的热量（2）ab棒在磁场外运动过程中产生的热量所以，故D错误。故选C。24．（2024·吉林·模拟预测）列车进站时如图所示，其刹车原理可简化如下：在车身下方固定一矩形线框，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车的质量为m，车身长为s，线框的ab和cd长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框的总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度的大小为B。车头进入磁场瞬间的速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f。车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法不正确的是（

）A．列车进站过程中电流方向为abcdB．线框ab边进入磁场瞬间，加速度大小C．线框ab边进入磁场瞬间，线框的电流大小为D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量【答案】D【详解】A．列车进站过程中穿过线框的磁通量变大，由楞次定律可知列车进站过程中电流方向为abcd，故A正确，不符合题意；BC．列车ab边进入磁场瞬间产生的感应电动势为由闭合电路的欧姆定律得对列车由牛顿第二定律得联立解得故BC正确，不符合题意；D．列车从进站到停下来的过程中，减少的动能等于线框产生的热量与克服空气阻力产生的摩擦生热，故D错误，符合题意。故选D。25．（2025·黑龙江·二模）如图所示，两相邻宽度均为L的有界匀强磁场，其磁场方向相反，磁感应强度大小均为B。边长为L、电阻为R的单匝正方形线框abcd的ab边与磁场左边界共线，线框在外力作用下，以速度v匀速穿越有界磁场。以ab边刚进入磁场为计时零点，规定线框中感应电流i逆时针方向为正方向，力方向向右为正方向，ab边所受安培力为，外力为F，下列图像正确的是（）A． B．C． D．【答案】B【详解】时间内，由楞次定律可知，电流方向逆时针，感应电动势感应电流为ab两点间的电势差ab所受的安培力大小为方向向左，外力方向向右；时间内，由楞次定律可知，电流方向顺时针，感应电动势感应电流为ab两点间的电势差ab所受的安培力大小为方向向左，cd所受的安培力大小也为方向向左，则外力方向向右；时间内，由楞次定律可知，电流方向逆时针，感应电动势感应电流为ab两点间的电势差ab所受的安培力大小为cd所受的安培力大小为方向向左，则外力方向向右；综合分析可知选项B正确。故选B。26．（2025·黑龙江哈尔滨·三模）如图所示，有两个质量分别为和的正方形单匝导线框a、b，电阻均为，边长均为；它们分别系在一跨过两个轻质定滑轮的绝缘轻绳两端，在两导线框之间有一方向垂直纸面向里、宽度为2l的匀强磁场区域，磁感应强度大小为。开始时，线框b的上边框与匀强磁场的下边界重合，线框a的下边框到匀强磁场的上边界的距离为l。现将系统由静止释放，线框a恰好匀速穿越磁场区域。不计滑轮摩擦和空气阻力，重力加速度。则下列说法正确的是（）A．线框a穿出磁场区域时的电流大小为0.3AB．线框b进入磁场过程中产生的热量等于线框a机械能的减少量C．线框a穿越磁场区域时的速度大小为0.6m/sD．线框a进入磁场过程中安培力的冲量大于线框b进入磁场过程中安培力的冲量【答案】C【详解】A．设绳子的拉力为F，线框a匀速穿过磁场区域，则有其中，代入数据解得A错误；B．根据能量守恒定律可知，线框b进入磁场过程中产生的热量等于线框a机械能的减少量减去线框b机械能的增加量，B错误；C．线框a匀速运动时，二者速度大小相等，则有由欧姆定律可得解得C正确；D．安培力的冲量结合整理可得由于两线框的电阻、长度均相同，故线框a进入磁场过程中安培力的冲量等于线框b进入磁场过程中安培力的冲量，D错误。故选C。1．（2025·江西·高考真题）托卡马克是一种磁约束核聚变装置，其中心柱上的密绕螺线管（线圈）可以驱动附近由电子和离子组成的磁约束等离子体旋转形成等离子体电流，如图（a）所示。当线圈通以如图（b）所示的电流时，产生的等离子体电流方向（俯视）为（）A．顺时针 B．逆时针 C．先顺时针后逆时针 D．先逆时针后顺时针【答案】A【详解】由图（b）可知开始阶段流过CS线圈的电流正向减小，根据右手定则可知，CS线圈产生的磁场下端为N极，上端为S极，则穿过线圈周围某一截面的磁通量向下减小，由楞次定律可知产生的感应电场方向为顺时针方向（俯视），则产生的等离子体电流方向（俯视）为顺时针；同理在以后阶段通过CS线圈的电流反向增加时，情况与前一阶段等效，即产生的等离子体电流方向（俯视）仍为顺时针。故选A。2．（2025·北京·高考真题）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【答案】D【详解】A．有线圈时，磁铁受到电磁阻尼的作用，振动更快停止，故A错误；B．根据楞次定律，磁铁靠近线圈时，线圈的磁通量增大，此时线圈有缩小的趋势，故B错误；C．磁铁离线圈最近时，此时磁铁与线圈的相对速度为零，感应电动势为零，感应电流为零，线圈受到的安培力为零，故C错误；D．分析可知有无线圈时，根据平衡条件最后磁铁静止后弹簧的伸长量相同，由于磁铁和弹簧组成的系统损失的机械能为磁铁减小的重力势能减去此时弹簧的弹性势能，故系统损失的机械能相同，故D正确。故选D。3．（2025·广西·高考真题）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，一端固定，另一端均与金属棒中间位置相连，弹簧的弹性势能与形变量x的关系为；将金属棒移至导轨中间位置时，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（

）A．金属棒所受安培力冲量大小为B．每个弹簧对金属棒施加的冲量大小为C．每个定值电阻产生的热量为D．金属棒的平均输出功率为【答案】D【详解】A．根据而,解得，选项A错误；B．该过程中由动量定理解得每个弹簧对金属棒施加的冲量大小为，选项B错误；C．由能量关系可知回路产生的总热量每个定值电阻产生的热量为，选项C错误；D．金属棒的平均输出功率，选项D正确。故选D。4．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）如图，光滑水平面上存在竖直向上、宽度d大于的匀强磁场，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，宽均为L，电阻分别为R和。两线框在光滑水平面上以相同初速度并排进入磁场，忽略两线框之间的相互作用。则（

）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C．乙线框恰好完全出磁场区域时，速度大小为0D．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【答案】D【详解】A．根据楞次定律，甲线框进磁场的过程电流方向为顺时针，出磁场的过程中电流方向为逆时针，故A错误；B．甲线框刚进磁场区域时，合力为，乙线框刚进磁场区域时，合力为，可知；故B错误；CD．假设甲乙都能完全出磁场，对甲根据动量定理有，同理对乙有，解得，故甲恰好完全出磁场区域，乙完全出磁场区域时，速度大小不为0；由能量守恒可知甲、乙线框从刚进磁场区域到完全出磁场区域产生的焦耳热分别为，即；故C错误，D正确。故选D。5．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）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【答案】B【详解】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，线圈中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