物理二轮复习专项训练：电磁学专题 法拉第电磁感应定律的应用问题

2026届高三物理二轮复习专项训练：电磁学专题法拉第电磁感应定律的应用问题一、单选题1．如图所示，两个由不同导电材料做成质量相同、边长相同的线框A和线框B，线框的电阻大于。现将两个线框从同一高度由静止释放，下落到某一高度时进入磁场，磁场一直延伸到地面位置.不计空气阻力，设两线框落地时的动能大小分别为和，落地所用时间分别为和，下列说法正确的是（）A．

B．

C．

D．

2．如图所示，相距为d的足够长平行光滑金属导轨、与水平面间夹角为θ，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨上端接有一电阻。水平导体棒质量为m，以速度v沿导轨匀速下滑，棒与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g，则（）A．导体棒中电流方向为B．回路中的电动势为C．导体棒受到的安培力大小为D．回路中的电功率为3．如图所示，正方形线圈ABCD匀速向右进入匀强磁场，磁场宽度大于线圈边长。线框在（）A．①②位置处CD间电压相等 B．②位置处CD间电压较大C．①位置处A点电势高于B点电势 D．②位置处A点电势低于D点电势4．如图所示，和是竖直放置的两根平行光滑金属导轨，导轨足够长，间接定值电阻，金属杆保持与导轨垂直且接触良好。杆由静止开始下落并计时，杆两端的电压、杆所受安培力的大小随时间变化的图像，以及通过杆的电流、杆加速度的大小随杆的速率变化的图像，合理的是（）

A．

B．

C．

D．

5．如图所示，用同样导线制成的正方形线圈ABCD，边长为l。线圈以速度v向右匀速进入磁感应强度为B的匀强磁场过程中，CD两端电势差UCD为（）A． B． C． D．6．如题图所示，静置于水平面的矩形闭合线圈，匝数为，总电阻为，长度，，该线圈的中轴线两侧分别有磁感应强度大小均为、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于线圈平面。两磁场同时以大小为的速度水平向右运动瞬时，线圈所受磁场作用力大小为（）A． B． C． D．7．如图为某同学设计的电磁弹射装置示意图，平行的足够长光滑水平导轨MN、PQ间距为，置于磁感应强度为的匀强磁场中，质量为，长度为导体棒ab垂直放在导轨上。单刀双掷开关先打向c，内阻不计电动势为的电源给电容为C的电容器充电，充完电后打向d，导体棒ab在安培力的作用下发射出去。阻力不计，下列说法正确的是（）A．导体棒达到最大速度前，做加速度逐渐增大的加速运动B．导体棒以最大速度发射出去后，电容器储存的电荷量为零C．导体棒能达到的最大速度为D．导体棒达到最大速度时，电容器放出的电荷量为8．如图所示abcd为一竖直放置的矩形导线框，其平面与匀强磁场方向垂直。导线框沿竖直方向从磁场上边界开始下落，直到ab边出磁场，则以下说法正确的是（）A．若线圈进入磁场的平均速度与离开磁场的平均速度不同，则两个过程中通过导体横截面上的电荷量不相等B．线圈cd进入磁场和ab离开磁场时导体上所受安培力的功率相等C．线圈从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中通过导体上产生的电热等于线圈重力势能的减小量D．若线圈在ab边出磁场前已经匀速运动，增大线圈的匝数，出磁场时匀速运动的速度不变9．如图所示，两根平行长导轨水平固定，左端接一电容C（初始时不带电），光滑金属棒垂直导轨放置，金属棒和导轨的电阻不计，导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场。时刻，金属棒在水平恒力F的作用下由静止开始运动，运动中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，则金属棒运动中的速度v、流过金属棒的电荷量q、金属棒运动的位移x、加速度a随时间t的变化关系可能正确的是（）

A．

B．

C．

D．

10．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二、多选题11．如图所示，倾角的足够长平行金属导轨宽度为，其上端连接电阻，等高的两点P、Q上方导轨光滑，其空间内有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，P、Q两点下方导轨不光滑，空间无磁场．质量为、电阻为的金属棒b放置在P、Q位置，将质量为、电阻为的金属棒a从P、Q上方某位置由静止释放，当a棒匀速运动时与静止的b棒发生弹性碰撞，碰撞后a棒运动到达最高点．两棒与不光滑导轨间的动摩擦因数，重力加速度，，，金属棒与导轨接触良好，其他电阻不计。以下说法正确的是（）A．a棒匀速运动速度大小为B．b棒运动的位移大小C．a棒沿导轨向上运动到最高点所用时间为D．两棒可以发生两次碰撞12．如图所示，三个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直。现用垂直磁场边界的水平力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的感应电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量为正值，水平力F向右为正。下列能反映线框中的磁通量、感应电动势E、水平力F和线框消耗的电功率P随时间t的变化规律的图像是（

）A． B．C． D．13．如图所示，水平间距为L，半径为r的二分之一光滑圆弧导轨，为导轨最低位置，与为最高位置且等高，右侧连接阻值为R的电阻，圆弧导轨所在区域有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场。现有一根金属棒在外力的作用下以速度从沿导轨做匀速圆周运动至处，金属棒与导轨始终接触良好，金属棒与导轨的电阻均不计，则该过程中（）A．经过最低位置处时，通过电阻R的电流最小B．经过最低位置处时，通过金属棒的电流方向为C．通过电阻R的电荷量为D．电阻R上产生的热量为14．如图所示，宽度为L的足够长的光滑金属导轨，与水平面的夹角为θ，电阻不计，上端连接一阻值为R的电阻，磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直于导轨平面向下。现有一质量为m、电阻为r的金属杆沿导轨由静止下滑，下滑达到最大速度时，运动的位移为x，则（）A．此过程中电阻R上的电流方向为a指向bB．金属杆下滑的最大速度为C．此过程中电阻R产生的焦耳热为D．当导体棒速度达到时，加速度大小为15．如图所示，竖直放置的固定光滑“”形导轨宽为L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度为B。质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g。金属杆（

）A．刚进入磁场Ⅰ时加速度大小大于gB．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间无磁场区的运动时间C．穿过两磁场产生的总热量为D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度16．如图所示，两间距为L的光滑平行金属导轨水平固定，导轨电阻不计，垂直于导轨的直线MN的右侧存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。在MN左侧，两根材料相同、长度均为L的金属棒a、b垂直于导轨分别以、的速度水平向右运动。已知a棒的质量为4m，电阻为R，b棒的质量为m，a棒进入磁场的瞬间，b棒的速度大小为，运动过程中两棒与导轨始终接触良好，下列说法正确的是（）A．b棒的电阻为4RB．两棒稳定后的速度大小为C．从b棒进入磁场到a棒刚进入磁场，通过b棒的电量为D．从a棒进入磁场到两棒稳定，a棒上产生的电热为三、解答题17．如图所示，光滑水平面上正方形导线框以初速度进入方向竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，磁场边界与边平行，线圈的质量为，边长为，线框完全进入磁场时的速度大小为。(1)求线框边刚进入磁场时两端的电压；(2)在图示虚线位置给线框一个向右的瞬时冲量，使得线框离开和进入磁场的时间相同，求冲量的大小。18．如图所示，两完全相同的金属导轨ABC、DEF正对竖直固定，间距为L，粗糙导轨AB、DE竖直，足够长的光滑导轨BC、EF与水平面的夹角为；长度略大于L的金属导体棒MN、PQ与导轨始终垂直且接触良好，电阻均为R，质量均为m，整个装置处于垂直斜面BCFE向下的匀强磁场（图中未画出）中，磁感应强度为B，从静止释放PQ，当PQ在倾斜导轨上匀速滑动时，再释放MN，MN保持静止（不计金属导轨电阻），重力加速度为g，。求：（1）PQ匀速滑动的速度大小；（2）MN与金属导轨间动摩擦因数的最小值（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。19．如图甲所示，电阻R=3Ω，导体棒AB的电阻r=3Ω，AB垂直放在倾角α=37°足够长的光滑平行导轨上。AB的长度等于导轨宽度为L=10cm，PQCD区域内有垂直于导轨平面的匀强磁场，该区域面积S=0.6m2，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。将AB在t=0时由静止释放，在t=1s时进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，导轨电阻不计，不计空气阻力。求：(1)AB与PQ的距离；(2)AB进入磁场时的感应电动势；(3)在前1.5s内电路中产生的内能。20．如图所示，两根电阻忽略不计、足够长的平行光滑金属导轨固定在倾角的同一斜面上，导轨上端连接一阻值为R的定值电阻。水平虚线、位于导轨所在平面内且与导轨垂直，、间（不含边界）充满垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两根细直导体棒Ⅰ、Ⅱ水平静置在导轨上，与两导轨垂直并接触良好，两导体棒长度与导轨间距相等。现将导体棒Ⅰ、Ⅱ分别从图示位置同时由静止开始释放，两导体棒均能匀速穿过磁场区域，当导体棒Ⅰ刚穿出磁场时，导体棒Ⅱ正好进入磁场。已知导体棒Ⅰ的质量为m、电阻为R，导体棒Ⅱ的质量为2m、电阻为2R，由静止释放时，导体棒Ⅰ到的距离为d，重力加速度为g，求：（1）导体棒Ⅰ穿过磁场过程中所受磁场作用力大小与导体棒Ⅱ穿过磁场过程中所受磁场作用力大小之比；（2）由静止开始释放时，导体棒Ⅰ、Ⅱ之间的距离，以及、之间的距离；（3）从静止释放到导体棒Ⅱ穿出磁场的整个过程中，导体棒Ⅰ与导体棒Ⅱ各自产生的总电热的比值。《2026届高三物理二轮复习专项训练：电磁学专题法拉第电磁感应定律的应用问题》参考答案题号12345678910答案BDBDCADDBD题号111213141516答案BCACBCBDABDABC1．B【详解】不计空气阻力，质量相同的线框A和线框B在同一高度时，所具有的重力势能相等，线框下落进入磁场区域时，做切割磁感线运动，将机械能转化为电能，即重力势能部分转化为动能，部分转化为电能。线框A电阻大，进入磁场时产生的感应电流小，克服安培力做功小，产生焦耳热小，所以落地时，A的动能大于B的动能；进入磁场时，线框A所受向上的磁场力小，进入磁场时的速度比线框B大，所以落地所用时间小。则，。故选B。2．D【详解】A．导体棒下滑过程中，根据右手定则可得，导体棒中电流方向为，故A错误；B．由于磁场方向与运动方向不垂直，所以回路中的电动势为故B错误；C．对导体棒受力分析，如图所示根据平衡条件可得故C错误；D．根据能量守恒可知，导体棒的重力势能转化为电能，所以回路中的电功率等于重力做功的功率，则故D正确。故选D。3．B【详解】AB．线圈进入磁场的过程中产生的感应电动势为E=BLv根据右手定则可知C为高电势，①位置处CD间的电压为②位置处CD间电压，故A错误，B正确；C．根据右手定则可知，感应电流为顺时针方向，①位置处A点电势低于B点电势，故C错误；D．②位置处没有感应电流，A点电势等于D点电势，故D错误。故选B。4．D【详解】C．设杆长为L，杆下落过程中切割磁感线产生的感应电流大小为故C错误；D．根据牛顿第二定律有即故D正确；B．杆所受安培力的大小为杆下落过程中先做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度保持不变，所以安培力随速度先增大，后不变，最终大小为mg，故B错误；A．导体杆两端的电压为速度先增大，后不变，所以U先增大，后不变，故A错误。故选D。5．C【详解】设线框电阻为R，线框进入磁场过程，CD切割磁感线，右手定则可知C点电势高于D点电势，CD相当于电源，电源电动势由于CD两端电势差为路端电压，则有故选C。6．A【详解】根据题意可知，磁场向右运动则线圈边切割磁感线产生方向的电流，边产生方向的电流，根据安培定则可知电路中的感应电流为线圈中和边受到安培力的作用，所受安培力为解得故选A。7．D【详解】A．导体棒达到最大速度前，棒受到的安培力依题意，电容器放电过程，极板间电压U减小，且棒速度增大，则导体棒向右运动过程安培力逐渐减小，做加速度逐渐减小的加速运动，故A错误；B．当电容器电压与棒产生的感应电动势大小相等时，棒达到最大速度，此时电容器电压不为零，则电荷量不为零，故B错误；C．导体棒达到最大速度时根据可得由动量定理，可得又联立，解得，故C错误，D正确。故选D。8．D【详解】A．根据可知，线圈进入磁场的平均速度与离开磁场的平均速度不同，线圈进入磁场和离开磁场的过程中通过导体横截面上的电荷量相等，故A错误；B．线圈进入磁场和离开磁场时导体上所受安培力做负功，此时安培力的功率为线圈进入磁场和离开磁场时速度大小不确定，故安培力功率不一定相等，故B错误；C．根据能量守恒可知线圈从进入磁场到完全离开磁场的过程中通过导体上产生的电热等于线圈重力势能的减小量减去动能的变化量，线圈进入磁场和离开磁场时速度、动能关系不确定，故C错误；D．若线圈在ab边出磁场时已经匀速运动，设单匝线圈的质量为m0，单匝线圈的电阻为R0，则有则此时线圈下落的速度与线圈的匝数无关，故D正确。故选D。9．B【详解】D．金属棒运动中产生的感应电动势始终等于电容器两端的电压，设金属棒在极短时间内的速度变化量为，则回路中的电流对金属棒有联立可得恒力F不变，a为一定值，则金属棒做匀加速直线运动，D错误；A．金属棒的速度为过原点的倾斜直线，A错误；C．金属棒运动的位移为抛物线的一部分，C错误；B．流过金属棒的电荷量为过原点的倾斜直线，B正确。故选B。10．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。11．BC【详解】A．a棒匀速运动，由平衡条件得又有解得故A错误；B．两棒发生弹性碰撞，动量守恒定律和能量守恒定律，有得b棒沿斜面向下做减速运动，b棒运动位移大小为，由动能定理解得故B正确：C．碰撞后a棒沿斜面向上运动到最高点所用时间为t，其位移由动量定理有通过a棒电量得故C正确；D．a棒再次到达P、Q位置时速度一定小于，a棒不用下降时速度已经为零，两棒一定不可能发生第二次碰撞，故D错误。故选BC。12．AC【详解】A．当线框运动时间为时，磁通量向外均匀增加直至最大；时，向里的磁通量均匀增加，向外的磁通量均匀减小，总磁通量向外均匀减小直至零，时，总磁通量向里均匀增加直至最大；时，向外的磁通量均匀增加，向里的磁通量均匀减小，总磁通量向里减小直至零，时，总磁通量向外均匀增加至最大；时，向外的磁通量均匀减小直至零，故A正确；B．当线框运动时间为时，仅右侧边切割磁感线，感应电动势为，感应电流沿顺时针方向，感应电动势为负值；时，左右两侧边同时切割磁感线，感应电动势，感应电流沿逆时针方向，感应电动势为正值；时，左右两侧边同时切割磁感线，感应电动势，电流沿顺时针方向，感应电动势为负值；时，仅左侧边切割磁感线，感应电动势，电流沿逆时针方向，感应电动势为正值，故B错误；C．线框受到的安培力的方向一直与运动方向相反，故外力F一直向右，又匀速运动，则外力F大小与安培力大小相同，当线框运动时间为时，安培力，时，两边同时切割磁感线，感应电动势变为两倍，由可知，电流变为原来的两倍，同时有两根导线受到安培力，线框受到的总安培力；时，安培力，故C正确；D．线框消耗的电功率，根据上述分析可知，线框在运动时间为、时，，时，，故D错误。故选AC。13．BC【详解】A．金属棒从位置运动到轨道最低位置处的过程中，水平分速度即有效切割速度逐渐增大，由可知金属棒产生的感应电动势增大，则通过R的电流大小逐渐增大；金属棒从轨道最低位置运动到处的过程中，水平分速度即有效切割速度逐渐减小，由可知金属棒产生的感应电动势减小，则通过R的电流大小逐渐减小，故经过最低位置处时，通过电阻R的电流最大，故A错误；B．由右手定则可知，经过最低位置处时，通过金属棒的电流方向为，故B正确；C．通过电阻R的电荷量为故C正确；D．金属棒做匀速圆周运动，切割磁感线的有效速度为是金属棒的速度与水平方向的夹角，则金属棒产生的感应电动势为则回路中产生正弦式交变电流，可得感应电动势的最大值为有效值为由焦耳定律可知，R上产生的热量故D错误。故选BC。14．BD【详解】A．由右手定则，此过程中电阻R上的电流方向为b指向a，A错误；B．由金属杆受力平衡解得金属杆下滑的最大速度为B正确；C．由动能定理由功能关系，此过程中电阻R产生的焦耳热为C错误；D．当导体棒速度达到时，由牛顿第二定律解得加速度D正确。故选BD。15．ABD【详解】A．由题意可知，金属杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，在磁场Ⅰ和Ⅱ之间做加速度为g的加速运动，所以金属杆在磁场Ⅰ中应该做减速运动，则感应电动势减小，安培力减小，做加速度减小的减速直线运动，而在磁场Ⅰ中和在磁场Ⅰ和Ⅱ之间速度变化量大小相同，位移相同，运动图像如图由图像的斜率表示加速度可知导体棒刚进入磁场Ⅰ的加速度大于重力加速度，且故穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间，故AB正确；C．由与导轨光滑，根据能量守恒定律可知，在运动过程中，金属杆的减小的重力势能全部转化为焦耳热和杆的动能，同时进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，所以从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ的过程中，所产生的焦耳热为Q=2mgd由于两磁场间不产生焦耳热，故通过磁场Ⅰ产生的热量为Q，通过磁场Ⅱ与通过磁场Ⅰ产生的焦耳热相同，故穿过两磁场产生的总热量为4mgd，故C错误；D．金属棒刚进入磁场Ⅰ时有，，解得导体棒刚出磁场Ⅰ过程由动能定理可得因导体棒在磁场中加速度减小，因此可知，解得故D正确。故选ABD。16．ABC【详解】A．两根材料相同、长度均为L的金属棒a、b，已知a棒的质量为4m，电阻为R，b棒的质量为m，则a棒的质量是b棒的4倍，可知a棒的横截面积是b棒的4倍，由电阻定律可知，b棒的电阻是a棒的4倍，则b棒的电阻为4R，A正确；B．两棒稳定后，两棒组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律可得解得B正确；C．从b棒进入磁场到a棒刚进入磁场，对棒