高考物理电磁感应常用模型模拟题精练专题17转动切割磁感线模型(原卷版+解析)

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练

专题17转动切割磁感线模型

一.选择题

1.（2022山东物理）如图所示，xOy平面的第一、三象限内以坐标原点O为圆心、半径为四L的扇形

区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场.边长为人的正方形金属框绕其始终在O点的顶点、在平面内

以角速度。顺时针匀速转动，，=0时刻，金属框开始进入第一象限，不考虑自感影响，关于金属框中感应

电动势E随时间，变化规律的描述正确的是（）

・

B

A.在，=0到7=三的过程中，E一直增大

2a）

B.在，=0到/=三的过程中，E先增大后减小

269

7T

C.在，=0到，=—过程中，E的变化率一直增大

4。

冗

D.在，二0到一的过程中，E的变化率一直减小

4G

2.（2020•浙江7月选考）如图所示，固定在水平面上的半径为，•的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感

应强度大小为8的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴00’上,

随轴以角速度匀速转动，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为。、板间距为d的平行板

电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦，下列说

法正确的是（）

A.棒产生的电动势为：町2幻

B.微粒的电荷量与质量之比为弱;

c.电阻消耗的电功率为省烂

D.电容器所带的电荷量为CB/co

3.（2022重庆第9次质检）如图甲所示，是一种手压式环保节能手电筒的结构示意图。使用时，迅速按压

手机，灯泡（可视为纯电阻）就能发光，这种不需要干电池的手电筒的工作原理是利用电磁感应现象。其

转动装置和齿轮传动装置的简化原理图如图乙、内所示。假设图乙中的转动装置由金属内圈和金属外圈构

成，内、外圈之间接有一根沿半径方向的金属条《力，灯泡通过电刷分别跟内外线圈相连接（图乙中未画出）。

整个转动装置固定在转动轴上，处于磁感应强度为8的匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面（纸面）向里。

图丙中的齿轮传动装置中A齿轮固定在转动装置的转动轴上，B、C齿轮同心固定，C轮边缘与手柄相啮合,

A、B齿轮边缘相啮合，手柄重力忽略不计（）

A.向卜.压手柄时，齿轮C逆时针转动

B.转动装置中的A齿轮逆时针转动时，电流由。流向〃

C.手柄向下向上运动时流过岫杆的电流方向相同

I）,流过灯泡的电流大小与手柄向下压的速度成正比

4.（2022•河北石家庄三模）如图所示的电路中，电流表为理想交流电表，定值电阻的阻值为R，长度为

/的金属棒OM可绕。点在竖直面内转动，M端固定一金属小环，长度略大于2/的金属棒PQ穿过小环，可

在小环的带动下绕P点在竖直面内转动。/=0时，金属棒OM在外界控制下以角速度/绕。端逆时针匀速

转动，且金属棒。M每次转至水平时立即以大小相等的角速度返回，整个装置处在磁感应强度大小为8、方

向垂直于纸面向里的匀强磁场中。两金属棒电阻不计，金属环与金属棒接触良好。下列说法正确的是（）

7T

A.该装置产生交流电的周期为一

CD

B.，二:时，电流表的示数为变?

2①2R

C.OM运动一个周期的过程中，流过定值电阻的电荷量为蟠

R

D.OM运动一个周期的过程中，定值电阻产生的焦耳热为也r丝

8R

5.（2022山东枣庄一模）如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，。为圆心，A。。为半圆的水平直径，

区域内有磁感应强度大小为8、方向垂直于竖宜平面向里的匀强磁场。在A、D两点各固定一颗水平的光滑

钉子，一个由细软导线制成的闭合导线框ACQE挂在两颗钉子上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮

下面挂重物，使导线处于绷紧状态。设导线框的电阻为心圆的半径为R,从右。时刻开始，将导线上的C

点绕圆心O以恒定角速度/从八点沿圆弧移动到。点，此过程中不考虑导线中产生的磁场。在C从八点移

动到D点的过程中，下列说法正确的是（）

A.导线框中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向

B.导线框中产生的电热为竺坦X

2r

C.通过导线框横截面的电荷量为工丝

r

I）.导线框中感应电动势随时间/的变化关系为《=0用?2cosm

6.（2022河南许昌一模）如图所示是铜制圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平固定的转轴上，它的边缘

正好在两磁极之间（磁板未画出;磁场方向和铜盘盘面垂直），两块铜片C、。分别与转动轴和铜盘的边缘接

触。使铜盘转动，电阻A中就有电流通过。设铜盘沿顺时针方向（从左向右看）匀速转动，两磁极之间的

磁场可视为匀强磁场，关于通过电阻A的电流，下列说法正确的是（）

A.正弦式交变电流

B.恒定电流，电流方向从上向下通过电阻R

C.恒定电流，电流方向从下向I:通过电阻R

D.电流大小不断变化，电流方向从F向上通过电阻R

7.（多选）（2020.广西南宁市高三第一次适应性测试）如图5所示为粗细均匀的裸铜导线制成的半径为r的圆

环，PQ为圆环的直径，其左侧上方的;圆面积内存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小为8,

圆环的电阻为2比一根长度为2八电阻为R的均匀金属棒MN以圆环的圆心O点为旋转中心，紧贴着圆环

以角速度”沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒与圆环始终接触良好，开始时MN与重合（）

图5

A.金属棒中感应电动势的最大值为Brco

0〜磊时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为需

B.

金属棒中电流的有效值是聆

C.

金属棒旋转一周电路中产生的热量为嘿已

D.

8.[2020年3月北京延庆模拟）如图9甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装置.有一个可绕

固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中实验时用导线连接铜盘的中心C。用导线通过滑片与

钢盘的边线D连接且按触良好，如图9乙所示，若用外力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生

感应电动势（）

甲图9乙

A.如图9甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中的磁通量发生了

变化

B.如图9甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势

C.如图9乙所示，用外力顺时钎（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自下而上

D.如图9乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的电流自上而下

9、（2020•金太阳高三下学期线上一模）如图所示，两光滑圆形导轨固定在水平面内，圆心均为。点，半径

分别为。=0.2m,r2=0.1m,两导轨通过导线与阻值R=2Q的电阻相连，一长为弓的导体棒与两圆形导

轨接触良好，导体棒一端以。点为圆心，以角速度0=l（X）rad，s顺时针匀速转动，两圆形导轨所在区域存

在方向竖直向下、磁感应强度大小8=2T的匀强磁场，不计导轨及导体棒的电阻，下列说法正确的是（）

A.通过电阻的电流方向为由b到。

B.通过电阻的电流为2A

C.导体棒转动时产生的感应电动势为4V

D.当与减小而其他条件不变时，通过电阻的电流减小

10.（2023湖南名校联考）半径分别为r和2r的同心半圆光滑导轨MN、PQ固定在同一水平面内，一

K为r、电阻为2R、质最为m且质最分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道上面，BA的延K线通过导轨的圆

心0,装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q

之间接有一阻值为R的电阻。导体棒AB在水平外力作用下，以角速度⑴绕O顺时针匀速转动，在转动过

程中始终与导轨保持良好接触。设导体棒与导轨间的动摩擦因数为由导轨电阻不计，重力加速度为g,则

下列说正确的是（）

A.导体棒AB两端的电压为|Bro?

B.电阻R中的电流方向从Q到N,大小为噜

33

C.外力的功率大小为一+Kmgr⑴

D.若导体棒不动，要产生同方向的感应电流，可使竖直向下的磁场的磁感应强度增加，旦变化得越来

越慢

11.（2023河北邯郸名校联考）如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里

的匀强磁场，导轨间距为I且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导轨电阻不计。现有一长为21的金

属棒垂直放在导轨上，在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度3转过60。的过程中（金属棒始终与

导轨接触良好，电阻不计）（）

A.通过定值电阻的电流方向由b到a

B.金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大

c.通过定值电阻的最大电流为£1^

R

D.通过定值电阻的电荷量为''.I'

2R

12.（2018湖南长郡中学实验班选拔考试）如图所示，x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和

垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度大小相同，现有四分之一圆形线框OMN绕。点逆时针匀速

转动，若规定线框中感应电流/顺时针方向为正方向，从图示时刻开始计时，则感应电流/及ON边所

受的安培力大小F随时间/的变化示意图.正确的是（）

ABC

13.如图所示为感应式发电机，a、6、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，。卜Q是铜盘轴线

导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是（）

A.将电流表的接线端M、N分别连接〃、。位置

B将电流表的接线端M、N分别连接6、〃位置

C.将电流表的接线端M、N分别连接。、02位置

D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置

14.如图所示为一圆环发电装置，用电阻R=4C的导体棒弯成半径L=0.2m的闭合圆环，圆心为O,COD

是一条直径，在0、。间接有负载电阻4=1Q。整个圆环中均有4=0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。

电阻〃=1C的导体棒贴着圆环做匀速运动，角速度3=300rad/s,贝4（）

A.当04到达0c处时，圆环的电功率为1W

B.当。4到达。。处时，圆环的电功率为2W

C.全电路最大功率为3W

D.全电路最大功率为4.5W

15.如图所示，半径为「的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场4中，绕。轴以角速度3沿逆时针方向匀速转

动，则通过电阻及的电流的方向和大小是（金属圆盘的电阻不计）（）

A.由。到d,/=警B.由〃到c,/=簪

C.由c•到d,/=告,D.由d到c,

二.计算题

1..（2022南京三模）（8分）某风速实验装置由风杯组系统（如图甲所示）和电磁信号产生系统（如图乙所

示）两部分组成.电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于风轮转轴上的导体棒OA组成（O点连接风轮转轴）,

磁场半径为L，磁感应强度大小为8,方向垂直纸面向里，导体棒OA长为L5L,电阻为，•.风推动风杯绕水

平轴顺时针匀速转动，风杯中心到转轴距离为2L.导体棒每转一周A端与弹性簧片接触一次，接触时产生的

电流强度恒为/.图中电阻为R，其余电阻不计.求：

（1）当导体棒与弹性簧片接触时，04两端电势差UOA;

（2）风杯的速率a

2.（2022河南名校联盟大联考）如图所示，右边是法拉第圆盘发电机，圆盘直径d=2m,转动方向如图

所示（从右向左看是逆时针），圆盘处于磁感应强度q=1T的匀强磁场中，左边有两条间距L=0.5m的平

行倾斜导轨，倾角8=37。，导轨处有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度区=2T,用导线把两导轨分别与

圆盘发电机中心和边缘的电刷连接，圆盘边缘和圆心之间的电阻r=1。。在倾斜导轨上水平放一根质量

〃z=lkg、电阻R=2C的导体棒，导体棒与导轨之间的动摩擦因数〃二05且始终接触良好，导体棒长度

也是L=0.5m,重力加速度月取lOm/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37。=0.6,cos37°=0.8,

其余电阻不计。求:

（1）若圆盘转动的角速度外=20rad/s时，产生的感应电动势；

（2）若导体棒静止在倾斜导轨上时，导体棒所受的安培力应满足的条件；

（3）若导体棒静止在倾斜导轨上时，圆盘转动的角速度/应满足的条件。

3.（2020•绍兴诸经中学期中）如图所示，曲和cd为质量m=0.1kg、长度L=0.5m、电阻R=0.3Q的两相同

金属棒，ab放在半径分别为门=0.5m和n=\m的水平同心圆环导轨上，导轨处在磁感应强度为8=0.2T

竖直向上的匀强磁场中；cd跨放在间距也为L=0.5m、倾角为0=30。的光滑平行导轨上，导轨处于磁感应

强度也为B=0.2T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路，

除导体棒电阻外其余电阻均不计.仍在外力作用下沿圆环导轨匀速转动，使cd在倾斜导轨上保持静止.重

力加速度为g=10m/s2.

（1）从上向卜.看必应沿顺时针还是逆时针方向转动？

（2）求他转动的角速度大小：

（3）若使他加速转动一周，同时用外力保持cd静止，则该过程中通过cd的电荷量为多少？

4.（12分）（2020高考仿真冲刺卷7）如图所示,在水平面内放置着金属导轨OACQA段是直径为a的半圆,AC

段是半径为a的］圆弧,半圆、;圆弧和虚线CO围成的区域内充满垂直于水平面向卜的匀强磁场（未画出），磁感

应强度大小为B;其余区域没有磁场.OP是一根长为a的均匀细金属棒，以恒定的角速度s绕O点顺时针旋转,

旋转过程中金属棒OP与圆弧均接触良好.已知金属棒OP的电阻为Ro,两个圆弧的电阻可忽略,开始时P点与

A点重合.求：

（l）t（Tv在）时刻,金属棒OP产生的感应电动势的大小.

（2）t（Tv白）时刻,金属棒OP所受到的安培力的大小.

5.有电阻的导电圆盘半径为R,其边缘用电阻不计的导电材料包裹，可绕固定点。在水平面内转动，其轴

心。和边缘处电刷4均不会在转动时产生阻力，空气阻力也忽略不计。用导线将电动势为£的电源、导电

圆盘、电阻和开关连接成闭合回路，如图1所示在圆盘所在区域内充满竖直向下的匀强磁场，如图2所示只

在A、。之间的一块圆形区域内存在竖直向下的匀强磁场，两图中磁场的磁感应强度大小均为8,且磁场区

域固定。如果将开关S闭合，圆盘将会转动起来。

（1）在图1中，将开关S闭合足修长时间后，圆盘转速达到稳定。

从上往下看，圆盘的转动方向是顺时针还是逆时针？

h.求稳定时圆盘转动的角速度co的大小。

（2）在图2中，进行了两次操作：第一次，当圆盘加速到so时将开关断开，圆盘逐渐减速停下；第二次，

当圆盘加速到2回时将开关断开，圆盘逐渐减速停下。已知从理论上可以证明：在圆盘减速过程中任意一个

极短的时间△/内，角速度的变化量△coY/入，，厂是该时刻圆盘在磁场区域受到的安培力的大小，我为常量。

求两次操作中从开始减速到停下的过程中圆盘转过的角度之比01：心。

（3）由于图1中的磁场范围比图2中的大，所以刚闭合开关瞬时，图I中圆盘比图2中圆盘加速得快。有

人认为：断开开关后，图1中圆盘也将比图2中圆盘减速得快。请分析说明这样的想法是否正确。

高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练

专题17转动切割磁感线模型

一.选择题

1.(2022山东物理)如图所示，无3,平面的第一、三象限内以坐标原点。为圆心、半径

为夜L的扇形区域充满方向垂直纸面向外的匀强磁场。边长为L的正方形金属框绕其始终

在。点的顶点、在xQy平面内以角速度①顺时针匀速转动，/=0时刻，金属框开始进入第

一象限。不考虑自感影响，关于金属框中感应电动势E随时间f变化规律的描述正确的是

()

x

O

B

A.在，=0到Z=三的过程中，上一直增大

2。

B.在，=0到，=三的过程中，E先增大后减小

2cu

C.在，=0到/=/-过程中，£的变化率一直增大

4。

7T

D.在，=0到/=—的过程中，E的变化率一直减小

【参考答案】BC

【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。

【名师解析】

如图所示

jrJr

在r=0到/=—的过程中，线框的有效切割长度先变天再变小，当/=—时，有效力割

2(o4co

长度最大为夜L，此时，感应电动势最大，所以在，=0到1=三的过程中，E先增大后

269

减小，故B正确，A错误；

CD.在/=()到/=/二的过程中，设转过的角度为，，由几何关系可得夕=5

4④

进入磁场部分线框面积S=L.Lsn」

2

穿过线圈的磁通量6=BS==tan⑹

2

，■/—，"/»

线圈产生的感应电动势E=0)=—,感应电动势的变化率一=E

ArAr

对中二里二吧丝求二次导数得空二sec2”“ana)t

2Ar

在，二0到，二二的过程中用九^§出2.[an初一直变大，所以石的变化率一直增大，故

4/

C正确，D错误。

2.(2020•浙江7月选考)如图所示，固定在水平面I.的半径为r的金属圆环内存在方向

竖直向上、磁感应强度大小为8的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与圆环接触良好，另一

端固定在竖直导电转轴OO,上，随轴以角速度①匀速转动，在圆环的A点和电刷间接有阻

值为R的电阻和电容为。、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于

静止状态。已知重力加速度为g,不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是()

A.棒产生的电动势为;8尸①

B.微粒的电荷量与质量之比为制;

c.电阻消耗的电功率为嘤%

D.电容器所带的电荷量为CBr2口

【参考答案】B

【名师解析】由法拉第电磁感应定律可知棒产生的电动势为E=Br\a）r=

选项A错

误。金属棒电阻不计，故巳容器两极板间的电压等于棒产生的电动势，微粒的重力与其受到

的电场力大小相等，有]=〃吆，可得2=制;，选项B正确。电阻消耗的电功率户=华=

42r4,）2I

f一,选项C错误。电容器所带的电荷量Q=CU=]C8//，选项D错误。

3.（2022重庆第9次质检）如图甲所示，是一种手压式环保节能手电筒的结构示意图。使

用时，迅速按压手柄，灯泡（可视为纯电阻）就能发光，这种不需要干电池的手电筒的工作

原理是利用电磁感应现象。其转动装置和齿轮传动装置的简化原理图如图乙、丙所示。假设

图乙中的转动装置由金属内圈和金属外圈构成，内、外圈之间接有一根沿半径方向的金属条

岫，灯泡通过电刷分别跟内外线圈相连接（图乙中未画出）。整个转动装置固定在转动轴上,

处于磁感应强度为8的匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面（纸面）向里。图内中的齿轮

传动装置中A齿轮固定在转动装置的转动轴上，B、C齿轮同心固定，C轮边缘与手柄相啮

合，A、B齿轮边缘相啮合，手柄重力忽略不计（）

A.向下压手柄时，齿轮C逆时针转动

B.转动装置中的A齿轮逆时针转动时，电流由。流向〃

C.手柄向下向上运动时流过面杆的电流方向相同

D.流过灯泡的电流大小与手柄向下压的速度成正比

【参考答案】D

【名师解析】由内图可知，向下压手柄时，齿轮C顺时针转动，A错误；

转动装置中的A齿轮逆时针转动时，金属条，而逆时针转动切割磁感线，回路闭合，由右手

定则知电流由方流向小B错误；手柄向下和向上运动时，A齿轮转动方向相反，流过，山

杆的电流方向相反，C错误；流过灯泡的电流

/_E_幽一《）欣^^~）_3（_

~R+r~R+r~2（R+r）

知与A齿轮的角速度成正比：A齿轮与B齿轮边缘点线速度大小相等，B齿轮与C齿轮边

缘角速度相等,C齿轮边缘线速度大小等于手柄上下运动的速度大小，由于各齿轮半径不变,

幺R

所以A齿轮的角速度切_匕二％二七风=8®二RcB二V手RB，与手柄上下运动

A一瓦一瓦一不一不一~^一病

的速度大小成正比，则流过灯泡的电流大小与手柄向下压的速度成正比，D正确。

【知识拓展】手压式环保节能手电筒的内部，有一发电机，通过手压发电，使灯泡发光。

4.（2022•河北石家庄三模）如图所示的电路中，电流表为理想交流电表，定值电阻的阻

值为R，长度为/的金属棒OM可绕O点在竖直面内转动，“端固定•金属小环，长度略大

于2/的金属棒PQ穿过小环，可在小环的带动下绕P点在竖直面内转动。，=0时，金属棒

0M在外界控制下以角速度。绕。端逆时针匀速转动，且金属棒0例每次转至水平时立即

以大小相等的角速度返回，整个装置处在磁感应强度大小为反方向垂直于纸面向里的匀强

磁场中。两金属棒电阻不计，金属环与金属棒接触良好，下列说法正确的是（）

0~~

A.该装置产生交流电的周期为工

（O

B.1=2时，电流表的示数为丝包

2①2R

7rm2

C.OM运动一个周期的过程中，流过定值电阻的电荷量为型一

R

D.0M运动一个周期的过程中，定值电阻产生的焦耳热为

8R

【参考答案】AD

【名师解析】

由图可知，闭合回路中能改变磁通量的区域为AOPM的面积，根据几何知识可得该区域

11,

<P=BS=—Bl（lsincot）--Bl~sincot

22

由于角速度相同，因此金属棒OM从右侧往左侧运动与从左侧往右侧运动，电场通量的变化

情况相同，因此金属棒OM移动半圆的时间即为一个周期，即

T=-

CO

故A正确:

B.感应电动势为

E==—8/%coscot

\t2

因此，当，二工时

2（0

E=0

故B错误；

T

C.由于电流会在工时改变方向，根据对称性，一个周期内流过定值电阻的电荷量为半个周

2

期的两倍，因此半个周期内流过定值电阻的电荷量为

AO

Q,=lt=—t=-^-\t=——=——

RRR2R

因此一个周期内流过定值电阻的电荷量为

故C错误；

D.感应电动势的最大值为

EBI

m'2"

由于是余弦交流电，因此感应电动势的有效值为

七有二?二」r8尸。

“J22,2

电流有效值为

.%Bl%

因此一个周期内定值电阻产生的焦耳热为

。=/沁二喝^

故D正确，

5.（2022山东枣庄一模）如图所示，在竖直平面内有一半圆形区域，。为圆心，A。。为半

圆的水平直径，区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场。在4、

。两点各固定一颗水平的光滑钉子，一个由细软导线制成的闭合导线框ACDE挂在两颗钉子

上，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂重物.使导线处于绷紧状态。设导线框

的电阻为「，圆的半径为R,从厂0时刻开始，将导线上的C点绕圆心。以恒定角速度/从

4点沿圆弧移动到。点，此过程中不考虑导线中产生的磁场。在。从A点移动到。点的过

程中，下列说法正确的是（）

A.导线框中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向

B.导线框中产生的电热为""""

2r

C.通过导线框横截面的电荷量为工空

D.导线框中感应电动势随时间，的变化关系为C=

【参考答案】AD

【名师解析】

设转过角度为例加，根据口何知识知，线框上部分的三角形的面积S=:・2R・Rsine=R2sin。

磁通量为。=3/＜端11族bNsincW,导线框中磁通量（方向向里）先增大后减小,由楞次定律

知感应电流磁场先向外后向里，感应电流先逆时针方向，后顺时针方向，A正确；

D.根据法拉第电磁感应定律E=---知e=a）BR2coscof,D正确；

Ar

c.根据q=7△/=&加=9_加=/2,c点从A移动到〃的过程中，△（!）=（）,所以

rAr-rr

4=0,C错误；

根据D项分析知电动势有效值为E=9萼=*38*,故电热。=旦.工=四幽乡，

V22r22r

故B错误。

6.（2022河南许昌一模）如图所示是铜制圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平固定的转

轴卜.它的边缘正好在两磁极之间（磁板未画;H;磁场方向和铜盘盘面垂直）.两块铜片。、

。分别与转动轴和铜盘的边缘接触。使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。设铜盘沿顺时针

方向（从左向右看）匀速转动，两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，关于通过电阻A的电

流，下列说法正确的是（）

A.正弦式交变电流

B.恒定电流，电流方向从上向下通过电阻R

C.恒定电流，电流方向从下向上通过电阻R

D.电流大小不断变化，电流方向从下向上通过电阻R

【参考答案】C

【名师解析】

圆盘转动时，相当于半径切割磁感线，因为匀速转动，则产生恒定不变的感应电流，根据右

手定则可知，D点相当电源的正极，则电流方向从下向上通过电阻心故选C。

7.（多选）（2020.广西南宁市高三第一次适应性测试）如图5所示为粗细均匀的裸铜导线制成

的半径为，的圆环，FQ为圆环的直径，其左侧上方的;圆面积内存在垂直圆环所在平面的匀

强磁场，磁感应强度大小为B,圆环的电阻为2凡一根长度为2八电阻为R的均匀金属棒

以圆环的圆心。点为旋转中心，紧贴着圆环以角速度s沿顺时针方向匀速转动，转动

过程中金属棒与圆环始终接触良好，开始时MN与PQ重合（）

A.金属棒中感应电动势的最大值为Br2①

B.0〜5时间内通过金属棒MN的横截面电荷量为鬻

C.金属棒中电流的有效值是

D.金属棒旋转一周电路中产生的热量为噜日

【参考答案】BD

【名师解析】只有当A/。、N。分别切割磁感线时，环中才有电流.M。、NO中的感应也

动势：E=^Bcor,故A错误；

金属棒中有电流时，电流为/=万匚=喏，

5+R

r-r>ry）

0〜1时间内通过金属棒MN的电荷量故B正确；

在一个周期内，只有半个周期的时间内金属棒中有电流，由电流有效值定义得芯亨=/，2R

必。

所以金属棒中电流的有效值/'="鎏二，故C错误：

O/\

依题意得Q=r2R息T,即。=飞-，故D正确.

8.（2020年3月北京延庆模拟）如图9甲所示是法拉第制作的世界上最早的发电机的实验装

置.有一个可绕固定转轴转动的铜盘，铜盘的一部分处在蹄形磁体中实验时用导线连接铜

盘的中心C。用导线通过滑片与钢盘的边线D连接且按触良好，如图9乙所示，若用外

力转动手柄使圆盘转动起来，在CD两端会产生感应电动势（）

甲图9乙

A.如图9甲所示，产生感应电动势的原因是铜盘盘面上无数个以C为圆心的同心圆环中

的磁通量发牛了变化

B.如图9甲所示，因为铜盘转动过程中穿过铜盘的磁通量不变，所以没有感应电动势

C.如图9乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的

电流自下而上

D.如图9乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，通过R的

电流自上而下

【参考答案】C

【名师解析】如图9甲所示，铜盘盘面可视作由无数沿半径方向的导线组成，铜盘盘面产

生感应电动势的原因是铜盘盘面沿半径方向的导线切割磁感线产生感应电动势，选项AB错

误；如图9乙所示，用外力顺时针（从左边看）转动铜盘，电路中会产生感应电流，由右手定

则可判断出通过R的电流自下而上，选项C正确D错误。

9、（2020•金太阳高三下学期线上一模）如图所示，两光滑圆形导轨固定在水平面内，员I心

均为。点，半径分别为0.2m,z;=0.1m,两导轨通过导线与阻值R=2Q的电阻相连,

一长为4的导体棒与两圆形导轨接触良好，导体棒一端以。点为圆心，以角速度

G=100rad/s顺时针匀速转动，两圆形导就所在区域存在方向竖直向下、磁感应强度大小

3=2T的匀强磁场，不计导轨及导体棒的电阻，下列说法正确的是（）

A.通过电阻的电流方向为由到。

B.通过电阻的电流为2A

C.导体棒转动时产生的感应电动势为4V

D.当弓减小而其他条件不变时，通过电阻的电流减小

【参考答案】c

【名师解析】

由右手定则可知，通过电阻的电流方向为。到力，故A若误；两圆环间导体棒在"时间内

扫过的面积AS'=(万片-4/)•等，由法拉第电磁感应定律可知，两圆环间导体棒切割磁感

线产生的感应电动势

£=—=-^^=-B(rr-<)6W=-x2x(O22-O.l2)xlOOV=3V

ArA/22

F3

通过电阻R的电流/=7=]A=1.5A,故B错误：导体棒转动时产生的感应电动势

E=坳7=坳=2x0.2x10°；。2V=4V

故C正确；当弓减小而其它条件不变时，两圆环间导体棒切割磁感线产生的感应电动势

口or-oz、的f)

E=BLv=仇弓-幻——；

变大，通过电阻的电流增大，故D错误。

故选C。

10.(2023湖南名校联考)半径分别为r和2r的同心半圆光滑导轨MN、PQ固定在同

一水平面内，一长为八日阻为2R、质量为m且质量分布均匀的导体棒AB置于半圆轨道

上面，BA的延长线通过导轨的圆心O,装置的俯视图如图所示。整个装置位于磁感应强度

大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。在N、Q之间接有一阻值为R的电阻。导体棒AB

在水平外力作用卜\以角速度3绕O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好

接触。设导体棒与导考L间的动摩擦因数为内导朝L电阻天计，重力加速度为g，则下列说正

确的是()

A.导体棒AB两端的电压为,Brs?

B.电阻R中的电流方向从Q到N,大小为赞

C.外力的功率大小为乌抹2■+$mgra)

D.若导体棒不动，要产生同方向的感应电流，可使竖直向下的磁场的磁感应强度增加,

且变化得越来越慢

【参考答案】BC

【名师解析】导体棒在匀强磁场中切割磁感线产生感应电动势E=BlV=BrXAy^=|

BPOJ,由等效电路可知：1=左鼻7=珠券，UAB=D£DE=JBA）,故A错误，B正确：由

KIZK，KK।ZK工

3BOr

能量的转化和守恒有：P^.=BIrV+fV=4R+|pmgrcD,故C正确：由楞次定律可知D

错误。

11.（2023河北邯郸名校联考）如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂

直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为1且足够长，左端接阻值为R的定值电阻，导

轨电阻不计。现有一长为21的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以。点为轴沿顺时针方

向以角速度co转过60。的过程中（金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计）（）

A.通过定值电阻的电流方向由b到a

B.金属棒刚开始转动时，产生的感应电动势最大

C.通过定值电阻的最大电流为上辿^

R

D.通过定值电阻的电荷量为工辿;

2R

【参考答案】D

【名师解析】金属棒以O点为轴沿顺时针方向转动，由右手定则可知，通过定值电阻的电

流方向由a到b,故A错误；当金属棒转过60。时有效的切割长度最大，产生的感应电动

2

势最大，感应电流最大。感应电动势最大值为：Ein=B*21v=B*21*=2Blo）,通过定值电

E

阻的最大电流为：Im=」=，故BC错误。通过定值电阻的电荷量为：q=Z\t,平均感

R

应电流为：=旦，平均感应电动势为：E=»△①=B・1•加1=立加2,解得：q=V3Bl

R222R

故D正确。

12.（2018湖南长郡中学实验班选拔考试）如图所示，x轴上方第一象限和第二象限分别有

垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度大小相同，现有四分之一•圆形

线框。WN绕O点逆时针匀速转动，若规定线框中感应电流/顺时针方向为正方向，从

图示时刻开始计时，则感应电流/及ON边所受的安培力大小/随时间/的变化示意图

,正确的是（）

【参考答案】.AD。

【名师解析】在0~加时间内，0M边切割第【象限中磁场的磁感线产生感应电动势和感应电

流，由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向（为负值）；在/o~2/o时间内，OM边切

割第II象限中磁场的磁感线，ON边切割第I象限中磁场的磁感线产生感应电动势和感应电

流，由楞次定律可判断出感应电流方向为顺时针方向（为正值），且大小为在07。时间内产

生的2倍：在2M~3/O时间内，ON边切割第n象限中磁场的磁感线产生感应电动势和感应电

流，由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向（为负值），且大小为在O“o时间内产

生感应电流大小。因此感应甩流/随时间t的变化示意图选项A正确B错误；在07。时间

内，ON边虽然有电流但没有进入磁场区域，所受安培力为零：在/o~2m时间内，感应电流

大小为在2/o~3/o时间内产生的2倍，ON边所受安培力为在2/o~3m时间内的2倍，ON边所

受的安培力大小/随时间/的变化示意图C错误D正确。

13.如图所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，。|、

。2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端。现在将铜盘转动，能观察到感

应电流的是（）

A.将电流表的接线端M、N分别连接〃、。位置

B.将电流表的接线端M、N分别连接0卜。位置

C.将电流表的接线端M、N分别连接。1、。2位置

D.将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置

【参考答案】B

【名师解析】当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘

边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流，例、N分别连接电源的两个

极即可，故可知只有B项正确。

14.如图所示为一圆环发电装置，用电阻R=4Q的导体棒弯成半径L=0.2m的闭合圆环，

圆心为O,C。。是一条直径，在0、。间接有负载电阻昭=1C。整个圆环中均有8=

0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。电阻r=1Q的导体棒。4贴着圆环做匀速运动，角速

度口=300rad/s，则（）

1I------

用

A

A.当OA到达OC处时，圆环的电功率为1W

B.当04到达OC处时，圆环的电功率为2W

C.全电路最大功率为3W

D.全电路最大功率为4.5W

【参考答案】AD

【名师解析】当0A到达。。处时，圆环的电阻为10,与R串联接入甩源，外电阻为2

C，棒转动过程中产生的感应电动势圆环上分压为IV,所以圆环上的

电功率为1W,A正确，B错误；当0A到达0。处时，圆环中的电阻为零，此时电路

中总电阻最小，而电前势不变，所以电功率最大为尸=表~=4.5亚，C错误，D正确。

/（1十r

15.如图所示，半径为，•的金属圆盘在垂直于盘面的匀强破场B中，绕0轴以角速度/沿逆

时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是（金属圆盘的电阻不计）（）

A.由。至S'B.由，至Ijc,

KK

C.由c到d,1=喘D.由d到C,/=弁

LKZA

【参考答案】D

【名师解析】由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c；而金属圆盘产生的感

应电动势所以通过电阻R的电流大小是/=堂。选项D正确。

LZ/\

二.计算题

1..（2022南京三模）（8分）某风速实验装置由风杯组系统（如图甲所示）和电磁信号产

生系统（如图乙所示）两部分组成.电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于风轮转轴上的导

体棒OA组成（。点连接风轮转轴），磁场半径为乙磁感应强度大小为3,方向垂直纸面向

里，导体棒。人长为1.5L,电阻为匚风推动风杯绕水平轴顺时针匀速转动，风杯中心到转轴

距离为2L导体棒每转一周4端与弹性簧片接触一次，接触时产生的电流强度恒为/.图中电

阻为凡其余电阻不计.求：

（1）当导体棒与弹性箸片接触时，0A两端电势差口如

（2）风杯的速率o.

【名师解析】.（8分）解:⑴由右手定则可知%>90（1分）

由欧姆定律可得（//=一次（没有标明正负的只得1分）（2分）

（2）导体棒中的电动势£=:以?”（2分）

由闭合电路