新高考物理一轮复习专题一0二电磁感应练习课件

这是一份新高考物理一轮复习专题一0二电磁感应练习课件，共60页。

2. (2023江苏,8,4分)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转 动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则(　    ) A.φO>φC　　　　B.φC>φAC.φO=φA　　　　D.φO-φA=φA-φC
3. (2020课标Ⅲ,14,6分)如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接 通的瞬间,可观察到     (　    ) A.拨至M端或N端,圆环都向左运动B.拨至M端或N端,圆环都向右运动
C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动
4. (2022广东,10,6分)(多选)如图所示,水平地面(Oxy平面)下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点,P点位于导线正上方,MN平行 于y轴,PN平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈,圆心在P点,可沿不同方向以相同的速 率做匀速直线运动,运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有(        )
A.N点与M点的磁感应强度大小相等,方向相同B.线圈沿PN方向运动时,穿过线圈的磁通量不变C.线圈从P点开始竖直向上运动时,线圈中无感应电流D.线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等
5. (2022北京,11,3分)如图所示平面内,在通有图示方向电流I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I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方向为a→b→c→d→aB.线框中产生的感应电流逐渐增大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
考点二　法拉第电磁感应定律
6. (2023湖北,5,4分)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,线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示,一正方形NFC线圈共3匝,其边 长分别为1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若 匀强磁场垂直通过此线圈,磁感应强度变化率为103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接 近 (　    ) V　 V　 V　D.4.3 V
7. (2023河北,8,6分)(多选)如图1,绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形,彼此接触良好,匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动,1、4同时沿图1箭头 方向移动,移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图2位置 时,金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中(　    ) A.金属杆所围回路中电流方向保持不变B.通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加
C.金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反D.金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同
8. (2022浙江1月选考,13,3分)如图所示,将一通电螺线管竖直放置,螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场,在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线 管共轴的金属薄圆管,其电阻率为ρ、高度为h、半径为r、厚度为d (d≪r),则 (　    ) A.从上向下看,圆管中的感应电流为逆时针方向B.圆管的感应电动势大小为 
C.圆管的热功率大小为 D.轻绳对圆管的拉力随时间减小
9. (2022全国甲,16,6分)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框,正方形线框的边长与圆线框的直径相等,圆线框的半径与正六边形线框的边长相等,如图所示。把 它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中,线框所在平面均与磁场方向 垂直,正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则 (　    ) A.I1I3>I2C.I1=I2>I3　　　　D.I1=I2=I3
10. (2021山东,8,3分)迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中,沿圆形轨道绕地球飞行。系绳卫星由两子卫星组成,它们之间的导体绳沿地球半径方向,如图所 示。在电池和感应电动势的共同作用下,导体绳中形成指向地心的电流,等效总电阻 为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力,可使卫星保持在原轨道上。已知 卫星离地平均高度为H,导体绳长为L(L≪H),地球半径为R、质量为M,轨道处磁感应 强度大小为B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响,据此可得,电池电动势为 (　    )
A.BL +  B.BL - C.BL + D.BL  - 
11. (2020浙江7月选考,12,3分)如图所示,固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l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ω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C、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 Bl2ωB.微粒的电荷量与质量之比为 
C.电阻消耗的电功率为 D.电容器所带的电荷量为CBr2ω
模型一　电磁感应中的单杆模型
1. (2023福建,4,4分)如图,M、N是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,导轨足够长且电阻可忽略不计;导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场,其左边界OO‘垂 直于导轨;阻值恒定的两均匀金属棒a、b均垂直于导轨放置,b始终固定。a以一定初速 度进入磁场,此后运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,并与b不相碰。以O为坐标 原点,水平向右为正方向建立x轴坐标;在运动过程中,a的速度记为v,a克服安培力做功 的功率记为P。下列v或P随x变化的图像中,可能正确的是(　    )
2. (2022全国甲,20,6分)(多选)如图,两根相互平行的光滑长直金属导轨固定在水平绝缘桌面上,在导轨的左端接入电容为C的电容器和阻值为R的电阻。质量为m、阻 值也为R的导体棒MN静止于导轨上,与导轨垂直,且接触良好,导轨电阻忽略不计,整个 系统处于方向竖直向下的匀强磁场中。开始时,电容器所带的电荷量为Q,合上开关S 后,(　    )
A.通过导体棒MN电流的最大值为 B.导体棒MN向右先加速、后匀速运动C.导体棒MN速度最大时所受的安培力也最大D.电阻R上产生的焦耳热大于导体棒MN上产生的焦耳热
3. (2021山东,12,4分)(多选)如图所示,电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上,Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加, Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放,进入Ⅱ区后, 经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下 行和上行的过程中,以下叙述正确的是 (　    )
A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C.金属棒不能回到无磁场区D.金属棒能回到无磁场区,但不能回到a处
4. (2021天津,11,16分)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=1 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成θ=30°角,N、Q两端接有R=1 Ω 的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置,ab两端与导轨始终有良好接触,已知ab的质量m=0. 2 kg,电阻r=1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B= 1 T。ab在平行于导轨向上的拉力作用下,以初速度v1=0.5 m/s沿导轨向上开始运动,可 达到最大速度v=2 m/s。运动过程中拉力的功率恒定不变,重力加速度g=10 m/s2。(1)求拉力的功率P;(2)ab开始运动后,经t=0.09 s速度达到 v2=1.5 m/s,此过程中 ab克服安培力做功W=0.06 J,求该过程中ab沿导轨的位移大小x。
答案    (1)4 W    (2)0.1 m
5. (2023全国甲,25,20分)如图,水平桌面上固定一光滑U型金属导轨,其平行部分的间距为l,导轨的最右端与桌子右边缘对齐,导轨的电阻忽略不计。导轨所在区域有方向 竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度也为l的金 属棒P静止在导轨上。导轨上质量为3m的绝缘棒Q位于P的左侧,以大小为v0的速度向 P运动并与P发生弹性碰撞,碰撞时间极短。碰撞一次后,P和Q先后从导轨的最右端滑 出导轨,并落在地面上同一地点。P在导轨上运动时,两端与导轨接触良好,P与Q始终 平行。不计空气阻力。求(1)金属棒P滑出导轨时的速度大小;(2)金属棒P在导轨上运动过程中产生的热量;
(3)与P碰撞后,绝缘棒Q在导轨上运动的时间。
答案    (1)     (2)m     (3) 
模型二　电磁感应中的双杆模型
6. (2021广东,10,6分)(多选)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨。圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁 场。金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好。初始时,可滑动的金属 杆MN静止在平行导轨上。若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中 始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有(　    )
A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小
7. (2023山东,12,4分)(多选)足够长U形导轨平置在光滑水平绝缘桌面上,宽为1 m,电阻不计。质量为1 kg、长为1 m、电阻为1 Ω的导体棒MN放置在导轨上,与导轨形 成矩形回路并始终接触良好,Ⅰ和Ⅱ区域内分别存在竖直方向的匀强磁场,磁感应强 度分别为B1和B2,其中B1=2 T,方向向下。用不可伸长的轻绳跨过固定轻滑轮将导轨 CD段中点与质量为0.1 kg的重物相连,绳与CD垂直且平行于桌面。如图所示,某时刻 MN、CD同时分别进入磁场区域Ⅰ和Ⅱ并做匀速直线运动,MN、CD与磁场边界平 行。MN的速度v1=2 m/s,CD的速度为v2且v2>v1,MN和导轨间的动摩擦因数为0.2。重 力加速度大小取10 m/s2,下列说法正确的是 (　    )
A.B2的方向向上　　　　B.B2的方向向下C.v2=5 m/s　　 　　D.v2=3 m/s
8. (2021福建,7,6分)(多选)如图,P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,间距为L,导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFHG矩形区域有一方向垂直导轨 平面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在t=t1时刻,两均匀金属棒a、b分别从磁 场边界EF、GH进入磁场,速度大小均为v0;一段时间后,流经a棒的电流为0,此时t=t2,b棒 仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b由相同材料制成,长度均为L,电阻分别为R和2R, a棒的质量为m。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好,a、b棒没有相 碰,则 (　    )
A.t1时刻a棒加速度大小为 B.t2时刻b棒的速度为0 C.t1~t2时间内,通过a棒横截面的电荷量是b棒的2倍D.t1~t2时间内,a棒产生的焦耳热为 m   
9. (2023湖南,14,14分)如图,两根足够长的光滑金属直导轨平行放置,导轨间距为L,两导轨及其所构成的平面均与水平面成θ角,整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀 强磁场中,磁感应强度大小为B。现将质量均为m的金属棒a、b垂直导轨放置,每根金 属棒接入导轨之间的电阻均为R。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,重力加速度为g。(1)先保持棒b静止,将棒a由静止释放,求棒a匀速运动时的速度大小v0;(2)在(1)问中,当棒a匀速运动时,再将棒b由静止释放,求释放瞬间棒b的加速度大小a0;(3)在(2)问中,从棒b释放瞬间开始计时,经过时间t0,两棒恰好达到相同的速度v,求速度v 的大小,以及时间t0内棒a相对于棒b运动的距离Δx。
答案    (1)     (2)2g sin θ    (3)gt0 sin θ+      
模型三　电磁感应中的线框模型
10. (2021湖南,10,5分)(多选)两个完全相同的正方形匀质金属框,边长为L,通过长为L的绝缘轻质杆相连,构成如图所示的组合体。距离组合体下底边H处有一方向水 平、垂直纸面向里的匀强磁场。磁场区域上下边界水平,高度为L,左右宽度足够大。 把该组合体在垂直磁场的平面内以初速度v0水平无旋转抛出,设置合适的磁感应强度 大小B使其匀速通过磁场,不计空气阻力。下列说法正确的是(　    )
A.B与v0无关,与 成反比B.通过磁场的过程中,金属框中电流的大小和方向保持不变C.通过磁场的过程中,组合体克服安培力做功的功率与重力做功的功率相等D.调节H、v0和B,只要组合体仍能匀速通过磁场,则其通过磁场的过程中产生的热量 不变
11. (2020浙江7月选考,21,10分)如图1所示,在绝缘光滑水平桌面上,以O为原点、水平向右为正方向建立x轴,在0≤x≤1.0 m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌 面上有一边长L=0.5 m、电阻R=0.25 Ω的正方形线框abcd,当平行于磁场边界的cd边 进入磁场时,在沿x方向的外力F作用下以v=1.0 m/s 的速度做匀速运动,直到ab边进入 磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点,在0≤t≤1.0 s内磁感应强度B 的大小与时间t的关系如图2所示,在0≤t≤1.3 s内线框始终做匀速运动。
(1)求外力F的大小; (2)在1.0 s≤t≤1.3 s内存在连续变化的磁场,求磁感应强度B的大小与时间t的关系;(3)求在0≤t≤1.3 s内流过导线横截面的电荷量q。
答案    (1)0.062 5 N    (2)B=  (3)0.5 C
12. (2022湖北,15,15分)如图所示,高度足够的匀强磁场区域下边界水平、左右边界竖直,磁场方向垂直于纸面向里。正方形单匝线框abcd的边长L=0.2 m、回路电阻R= 1.6×10-3 Ω、质量m=0.2 kg。线框平面与磁场方向垂直,线框的ad边与磁场左边界平 齐,ab边与磁场下边界的距离也为L。现对线框施加与水平向右方向成θ=45°角、大小 为4  N 的恒力F,使其在图示竖直平面内由静止开始运动。从ab边进入磁场开始,在竖直方向线框做匀速运动;dc边进入磁场时,bc边恰好到达磁场右边界。重力加速度大 小取g=10 m/s2,求:(1)ab边进入磁场前,线框在水平方向和竖直方向的加速度大小;(2)磁场的磁感应强度大小和线框进入磁场的整个过程中回路产生的焦耳热;
(3)磁场区域的水平宽度。 答案    (1)20 m/s2    10 m/s2(2)0.2 T    0.4 J    (3)1.1 m
13. (2023新课标,26,20分)一边长为L、质量为m的正方形金属细框,每边电阻为R0,置于光滑的绝缘水平桌面(纸面)上。宽度为2L的区域内存在方向垂直于纸面的匀强 磁场,磁感应强度大小为B,两虚线为磁场边界,如图(a)所示。(1)使金属框以一定的初速度向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的左、右边框始 终与磁场边界平行,金属框完全穿过磁场区域后,速度大小降为它初速度的一半,求金 属框的初速度大小。(2)在桌面上固定两条光滑长直金属导轨,导轨与磁场边界垂直,左端连接电阻R1=2R0, 导轨电阻可忽略,金属框置于导轨上,如图(b)所示。让金属框以与(1)中相同的初速度 向右运动,进入磁场。运动过程中金属框的上、下边框处处与导轨始终接触良好。求
在金属框整个运动过程中,电阻R1产生的热量。
答案    (1)     (2) 
考点一　电磁感应现象　楞次定律
1. (2023届江苏南通二模,7)斯泰瓦和托尔曼发现加速转动的金属环中产生了电流。正离子被金属晶格束缚相对金属环静止,而电子由于惯性相对金属环运动,正离 子和电子的运动共同产生电流。如图所示,金属环绕过圆心O且垂直于环平面的轴顺 时针转动,则(　    ) A.若匀速转动,金属环中会产生恒定电流B.若匀速转动,转速越大金属环中电流越大C.若加速转动,金属环中有顺时针方向的电流D.若加速转动,O点处的磁场方向垂直纸面向外
2. (2024届山东高三9月大联考,8)如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一个磁体,水平绝缘地面上放置一个闭合铝线圈,磁体在线圈圆心的正上方,将磁体竖直向上移动压 缩弹簧,然后由静止释放磁体,在磁体第一次向下运动过程中(磁体未接触地面),下列说 法正确的是 (　    ) A.俯视看,线圈中产生顺时针方向的电流B.磁体速度最大时,弹簧的弹力等于磁体的重力C.磁体运动到最低点时,线圈对地面的压力等于线圈的重力
D.如果仅将线圈的材料由铝换成铜(铜的电阻率比铝的小),其他条件不变,磁体由同一 高度向下运动,磁体运动的最低点相同
3. (2024届江苏南京学情调研,3)如图所示,圆形单匝金属线圈放置于粗糙的水平面上,磁场方向垂直线圈平面向里,磁感应强度按B=kt(k>0)规律变化,线圈始终保持静止, 下列说法正确的是(　    ) A.线圈中产生逆时针方向的感应电流B.线圈有扩张的趋势C.线圈有向右运动的趋势D.线圈中的张力保持不变
4. (2023届北京丰台二模,8)某实验小组的同学用如图所示装置研究电磁感应现象,软铁环上绕有M、N两个线圈,M线圈与电源和滑动变阻器相连,N线圈与电流表相 连,闭合开关S的瞬间,观察到电流表指针向右偏转。下列说法正确的是 (　    ) A.闭合S后,滑片P匀速向上滑动的过程中,电流表指针不偏转
B.闭合S后,滑片P加速向上滑动的过程中,电流表指针向左偏转C.断开S的瞬间,电流表指针不发生偏转D.断开S的瞬间,电流表指针向右偏转
5. (2024届上海高桥中学检测一,5)图为演示自感现象的实验电路,A1、A2为相同的灯泡,电感线圈L的自感系数较大,且滑动变阻器R接入电路中的阻值与线圈L的直流电 阻相等,下列判断正确的是 (　    ) A.断开开关S,灯A1、A2逐渐熄灭B.接通开关S,灯A2逐渐变亮
C.接通开关S,灯A1立即变亮D.断开开关S,灯A1逐渐熄灭,A2闪一下再逐渐熄灭
6. (2024届安徽江淮十校一联,6)如图所示,一不可伸长的细绳上端固定,下端系在边长为0.4 m的单匝正方形金属框CDEF的一个顶点C上,对角线DF水平,其中M、N分 别是边CD、CF的中点,M、N连线下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。 已知金属框每边的电阻均为0.035 Ω,在t=0到t=3.0 s时间内,磁感应强度大小随时间t的 变化关系为B=0.3-0.1t(T),规定垂直于纸面向外为磁场的正方向,则下列说法中正确的 是 (　    )
A.金属框中产生顺时针方向的感应电流B.t=2.0 s时金属框中产生的感应电动势E=1.6×10-2 VC.t=1.0 s时金属框所受安培力大小为4 ×10-3 ND.在t=0到t=2.0 s时间内金属框产生的焦耳热为1.4×10-3 J  
7. (2023届江苏扬州三模,7)如图所示,边长为a,电阻为R的正方形单匝导线框PQMN进入磁感应强度为B的匀强磁场。图示位置线框速度大小为v,此时 (　    ) A.NM间电势差等于NP间电势差B.线框中电流大小为 C.线框所受安培力大小为 
D.线框所受安培力方向与运动方向相反
8. (2023届河北部分学校3月月考,5)如图甲所示,电阻不计、间距为1 m的光滑平行金属导轨竖直放置,上端连接阻值为3 Ω的定值电阻R,虚线OO‘下方存在方向垂直于 导轨平面向里、磁感应强度大小为2 T的匀强磁场。现将质量为0.1 kg、电阻为1 Ω的 金属杆PQ从OO'上方某处由静止释放,金属杆PQ下落过程中始终水平且与导轨接触良 好,其加速度a与下落时间t的关系图像如图乙所示。重力加速度大小g=10 m/s2,下列说 法正确的是(　    )
A.金属杆PQ进入磁场后P端的电势较高B.金属杆PQ释放位置到OO'的距离为0.1 mC.金属杆PQ在磁场中稳定时的速度大小为2 m/sD.a-t图线在横轴上、下方与t轴所围的面积之比为2∶1
9. (2024届山东齐鲁名校一联,12)(多选)如图所示,水平金属圆环的半径为L,匀质导体棒OP的长度为2L,导体棒OP、电阻R1、电阻R2的阻值都为R0,电路中的其他电阻 不计。导体棒OP绕着它的一个端点O以大小为ω的角速度匀速转动,O点恰好为金属 圆环的圆心,转动平面内还有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导体棒OP转 动过程中始终与金属圆环接触良好。对导体棒OP转动一周的过程,下列说法正确的 是 (　    )
A.电阻R1两端的电压为 BL2ωB.电阻R1上产生的焦耳热为 C.通过电阻R1的电荷量为 
D.导体棒两端的电势差为 BL2ω
1. (2023届河北邢台二中期末,7)如图所示,左端接有阻值为R的定值电阻且足够长的平行光滑导轨CE、DF的间距为L,导轨固定在水平面上,且处在磁感应强度为B、竖 直向下的匀强磁场中,一质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直导轨放置且静止,导轨的 电阻不计。某时刻给导体棒ab一个水平向右的瞬时冲量I,导体棒将向右运动,最后停 下来,则此过程中(　    )
A.导体棒运动的时间大于 B.导体棒做匀减速直线运动直至停止运动C.电阻R上产生的焦耳热为  D.导体棒ab运动的位移为 
2. (2023届河北部分高中三模,7)如图所示,两根平行长导轨水平固定,左端接一电容为C的电容器(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。t=0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,则金属棒运动过程中的速 度v、通过金属棒横截面的电荷量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(　    )
3. (2023届山东济南三模,10)(多选)如图所示,两根足够长的光滑平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=0.1 m,导轨平面内分布着垂直导轨平面向里的匀强磁场,磁感应 强度大小B=5 T,导轨上端分别接有定值电阻和电源。质量为m=0.2 kg的金属棒MN紧 靠导轨水平放置,已知定值电阻的阻值R=1 Ω,电源电动势E=1.5 V、内阻r=0.5 Ω,重力 加速度g=10 m/s2,不计金属棒和导轨的电阻。闭合开关后将金属棒MN由静止释放,以 下说法正确的是(　    )
A.若开关与1接通,金属棒MN克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳热B.若开关与2接通,金属棒MN克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳热C.若开关与1接通,金属棒MN最终以8 m/s的速度匀速运动D.若开关与2接通,金属棒MN最终以1 m/s的速度匀速运动
4. (2023届湖北武汉2月调考,16)间距为L=0.5 m 的两根平行光滑金属导轨MN、PQ固定放置在同一水平面内,两导轨间存在磁感应强度大小为B=1 T、方向垂直导轨平 面的匀强磁场,导轨左端接入一阻值R=1 Ω的定值电阻,导体棒垂直于导轨放在导轨 上,如图所示。当水平圆盘匀速转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在水平方 向做往复运动,T形支架进而驱动导体棒在水平面内做简谐运动,以水平向右为正方向, 其位移x与运动时间t的关系为x=-0.5 cs (2t) m。已知导体棒质量为m=0.2 kg,总是保 持与导轨接触良好,除定值电阻外其他电阻均忽略不计,空气阻力忽略不计,不考虑电 路中感应电流产生的磁场,求:(1)在0~  s时间内,通过导体棒横截面的电荷量;
(2)在0~  s时间内,T形支架对导体棒做的功;(3)当T形支架对导体棒的作用力为0时,导体棒的速度。
5. (2023届湖北荆荆宜仙四市2月联考,10)(多选)如图所示,光滑的平行金属导轨固定在绝缘的水平面上,导轨处在垂直水平面向下的匀强磁场中,左侧导轨间的距离为2 L,右侧导轨间的距离为L,导体棒a、b垂直放置于导轨之间,且与导轨接触良好,导体棒 a、b的电阻相等,ma=4mb。第一次将导体棒b固定在右侧导轨上,使导体棒a以初速度v0 开始向右运动,直至回路中的感应电流变为0;第二次导体棒b未被固定且静止在右侧 导轨上,使导体棒a仍以初速度v0开始向右运动,直至回路中的感应电流也变为0。已知 前后两次回路中的感应电流变为0时,导体棒a仍处在左侧导轨上,不计导轨的电阻。下 列说法正确的是 (　    )
 A.第二次导体棒a和导体棒b组成的系统动量守恒B.第一次回路中产生的焦耳热是第二次的2倍C.第一次通过回路的电荷量是第二次的2倍D.第一次导体棒a动量的变化量大小是第二次的5倍
6. (2023届河北邯郸三模,10)(多选)两金属棒a、b垂直放置在如图所示足够长的光滑水平导轨上,金属棒a、b的质量分别为m和2m,电阻分别为r1和r2,导轨左边间距为l, 右边间距为3l,两导轨所在的区域处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B。两金 属棒与导轨接触良好且运动时始终与导轨垂直。某时刻金属棒a受到水平向右的恒力 F作用,a始终在导轨MN上运动,b始终在导轨PQ上运动,不计导轨电阻,经过足够长的时 间后,下列说法正确的是 (　    )
A.金属棒a与b均做匀变速直线运动且距离保持不变B.金属棒a的加速度为  C.流过金属棒a的电流大小为 
D.回路中的感应电动势保持不变,大小为 
7. (2023届福建名校联盟大联考,14)如图甲所示,间距为L=1 m的长直平行导轨固定在水平面上,虚线MN与导轨垂直,在其右侧有垂直导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度 大小为B=1 T,质量均为m=1 kg的金属棒P、Q垂直放在导轨上,P、Q与导轨间的动摩 擦因数均为μ,P棒到MN存在一段距离,t=0时刻起,P棒始终受到一方向水平向右、大小 为F=4 N的恒定拉力作用,其运动的v-t图像如图乙所示,其中t=0到t1=3 s的图线为直 线。已知P、Q棒接入电路的总电阻为R=1 Ω,运动过程中两棒未发生碰撞,不计导轨 的电阻,重力加速度g取10 m/s2。求:(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ;(2)P棒刚进入磁场时的加速度大小a;
(3)在t2时刻,电路电流为4 A,则此时P棒的速度大小vP。 答案    (1)0.2    (2)4 m/s2    (3)5 m/s
8. (2023届湖北部分地市州联合调研,16)如图所示,MCN与PDQ是一组足够长的平行光滑导轨,间距L=1 m,MC、PD倾斜,CN、DQ在同一水平面内,CD与CN垂直,C、D 处平滑连接。水平导轨间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小B=1 T。质量m= 0.1 kg、电阻R=1 Ω、长度为L的硬质导体棒a静止在水平导轨上,与a完全相同的导体 棒b从距水平面高度h=0.2 m的倾斜轨道上由静止释放,最后恰好不与a棒相撞,运动过 程中a、b棒始终与导轨垂直且接触良好。不计其他电阻和空气阻力,重力加速度g= 10 m/s2。(1)求b棒刚进入磁场时,a棒所受的安培力;(2)求整个过程中通过a棒横截面的电荷量q及a棒到CD的初始距离x0;
(3)a、b棒稳定后,在释放b棒的初始位置由静止释放相同的棒b2,所有棒运动稳定后,在 同一位置再由静止释放相同的棒b3,所有棒运动再次稳定后,依此类推,逐一由静止释 放b4、b5、…、bn。当释放的bn棒最终与所有棒运动稳定后,求从bn棒开始释放到与所 有棒运动保持相对稳定时,a棒上产生的焦耳热Qan,并算出n=3时a棒上产生的总焦耳热 Q。
答案    (1)1 N,方向水平向右 (2)0.1 C    0.2 m    (3)  J      J
9. (2023届安徽滁州定远开学考,9)(多选)如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合单匝金属线框,金属线框的质量为m,电阻为R。在金属线框的下方有一匀强磁 场区域,MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界,都与线框的bc边平行,磁场方向垂直于 线框平面向里。现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落,如图乙是金属 线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v-t图像,图中数据均为已知 量。重力加速度为g,不计空气阻力。下列说法正确的是 (　    )
A.金属线框刚进入磁场时感应电流方向沿adcba方向B.磁场的磁感应强度为  C.金属线框在0~t3时间内产生的焦耳热为mgv1(t2-t1)D.MN和PQ之间的距离为v1(t2-t1)
10. (2023届安徽合肥一模,10)(多选)为保证游乐园中过山车的进站安全,过山车安装了磁力刹车装置,磁性很强的钕磁铁安装在轨道上,正方形金属线框安装在过山车底 部。过山车返回站台前的运动情况可简化为如图所示的模型。初速度为v0的线框 abcd沿斜面加速下滑s后,bc边进入匀强磁场区域,此时线框开始减速,bc边出磁场区域 时,线框恰好做匀速直线运动。已知线框边长为l、匝数为n、总电阻为r,斜面与水平 面的夹角为θ。过山车的总质量为m,所受摩擦力大小恒为f,磁场区域上下边界间的距 离为l,磁感应强度大小为B,方向垂直斜面向上,重力加速度为g。下列说法正确的是 (　    )
A.线框刚进入磁场时,从线框上方俯视,感应电流的方向为顺时针方向B.线框刚进入磁场时,感应电流的大小为  C.线框穿过磁场的过程中,通过其横截面的电荷量为零D.线框穿过磁场过程中产生的焦耳热为(mg sin θ-f)·(s+2l)+ m -  
11. (2023届重庆九龙坡三调,10)(多选)如图,空间等距分布无数个垂直纸面向里的匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感应强度大小B=1 T,每一个磁场区域宽度及相邻 磁场区域间距均为d=1 m。现有一个边长l=0.5 m、质量m=0.2 kg,电阻R=1 Ω的单匝 正方形线框,以v0=8 m/s的初速度从左侧磁场边缘水平进入磁场,重力加速度g=10 m/s2, 下列说法正确的是 (　    )
A.线框刚进入第一个磁场区域时,加速度大小为10 m/s2B.线框穿过第一个磁场区域过程中,通过线框横截面的电荷量为0.5 CC.线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热为6.4 JD.线框从开始进入磁场到竖直下落过程中能穿过6个完整磁场区域  
12. (2024届江苏部分地区期初调研,14)如图所示,质量为m,电阻为R,边长为L的正方形单匝线框abcd放在光滑水平桌面上,MN右侧空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感 应强度大小为B,线框从左边界以初速度v进入磁场。求:(1)线框刚进入磁场时,ab两端的电压Uab;(2)线框完全进入磁场后的速度大小v'。
答案    (1)     (2)v- 
微专题21　电磁感应中的图像问题
1. (2021辽宁,9,6分)(多选)如图(a)所示,两根间距为L、足够长的光滑平行金属导轨竖直放置并固定,顶端接有阻值为R的电阻。垂直导轨平面存在变化规律如图(b)所 示的匀强磁场,t=0时磁场方向垂直纸面向里。在t=0到t=2t0的时间内,金属棒水平固定 在距导轨顶端L处;t=2t0时,释放金属棒。整个过程中金属棒与导轨接触良好,导轨与金 属棒的电阻不计,则 (　    )
A.在t= 时,金属棒受到安培力的大小为 B.在t=t0时,金属棒中电流的大小为 
C.在t= 时,金属棒受到安培力的方向竖直向上D.在t=3t0时,金属棒中电流的方向向右
2. (2023全国甲,21,6分)(多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上,管上有漆包线绕成的线圈,线圈的两端与电流传感器相连,线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布,下部的 3匝也均匀分布,下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离,如图(a)所示。现 让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落,电流传感器测得线圈中 电流I随时间t的变化如图(b)所示。则 (　    )
A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B.下落过程中,小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C.下落过程中,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.与上部相比,小磁体通过线圈下部的过程中,磁通量变化率的最大值更大
3. (2019课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在 垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一 位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好 为零。从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化 的图像可能正确的是 (　    )
4. (2020山东,12,4分)(多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等 大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正 方向运动(不发生转动)。从图示位置开始计时,4 s末bc边刚好进入磁场。在此过程中, 导体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab,二者与时间t的关系图像可 能正确的是     (　    )