押题精选12 电磁感应-2021年高考物理108所名校押题精选（解析版）

押题精选 12 电磁感应 1．在物理兴趣小组的活动中，某同学将轻质圆形铝板用细棉线悬挂在固定点 O上，铝板可以绕 O点自由 摆动，如图所示。在平行于铝板的竖直面内将一竖放的条形磁铁在铝板附近左右来回拉动（与铝板始终不 相碰），若空气流动对铝板的影响可忽略不计，则下列对这个实验结果的判断，正确的是（ ） A．铝板内不会产生感应电动势 B．铝板内能产生感应电动势但不会产生感应电流 C．铝板可以在安培力的作用下摆动起来 D．铝板始终保持静止不动 【答案】C 【详解】A．当条形磁铁靠近和远离铝板时，铝板切割磁感线，产生感应电动势，故 A错误； B．因铝板各部分切割磁感线的密集程度不同，磁通量的改变量不同，故各部分产生的感应电动势不同，由 此能产生感应电流，B错误； CD．铝板产生感应电流后，可安培力的作用下摆动起来，故 C正确，D错误； 故选 C。 2．涡流内检测技术是一项用来检测各种金属管道是否有破损的技术。下图是检测仪在管道内运动及其工作 原理剖面示意图，当激励线圈中通以正弦交流电时，金属管道壁内会产生涡流，涡流磁场会影响检测线圈 的电流。以下有关涡流内检测仪的说法正确的是（ ） A．检测线圈消耗功率等于激励线圈输入功率 B．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测线圈的电流强度不变 C．在管道内某处检测时，如果只增大激励线圈中交流电的频率，则检测仪消耗功率将变大 D．当检测仪从金属管道完好处进入到破损处检测时，管道壁中将产生更强的涡流 【答案】C 【详解】A．激励线圈输入功率大于检测线圈消耗功率，管道壁中产生涡流，有一定的热功率， P 激励=P 检测+P 热 故 A错误； B．增大频率，检测线圈的磁通量变化率变大，产生的感应电动势变大，则电流强度变大，故 B错误； C．增大频率，检测线圈的功率和管道产生的热功率变大，则检测仪消耗功率将变大，故 C正确； D．当检测仪从金属管到完好处进入破损处检测时，厚度减小，则管道壁中产生的涡流变小，故 D错误。 故选 C。 3．在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为 1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯 的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ） A．人有触电感觉是在电键闭合瞬间 B．人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流 C．断开电键时流过人的电流方向从 B→A D．断开电键时线圈中的电流突然增大 【答案】C 【详解】因为断电瞬间多匝线圈产生较大的自感电动势，所以人有触电感觉，此时人与线圈组成一个闭合 回路，则两者电流总是相等，线圈中的电流方向不变还是从左到右，但是流过人的电流方向从 B→A，根据 楞次定律可知，自感电动势是阻碍电流的减小，但不是阻止，所以线圈中的电流是逐渐减小的，所以 ABD 错误；C正确； 故选 C。 4．某同学设计了如图所示点火装置。在一个用许多薄硅钢片叠合而成的直条形铁芯上套有两个彼此绝缘且 靠近的线圈 A和 B，调节触点 K与带有铁头的弹簧片 P恰好接触，合上开关 S后，就能在火花塞的两电极 M、N之间产生火花。关于该设计方案，下列说法正确的是（ ） A．不可行，因为电源是直流电 B．不可行，因为两个线圈的磁通量没有变化 C．可行，且 A的匝数比 B多时，点火效果更好 D．可行，且 M、N做成针状时，点火效果更好 【答案】D 【详解】AB．当开关闭合时，线圈 B的磁通量发生变化，有感应电动势产生，会在火花塞的两电极 M、N 之间产生火花，AB错误； C．根据 1 B 2 A I n I n  可知，当 A线圈的匝数与 B线圈的匝数比值越大时，点火效果更好，C错误； D．火花放电和尖端放电可以交集，尖端放电可以使点火效果更好，D正确。 故选 D。 5．在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能将车的动能转化为电能，启动时再将电能转化为动能，从而 实现节能减排。图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁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．图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生电流，则不会有 磁场力阻碍轮子的运动，选项 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 产生磁场力阻碍轮子转动，选项 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，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，选项 D正确； 故选 D。 6．磁电式电流表是常用的电学实验器材。如图所示，电表内部由线圈、磁铁极靴、圆柱形.软铁螺旋弹簧等 构成。下列说法正确的是（ ） A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场. B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变 C．通电线圈通常绕在铝框上，主要因为铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生 D．在运输时.通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是应用了电磁阻尼的原理 【答案】D 【详解】A．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，故 A选项错误； B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故 B选项错误； C．用金属铝做线圈框架，主要的原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的 准确性更高。2、铝材料较轻、电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来。故 C选项错 误； D．运输过程中由于振动会使指针不停摆动，可能会使指针损坏。将接线柱用导线连在一起，相当于把表的 线圈电路组成闭合回路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针 摆动，防止指针因撞击而变形，故 D选项正确。 故选 D。 7．零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平 衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上的扇形铝框或扇形铝板，在 合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是（ ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】AC．如图所示，当指针向左偏转时，铝框或铝板可能会离开磁场，产生不了涡流，起不到电磁阻 尼的作用，指针不能很快停下，A、C方案不合理，AC错误； B．此图是铝框，磁场在铝框中间，当指针偏转角度较小时，铝框不能切割磁感线，不能产生感应电流，起 不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，B方案不合理，B错误； D．此图是铝板，磁场在铝板中间，无论指针偏转角度大小，都会在铝板上产生涡流，起到电磁阻尼的作用， 指针会很快稳定的停下，便于读数，D方案合理，D正确。 故选 D。 8．手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别 安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入正弦 式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ） A．送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化 B．受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变 C．送电线圈和受电线圈无法通过互感现象实现能量传递 D．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 【答案】A 【详解】A．由于送电线圈中通入正弦式交变电流，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周 期性变化，故 A正确； B．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，所以受电线圈中感应电流仍是正弦交流电，产生的磁场也是 周期性变化的，故 B错误； C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递，故 C错误； D．无线充电器的优点之一是不用传统的充电线连接到需要充电的终端设备上的充电器，但充电过程中仍有 电能量损失，故 D错误。 故选 A。 9．磁电式仪表的基本组成部分是磁铁和线圈。缠绕线圈的骨架常用铝框，铝框、指针固定在同一转轴上。 线圈未通电时，指针竖直指在表盘中央；线圈通电时发生转动，指针随之偏转，由此就能确定电流的大小。 如图所示，线圈通电时指针向右偏转，在此过程中，下列说法正确的是 A．俯视看线圈中通有逆时针方向的电流 B．穿过铝框的磁通量减少 C．俯视看铝框中产生顺时针方向的感应电流 D．使用铝框做线圈骨架能够尽快使表针停在某一刻度处 【答案】D 【详解】A．由左手定则可知，俯视看线圈中通有顺时针方向的电流，选项 A错误； BC．因为线圈在水平位置时磁通量为零，则线圈转动时，穿过铝框的磁通量向左增加，根据楞次定律可知， 俯视看铝框中产生逆时针方向的感应电流，选项 BC错误； D．当铝框中产生感应电流时，铝框受到的安培力与运动方向相反，故起到了阻尼作用，则使用铝框做线圈 骨架能够尽快使表针停在某一刻度处，故 D正确。 故选 D。 10．线圈绕制在圆柱形铁芯上，通过导线与电流计连接组成闭合回路。条形磁铁的轴线和铁芯的轴线及连 接线圈和电流计的导线在同一平面内，铁芯、线圈及条形磁铁的几何中心均在与铁芯垂直的 PQ连线上。条 形磁铁分别与线圈相互平行或相互垂直放置，使其沿 QP方向靠近线圈。若电流从电流计“+”接线柱流入时 电流计指针向右偏转，在如下情形中能观察到明显的电磁感应现象，且图中标出的电流计指针偏转方向正 确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．该图中当磁铁向线圈靠近时，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中产生 的感应电流从正极流入电流计，则电流计指针向右偏转，选项 A正确，B错误； CD．当磁铁按如图所示的方式靠近线圈时，由对称性可知，穿过线圈的磁通量总是零，线圈中不会有感应 电流，选项 CD错误。 故选 A。 11．如图为电磁刹车实验装置，小车底面安装有矩形导线框 abcd，线框底面平行于地面，在小车行进方向 有与 abcd等宽、等长的有界匀强磁场，磁场方向垂直地面向上。小车进入磁场前撤去牵引力，小车穿过磁 场后滑行一段距离停止。则小车（ ） A．进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为 adcba B．离开磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为 abcda C．穿过磁场的过程中，中间有一段时间矩形导线框中没有感应电流 D．穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左 【答案】D 【详解】AB．根据楞次定律可知，进入磁场时，矩形导线框中感应电流的方向为 abcda，离开磁场时，矩 形导线框中感应电流的方向为 adcba，选项 AB错误； C．因线圈与磁场等宽、等长，则穿过磁场的过程中，矩形导线框中始终有感应电流，选项 C错误； D．根据左手定则可知，穿过磁场的过程中，矩形导线框受到的安培力方向始终水平向左，选项 D正确。 故选 D。 12．某电子天平原理如图所示，E形磁铁的两侧为 N极，中心为 S极，两极间的磁感应强度大小均为 B， 磁极宽度均为 L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，且骨架与秤盘的总 质量为 m0，线圈两端 C、D与外电路连接。当质量为 m的重物放在秤盘上时，弹簧从长度 L0被压缩至 L1， 秤盘和线圈一起向下运动（骨架与磁极不接触），随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的 位置 L0并静止，由此时对应的供电电流 I可确定重物的质量。已知线圈的匝数为 n，线圈的总电阻为 R，重 力加速度为 g，则（ ） A．线圈向下运动过程中，线圈中感应电流从 D端流出 B．外电路对线圈供电电流为 I时，弹簧长度从 L1恢复至 L0的过程中，C端电势高于 D端电势 C．外电路对线圈供电电流为 I，且弹簧长度恢复至 L0并静止时，重物的质量 2nBLIm g  D．若线圈电阻为 R，且线圈上的热功率不能超过 P，线圈上安培力的最大值为 02 PF nBL m g R   【答案】C 【详解】A. 由图知，线圈向下运动过程中切割磁感线，根据右手定则，线圈中感应电流应从 D端流入，从 C端流出，故 A错误； B. 外电路对线圈供电电流为 I时，弹簧长度从 L1恢复至 L0的过程中，必须在线圈中产生向上的安培力与重 物重力平衡，根据左手定则可知，电流应从 D端流入，所以 C端电势低于 D端电势，故 B错误； C. 外电路对线圈供电电流为 I，且弹簧长度恢复至 L0并静止时，由平衡条件 2mg nBIL 重物的质量 2nBILm g  故 C正确； D. 线圈上的热功率不能超过 P，而线圈上的热功率 2P I R 线圈上安培力 2F nBIL 联立可得线圈上安培力的最大值为 2 PF nBL R  故 D错误。 故选 C。 13．科学家们曾设想存在磁单极子，即一些仅带有 N极或 S极单一磁极的磁性物质。假设在 P点有一个固 定的磁单极子，在其周围形成均匀辐射磁场，磁感线如图所示。当质量为 m、半径为 R的导体圆环通有恒 定的电流时，恰好能静止在该磁单极子正上方，环心与 P点的距离为 H，且圆环平面恰好沿水平方向。已 知距磁单极子 r处的磁感应强度大小为B= 2 k r ，其中 k为已知常量，重力加速度为 g。下列选项正确的是（ ） A．圆环静止时磁场对环的安培力使其有沿半径方向扩张的趋势 B．圆环静止时可由题中条件求出环中电流的大小 C．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环中电流不受影响 D．若将圆环竖直向上平移一小段距离后由静止释放，下落过程中环的加速度先增大后减小 【答案】B 【详解】A．对圆环受力分析可知，竖直方向重力与安培力的分力大小相等，但由于不知道磁感线方向，则 无法确定安培力的具体方向，所以无法确定安培力使圆环有扩张还是收缩的趋势，故 A错误； BCD．对环受力分析可知，在水平方向，根据安培力的对称性可知，整个的环在水平方向的合力为 0，竖直 方向的合力与重力大小相等，由于在圆环处各点电流的方向与磁场的方向都垂直，所以整体受到的安培力 2πF BI R  由几何关系 cosF mg  其中 2 2 cos H H R    由题 2 2 kB H R   联立即可解得电流 2 2 2 2(1 ) 1 2 R R H HI kR    若将圆环向上平移一小段距离后电流减小，环受到的安培力将减小；由静止释放，重力开始时大于安培力， 所以环加速下落，向下的过程中安培力增大，所以合外力减小，加速度先减小，故 B正确，CD错误。 故选 B。 14．如图所示，将一磁铁通过放置在电子秤上的支架悬挂于电子秤上方，磁铁的正下方有两条光滑的固定 金属导轨M 、N ，其上有两根可以自由滑动的金属杆 a、b，磁铁在回路中心的正上方，当剪断细线磁铁 下落时，以下说法正确的是（ ） A． a、b杆相互远离 B．与剪断细线前相比电子秤的示数增加 C．导轨对电子秤的压力变大 D．磁铁处于完全失重状态 【答案】C 【分析】本题考查楞次定律、超重和失重，意在考查考生的认识理解能力和分析综合能力。磁铁下落时， 由导轨和金属杆组成的闭合回路中的磁通量增加， 【详解】A．由楞次定律可知 a、b杆将相互靠拢，A错误； BD．将磁铁、支架、导轨和金属杆看成一个整体，磁铁处于失重状态，整体对电子秤的压力减小，磁铁会 受到下方回路中感应电流产生的磁场的阻力作用，并不是完全失重，BD错误。 C．磁铁对导轨产生向下的力，因此导轨对电子秤的压力变大，C正确。 故选 C。 15．电磁弹射的装置是航空母舰上的一种舰载机起飞装置。如图所示的装置也能进行电磁弹射，线圈固定 在光滑绝缘杆MN上、导体圆环套在绝缘杆的左端。则下列说法正确的是（ ） A．开关闭合，圆环将从M 端离开绝缘杆 B．圆环的位置不变，将滑动变阻器的滑片 P向左滑动少许，与滑片滑动前相比，闭合开关瞬间，圆环所受 的安培力相同 C．如果将电源反接，闭合开关，圆环将向右运动 D．如果将圆环放在线圈的右侧，闭合开关，圆环不会离开绝缘杆 【答案】A 【详解】A．闭合开关，线圈中有电流通过，周围产生磁场，穿过圆环的磁通量增加，则由楞次定律可知， 圆环将向左运动，从绝缘杆的M 端离开，A正确； B．圆环的位置不变，将 P向左滑动少许，电路中的总电阻减小，闭合开关瞬间，线圈中的电流增大，则圆 环所受的安培力增大，B错误； C．如果将电源反接，闭合开关后穿过圆环的磁通量仍增加，则由楞次定律可知，圆环仍从绝缘杆的M 端 离开，即圆环仍将向左运动，C错误； D．如果将圆环放在线圈的右侧，闭合开关，由以上分析可知圆环将从绝缘杆的 N 端离开，D错误。 故选 A。 16．厂商通过在手机背面安装感应线圈来实现无线充电，如图是一种结构紧凑的双层感应线圈设计图，a、 b为线圈的两端。当线圈处在向上增强的磁场中时，感应电流流向及两线圈之间的安培力方向应为（ ） A．从 a端流出，两层线圈相互排斥 B．从 a端流出，两层线圈相互吸引 C．从 b端流出，两层线圈相互排斥 D．从 b端流出，两层线圈相互吸引 【答案】D 【详解】当线圈处在向上增强的磁场中时，穿过线圈的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，产生的感应 电流从 a端流入，从 b端流出；两线圈中的感应电流从上往下看都是顺时针方向，则两线圈相互吸引。 故选 D。 17．图为一种早期发电机原理示意图，该发电机由固定的圆形线圈和一对用铁芯连接的圆柱形磁铁构成， 两磁极相对于线圈平面对称，在磁极绕转轴匀速转动过程中，磁极中心在线圈平面上的投影沿圆弧XOY 运 动，（O是线圈中心），则（ ） A．从 X到 O,电流由 E经 G流向 F，先增大再减小 B．从 X到 O,电流由 F经 G流向 E，先减小再增大 C．从 O到 Y,电流由 F经 G流向 E，先减小再增大 D．从 O到 Y,电流由 E经 G流向 F，先增大再减小 【答案】D 【详解】AB．在磁极绕转轴从 X到 O匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上增大，根据楞次定律可知线圈 中产生瞬时针方向的感应电流，电流由 F经 G流向 E，又导线切割磁感线产生感应电动势 E 感＝BLV，导线 处的磁感应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小、则电流先增大再减小，AB均错； CD．在磁极绕转轴从 O到 Y匀速转动，穿过线圈平面的磁通量向上减小，根据楞次定律可知线圈中产生逆 时针方向的感应电流，电流由 E经 G流向 F，又导线切割磁感线产生感应电动势 E 感＝BLV，导线处的磁感 应强度先增后减可知感应电动势先增加后减小、则电流先增大再减小，C错、D对． 18．某星球表面0 ~ 200km高度范围内，水平方向磁场的磁感应强度大小随高度由 60T均匀减小至10T， 为使航天器能在星球表面安全降落，可以利用电磁阻力来减小航天器下落速度。若在航天器上固定一边长 为1m的正方形闭合线圈，航天器竖直降落时线圈平面始终与磁场垂直，上下两边始终处于水平状态，为使 航天器速度为1km / s时产生的电磁阻力（只对该闭合线圈产生的作用力）为1000N，则线圈电阻的阻值 R 为（ ） A． 142.5 10 Ω B． 115 10 Ω C． 86.25 10 Ω D． 51 10 Ω 【答案】C 【详解】由磁场分布规律可知，线圈上下两边所处位置的磁感应强度大小之差  2 1 4 2 1 2.5 10 T B B L B h h       线圈上下两边产生的总感应电动势大小 E BLv 线圈上下两边产生的总安培力大小 F BIL 其中 EI R  解得 86.25 10R    故选 C。 19．将很多质量为m、带电荷量为 q 可视为质点的绝缘小球，均匀穿在由绝缘材料制成的半径为 r的光滑 圆轨道上并处于静止状态，轨道平面水平，空间内有分布均匀的磁场，磁场方向竖直向上，如图甲所示。 磁感应强度 B随时间 t变化的规律如图乙所示，其中 0B 是已知量。已知在磁感应强度增大或减小的过程中， 将产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿顺时针或逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的 场强大小相等。关于绝缘小球的运动情况，下列说法正确的是（ ）。 A．在 0t  到 0t T 时间内，绝缘小球均做匀速圆周运动 B．在 0t T 到 02t T 时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动 C．在 02t T 到 03t T 时间内，绝缘小球均沿顺时针方向做加速圆周运动 D．在 03t T 到 05t T 时间内涡旋电场沿顺时针方向 【答案】B 【详解】A．在 0t  到 0t T 时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球保持静止，故 A错 误； B．在 0t T 到 02t T 时间内，根据法拉第电磁感应定律可得沿轨道一周的感应电动势为 2 2 0 0 π π BBr r t T    △ △ 由于同一条电场线上各点电场强度大小相等，所以 2π E r   解得 0 02 rBE T  涡旋电场沿顺时针方向，根据牛顿第二定律可得，在 0t T 到 02t T 时间内，小球沿切线方向的加速度大 小恒为 1 qEa m  所以绝缘小球均沿顺时针方向做速率均匀增加的圆周运动，故 B正确； C．在 02t T 到 03t T 时间内，磁感应强度不变，没有涡旋电场产生，绝缘小球均沿顺时针方向做匀速圆 周运动，故 C错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知在 03t T 到 05t T 时间内涡旋电场沿逆时针方向，故 D错误。 故选 B。 20．如图所示为发电机结构示意图，其中 N、S是永久磁铁的两个磁极，其表面为对应圆心角为 120°的圆弧 面。M是圆柱形铁芯，它与磁极柱面共轴，铁芯上绕有边长为 L的单匝正方形线框，可绕与铁芯共同的固 定轴转动，磁极与铁芯间的磁场均匀辐向分布。已知正方形线框匀速转动时，其切割磁感线的边的线速度 大小为 v，切割时切割边所在位置的磁感应强度大小始终为 B，则下列说法正确的是（ ） A．线框中产生的最大感应电动势为 BLv B．线框中产生的感应电流的变化周期为 2 L v  C．线框中产生的有效感应电动势为 6 3 BLv D．线框中产生的有效感应电动势为 2 6 3 BLv 【答案】D 【详解】A．线框中产生的最大感应电动势为 2BLv，选项 A错误； B．线框中产生的感应电流的变化周期等于线框转动的周期，即 LT v   ，选项 B错误； CD．由交变电流有效值的计算公式有 22 2= 3 mEE T T R R   解得 6 2 6 3 3mE E BLv  选项 C错误，D正确。 故选 D。 21．如图甲、乙、丙中，除导体棒 ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器 C原来不带电。设导 体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处 于方向垂直水平面（即纸面）向里的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒 ab一个向右的初速度 v0，在图 甲、乙、丙三种情形下关于导体棒 ab的运动状态，下列说法正确的是（ ） A．图甲中，ab棒先做匀减速运动，最终做匀速运动 B．图乙中，ab棒先做加速度越来越大的减速运动，最终静止 C．图丙中，ab棒先做初速度为 v0变减速运动，然后做变加速运动，最终做匀速运动 D．三种情形下导体棒 ab最终都匀速 【答案】C 【详解】A．图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小， 安培力减小，则导体棒做变减速运动，当电容器 C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中 没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动，选项 A错误； B．图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减 小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终 ab棒静止，选项 B错误； C．图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做变减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做变 加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动， 故 C正确； D．由以上分析可知，选项 D错误。 故选 C。 22．如图是金属圆盘发电机的原理图。匀强磁场垂直于金属圆盘，电阻 R通过导线与两块铜片电刷 D、C 连接，D、C分别与转动轴和圆盘的边缘良好接触。圆盘绕通过圆心 O的固定转动轴按图示顺时针方向转动， 电阻 R中就有电流通过。则（ ） A．电流方向由 D经过电阻 R流向 C B．通过电阻 R的电流大小与铜盘的半径成正比 C．通过电阻 R的电流大小与磁感应强度成正比 D．通过电阻 R的电流大小与圆盘转动的角速度成正比 【答案】CD 【详解】A．金属圆盘按图示方向转动，切割磁感线，产生感应电动势，根据右手定则可判断圆盘边缘电势 比轴心电势高，故电流方向由 C经过电阻 R流向 D，选项 A错误； BCD．根据法拉第电磁感应定律有感应电动势 21 2 E BLv B R  结合欧姆定律可知，选项 B错误，CD正确。 故选 CD。 23．如图，水平放置的光滑导轨，左侧接有电阻 R，宽度为 L，电阻不计，导轨处于磁感应强度为 B的竖直 向上的匀强磁场中，一质量为 m电阻不计的金属棒 ab垂直导轨放置，在恒力 F作用下，从静止开始运动， 达到最大速度后撤去拉力，最终停止，已知从静止到达到最大速度过程，R上产生的焦耳热等于最大动能， 则下列说法正确的是（ ） A． ab运动过程中的最大速度 2 2 FR B L B． ab加速运动过程中运动的最大位移 2 3 3 mFR B L C．撤去 F后，通过 R的电量 2 2 mFR B L D． ab减速过程中运动的最大位移 2 4 4 mFR B L 【答案】AD 【详解】A．达到最大速度时，导体棒受力平衡，则有 2 2B L vF BIL R   解得 2 2 FRv B L  A正确； B．对导体棒，在加速过程中，根据动能定理得 21 2 Fs W mv  根据功能关系有 21 2 W Q mv   解得 2 4 4 mFRs B L  B 错误； C．撤去 F后，根据动量定理得 BiL t ma t    累加得 BLq mv   解得 3 3 mFRq B L  C错误； D．撤去 F后，导体棒开始减速运动，根据动量定理得 2 2B L v t ma t R     累加得 2 2B L s mv R    解得 2 4 4 mFRs B L  D正确。 故选 AD。 24．如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由直窄轨 AB、CD以及直宽轨 EF、GH组合而成，窄轨和宽轨均 处于同一水平面内，AB、CD等长且与 EF、GH均相互平行，BE、GD等长、共线，且均与 AB垂直，窄轨 间距为 2 L ，宽轨间距为 L。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的磁感强度为 B的匀强磁场。由同种材料制成的 相同金属直棒 a、b始终与导轨垂直且接触良好，棒长为 L、质量为 m、电阻为 R。初始时 b棒静止于导轨 EF段某位置，a棒从 AB段某位置以初速度 v0向右运动，且 a棒距窄轨右端足够远，宽轨 EF、GH足够长。 下列判断正确的是（ ） A．a棒刚开始运动时，b棒的加速度大小为 2 2 0 3 vB L mR B．经过足够长的时间，a棒的速度为 0 2 5 v C．整个过程中通过回路的电荷量为 02 5 mv BL D．整个过程中 b棒产生的焦耳热为 2 0 1 15 mv 【答案】ACD 【详解】A．a棒刚开始运动时，感应电动势为 0 2 BLvE  电路中电流为 0 1 3 2 BLEI RR R v    b棒的安培力为 2 2 0 3 B LF B L R vI  根据牛顿第二定律得 2 2 0 3 vB La mR  A正确； B．经过足够长时间，电路中无电流，有 2 a b LvB BLv 对 a导体棒，根据动量定理得 0Δ 2 a LBi t mv mv   对 b导体棒，根据动量定理得 Δ bBiL t mv 联立解得 0 4 5av v ， 0 2 5bv v B错误； C．对 b导体棒，根据动量定理得 Δ bBiL t BLq mv  解得 02 5 mvq BL  C正确； D．根据能量守恒得 2 2 2 0 1 1 1 2 2 2a b a bmv mv mv Q Q    两导体棒发热量关系为 2 a bQ Q 解得 2 0 1 15bQ mv D正确。 故选 ACD。 25．如图所示，两根间距为 L的光滑平行金属导轨，OO左侧向上弯曲，右侧水平，水平导轨处在磁感应 强度为 B的竖直向上的匀强磁场中。两根金属棒MN PQ、 始终垂直导轨，与导轨接触良好，MN PQ、 棒 的长度均为 L、质量均为m、阻值均为 R。金属棒MN从竖直高度 h处由静止释放沿导轨下滑。导轨电阻 不计，整个过程中金属棒MN和 PQ未相碰，则（ ） A．释放后金属棒MN最终停在水平轨道上 B．金属棒MN刚进入磁场时，金属棒 PQ两端电压大小 2 2 BL gh C．整个过程中流过金属棒 PQ的电荷量为 2m gh BL D．整个过程中金属棒MN产生的焦耳热为 1 4 mgh 【答案】BD 【详解】A．释放后金属棒MN最终与 PQ金属棒在水平轨道上，一起做匀速直线运动，A错误； B．金属棒MN刚进入磁场时，根据机械能守恒定律有 21 2 mgh mv 根据法科第电磁感应定律有 E BLv 解得感应电动势为 2E BL gh 金属棒 PQ两端电压大小为 2 2 1 2 B h U L E g   B正确； C．金属棒MN PQ、 组成的系统动量守恒，有 2mv mv 整个过程中对金属棒 PQ分析，由动量定理有 BILt mv 流过金属棒 PQ的电荷量为 q It 联立解得 2 2 m gh q BL  C错误； D．整个过程中金属棒MN产生的焦耳热为 2 21 1 1 2 2 4 Q mv mv mgh   D正确。 故选 BD。 26．如图所示，光滑水平面上有竖直向下的有界匀强磁场，正方形线框 abcd以与 ab垂直的速度 v0向右运 动，一段时间后进入磁场，磁场宽度大于线框宽度。ab边刚进入磁场时的速度为 2 3 v0。整个过程中 ab、cd 边始终与磁场边界平行。若线框进入磁场过程中通过线框的电荷量为 q，线框中产生的焦耳热为 Q，则线框 穿出磁场过程中（ ） A．通过线框的电荷量为 q B．通过线框的电荷量为 5 3 q C．线框中产生的焦耳热为 3 5 Q D．线框中产生的焦耳热为 2 5 Q 【答案】AC 【详解】AB．设线框边长为Ｌ，电阻为 R，进入磁场过程中，通过线框的电荷量 q It 又 E BLvI R R   联立求得 BLvt B Sq R R R      所以线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量为 2  BLq R 显然线框进、出磁场的过程中，通过线框的电荷量相等，所以线框穿出磁场过程中，通过线框的电荷量仍 然为 q，故 A正确，B错误； CD．线框进入磁场过程中，受到安培力减速，有 F BIL 又 E BLvI R R   由动量定理有 Ft p  联立求得线框完全进入磁场时，线框动量改变量大小为 2 3 1 0 0 2 3 B Lp mv m v R      同理可得线框完全穿出磁场时，线框动量改变量大小为 2 3 2 0 2 3 B Lp m v mv R      所以求得线框穿出磁场时的速度大小为 0 1 3 v v 线框进、出磁场的过程中，产生的焦耳热等于线框动能的减少量，所以线框进入磁场过程中产生的焦耳热 为 2 2 2 0 0 0 1 1 2 5 2 2 3 18 Q mv m v mv        线框穿出磁场过程中产生的焦耳热为 2 2 2 0 0 0 1 2 1 1 1 2 3 2 3 6 Q m v m v mv                故有 3 5 Q Q  故 C正确，D错误。 故选 AC。 27．如图所示，一个等腰直角三角形金属线框直角顶点 O处不闭合，竖直放置于水平匀强磁场中，磁场磁 感应强度为 B，线框平面与磁场方向垂直，线框的斜边长为 L，定值电阻阻值为 R，其余部分线框电阻可忽 略不计。现有一质量分布均匀的导体棒水平放置，中心在线框最高点 O处由静止释放（导体棒足够长，电 阻不计），导体棒在下落过程中与线框始终保持良好接触。不计摩擦和空气阻力，下列说法中正确的是（ ） A．导体棒下落 4 L 的过程中，流过 R的电荷量为 2 16 BL R B．离开磁场前导体棒一定一直加速 C．离开磁场前导体棒可能先加速后匀速 D．导体棒下落过程机械能的减少量等于电阻 R上产生的热量 【答案】AD 【详解】A．由法拉第电磁感应定律可得 E t    由闭合电路欧姆定律可得 EI R  由电流的定义式可得，流过 R的电荷量为 q I t R     导体棒下落 4 L 的过程中 2 16 LB   联立可得 2 16 BLq R  所以 A正确； BC．对导体棒受力分析，有重力和安培力。安培力定义式为 F BIl 安 导体棒产生的电动势为 E Blv 由闭合电路欧姆定律可得 EI R  则 2 2B l vF R  安 最开始，重力大于安培力，此时导体棒做加速运动。不考虑导体棒的运动位移，当重力等于安培力之后， 导体棒的有效切割长度继续变大，所以安培力就比重力大，合力向上，导体棒做减速运动。所以离开磁场 前，导体棒可能一直加速，也可能先加速后减速，所以 BC错误； D．导体棒在下落过程中，重力做正功，安培力做负功转化为电阻 R的热量，由能量守恒定律可得，导体棒 下落过程机械能的减少量为 RE Q  所以 D正确。 故选 AD。 28．如图所示，水平面内有两根足够长的平行导轨 L1、L2，其间距 d=0.5 m，左端接有电容 C=l000μF的电 容器，质量 m=l0g的导体棒可在导轨上无摩擦滑动，导体棒和导轨的电阻不计。整个空间存在着垂互导轨 所在平面的匀强磁场，磁感应强度 B=2T。现用一沿导轨方向向右的恒力，F1=0.44 N作用于导体棒，使导 体棒从静止开始运动，经 t时间后到达 B处，速度 v=8 m/s。此时，突然将拉力方向变为沿导轨向左，大小 变为 F2，又经 t时间后导体棒返回到初始位置 A处，整个过程电容器未被击穿。则（ ） A．导体棒运动到 B处时，电容器 C上的电荷量 8×10-3 C B．导体棒运动到 B处时，导体棒的加速度大小为 40 m/s2 C．2F1= F2 D．3F1= F2 【答案】ABD 【详解】A．当导体棒运动到 B处时电容器两端电压为 2 0.5 8V 8VU Bdv     此时电容器积累的电荷量 6 31000 10 8C 8 10 CQ CU        A正确； B．棒在 F1作用下由牛顿第二定律有 1 1F BId ma  又根据 Q CBd vI t t       ， 1 va t    联立解得 21 1 2 2 40m/sFa m CB d    可见棒的加速度不变，说明棒做匀加速运动，B正确； CD．棒在 F2作用下，先向右做匀减速运动，此时电容器放电，棒受到的安培力向右；当棒的速度减小为零 时，电容器放电完毕，此后棒向左做匀加速运动，电容器被反向充电，此时棒受的安培力仍然向右，可知 导体棒做匀加速直线运动的加速度大小 2 2 2 2 Fa m CB d   方向向左；而两种情况下位移等大、反向，则有 2 2 1 1 2 1 1( ) 2 2 a t a t t a t    解得 2 13F F C错误，D正确。 故选 ABD。 29．光滑绝缘水平桌面上的正方形区域内，存在竖直向下的匀强磁场，一直角三角形金属均匀线框置于桌 面上，如图所示。现用一水平外力 F将线框匀速推出磁场区域，此过程中，下列关于力 F、线框中的电流 I、 通过线框某一横截面的电量 q和线框的热功率 P随时间 t变化的关系图像，可能正确的是（ ） A． B． C． D． 【答案】BC 【详解】A．线框匀速推出磁场区域时，有 2 2B L vF BIL R   安 由图可知 tanL vt  则有 32 2 2tanB vF F t R   外 安 可见 F与时间 t的二次方成正比，选项 A错误； B．感应电流 2 tanBLv BvI t R R    可见电流 I与时间 t成正比，选项 B正确； C．通过线框某一横截面的电量 2 21 tan 2 2 BS B Bvq I t L vt t R R R          可见 q与时间 t的二次方成正比，图线为抛物线，选项 C正确； D．线框的热功率 2 2 2 42 2 2 2tanB L BP IR t R v v R     可见 P与时间 t的二次方成正比，选项 D 错误。 故选 BC。 30．如图所示，绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨，导轨电阻不计，两相同金属棒 a、b垂直 导轨放置，其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场，磁场方向竖直向上。现两金属棒分别以初速度 2v0和 v0 同时沿导轨自由运动，先后进入磁场区域。已知 a棒离开磁场区域时 b棒已经进入磁场区域，则 a棒从进 入到离开磁场区域的过程中，电流 i随时间 t的变化图像可能正确的有（ ） A． B． C． D． 【答案】AB 【详解】a棒以速度 2v0先进入磁场切割磁感线产生的感应电流为 0 0 2Bl vi R   a棒受安培阻力做变加速直线运动，感应电流也随之减小，即 i t 图像的斜率逐渐变小；设当 b棒刚进入磁 场时 a棒减速的速度为 1v ，此时的瞬时电流为 1 1 Blvi R  ； AC．若 1 0v v ，即 0 0 1 2 Blv ii R   此时双棒双电源反接，电流为零，不受安培力，两棒均匀速运动离开， i t 图像中无电流的图像，故 A正 确，C错误； BD．若 1 0v v ，即 01 1 2 iBlvi R   此时双棒双电源的电动势不等要抵消一部分，因 b棒的速度大，电流方向以 b棒的流向，与原 a棒的流向 相反即为负，大小为 0 1( )Bl v vi R   b棒通电受安培力要减速，a棒受安培力而加速，则电流逐渐减小，故 B正确，D错误； 故选 AB。 31．如图所示，足够长的光滑导轨 OM、ON固定在竖直平面内，电阻不计，两导轨与竖直方向夹角均为 30°。 空间存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为 B。一质量为m、长为 L的导体棒沿导轨向下运动，棒 始终与 y轴垂直对称，且与导轨接触良好，导体棒在导轨上运动过程中始终受到竖直向上的拉力 F 作用， 且棒中的感应电流强度恒定为 I 。导体棒单位长度电阻值为 r，重力加速度为 g。导体棒在导轨上运动的过 程中，下列说法正确的是（ ） A．导体棒在导轨上做匀速直线运动 B．导体棒在导轨上先做加速度逐渐减小的直线运动最后变为匀速直线运动 C．导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能大于金属棒产生的焦耳热 D．导体棒在导轨上运动时拉力F 的功率与 y的关系为 2 3 3 IrP mg BIy B         【答案】ACD 【详解】AB．设导体棒在导轨上的速度为 v，则有 E Blv ， EI lr  解得 Irv B  由于电流 I、磁感应强度 B、导体棒单位长度电阻值为 r恒定，所以 v也恒定，导体棒做匀速直线运动，则 A正确；B错误； C．由功能关系可知，导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能为 FE W W   安 金属棒产生的焦耳热为 Q W 安 则导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能大于金属棒产生的焦耳热，所以 C正确； D．导体棒在导轨上运动时拉力F 与 y的关系为 =F F mg 安 由几何关系可得切割导体棒的有效长度为 2 32 tan 30 3 l y y  拉力 F 的功率为 P Fv ， Irv B  联立解得 2 3 3 IrP mg BIy B         所以 D正确； 故选 ACD。 32．如图所示，竖直边界MN的右侧存在区域足够大的匀强磁场，磁感应强度为 B、方向垂直于纸面向里。 带有绝缘层的匀质导线绕成的 n匝圆形线圈，半径为 r、质量为 m、长为 l、总电阻为 R。a点是垂直于纸面 的轴，线圈挂在 a点并可绕 a在竖直平面内自由摆动。将线圈首尾相接，向右拉至左侧与MN相切的位置 后由静止释放，线圈向左摆到最高点时，直径 ab转过的角度为150。不计摆动过程中线圈受到的空气阻力， 重力加速度为 g，则（ ） A．线圈向左摆动时，安培力对它做负功；向右摆动时，安培力对它做正功 B．从释放到第一次摆至最高的过程中，安培力对线圈做的功为 2 3 2 mgr  C．从释放到第一次摆至最高的过程中，通过线圈的电荷量为 25 3 6 4 nBr R        D．从释放到静止，线圈中产生的焦耳热为mgr 【答案】CD 【详解】A．无论线圈向左摆动还是向右摆动，进入磁场和出磁场的过程中，线圈中激发的感应电流导致线 圈所受的安培力都是阻碍线圈的磁通量的变化，所以安培力一直做负功，所 A错误； B．从释放到第一次向左摆至最高点的过程中，由动能定理得 0G kW W E    安 ， 1 2GW mgr 解得 1 2 W mgr  安 所以 B错误； C．从释放到第一次摆至最高的过程中，通过线圈的电荷量为 q n R   Φ ， 2 1=   ， 2 1 B r  ， 2 2 2 1 3= 6 4 B r r         解得 25 3 6 4 nBrq R          所以 C正确； D．随着线圈中感应电流的焦耳热不断产生，线圈的机械能不断减小，线圈左右摆动的最高点会不断降低， 最终线圈会静止悬吊在 a点的下方，由能量守恒定律可得 Q mgr 所以 D正确； 故选 CD。