專(zhuān)題11 電磁感應(yīng)-2024物理高考真題及??碱}分類(lèi)匯編_第1頁(yè)
專(zhuān)題11 電磁感應(yīng)-2024物理高考真題及模考題分類(lèi)匯編_第2頁(yè)
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25/25專(zhuān)題11電磁感應(yīng)1.(2024年湖北卷考題)1.《夢(mèng)溪筆談》中記錄了一次罕見(jiàn)的雷擊事件:房屋被雷擊后,屋內(nèi)的銀飾、寶刀等金屬熔化了,但是漆器、刀鞘等非金屬卻完好(原文為:有一木格,其中雜貯諸器,其漆器銀扣者,銀悉熔流在地,漆器曾不焦灼。有一寶刀,極堅(jiān)鋼,就刀室中熔為汁,而室亦儼然)。導(dǎo)致金屬熔化而非金屬完好的原因可能為()A.摩擦 B.聲波 C.渦流 D.光照【答案】C【解析】在雷擊事件中金屬和非金屬都經(jīng)歷了摩擦,聲波和光照的影響,而金屬能夠因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流非金屬不能,因此可能原因?yàn)闇u流。故選C。2.(2024年江蘇卷考題)9.如圖所示,在絕緣的水平面上,有閉合的兩個(gè)線(xiàn)圈a、b,線(xiàn)圈a處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)將線(xiàn)圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出,線(xiàn)圈a、b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別是()A.順時(shí)針,順時(shí)針B.順時(shí)針,逆時(shí)針C.逆時(shí)針,順時(shí)針D.逆時(shí)針,逆時(shí)針【答案】A【解析】線(xiàn)圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出的過(guò)程中穿過(guò)a線(xiàn)圈的磁通量在減小,則根據(jù)楞次定律可知a線(xiàn)圈的電流為順時(shí)針,由于線(xiàn)圈a從磁場(chǎng)中勻速拉出則a中產(chǎn)生的電流為恒定電流,則線(xiàn)圈a靠近線(xiàn)圈b的過(guò)程中線(xiàn)圈b的磁通量在向外增大,同理可得線(xiàn)圈b產(chǎn)生的磁場(chǎng)為順時(shí)針。故選A。3.(2024年湖南卷考題)4.如圖,有一硬質(zhì)導(dǎo)線(xiàn)Oabc,其中是半徑為R的半圓弧,b為圓弧的中點(diǎn),直線(xiàn)段Oa長(zhǎng)為R且垂直于直徑ac。該導(dǎo)線(xiàn)在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),導(dǎo)線(xiàn)始終在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。則O、a、b、c各點(diǎn)電勢(shì)關(guān)系為(

)A. B.C. D.【答案】C【解析】如圖,相當(dāng)于Oa、Ob、Oc導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn),根據(jù)右手定則可知O點(diǎn)電勢(shì)最高;根據(jù)同時(shí)有可得得故選C。4.(2024年廣東卷考題)4.電磁俘能器可在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)利用電磁感應(yīng)發(fā)電實(shí)現(xiàn)能量回收,結(jié)構(gòu)如圖甲所示。兩對(duì)永磁鐵可隨發(fā)動(dòng)機(jī)一起上下振動(dòng),每對(duì)永磁鐵間有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.磁場(chǎng)中,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)圈豎直固定在減震裝置上。某時(shí)刻磁場(chǎng)分布與線(xiàn)圈位置如圖乙所示,永磁鐵振動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)分界線(xiàn)不會(huì)離開(kāi)線(xiàn)圈。關(guān)于圖乙中的線(xiàn)圈。下列說(shuō)法正確的是()A.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為B永磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈上升越高,線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.永磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈上升越快,線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小D.永磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈下降時(shí),線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较颉敬鸢浮緿【解析】根據(jù)圖乙可知此時(shí)穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0,故A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知永磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈上升越快,磁通量變化越快,線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大,故B、C錯(cuò)誤;永磁鐵相對(duì)線(xiàn)圈下降時(shí),根據(jù)安培定則可知線(xiàn)圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,故D正確。5..(2024全國(guó)甲卷考題)8.如圖,一絕緣細(xì)繩跨過(guò)兩個(gè)在同一豎直面(紙面)內(nèi)的光滑定滑輪,繩的一端連接一矩形金屬線(xiàn)框,另一端連接一物塊。線(xiàn)框與左側(cè)滑輪之間的虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)有方向垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)上下邊界水平,在時(shí)刻線(xiàn)框的上邊框以不同的初速度從磁場(chǎng)下方進(jìn)入磁場(chǎng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,線(xiàn)框始終在紙面內(nèi)且上下邊框保持水平。以向上為速度的正方向,下列線(xiàn)框的速度v隨時(shí)間t變化的圖像中可能正確的是()A.B.C.D.【答案】AC【解析】設(shè)線(xiàn)圈的上邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v,設(shè)線(xiàn)圈的質(zhì)量M,物塊的質(zhì)量m,圖中線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)圈的加速度向下,則對(duì)線(xiàn)圈由牛頓第二定律可知對(duì)滑塊其中即線(xiàn)圈向上做減速運(yùn)動(dòng),隨速度的減小,向下的加速度減?。划?dāng)加速度為零時(shí),即線(xiàn)圈勻速運(yùn)動(dòng)的速度為,若線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度較小,則線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),線(xiàn)圈的速度和加速度都趨近于零,則圖像A可能正確;因t=0時(shí)刻線(xiàn)圈就進(jìn)入磁場(chǎng),則進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線(xiàn)圈向上不可能做勻減速運(yùn)動(dòng),則圖像B不可能;若線(xiàn)圈的質(zhì)量等于物塊的質(zhì)量,且當(dāng)線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),且速度大于v0,線(xiàn)圈進(jìn)入磁場(chǎng)做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),完全進(jìn)入磁場(chǎng)后線(xiàn)圈做勻速運(yùn)動(dòng);當(dāng)線(xiàn)圈出離磁場(chǎng)時(shí),受向下的安培力又做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng),最終出離磁場(chǎng)時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng),則圖像C有可能,D不可能。6.(2024年遼寧卷考題)9.如圖,兩條“∧”形的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,間距為L(zhǎng),左、右兩導(dǎo)軌面與水平面夾角均為30°,均處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B。將有一定阻值的導(dǎo)體棒ab、cd放置在導(dǎo)軌上,同時(shí)由靜止釋放,兩棒在下滑過(guò)程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好,ab、cd的質(zhì)量分別為2m和m,長(zhǎng)度均為L(zhǎng)。導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì),重力加速度為g,兩棒在下滑過(guò)程中()A.回路中的電流方向?yàn)閍bcda B.ab中電流趨于C.ab與cd加速度大小之比始終為2︰1 D.兩棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)始終相等【答案】AB【解析】?jī)蓪?dǎo)體棒沿軌道向下滑動(dòng),根據(jù)右手定則可知回路中的電流方向?yàn)閍bcda;故A正確;設(shè)回路中的總電阻為R,對(duì)于任意時(shí)刻當(dāng)電路中的電流為I時(shí),對(duì)ab根據(jù)牛頓第二定律得對(duì)cd故可知分析可知兩個(gè)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)相互疊加,隨著導(dǎo)體棒速度的增大,回路中的電流增大,導(dǎo)體棒受到的安培力在增大,故可知當(dāng)安培力沿導(dǎo)軌方向的分力與重力沿導(dǎo)軌向下的分力平衡時(shí)導(dǎo)體棒將勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)電路中的電流達(dá)到穩(wěn)定值,此時(shí)對(duì)ab分析可得解得,故B正確,C錯(cuò)誤;根據(jù)前面分析可知,故可知兩導(dǎo)體棒速度大小始終相等,由于兩邊磁感應(yīng)強(qiáng)度不同,故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不等,故D錯(cuò)誤。7.(2024年山東卷考題)8.如圖甲所示,在-d≤x≤d,-d≤y≤d區(qū)域中存在垂直O(jiān)xy平面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(用陰影表示磁場(chǎng)的區(qū)域),邊長(zhǎng)為2d的正方形線(xiàn)圈與磁場(chǎng)邊界重合。線(xiàn)圈以y軸為轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)圈中產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)如圖乙所示。若僅磁場(chǎng)的區(qū)域發(fā)生了變化,線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)變?yōu)閳D丙所示實(shí)線(xiàn)部分,則變化后磁場(chǎng)的區(qū)域可能為()A. B.C. D.【答案】C【解析】根據(jù)題意可知,磁場(chǎng)區(qū)域變化前線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為由題圖丙可知,磁場(chǎng)區(qū)域變化后,當(dāng)時(shí),線(xiàn)圈的側(cè)邊開(kāi)始切割磁感線(xiàn),即當(dāng)線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)開(kāi)始切割磁感線(xiàn),由幾何關(guān)系可知磁場(chǎng)區(qū)域平行于x軸的邊長(zhǎng)變?yōu)?,C正確。8.(2024浙江1月卷考題)13.若通以電流I的圓形線(xiàn)圈在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)近似為方向垂直線(xiàn)圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其大?。╧的數(shù)量級(jí)為)?,F(xiàn)有橫截面半徑為的導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成半徑為的圓形線(xiàn)圈處于超導(dǎo)狀態(tài),其電阻率上限為。開(kāi)始時(shí)線(xiàn)圈通有的電流,則線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)量級(jí)和一年后電流減小量的數(shù)量級(jí)分別為()A., B., C., D.,【答案】D【解析】線(xiàn)圈中電流的減小將在線(xiàn)圈內(nèi)導(dǎo)致自感電動(dòng)勢(shì),故其中L代表線(xiàn)圈自感系數(shù),有,在計(jì)算通過(guò)線(xiàn)圈的磁通量時(shí),以導(dǎo)線(xiàn)附近即處的B為最大,而該處B又可把線(xiàn)圈當(dāng)成無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生的,根據(jù)題意則根據(jù)電阻定律有聯(lián)立解得A,V則線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的數(shù)量級(jí)和一年后電流減小量的數(shù)量級(jí)分別為,。故選D。9.(2024年山東卷考題)11.如圖所示,兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上,其所在平面豎直且平行,導(dǎo)軌最高點(diǎn)到水平桌面的距離等于半徑,最低點(diǎn)的連線(xiàn)OO'與導(dǎo)軌所在豎直面垂直??臻g充滿(mǎn)豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫(huà)出),導(dǎo)軌左端由導(dǎo)線(xiàn)連接。現(xiàn)將具有一定質(zhì)量和電阻的金屬棒MN平行OO'放置在導(dǎo)軌圖示位置,由靜止釋放。MN運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終平行于OO'且與兩導(dǎo)軌接觸良好,不考慮自感影響,下列說(shuō)法正確的是()A.MN最終一定靜止于OO'位置B.MN運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力始終做負(fù)功C.從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過(guò)程中,MN的速率一直在增大D.從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過(guò)程中,MN中電流方向由M到N【答案】ABD【解析】由于金屬棒MN運(yùn)動(dòng)過(guò)程切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),回路有感應(yīng)電流,產(chǎn)生焦耳熱,金屬棒MN的機(jī)械能不斷減小,由于金屬導(dǎo)軌光滑,所以經(jīng)過(guò)多次往返運(yùn)動(dòng),MN最終一定靜止于OO'位置,故A正確;當(dāng)金屬棒MN向右運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則可知,MN中電流方向由M到N,根據(jù)左手定則,可知金屬棒MN受到的安培力水平向左,則安培力做負(fù)功;當(dāng)金屬棒MN向左運(yùn)動(dòng),根據(jù)右手定則可知,MN中電流方向由N到M,根據(jù)左手定則,可知金屬棒MN受到的安培力水平向右,則安培力做負(fù)功;可知MN運(yùn)動(dòng)過(guò)程中安培力始終做負(fù)功,故B正確;金屬棒MN從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過(guò)程中,由于在OO'位置重力沿切線(xiàn)方向的分力為0,可知在到達(dá)OO'位置之前的位置,重力沿切線(xiàn)方向的分力已經(jīng)小于安培力沿切線(xiàn)方向的分力,金屬棒MN已經(jīng)做減速運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過(guò)程中,根據(jù)右手定則可知,MN中電流方向由M到N,故D正確。10.(2024年河北卷考題)15.如圖,邊長(zhǎng)為的正方形金屬細(xì)框固定放置在絕緣水平面上,細(xì)框中心O處固定一豎直細(xì)導(dǎo)體軸。間距為L(zhǎng)、與水平面成角的平行導(dǎo)軌通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與細(xì)框及導(dǎo)體軸相連。導(dǎo)軌和細(xì)框分別處在與各自所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。足夠長(zhǎng)的細(xì)導(dǎo)體棒在水平面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),水平放置在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒始終靜止。棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,棒在所受安培力達(dá)到最大和最小時(shí)均恰好能靜止。已知棒在導(dǎo)軌間的電阻值為R,電路中其余部分的電阻均不計(jì),棒始終與導(dǎo)軌垂直,各部分始終接觸良好,不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。(1)求棒所受安培力的最大值和最小值。(2)鎖定棒,推動(dòng)棒下滑,撤去推力瞬間,棒的加速度大小為a,所受安培力大小等于(1)問(wèn)中安培力的最大值,求棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)?!敬鸢浮浚?),;(2)【解析】(1)當(dāng)OA運(yùn)動(dòng)到正方形細(xì)框?qū)蔷€(xiàn)瞬間,切割的有效長(zhǎng)度最大,,此時(shí)感應(yīng)電流最大,CD棒所受的安培力最大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得根據(jù)閉合電路歐姆定律得故CD棒所受的安培力最大為當(dāng)OA運(yùn)動(dòng)到與細(xì)框一邊平行時(shí)瞬間,切割的有效長(zhǎng)度最短,感應(yīng)電流最小,CD棒受到的安培力最小,得故CD棒所受的安培力最小為(2)當(dāng)CD棒受到的安培力最小時(shí)根據(jù)平衡條件得當(dāng)CD棒受到的安培力最大時(shí)根據(jù)平衡條件得聯(lián)立解得撤去推力瞬間,根據(jù)牛頓第二定律得解得11.(2024年安徽卷考題)15.如圖所示,一“U”型金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi),一電阻不計(jì),質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌,并靜置于絕緣固定支架上。邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形cdef區(qū)域內(nèi),存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。支架上方的導(dǎo)軌間,存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。兩磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間的變化關(guān)系均為B=kt(SI),k為常數(shù)(k>0)。支架上方的導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),兩邊導(dǎo)軌單位長(zhǎng)度的電阻均為r,下方導(dǎo)軌的總電阻為R。t=0時(shí),對(duì)ab施加豎直向上的拉力,恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中ab與兩邊導(dǎo)軌接觸良好。已知ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g。不計(jì)空氣阻力,兩磁場(chǎng)互不影響。(1)求通過(guò)面積Scdef的磁通量大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式,以及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,并寫(xiě)出ab中電流的方向;(2)求ab所受安培力的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式;(3)求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,對(duì)ab所施加的拉力達(dá)到最大值,并求此最大值?!敬鸢浮浚?)kL2·t,kL2,從a流向b;(2);(3)【解析】(1)通過(guò)面積的磁通量大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得由楞次定律可知ab中的電流從a流向b。(2)根據(jù)左手定則可知ab受到的安培力方向垂直導(dǎo)軌面向里,大小為F安=BIL其中B=kt設(shè)金屬棒向上運(yùn)動(dòng)的位移為x,則根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式所以導(dǎo)軌上方的電阻為由閉合電路歐姆定律得聯(lián)立得ab所受安培力的大小隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為(3)由題知t=0時(shí),對(duì)ab施加豎直向上的拉力,恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),則對(duì)ab受力分析由牛頓第二定律其中聯(lián)立可得整理有根據(jù)均值不等式可知,當(dāng)時(shí),F(xiàn)有最大值,故解得F的最大值為12.(2024年湖北卷考題)15.如圖所示,兩足夠長(zhǎng)平行金屬直導(dǎo)軌MN、PQ的間距為L(zhǎng),固定在同一水平面內(nèi),直導(dǎo)軌在左端M、P點(diǎn)分別與兩條豎直固定、半徑為L(zhǎng)的圓弧導(dǎo)軌相切。MP連線(xiàn)與直導(dǎo)軌垂直,其左側(cè)無(wú)磁場(chǎng),右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab跨放在兩圓弧導(dǎo)軌的最高點(diǎn)。質(zhì)量為2m、電阻為6R的均勻金屬絲制成一個(gè)半徑為L(zhǎng)的圓環(huán),水平放置在兩直導(dǎo)軌上,其圓心到兩直導(dǎo)軌的距離相等。忽略導(dǎo)軌的電阻、所有摩擦以及金屬環(huán)的可能形變,金屬棒、金屬環(huán)均與導(dǎo)軌始終接觸良好,重力加速度大小為g。現(xiàn)將金屬棒ab由靜止釋放,求(1)ab剛越過(guò)MP時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??;(2)金屬環(huán)剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大??;(3)為使ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不與金屬環(huán)接觸,金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離?!敬鸢浮浚?);(2);(3)【解析】(1)根據(jù)題意可知,對(duì)金屬棒ab由靜止釋放到剛越過(guò)MP過(guò)程中,由動(dòng)能定理有解得則ab剛越過(guò)MP時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為(2)根據(jù)題意可知,金屬環(huán)在導(dǎo)軌間兩段圓弧并聯(lián)接入電路中,軌道外側(cè)的兩端圓弧金屬環(huán)被短路,由幾何關(guān)系可得,每段圓弧的電阻為可知,整個(gè)回路的總電阻為ab剛越過(guò)MP時(shí),通過(guò)ab的感應(yīng)電流為對(duì)金屬環(huán)由牛頓第二定律有解得(3)根據(jù)題意,結(jié)合上述分析可知,金屬環(huán)和金屬棒ab所受的安培力等大反向,則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,由于金屬環(huán)做加速運(yùn)動(dòng),金屬棒做減速運(yùn)動(dòng),為使ab在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不與金屬環(huán)接觸,則有當(dāng)金屬棒ab和金屬環(huán)速度相等時(shí),金屬棒ab恰好追上金屬環(huán),設(shè)此時(shí)速度為,由動(dòng)量守恒定律有解得對(duì)金屬棒,由動(dòng)量定理有則有設(shè)金屬棒運(yùn)動(dòng)距離為,金屬環(huán)運(yùn)動(dòng)的距離為,則有聯(lián)立解得則金屬環(huán)圓心初始位置到MP的最小距離一、單選題1.(2024·江西上饒·模擬預(yù)測(cè))如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于水平面向上,折成“L”形的金屬棒ACD固定在磁場(chǎng)中的絕緣水平面內(nèi),金屬棒a(與CD平行)、b(與AC平行)均放在絕緣的水平面上,與ACD圍成一個(gè)矩形回路,給金屬棒a、b施加外力,讓a、b兩金屬棒從圖示位置沿圖示方向分別以、的速率勻速平移,已知四根金屬桿完全相同且足夠長(zhǎng),圍成矩形周長(zhǎng)保持不變,則在兩金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)(a到CD前)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A. B.回路中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较駽.回路中的電流先變小后變大 D.b受到的安培力總是和方向相反【答案】C【解析】要保證圍成矩形周長(zhǎng)保持不變,根據(jù)幾何關(guān)系可知,一定有,A錯(cuò)誤;回路的面積先變大后變小,根據(jù)楞次定律可知,回路中感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较蚝笱啬鏁r(shí)針?lè)较?,B錯(cuò)誤;當(dāng)所圍面積為正方形時(shí),回路中感應(yīng)電流為零,因此回路中的電流先變小后變大,C正確;當(dāng)回路中電流沿逆時(shí)針?lè)较驎r(shí),受到的安培力和方向相同,D錯(cuò)誤;2.(2024高三下·吉林·專(zhuān)題練習(xí))近場(chǎng)通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊,其天線(xiàn)類(lèi)似一個(gè)壓平的線(xiàn)圈,線(xiàn)圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大.如圖所示,一正方形NFC線(xiàn)圈共3匝,下列說(shuō)法正確的是A.NFC貼紙?jiān)谑褂脮r(shí)需要另外電源供電才能使用B.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為三個(gè)線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值C.穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為三個(gè)線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和D.垂直穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),芯片中的電流為三個(gè)線(xiàn)圈內(nèi)電流之和【答案】C【解析】貼紙?jiān)谑褂脮r(shí)不需要另外電源供電,外部磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流足以為芯片使用供電,故A錯(cuò)誤;穿過(guò)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),三個(gè)線(xiàn)圈是串聯(lián)關(guān)系,故線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為三個(gè)線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和,故B錯(cuò)誤,C正確;三個(gè)線(xiàn)圈是串聯(lián)關(guān)系,通過(guò)芯片和線(xiàn)圈的電流大小相等,故D錯(cuò)誤。3.(23-24高三下·海南·期中)如圖1所示,無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),充電原理可近似看成理想變壓器,如圖2所示。下列說(shuō)法正確的是()A.充電基座線(xiàn)圈接的電源是恒定的直流電B.充電基座線(xiàn)圈接的電源必須是交流電且,都閉合才能充電C.兩個(gè)線(xiàn)圈中電流的頻率可能不同D.兩個(gè)線(xiàn)圈中電流大小一定相同【答案】B【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,充電基座線(xiàn)圈接的電源必須是交流電且、,都閉合后構(gòu)成閉合回路才能充電,故A錯(cuò)誤,B正確;由于充電原理可近似看成理想變壓器,兩個(gè)線(xiàn)圈中電流的頻率一定相同,電壓和電流強(qiáng)度不一定相同,故C、D錯(cuò)誤。4.(2024·河北承德·二模)如圖所示為某種售貨機(jī)硬幣識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。虛線(xiàn)框內(nèi)存在磁場(chǎng),從入口A進(jìn)入的硬幣沿斜面滾落,通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域后,由測(cè)速器測(cè)出速度大小,若速度在某一合適范圍,擋板B自動(dòng)開(kāi)啟,硬幣就會(huì)沿斜面進(jìn)入接收裝置;否則擋板C開(kāi)啟,硬幣進(jìn)入另一個(gè)通道拒絕接收。下列說(shuō)法不正確的是()A.磁場(chǎng)能使硬幣的速度增大得更慢B.如果沒(méi)有磁場(chǎng),則測(cè)速器示數(shù)會(huì)更小一些C.硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程會(huì)受到來(lái)自磁場(chǎng)的阻力D.由于磁場(chǎng)的作用,硬幣的機(jī)械能減小【答案】B【解析】根據(jù)題意可知,硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)硬幣的磁通量發(fā)生變化,硬幣中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙硬幣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),即硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程會(huì)受到來(lái)自磁場(chǎng)的阻力,若磁場(chǎng)阻力大于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣將做減速運(yùn)動(dòng),若磁場(chǎng)阻力等于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣將勻速進(jìn)入磁場(chǎng),若磁場(chǎng)阻力小于硬幣重力沿斜面的分力,硬幣繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng),但速度增加變慢,綜上所述,磁場(chǎng)能使硬幣的速度增大得更慢,如果沒(méi)有磁場(chǎng),則測(cè)速器示數(shù)會(huì)更大一些,故A、C正確,不滿(mǎn)足題意要求,B錯(cuò)誤,滿(mǎn)足題意要求;根據(jù)題意可知,硬幣進(jìn)入磁場(chǎng)和離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí),穿過(guò)硬幣的磁通量發(fā)生變化,硬幣中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流會(huì)阻礙硬幣的相對(duì)運(yùn)動(dòng),對(duì)硬幣做負(fù)功,使硬幣的機(jī)械能減小,故D正確,不滿(mǎn)足題意要求。5.(2024·安徽·二模)用材料相同粗細(xì)均勻的導(dǎo)線(xiàn)做成如圖所示的單匝線(xiàn)圈,線(xiàn)圈構(gòu)成一個(gè)閉合回路。左側(cè)小圓的半徑為2d,中間大圓的半徑為3d,右側(cè)小圓的半徑為d,左側(cè)兩圓連接處缺口的長(zhǎng)度可忽略不計(jì),右側(cè)兩圓錯(cuò)開(kāi)相交連通(麻花狀),將線(xiàn)圈固定在與線(xiàn)圈所在平面垂直的磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為,式中的和k為常量,則線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為(

)A. B. C. D.【答案】B【解析】根據(jù)楞次定律可知,左側(cè)小圓和中間大圓產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同,而右側(cè)小圓產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向與左側(cè)小圓和中間大圓的相反,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為,故選B。6.(2024·黑龍江大慶·三模)如圖所示,垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框,現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、速度勻速拉出磁場(chǎng),則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向分別移出磁場(chǎng)的過(guò)程中()A.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反 B.導(dǎo)體框受到的安培力大小之比為C.導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱之比為 D.通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量之比為【答案】D【解析】將導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的過(guò)程中,磁通量均減小,而磁場(chǎng)方向都垂直紙面向外,根據(jù)楞次定律判斷可知,導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向均沿逆時(shí)針?lè)较?,故A錯(cuò)誤;導(dǎo)體框以速度勻速拉出磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為受到的安培力大小為產(chǎn)生的焦耳熱為通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量為導(dǎo)體框以速度勻速拉出磁場(chǎng)時(shí),導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小為受到的安培力大小為產(chǎn)生的焦耳熱為通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量為則有,故BC錯(cuò)誤,D正確。7.(2024·河南·階段練習(xí))如圖甲所示,固定的矩形銅線(xiàn)框左半部分處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,當(dāng)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度由均勻減小到0后反向增大到,如圖乙所示。關(guān)于此過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()A.銅線(xiàn)框中的自由電子先順時(shí)針定向移動(dòng)、后逆時(shí)針定向移動(dòng)B.銅線(xiàn)框中的自由電子始終逆時(shí)針定向移動(dòng)C.銅線(xiàn)框圍成的面積始終有擴(kuò)大的趨勢(shì)D.銅線(xiàn)框受到的安培力大小不變【答案】B【解析】根據(jù)楞次定律,按照?qǐng)D乙中變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻碾妶?chǎng),銅線(xiàn)框中的自由電子在電場(chǎng)力的作用下逆時(shí)針定向移動(dòng),故A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)楞次定律中“增縮減擴(kuò)”的規(guī)律,穿過(guò)銅線(xiàn)框的磁通量先減小后增大,銅線(xiàn)框圍成的面積先有擴(kuò)大的趨勢(shì)、后有縮小的趨勢(shì),故C錯(cuò)誤;設(shè)圖乙中圖線(xiàn)的斜率為,根據(jù),斜率不變,可知線(xiàn)圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不變,則通過(guò)銅線(xiàn)框的電流不變。又因?yàn)榫€(xiàn)框受力的有效長(zhǎng)度不變,而磁感應(yīng)強(qiáng)度先減小后增大,根據(jù)可知銅線(xiàn)框受到的安培力先減小后增大,故D錯(cuò)誤。8.(2024·江西·二模)高速鐵路列車(chē)通常使用磁剎車(chē)系統(tǒng),磁剎車(chē)工作原理可簡(jiǎn)述如下:將磁鐵的N極靠近一塊正在以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的圓形鋁盤(pán),使磁感線(xiàn)總垂直射入鋁盤(pán)時(shí),鋁盤(pán)隨即減速,如圖所示,圓中磁鐵左方鋁盤(pán)的甲區(qū)域朝磁鐵方向運(yùn)動(dòng),磁鐵右方的乙區(qū)域朝離開(kāi)磁鐵方向運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是(

)A.鋁盤(pán)甲區(qū)域的感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生垂直紙面向里的磁場(chǎng)B.磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的作用力,會(huì)產(chǎn)生將鋁盤(pán)減速旋轉(zhuǎn)的阻力C.感應(yīng)電流在鋁盤(pán)產(chǎn)生的內(nèi)能,是將鋁盤(pán)減速的最主要原因D.若將實(shí)心鋁盤(pán)轉(zhuǎn)換成布滿(mǎn)小空洞的鋁盤(pán),則磁鐵對(duì)布滿(mǎn)空洞的鋁盤(pán)減速效果比實(shí)心鋁盤(pán)的效果更好【答案】B【解析】鋁盤(pán)甲區(qū)域中的磁通量向里增大,由楞次定律可知,甲區(qū)域感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?,則此感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,故A錯(cuò)誤;由“來(lái)拒去留”可知,磁場(chǎng)與感應(yīng)電流的作用力,會(huì)產(chǎn)生將鋁盤(pán)減速旋轉(zhuǎn)的阻力,會(huì)使鋁盤(pán)減速,故B正確,C錯(cuò)誤;改成空洞鋁盤(pán),電阻變大,電流變小,阻礙效果更差,故D錯(cuò)誤。9.(2024·天津·階段練習(xí))如圖是學(xué)生常用的飯卡內(nèi)部實(shí)物圖,其由線(xiàn)圈和芯片組成電路,當(dāng)飯卡處于感應(yīng)區(qū)域時(shí),刷卡機(jī)會(huì)激發(fā)變化的磁場(chǎng),從而在飯卡內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流來(lái)驅(qū)動(dòng)芯片工作,已知線(xiàn)圈面積為,共匝,某次刷卡時(shí),線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)垂直,且全部處于磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),在感應(yīng)時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向向外且由0均勻增大到,此過(guò)程中(

)A.線(xiàn)框中磁通量變化率為B.線(xiàn)框中產(chǎn)生周期性變化的順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C.邊所受安培力方向向左D.線(xiàn)框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為【答案】C【解析】根據(jù)題意可知線(xiàn)框中磁通量變化率為與線(xiàn)圈匝數(shù)無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;設(shè)電路中總電阻為,根據(jù)楞次定律可知磁感應(yīng)強(qiáng)度向外均勻增大,由楞次定律可得感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直線(xiàn)圈平面向里,根據(jù)安培定則可知感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?,電?dòng)勢(shì)大小為感應(yīng)電流大小可知,線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流為恒定電流而不是周期性變化的。故B、D錯(cuò)誤;當(dāng)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),電流由,根據(jù)左手定則判斷可知,邊所受安培力方向向左。故C正確。10.(2024·北京海淀·二模)如圖1所示為演示自感現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)時(shí),先閉合開(kāi)關(guān)S,電路達(dá)到穩(wěn)定后,燈泡A和B處于正常發(fā)光狀態(tài),在時(shí)刻,將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),測(cè)量得到時(shí)刻前后燈泡A、B兩端電勢(shì)差、隨時(shí)間t的變化關(guān)系。電源內(nèi)阻及電感線(xiàn)圈L的直流電阻可忽略不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()A.圖2所示為燈泡A兩端電勢(shì)差在S斷開(kāi)前后隨時(shí)間的變化關(guān)系B.S斷開(kāi)瞬間,自感線(xiàn)圈L兩端電勢(shì)差大小為C.由圖1可知電源電動(dòng)勢(shì)為D.由圖2和3可知兩燈泡正常發(fā)光時(shí),燈泡A的阻值與燈泡B的阻值之比為1∶2【答案】D【解析】電路達(dá)到穩(wěn)定后,燈泡A和B處于正常發(fā)光狀態(tài),開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間,由于自感,所以圖2所示為燈泡B兩端電勢(shì)差在S斷開(kāi)前后隨時(shí)間的變化關(guān)系,故A錯(cuò)誤;根據(jù)圖2,S斷開(kāi)瞬間,自感線(xiàn)圈L兩端電勢(shì)差大小為U=+=3故B錯(cuò)誤;電路達(dá)到穩(wěn)定后,燈泡A和B處于正常發(fā)光狀態(tài),由圖1可知電源電動(dòng)勢(shì)為,故C錯(cuò)誤;S斷開(kāi)瞬間,線(xiàn)圈L、燈泡A、B構(gòu)成閉合回路,經(jīng)過(guò)兩燈泡電流相等,由于=2根據(jù)U=IR則燈泡A的阻值與燈泡B的阻值之比為1∶2,故D正確。二、多選題11.(2024·廣東·三模)為防止意外發(fā)生,游樂(lè)場(chǎng)等大型設(shè)施都配備有電磁阻尼裝置,如圖所示為某款阻尼緩沖裝置的原理示意圖:帶有光滑軌道的機(jī)械主體,能產(chǎn)生垂直緩沖軌道平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),邊緣繞有閉合矩形線(xiàn)圈abcd的高強(qiáng)度緩沖滑塊撞到豎直墻時(shí),被瞬間強(qiáng)制制動(dòng),機(jī)械主體以及磁場(chǎng)由于慣性繼續(xù)緩沖減速,對(duì)緩沖過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是()A.線(xiàn)圈bc段受到向右的安培力B.同一匝線(xiàn)圈中b端的電勢(shì)高于c端的電勢(shì)C.線(xiàn)圈ab段中電流方向?yàn)橛蒪到aD.若磁場(chǎng)反向,則裝置起不到緩沖作用【答案】BC【解析】1緩沖過(guò)程中,線(xiàn)圈bc段切割磁感線(xiàn),根據(jù)右手定則,感應(yīng)電流方向?yàn)閏到b,線(xiàn)圈bc段受到向左的安培力作用,A錯(cuò)誤,B正確;感應(yīng)電流方向?yàn)閏到b,b端的電勢(shì)高于c端的電勢(shì),線(xiàn)圈ab段中電流方向?yàn)橛蒪到a;磁場(chǎng)反向時(shí),感應(yīng)電流方向反向,線(xiàn)圈bc段受到的安培力方向仍然向左,仍起到緩沖作用,C正確,D錯(cuò)誤;12.(2024·貴州·二模)如圖,絕緣細(xì)線(xiàn)的下端懸掛著一金屬材料做成的空心心形掛件,該掛件所在空間水平直線(xiàn)MN下方存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直掛件平面,且大小隨時(shí)間均勻增大。若某段時(shí)間內(nèi)掛件處于靜止?fàn)顟B(tài),則該段時(shí)間內(nèi)掛件中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小i、細(xì)線(xiàn)拉力大小F隨時(shí)間t變化的規(guī)律可能是()A.B.C.D.【答案】AD【解析】根據(jù)電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為磁場(chǎng)均勻增大,則為定值,則電動(dòng)勢(shì)大小不變,掛件的電阻不變則感應(yīng)電流不隨時(shí)間改變。故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知掛件中電流沿逆時(shí)針?lè)较?,則受到的安培力豎直向上,受力分析可知細(xì)線(xiàn)拉力,因?yàn)榇艌?chǎng)均勻增大,電流大小不變,則圖像為一條斜率為負(fù)的一次函數(shù)。故C錯(cuò)誤,D正確。13.(2024·河南周口·開(kāi)學(xué)考試)如圖所示,在置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的平行導(dǎo)軌上,橫跨在兩導(dǎo)軌間的導(dǎo)體桿以速度向右勻速移動(dòng),已知磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,方向垂直于導(dǎo)軌平面(紙面)向外,導(dǎo)軌間距為,閉合電路中除電阻外,其他部分的電阻忽略不計(jì),則()A.電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)B.電路中的感應(yīng)電流C.通過(guò)電阻的電流方向是由向D.桿受到的安培力方向水平向右【答案】AB【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,電路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故A正確;根據(jù)歐姆定律可知,電路中的感應(yīng)電流,故B正確;根據(jù)右手定則可知,通過(guò)電阻的電流方向是由c向a,故C錯(cuò)誤;根據(jù)左手定則可知,桿受到的安培力方向水平向左,故D錯(cuò)誤;14.(2024·黑龍江·一模)如圖甲(俯視圖)所示,水平面內(nèi)固定放置面積為,電阻為1Ω的單匝線(xiàn)圈,線(xiàn)圈內(nèi)充滿(mǎn)垂直水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間t變化關(guān)系如圖乙所示,線(xiàn)圈兩端點(diǎn)M、N與相距的粗糙平行金屬導(dǎo)軌相連,導(dǎo)軌置于垂直水平面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。一根總長(zhǎng)為,質(zhì)量為,阻值為9Ω的金屬桿置于導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌始終接觸良好。一根勁度系數(shù)為的輕彈簧右端連接在固定擋板上,左端與金屬桿相連,金屬桿與金屬導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)為,金屬桿靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為。在時(shí)刻閉合開(kāi)關(guān)S,金屬桿在內(nèi)始終保持靜止,g取,忽略平行導(dǎo)軌電阻,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,則()A.內(nèi)金屬桿中電流方向?yàn)锽.金屬桿與金屬導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)至少為0.45C.內(nèi)通過(guò)金屬桿電荷量為D.內(nèi)整個(gè)回路產(chǎn)生焦耳熱【答案】BD【解析】在單匝線(xiàn)圈線(xiàn)圈中內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度在變大,根據(jù)楞次定律可得,線(xiàn)圈上電流逆時(shí)針流動(dòng),在金屬桿中電流流向是,A錯(cuò)誤;線(xiàn)圈產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為由閉合電路歐姆定律得電流為金屬桿受到的安培力為方向水平向右,所以金屬桿剛好不滑動(dòng)時(shí)力是平衡的代入數(shù)據(jù)求得,金屬桿與金屬導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)至少為0.45,B正確;根據(jù)可知內(nèi)通過(guò)金屬桿電荷量為,C錯(cuò)誤;內(nèi)與產(chǎn)生的電流相等,因此內(nèi)整個(gè)回路產(chǎn)生焦耳熱,D正確。15.(2024·廣東·階段練習(xí))某風(fēng)速實(shí)驗(yàn)裝置由如圖甲、乙所示的風(fēng)杯組系統(tǒng)和電磁信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)兩部分組成。風(fēng)杯固定在豎直轉(zhuǎn)軸的頂端,風(fēng)杯中心到轉(zhuǎn)軸距離為2L,風(fēng)推動(dòng)風(fēng)杯繞豎直轉(zhuǎn)軸順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。電磁信號(hào)產(chǎn)生器由圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)和固定于轉(zhuǎn)軸上的導(dǎo)體棒OA組成,磁場(chǎng)半徑為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,導(dǎo)體棒OA長(zhǎng)為1.5L,電阻為r。導(dǎo)體棒每轉(zhuǎn)一周,A端與彈性簧片接觸一次,接觸時(shí)產(chǎn)生的電流強(qiáng)度恒為I。圖中電阻為R,其余電阻不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()A.流過(guò)電阻R的電流為正弦式交流電B.當(dāng)導(dǎo)體棒與彈性簧片接觸時(shí),OA兩點(diǎn)的電壓大小為IrC.當(dāng)導(dǎo)體棒與彈性簧片接觸時(shí),O點(diǎn)電勢(shì)低于A點(diǎn)電勢(shì)D.風(fēng)杯的速率【答案】CD【解析】根據(jù)題意可知,當(dāng)導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),相當(dāng)于電源,且O端相當(dāng)于電源的負(fù)極,則根據(jù)歐姆定律可知,OA兩端電勢(shì)差UOA數(shù)值上等于電路中的外電壓,則有依題意有,電源電動(dòng)勢(shì)為,流過(guò)電阻R的電流為恒定電流,故AB錯(cuò)誤,C正確;閉合電路的歐姆定律有,解得,則風(fēng)杯的速率為,故D正確。16.(2024·青?!つM預(yù)測(cè))如圖所示,平行導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),一部分固定放置在絕緣水平面上(足夠長(zhǎng)),另一部分彎曲,ab是兩部分的分界線(xiàn),彎曲部分在ab處的切線(xiàn)水平,ab的右側(cè)存在豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。導(dǎo)體棒2靜置于水平導(dǎo)軌上,讓導(dǎo)體棒1從彎曲導(dǎo)軌上距水平面高度為L(zhǎng)的地方由靜止開(kāi)始下滑,當(dāng)1運(yùn)動(dòng)到ab處時(shí),2剛好要滑動(dòng),彎曲導(dǎo)軌光滑,水平導(dǎo)軌與2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,兩導(dǎo)體棒接入回路的總電阻為R,導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度大小為g,下列說(shuō)法正確的是()A.1運(yùn)動(dòng)到ab處的速度大小為 B.1運(yùn)動(dòng)到ab處的速度大小為C.2的質(zhì)量為 D.2的質(zhì)量為【答案】AC【解析】當(dāng)1運(yùn)動(dòng)到ab處過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理可得解得,故A正確,B錯(cuò)誤;當(dāng)1運(yùn)動(dòng)到ab處時(shí),2剛好要滑動(dòng),則對(duì)2研究聯(lián)立解得,故C正確,D錯(cuò)誤。17.(2024·河北·三模)如圖所示,水平面內(nèi)放置的光滑平行導(dǎo)軌左窄右寬,左軌寬度為d,右軌寬度為2d,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m和2m的甲、乙兩金屬棒分別垂直放在導(dǎo)軌上,某時(shí)刻,分別給甲、乙兩金屬棒一個(gè)大小為和的向右的初速度,設(shè)回路總電阻不變,導(dǎo)軌足夠長(zhǎng),從甲、乙兩金屬棒獲得初速度到二者穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是(

)A.甲、乙加速度總是大小相等 B.甲、乙勻速運(yùn)動(dòng)的速度大小相等C.回路產(chǎn)生的焦耳熱為 D.通過(guò)回路某一橫截面的電荷量為【答案】AD【解析】根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)甲棒對(duì)乙棒解得,故A正確;當(dāng)兩棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等時(shí),電路里無(wú)感應(yīng)電流,甲、乙勻速運(yùn)動(dòng),則有,解得,故B錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)量定理,對(duì)甲棒對(duì)乙棒解得,根據(jù)能量守恒回路產(chǎn)生的焦耳熱為,故C錯(cuò)誤;根據(jù)動(dòng)量定理,對(duì)甲棒其中解得,故D正確。18.(2024高三下·全國(guó)·專(zhuān)題練習(xí))如圖所示,電阻不計(jì)的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌相距,固定在水平絕緣桌面上,左側(cè)圓弧部分處在豎直平面內(nèi),其間接有一電容為的電容器,右側(cè)平直部分處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為。方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,末端與桌面邊緣平齊。電阻為的金屬棒ab垂直于兩導(dǎo)軌放置且與導(dǎo)軌接觸良好,質(zhì)量為。棒ab從導(dǎo)軌左端距水平桌面高處無(wú)初速度釋放,離開(kāi)水平直導(dǎo)軌前已勻速運(yùn)動(dòng)。已知電容器的儲(chǔ)能,其中C為電容器的電容,U為電容器兩端的電壓,不計(jì)空氣阻力,重力加速度。則金屬棒ab在沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中()A.通過(guò)金屬棒ab的電荷量為 B.通過(guò)金屬棒ab的電荷量為C.金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱為 D.金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱為【答案】BC【解析】當(dāng)金屬棒落下后其速度可由動(dòng)能定理求得可求得之后金屬棒切割磁感線(xiàn),電容器充電,其兩端電壓逐漸增大,金屬棒因?yàn)榘才嗔ψ鰷p速運(yùn)動(dòng),當(dāng)金屬棒的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)與電容器兩端電壓相等時(shí),金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)量定理可知設(shè)經(jīng)過(guò),速度增加了,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為,可知又因?yàn)椋詭肟傻?,解得此時(shí),導(dǎo)體棒動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為因此,此時(shí)電容器電壓U也為4V,則電容器增加的電荷量為因此通過(guò)導(dǎo)體棒的電荷量也為1C。故A錯(cuò)誤,B正確;由以上解析可知,動(dòng)能變化量為而,所以,故C正確,D錯(cuò)誤。三、解答題19.(23-24高三下·陜西西安)如圖所示,足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌、固定在水平面上,間距為,間接阻值為的定值電阻,質(zhì)量為的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置,導(dǎo)軌和金屬棒電阻不計(jì),整個(gè)裝置處于方向垂直導(dǎo)軌平面向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)給金屬棒一個(gè)水平外力使金屬棒從靜止開(kāi)始向右勻加速運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到時(shí)水平外力大小為該時(shí)刻安培力大小的2倍,運(yùn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒始終垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好。求:(1)在速度從零增加到時(shí)間內(nèi)金屬棒的加速度大??;(2)在速度從零增加到時(shí)間內(nèi)流過(guò)定值電阻的電荷量。【答案】(1);(2)【解析】(1)金屬棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為電路中的電流為金屬棒受到的安培力根據(jù)牛頓第二定律,得因?yàn)樗俣冗_(dá)到時(shí)水平外力大小為該時(shí)刻安培力大小的2倍,聯(lián)立解得(2)通過(guò)電阻的電荷量為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律電流為又因?yàn)槭且欢ㄖ?,金屬棒做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)聯(lián)立解得在內(nèi)流過(guò)定值電阻的電荷量20.(2024·天津紅橋·二模)我國(guó)在高鐵列車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域現(xiàn)在處于世界領(lǐng)先水平,為了節(jié)約利用能源,在“剎車(chē)”時(shí)采用了電磁式動(dòng)力回收裝置,可將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存起來(lái)。如圖所示為該裝置的簡(jiǎn)化模型,在光滑的水平面內(nèi),一個(gè)“日”字形的金屬線(xiàn)框,各邊長(zhǎng),其中、、邊電阻均為,、電阻可忽略,線(xiàn)框以速度沖進(jìn)寬度也為l,磁感應(yīng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)磁場(chǎng),最終整個(gè)線(xiàn)框恰好能穿出磁場(chǎng),忽略空氣阻力的影響,求:(1)線(xiàn)框剛進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)流過(guò)的電流大小和方向,

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