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2017年高中物理选修3-2全国名校名卷试题分章节汇编（第01期）4.5 电磁感应现象的两类情况一、单选题1．如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中．一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中（）A. PQ中电流一直增大B. PQ中电流一直减小C. 线框消耗的电功率先增大后减小D. 线框消耗的电功率先减小后增大2．如图所示，导体棒AB以速度v切割磁感应强度为B的匀强磁场磁感线，下列说法正确的是①当导体棒AB向右运动时，穿过这个闭合导体回路的磁通量增大②感应电流的磁场是垂直纸面向外的③导体棒中的感应电流是沿A到B方向，故A相当于电源的正极④电流表的正接线柱接在E端时，电流表指针正偏⑤无论导体切割磁感线的速度v是多大，感应电动势都是BLV⑥导体中产生电流故导体棒受到安培力正是导体棒运动的动力（）A. ①②③B. ①②④C. ①②④⑤D. ①②③④⑤⑥3．如图所示，有一个位于光滑水平面的有界磁场，磁场宽度大于线圈边长。
磁场的两侧边界MM’与NN’平行。
一正方形线圈abcd进入磁场前的速度为v1，当其完全进入磁场内时速度为v2，设线圈完全离开磁场后的速度为v3（运动过程中线圈ab边始终与磁场的两侧边界平行），则有（）A. v3＝v1－v2B. v3＝2 v2－v1C. v3＝（v1－v2）/2D. 缺乏必要条件，无法确定4．如图所示，线圈abcd固定于分别均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面.当磁场的磁感应强度B随时间t变化时，该磁场对ab边的安培力大小恒定.下列描述B随t变化的图像可能正确的是（）A. B.C. D.5．下列现象中，能表明电和磁有联系的是（）A. 摩擦起电B. 两块磁铁相互吸引或排斥C. 小磁针靠近通电导线时偏转D. 磁铁插入闭合线圈过程中，线圈中产生感应电流6．如图所示，两块水平放置的平行金属板间距为d，定值电阻的阻值为R，竖直放置线圈的匝数为n，绕制线圈导线的电阻为R，其他导线的电阻忽略不计．现在竖直向上的磁场B穿过线圈，在两极板中一个质量为m，电量为q，带正电的油滴恰好处于静止状态，则磁场B的变化情况是（）A. 均匀增大，磁通量变化率的大小为B. 均匀增大，磁通量变化率的大小为C. 均匀减小，磁通量变化率的大小为D. 均匀减小，磁通量变化率的大小为7．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两个过程中（）学科+网A. 导体框中产生的感应电流方向相同B. 导体框中产生的焦耳热相同C. 导体框ad边两端电势差相同D. 通过导体框截面的电量相同8．一面积、匝数＝100匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间按如图所示的规律变化，则（）A. 在开始2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零B. 开始2s内穿过线圈的磁通量的变化率C. 在开始2 s内线圈中产生的感应电动势＝0.08 VD. 在第3 s末感应电动势等于零9．如图所示，金属杆MN在金属框上以速度v向左平移的过程中，在MN上产生的感应电动势E随时间变化的规律应是（）A. B.C. D.10．如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是（）A. B.C. D.11．如图9所示，足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，间距为L＝0.5 m ，一匀强磁场磁感应强度B＝0.2 T垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P间连接阻值为R＝0.40 Ω的电阻，质量为m＝0.01 kg、电阻不计的金属棒ab垂直紧贴在导轨上。
备战高考物理压轴题专题复习——电磁感应现象的两类情况的推断题综合含答案一、电磁感应现象的两类情况1．如图所示，无限长平行金属导轨EF、PQ固定在倾角θ=37°的光滑绝缘斜面上，轨道间距L=1m，底部接入一阻值R=0.06Ω的定值电阻，上端开口，垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度B=2T。
一质量m=2kg的金属棒ab与导轨接触良好，ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，ab连入导轨间的电阻r=0.04Ω，电路中其余电阻不计。
现用一质量M=6kg的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与ab相连.由静止释放物体，当物体下落高度h=2.0m时，ab开始匀速运动，运动中ab始终垂直导轨并与导轨接触良好。
不计空气阻力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2。
(1)求ab棒沿斜面向上运动的最大速度；(2)在ab棒从开始运动到开始匀速运动的这段时间内，求通过杆的电量q；(3)在ab棒从开始运动到开始匀速运动的这段时间内，求电阻R上产生的焦耳热。
【答案】(1) (2)q=40C (3)【解析】【分析】(1)由静止释放物体，ab棒先向上做加速运动，随着速度增大，产生的感应电流增大，棒所受的安培力增大，加速度减小，棒做加速度减小的加速运动；当加速度为零时，棒开始匀速，速度达到最大。
据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、安培力公式、平衡条件等知识可求出棒的最大速度。
(2)本小问是感应电量的问题，据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、电流的定义式、磁通量的概念等知识可进行求解。
(3)从ab棒开始运动到匀速运动，系统的重力势能减小，转化为系统增加的动能、摩擦热和焦耳热，据能量守恒定律可求出系统的焦耳热，再由焦耳定律求出电阻R上产生的焦耳热。
【详解】(1)金属棒ab和物体匀速运动时，速度达到最大值，由平衡条件知对物体，有；对ab棒，有又、联立解得：(2) 感应电荷量据闭合电路的欧姆定律 据法拉第电磁感应定律在ab 棒开始运动到匀速运动的这段时间内，回路中的磁通量变化联立解得：(3)对物体和ab 棒组成的系统，根据能量守恒定律有：又解得：电阻R 上产生的焦耳热2．某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型，原理如图所示，PQ 和MN 是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场1B 和2B ，二者方向相反．矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘）．其中ad边宽度与磁场间隔相等，当磁场1B 和2B 同时以速度0m 10sv =沿导轨向右匀速运动时，金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动．已知金属框垂直导轨的ab 边长0.1m L =m 、总电阻0.8R =Ω，列车与线框的总质量0.4kg m =，12 2.0T B B ==T ，悬浮状态下，实验车运动时受到恒定的阻力1h N ．（1）求实验车所能达到的最大速率；（2）实验车达到的最大速率后,某时刻让磁场立即停止运动,实验车运动20s 之后也停止运动，求实验车在这20s 内的通过的距离；（3）假设两磁场由静止开始向右做匀加速运动，当时间为24s t =时，发现实验车正在向右做匀加速直线运动，此时实验车的速度为m 2s v =，求由两磁场开始运动到实验车开始运动所需要的时间．【答案】(1)m 8s ；(2)120m ；(3)2s 【解析】 【分析】 【详解】（1）实验车最大速率为m v 时相对磁场的切割速率为0m v v -，则此时线框所受的磁场力大小为2204-B L v v F R=（）此时线框所受的磁场力与阻力平衡，得：F f =2m 028m/s 4fRv v B L =-= （2）磁场停止运动后，线圈中的电动势：2E BLv =线圈中的电流：EI R=实验车所受的安培力：2F BIL =根据动量定理，实验车停止运动的过程：m F t ft mv ∑∆+=整理得：224m B L vt ft mv R∑∆+=而v t x ∑∆=解得：120m x =（3）根据题意分析可得，为实现实验车最终沿水平方向做匀加速直线运动，其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同，设加速度为a ，则t 时刻金属线圈中的电动势 2)E BLat v =-（ 金属框中感应电流 2)BL at v I R-=（ 又因为安培力224)2B L at v F BIL R（-==所以对试验车，由牛顿第二定律得 224)B L at v f ma R（--=得 21.0m/s a =设从磁场运动到实验车起动需要时间为0t ，则0t 时刻金属线圈中的电动势002E BLat =金属框中感应电流002BLat I R=又因为安培力2200042B L at F BI L R==对实验车，由牛顿第二定律得：0F f =即2204B L at f R= 得：02s t =3．如图1所示，在光滑的水平面上，有一质量m =1kg 、足够长的U 型金属导轨abcd ，间距L =1m 。
高中物理电磁感应现象压轴题提高题专题含答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，两根光滑、平行且足够长的金属导轨倾斜固定在水平地面上，导轨平面与水平地面的夹角37θ=︒，间距为d =0.2m ，且电阻不计。
导轨的上端接有阻值为R =7Ω的定值电阻和理想电压表。
空间中有垂直于导轨平面斜向上的、大小为B =3T 的匀强磁场。
质量为m =0.1kg 、接入电路有效电阻r =5Ω的导体棒垂直导轨放置，无初速释放，导体棒沿导轨下滑一段距离后做匀速运动，取g =10m/s 2，sin37°=0.6，求：（1）导体棒匀速下滑的速度大小和导体棒匀速运动时电压表的示数； （2）导体棒下滑l =0.4m 过程中通过电阻R 的电荷量。
【答案】（1）20m/s 7V （2）0.02C 【解析】 【详解】（1）设导体棒匀速运动时速度为v ，通过导体棒电流为I 。
由平衡条件sin mg BId θ=①导体棒切割磁感线产生的电动势为E =Bdv ②由闭合电路欧姆定律得EI R r=+③ 联立①②③得v =20m/s ④由欧姆定律得U =IR ⑤联立①⑤得U =7V ⑥（2）由电流定义式得Q It =⑦由法拉第电磁感应定律得E t∆Φ=∆⑧B ld ∆Φ=⋅⑨由欧姆定律得EI R r=+⑩ 由⑦⑧⑨⑩得Q =0.02C ⑪2．如图所示，两根竖直固定的足够长的金属导轨ad 和bc ，相距为L=10cm ；另外两根水平金属杆MN 和EF 可沿导轨无摩擦地滑动，MN 棒的质量均为m=0.2kg ，EF 棒的质量M =0.5kg ，在两导轨之间两棒的总电阻为R=0.2Ω（竖直金属导轨的电阻不计）；空间存在着垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B=5T ，磁场区域足够大；开始时MN 与EF 叠放在一起放置在水平绝缘平台上，现用一竖直向上的牵引力使MN 杆由静止开始匀加速上升，加速度大小为a =1m/s 2，试求：（1）前2s 时间内流过MN 杆的电量（设EF 杆还未离开水平绝缘平台）； （2）至少共经多长时间EF 杆能离开平台。
一：专题概述1．磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦΔt的比较2.对法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt的进一步理解(1)E ＝n ΔΦΔt 的研究对象是一个回路，E ＝n ΔΦΔt 求得的电动势是整个回路的感应电动势。
(2)E ＝n ΔΦΔt 求的是Δt 时间内的平均感应电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。
3.导体切割磁感线产生感应电动势的计算切割磁感线运动的那部分导体相当于电路中的电源。
常见的情景有以下两种： 平动切割(1)常用公式：若运动速度v 和磁感线方向垂直，则感应电动势E ＝BLv 。
其中B 、L 、v 三者两两垂直。
(2)有效长度：公式中的L 为有效切割长度，即导体在与v 垂直的方向上的投影长度(3)相对性：E ＝BLv 中的速度v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动时，应注意速度间的相对关系。
转动切割当导体在垂直于磁场的平面内，绕一端以角速度ω匀速转动时，产生的感应电动势为E ＝Blv －＝12Bl 2ω，如图3所示。
二：典例精讲1．法拉第电磁感应定律的理解典例1：将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()A．感应电动势的大小与线圈的匝数无关B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D．感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同【答案】C2．感应电动势大小的计算典例2：如图所示，桌面上放着一个单匝矩形线圈，线圈中心上方某高度处有一竖立的条形磁铁，此时穿过线圈的磁通量为0.04Wb，现使磁铁竖直下落，经0.5s，磁铁的s极落到线圈内的桌面上，这时穿过线圈的磁通量为0.12Wb．此过程中线圈中的平均感应电动势大小为多少．【答案】0.16V【解析】把条形磁铁从图中位置在0.5s内放到线圈内的桌面上，平均感应电动势为：典例3：法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。
铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。
圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。
圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A ．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B ．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到b 的方向流动C ．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D ．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R 上的热功率也变为原来的2倍 【答案】AB3． 电荷量的计算典例4：如图甲所示，abcd 是匝数为100匝、边长为10 cm 、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是( )A ．导线圈中产生的是交变电流B ．在t ＝2.5 s 时导线圈产生的感应电动势为1 VC ．在0～2 s 内通过导线横截面的电荷量为20 CD ．在t ＝1 s 时，导线圈内电流的瞬时功率为10 W 【答案】ACD【解析】在0～2 s 内，磁感应强度变化率为ΔB 1Δt 1＝1 T/s ，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 1＝nS ΔB 1Δt 1＝100×0.12×1 V ＝1 V ；在2～3 s 内，磁感应强度变化率为ΔB 2Δt 2＝2 T/s ，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E 2＝nS ΔB 2Δt 2＝100×0.12×2 V ＝2 V 。
导线圈中产生的感应电流为方波交变电流，选项A正确；在t ＝2.5 s 时，产生的感应电动势为E 2＝2 V ，选项B 错误；在0～2 s 内，感应电流I ＝E 1R ＝10 A ，通过导体横截面的电荷量为q ＝I Δt ＝20 C ，选项C 正确；在t ＝1 s 时，导线圈内感应电流的瞬时功率P ＝UI ＝I 2R ＝102×0.1 W ＝10 W ，选项D 正确。
三 总结提升应用电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式E ＝n ΔΦΔt 求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。
(2)利用公式E ＝nS ΔBΔt求感应电动势时，S 为线圈在磁场范围内的有效面积。
(3)通过回路截面的电荷量q 仅与n 、ΔФ和回路电阻R 有关，与时间长短无关，与Φ是否均匀变化无关。
推导如下：q ＝I －Δt ＝n ΔΦΔtR Δt ＝n ΔΦR。
四 提升专练1. 如图所示，边长为L ，匝数为N 的正方形线圈abcd 位于纸面内，线圈内接有电阻值为R 的电阻，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B .当线圈转过90°时，通过电阻R 的电荷量为( )A. 22BL RB. 22NBL RC. 2BL RD. 2NBL R【答案】B2. 如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a 、b ，磁场方向与圆环所在平面垂直。
磁感应强度B 随时间均匀增大。
两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为E a 和E b ，不考虑两圆环间的相互影响。
下列说法正确的是( )A ．E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向B ．E a ∶E b ＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向C ．E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向D ．E a ∶E b ＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 【答案】B3.如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的金属条制成的矩形线框abcd ，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B 中．一接入电路电阻为R 的导体棒PQ ，在水平拉力作用下沿ab 、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( )A. PQ 中电流一直增大B. PQ 中电流一直减小C. 线框消耗的电功率先增大后减小D. 线框消耗的电功率先减小后增大 【答案】C【解析】A 、B 项，设导体棒的长度为L ，磁感应强度为B ，导体棒的速度v 保持不变，根据法拉第电磁感应定律，感应的电动势E BLv =不变，设线框左边的电阻为r ，则左右两边线框的电阻为R 并 ，流过PQ ，可以看出当PQ 从靠近ad 向bc 靠近过程中， r 从零增大到3R ，从而可以判断电流先减小后增大，故A 、B 项错误。
C ，D 项，电源的内阻为R ，PQ 从靠近ad 向bc 靠近过程中，外电路的并联等效电阻从零增大到0.75R 又减小到零，外电路的电阻等于电源内阻的时候消耗的功率最大，所以外电路的功率应该先增大后减小，故C 正确D 项错误。
综上所述，本题正确答案为C 。
4.(多选) 如图，正方形闭合导线框在边界水平的匀强磁场区域的上方，由不同高度静止释放，用1t 、2t 分别表示线框ab 边和cd 边刚进入磁场的时刻，用3t 、4t 分别表示线框ab 边和cd 边刚出磁场的时刻。
线框下落过程中形状不变，ab 边始终保持与磁场水平边界平行，线框平面与磁场方向垂直。
设磁场区域的宽度大于线框的边长，不计空气阻力的影响，则下列反映线框下落过程中速度v 随时间t 变化规律的图象有可能的是 ( )A. B.C.D.【答案】BCDC 、若线框的速度0v v <，但相差不大，则线框进入磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v 远小于0v ，则线框进入磁场后加速，加速度减小，故选项C 正确；D 、若线框的速度0v v =，则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场，故选项D 正确。
5. 如图所示，在水平面内固定着U 形光滑金属导轨，轨道间距为50 cm ，金属导体棒ab 质量为0.1 kg ，电阻为0.2 Ω，横放在导轨上，电阻R 的阻值是0.8 Ω(导轨其余部分电阻不计)。
现加上竖直向下的磁感应强度为0.2 T 的匀强磁场。
用水平向右的恒力F ＝0.1 N 拉动ab ，使其从静止开始运动，则( )A．导体棒ab开始运动后，电阻R中的电流方向是从P流向MB．导体棒ab运动的最大速度为10 m/sC．导体棒ab开始运动后，a、b两点的电势差逐渐增加到1 V后保持不变D．导体棒ab开始运动后任一时刻，F的功率总等于导体棒ab和电阻R的发热功率之和【答案】B6.有人把自行车进行了改装，在后车轮上装上了一个小型发电机，想看电视时，就骑在自行车上不停地蹬车，可供电视、照明用电．发电机原理如图甲所示，在匀强磁场中，磁感应强度为B，放置一个有固定转轴的发电轮，如图所示，发电轮平面与磁感应强度垂直，发电轮半径为r，轮轴和轮缘为两个输出电极，该发电机输出电压接一理想变压器，再给一小灯泡供电，则下列说法中正确的是()A. 当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压降低B. 当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压不变C. 小灯泡的功率与发电机转速无关D. 小灯泡的功率随发电机转速的增大而增大【答案】D【解析】PQ AB错误；小灯泡的功率：C错误，D正确；故选D.7.如图所示，足够长的U 型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN 与PQ 平行且间距为L ，导轨平面与磁感应强度为B 的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab 由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R ，当流过ab 棒某一横截面的电荷量为q 时，棒的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中()A.B.C. 产生的焦耳热为qBLvD.【答案】B8. (多选)如图所示，水平放置的U 形框架上接一个阻值为R 0的电阻，放在垂直纸面向里的、场强大小为B 的匀强磁场中，一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 的作用下，由静止开始运动距离d 后速度达到v，半圆形硬导体AC 的电阻为r ，其余电阻不计．下列说法正确的是( )A. 此时AC 两端电压为U AC ＝2BLvB. 此时AC 两端电压为002AC BLvR U R r=+C. 此过程中电路产生的电热为212Q Fd mv =- D. 此过程中通过电阻R 0的电荷量为02BLdq R r=+ 【答案】BD9.(多选) 如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R ，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环。
金属杆OM 的长为l ，阻值为R ，M 端与环接触良好，绕过圆心O 的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动。
阻值为R 的电阻一端用导线和环上的A 点连接，另一端和金属杆的转轴O 处的端点相连接。
下列判断正确的是A. 金属杆OMB. 通过电阻RQ 到PC. 通过电阻RP 、Q 两点电势满足P Q φφ>D. OM【答案】ADC 、当M 位于最下端时圆环被接入的电阻为0，此时有最大电流： 电流方向从Q 到P ，P 、Q 两点电势满足P Q ωω＜，C 错误；D 、OM 作为电源，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，所以外电阻最大时，OM 两点间电势差绝对值的最大，其最大值为： D 正确；故选AD 。
