2021年上海市高考物理专题复习：磁场

2021届高三物理 二轮复习 全国I卷 电磁感应

1.如图甲所示,光滑平行金属导轨MNPQ、所在平面与水平面成θ角,MP、两端接一电阻R,整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.0t时对金属棒施加一平行于导轨的外力F,使金属棒由静止开始沿导轨向上运动,金属棒的电阻为r,导轨电阻忽略不计.已知通过电阻R的感应电流I随时间t变化的关系如图乙所示.下列关于导体棒运动速度v、外力F、流过R的电荷量q以及闭合回路中磁通量的变化率t随时间变化的图像正确的是( )

A. B. C. D.

2.如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中,在t时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B,在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )

A.22Bat B.22nBat C.2nBat D.22nBat

3.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验,如图所示.在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈,并接有电源,圆盘的四周固定有许多带负电的小球,将整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦,当电源接通的瞬间,下列关于圆盘的说法中正确的是( )

A.圆盘将逆时针转动(俯视) B.圆盘将顺时针转动(俯视)

C.圆盘不会转动 D.圆盘先逆时针转再顺时针转(俯视)

4.1824年,法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置,在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针,如图所示.实验中发现,当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时,磁针也随着一起转动起来,但略有滞后.下列说法正确的是( )

A.圆盘上没有产生感应电动势

B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动

C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化

D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流,此电流产生的磁场导致磁针转动

5.如图所示,电路中A、B是两个完全相同的灯泡,L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈,C是电容很大的电容器.当S闭合与断开时,A、B灯泡的发光情况是( )

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）

第四部分 电磁感应

专题4.32 电磁感应与动量综合问题（提高篇）

1．(10分) （2020新高考冲刺仿真模拟6）如图甲所示，光滑的水平绝缘轨道M、N上搁放着质量m1＝0.2

kg、电阻R1＝0.02 Ω的“[”形金属框dabc，轨道间有一有界磁场，变化关系如图乙所示．一根长度等于ab，质量m2＝0.1 kg、R2＝0.01 Ω的金属棒ef搁在轨道上并静止在磁场的左边界上．已知轨道间距与ab长度相等，均为L1＝0.3 m，ad＝bc＝L2＝0.1 m，其余电阻不计.0时刻，给“[”形金属框一初速度v0＝3 m/s，与金属棒碰撞后合在一起成为一闭合导电金属框(碰撞时间极短)．t0时刻整个框刚好全部进入磁场，(t0＋1) s时刻，框右边刚要出磁场．求：

(1)碰撞结束时金属框的速度大小；

(2)0～t0时间内整个框产生的焦耳热；

(3)t0～(t0＋1) s时间内，安培力对ab边的冲量的大小．

【名师解析】 (1)碰撞过程中，动量守恒，得到

m1v0＝(m1＋m2)v

v＝2 m/s

(2)对闭合金属框，0～t0时间内由动量定理得：

－BIL1Δt＝－BL1Δq＝(m1＋m2)Δv

等号两边求和，得－BL1q＝(m1＋m2)(v′－v)

又因为q＝BΔSR总＝BL1L2R1＋R2

得到v′＝1 m/s

所以Q＝12(m1＋m2)v2－12(m1＋m2)v′2＝0.45 J

(3)t0～(t0＋1) s时间内，整个框在磁场中运动，

I＝ER总＝ΔΦΔtR总＝ΔBL1L2ΔtR总＝0.4 A

又因为B′＝1－0.4(t－t0)

t0≤t≤t0＋1

所以F安＝B′IL1＝0.12B′＝0.12－0.048(t－t0)

I安＝F安t＝F安1＋F安22t＝0.12×1＋0.12×0.62×1 N·s＝0.096 N·s

2、如图甲所示，平行粗糙导轨固定在绝缘水平桌面上，间距L＝0.2 m，导轨左端接有R＝1 Ω的电阻，质量为m＝0.1 kg的粗糙导体棒ab垂直静置于导轨上，导体棒及导轨的电阻忽略不计.整个装置处于磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨向下.现用与导轨平行的外力F作用在导体棒ab上使之一开始做匀加速运动，且外力F随时间变化关系如图乙所示，重力加速度g＝10 m/s2，求：

关键能力·题型突破

考点一 电磁感应中的电路问题

【典例1】(2020·大同模拟)在水平放置的两条平行光滑直金属导轨上放有一与其垂直的金属棒ab，匀强磁场与导轨平面垂直，磁场方向如图所示，导轨接有R1=5 Ω和R2=6 Ω的两定值电阻及电阻箱R，其余电阻不计。电路中的电压表量程为0～10 V，电流表的量程为0～3 A。现将R调至30 Ω，用F=40 N的水平向右的力使ab垂直导轨向右平移，当棒ab达到稳定状态时，两电表中有一表正好达到满偏，而另一表未达到满偏。下列说法正确的是

(

)

A.当棒ab达到稳定状态时，电流表满偏

B.当棒ab达到稳定状态时，电压表满偏

C.当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是1 m/s

D.当棒ab达到稳定状态时，棒ab的速度大小是2 m/s

【通型通法】

1.题型特征：明确电源，区分内外电路。

2.思维导引：

(1)切割磁场线的导体相当于电源。

(2)清楚串并联电路的特点，灵活运用闭合电路欧姆定律。 【解析】选B、C。假设电压表满偏，则通过电流表的电流为I==2

A<3 A，所以电压表可以满偏，此时电流表的示数为2 A，故A错误，B正确；棒ab匀速运动时，水平拉力F与安培力大小相等，有FA=BIL=F，感应电动势E=U+IR1=(10+2×5) V=20 V，又E=BLv，解得v==1 m/s，故C正确，D错误。

1.五个等效：

2.解题流程：

【加固训练】

(多选)如图所示，边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域，其磁感应强度B随时间t的变化关系为B=kt(常量k>0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0，滑动片P位于滑动变阻器中央，定值电阻R1=R0、R2=。 闭合开关S，电压表的示数为U，不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势，则

(

)

A.R2两端的电压为

B.电容器的a极板带正电

C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍

D.正方形导线框中的感应电动势为kL2

1 考点09磁场

1．（2021·全国高三其他模拟）如图所示，水平虚线上方有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度随时间的变化规律如图甲所示，一群带正电的同种粒子在0t时从虚线上的O点垂直于磁场方向向上与右边界成（0180）角射入磁场，如图乙所示，已知粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，周期为T，不计粒子重力，则在角变化过程中下列说法正确的是（ ）

A．粒子距水平虚线的最远距离为2r

B．粒子在磁场中运动的速度始终不变

C．无论角多大，粒子均能射出磁场

D．粒子在虚线上方运动的最长时间为32T

2．（2021·黑龙江大庆市·大庆实验中学高二期末）金属棒MN两端用细软导线悬挂于a、b两点，其中间一部分处于方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，静止时MN平行于纸面，如图所示。若金属棒通有从M向N的电流，此时悬线上有拉力。为了使拉力等于零，下列措施可行的是（ ）

A．减小电流

B．将电流方向改为从N流向M

C．将磁场方向改为垂直于纸面向外，并减小磁感应强度

D．将磁场方向改为垂直于纸面向外，同时将电流方向也改为从N流向M并增大电流强度

3．（2021·全国高三其他模拟）六根通电长直导线垂直纸面平行固定，其截面构成一正六边形，O为正六边2 形的中心，通过长直导线a、b、c、d、e、f的电流分别为1I、2I、3I、4I、5I、6I，a、c，e中通过的电流大小相等，b、d、f中通过的电流大小相等，电流方向如图所示．已知通电长直导线在距导线r处产生的磁感应强度大小为IBkr，此时O点处的磁感应强度大小为6B，导线a在O处产生磁场的磁感应强度大小为B，则移除e导线后，e导线所在处的磁感应强度大小为（ ）

A．0 B．B C．3B D．2B

4．（2021·全国高三月考）如图，纸面内有两条相互垂直的长直绝缘导线L1、L2，L1中的电流方向向上，L2中的电流方向向右； L1的右边有a、b两点，它们相对于L2对称。整个系统处于某匀强磁场中，该匀强磁场的磁感应强度大小为B0，方向垂直于纸面向外。已知a、b两点的磁感应强度大小分别为065B和032B，方向垂直于纸面向里。则（ ）