2022屆高考物理二輪復習練習：法拉第電磁感應定律（含答案）

法拉第電磁感應定律

一、單選題

1.如圖，同一絕緣光滑水平地面上，一個小金屬環(huán)a和一個大金屬環(huán)b的圓心在同一

點。a環(huán)中通有逆時針方向的恒定電流/,b環(huán)中不通電?，F(xiàn)將a環(huán)沿直線移向圖中a'

位置，則b環(huán)中感應電流i的方向和b環(huán)的運動情況分別為（）

A.i為順時針方向，b環(huán)圓心向靠近M位置運動

B.i為順時針方向，b環(huán)圓心向遠離a'位置運動

C.i為逆時針方向，b環(huán)圓心向靠近a'位置運動

D.i為逆時針方向，b環(huán)圓心向遠離a'位置運動

2.如圖甲所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個螺線

管，在螺線管中通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管。端流入為正，以下說法正確

A.從上往下看，O~ls內(nèi)圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向

B.1s末圓環(huán)對桌面的壓力小于圓環(huán)的重力

C.O~ls內(nèi)圓環(huán)面積有擴張的趨勢

D.1~2s內(nèi)和2~3s內(nèi)圓環(huán)中的感應電流方向相反

3.如圖所示，在兩個正方形之間的四個相同三角形區(qū)域內(nèi)分布著如圖所示的方向垂直

紙面向里的勻強磁場，兩正方形邊長分別為L和它心一邊長為乙的正方形線框仍加

2

如圖放置，其c,點恰好在x軸原點0,線框從該位置開始沿x軸正方向以速度v勻速

穿過磁場區(qū)域。取線框中沿逆時針方向的感應電流為正，則表示線框中電流i隨be邊

的位置坐標x變化的圖象是（）

4.研究人員發(fā)現(xiàn)一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)?nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，具體而

言，只要略微提高溫度，這種合金就會變成強磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生

電流，其簡化模型如圖所示，A為圓柱形合金材料，B為線圈，套在圓柱形合金材料

正中央線圈的半徑大于合金材料的半徑，現(xiàn)對A進行加熱，下列說法正確的是

B

A.8線圈有向左運動的趨勢

B.B線圈有擴張的趨勢

C.8線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場阻止了3線圈內(nèi)磁通量的增加

D.若從右向左看B中產(chǎn)生順時針方向電流，則4左端是強磁性合金的N極

5.如圖所示，長直導線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi)，長直導線中通有電流，下列

情況中，閉合金屬線框中有感應電流產(chǎn)生的是（）

試卷第2頁，共10頁

V

A.電流恒定，閉合金屬線框向下平移

B.電流恒定，閉合金屬線框向上平移

C.金屬線框固定不動，電流增加

D.電流恒定，導線和閉合金屬線框以相同的速度向右平移

6.用電流傳感器（相當于電流表，其電阻可以忽略不計）研究通電自感現(xiàn)象的電路如

圖甲所示。電阻的阻值是R，多匝線圈L中未插入鐵芯，電源電動勢為E,L的電阻和

電源的內(nèi)阻均可忽略。閉合開關(guān)S,傳感器記錄了電路中電流i隨時間f變化的關(guān)系圖

像，如圖乙中曲線①所示。如果改變某一條件，其他條件不變，重復實驗，可以得到

圖乙中曲線②。改變的條件可能是（）

甲

A.線圈L中插入鐵芯B.增大EC.增大RD.減小R

7.如圖所示，在磁感應強度為8、方向豎直向下的勻強磁場中，有一水平放置的U形

導軌，導軌左端連接一阻值為R的電阻，導軌電阻不計。導軌間距離為L在導軌上

垂直放置一根長度為L的金屬棒MN,金屬棒與導軌接觸良好，電阻為廣，用平行導軌

的水平外力F拉著金屬棒向右做勻速運動，則在金屬棒運動過程中，下列說法正確的

是（）

A.電阻R消耗的電功率為

BL

B.金屬棒的運動速度大小答

BL

C.金屬棒兩端的電壓為駕笄

BL

D.整個回路的發(fā)熱功率為增口

DL

8.如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略不計，下

列說法中正確的是（）

A.合上開關(guān)S接通電路時,A?先亮A1后亮，最后一樣亮

B.合上開關(guān)S接通電路時，A|和A?始終一樣亮

C.斷開開關(guān)S切斷電路時，A?立即熄滅，A1過一會才熄滅

D.斷開開關(guān)S切斷電路時，A1立即熄滅，A?過一會才熄滅

二、多選題

9.如圖所示的電磁感應實驗中，線圈B與靈敏電流計G組成閉合電路，線圈A與電

池、滑動變阻器、開關(guān)組成閉合電路，線圈A置于線圈B中，閉合開關(guān)瞬間，靈敏電

流計G表針右偏，下列操作能使表針左偏的是（）

A.滑動變阻器滑片P加速向左滑動B.滑動變阻器滑片P減速向左滑動

C.線圈A加速向上拔出BD.將開關(guān)由閉合到斷開瞬間

10.空間中存在豎直向下的勻強磁場，有兩根相互平行的金屬導軌（足夠長）水平放

置,如圖所示（俯視圖）。導軌上靜止放置著兩金屬棒■、CD,某時刻在A8棒上施

試卷第4頁，共10頁

加一恒力F,使A8棒向左運動，導軌對金屬棒的摩擦力不計，金屬棒運動過程中始終

與導軌垂直且接觸良好，下列說法正確的是（）

XXXX

憶----B

XXXX

B5-

A.回路中有順時針方向的電流

B.磁場對金屬棒A8的作用力向右

C.金屬棒CD一直做加速直線運動

D.金屬棒先做加速度減小的加速運動，之后做勻速直線運動

11.第十三屆中國航展于2021年9月28日至10月3日在廣東省珠海市國際航展中心

舉辦，若其中某戰(zhàn)機在空中完成動作，已知地磁場的水平分量為用，豎直分量打，如

圖戰(zhàn)機首尾長。，機翼水平翼展人,豎直尾翼上下高4,運動速度為心機身沿東西

方向保持水平，下列說法正碰的是（）

Li

A.水平飛行時，左側(cè)機翼電勢高于右側(cè)B.垂直起降時，頭尾最遠點電勢差為

C.垂直起降時，上下最遠點電勢差為用4口D.水平飛行時，左右側(cè)機翼無電勢差

12.一輕質(zhì)彈簧一端固定在天花板上，另一端連接一條形磁鐵靜止，磁鐵的中點位置

為A。一圓環(huán)形導體軸線與磁鐵的軸線重合，從圖示位置由靜止釋放圓環(huán)，圓環(huán)下落

至磁鐵底端的過程中，以下說法正確的是（）

—A

A.圓環(huán)中一直有感應電流

B.圓環(huán)下落至A點前，彈簧彈力大于磁鐵重力

C.圓環(huán)到達A點時，速度最大

D.圓環(huán)機械能減少

13.如圖所示，固定在水平面上的半徑為r的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應

強度大小為3的勻強磁場。長為/的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎

直導電轉(zhuǎn)軸。0'上，隨軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)動.在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R

的電阻和電容為C、板間距為d的平行板電容器，有一帶電微粒在電容器極板間處于

靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g,不計其他電阻和摩擦，下列說法正確的是（）

B.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為盟

C.電阻消耗的電功率為噂包

D.若增大角速度。和電阻R的阻值，微粒有可能仍保持靜止狀態(tài)

14.如圖所示，光滑平行金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌左端接有定值電阻凡

金屬棒MN放置在導軌上，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中。金屬棒在水平向右

的外力作用下，由靜止開始做勻加速直線運動。運動過程中金屬棒始終與導軌垂直且

與導軌接觸良好。不計導軌的電阻，金屬棒接入電路的電阻恒定，則下列說法正確的

是（）

試卷第6頁，共10頁

N

A.作用在金屬棒上的水平外力大小與時間成正比

B.金屬棒受到的安培力大小與時間成正比

C.安培力的沖量大小與時間平方成正比

D.通過金屬棒截面的電量與時間成正比

三、填空題

15.如圖所示，光滑導軌間距/=0.5m,電阻R=l。，或為質(zhì)量是1kg的金屬棒，金

屬棒電阻不計，垂直紙面的勻強磁場的磁感應強度B=0.2T,當棒她向右以恒定的速

度v=10m/s運動時，流過棒質(zhì)的電流大小為,棒必受到的安培力的

大小為,棒協(xié)兩端的電壓為.

16.如圖所示，一矩形線圈與長直通電導線在同一平面內(nèi)，且長直導線位于線圈的正

中間的右側(cè)，現(xiàn)使導線中的電流增大，則矩形線圈中產(chǎn)生的感應電流方向為

導線框所受的磁場力的方向為.

17.繼2018年“東方超環(huán)”實現(xiàn)一億度運行之后，更先進的“中國環(huán)流2號”（圖甲）于

2020年12月4日首次放電成功，我國的托卡馬克技術(shù)又有了新的突破，正在引領(lǐng)全

世界走向能源的圣杯——可控核聚變?？煽睾司圩兊拇偶s束像一個無形的管道，將高

溫等離子體束縛在其中，通過電磁感應產(chǎn)生的渦旋電場給等離子體加速，使其達到核

聚變的點火溫度。利用環(huán)流2號的原理，可以做一些簡化后的模擬計算。半徑為r的

環(huán)形光滑管道處于垂直紙面向里、隨時間均勻增大的勻強磁場中，磁感應強度的變化

規(guī)律為8=公，如圖乙所示。f=0時刻，一個質(zhì)量為加、電荷量為+q的微粒，從靜止開

始被渦旋電場加速，f時刻與一個靜止的中性粒子〃m相撞，并結(jié)合在一起，電荷量不

變。在計算過程中均不考慮重力。

(1)①隨時間均勻增大的勻強磁場在管道內(nèi)產(chǎn)生渦旋電場的強弱;

A.增大B.不變C.減小

②請說出微粒被渦旋電場加速后在磁場中的旋轉(zhuǎn)方向；

(2)①求碰前瞬間帶電微粒的速度V；

②請證明：無論，加多大，碰后瞬間管道對結(jié)合體的作用力方向均沿圓環(huán)半徑向外。

乙

18.如圖1所示為一個特制燈泡兩端的電壓與通過它的電流的關(guān)系曲線，二者不成線

性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化，假設最終通過燈泡的電流為

0.52A。將該燈泡用導線接在光滑豎直平行導軌上端MN兩點間，如圖2所示。該導軌

間距乙=1.0m,例N下方有一根質(zhì)量優(yōu)=0.2kg、接入電阻R=10.0C的導體棒AB水平跨

接在導軌上，緊接AB正下方的導軌間交替分布著垂直導軌所在平面、磁感應強度

B=2.0T、寬度d=0.20m的勻強磁場，除導體棒和燈泡以外，其余電阻不計，導軌足夠

長，重力加速度g取10m/s2,空氣阻力不計。

(1)開始時鎖定導體棒AB,在AB與MN之間半徑r=0.lm圓形區(qū)域內(nèi)施加一垂直導

軌所在平面均勻增加的勻強磁場，當磁感應強度的變化率為"=Kxl()2T/s時，求燈

泡的實際功率；(結(jié)果保留2位小數(shù))

(2)撤去圓形區(qū)域里的磁場同時解除鎖定，并將兩個這樣的燈泡并聯(lián)接在MN兩點

間，求每個燈泡最終發(fā)光的功率和通過燈泡的交流電的頻率；

(3)撤去圓形區(qū)域內(nèi)磁場的同時解除鎖定，在MN兩點間只接入一只這樣的燈泡，求

導體棒最終的加速度大小。

試卷第8頁，共10頁

：.............8……1

JXXXX

XXXX

2

3xxxx

XXXX

n

圖1圖2

19.如圖甲所示，匝數(shù)為100的線圈，總阻值為1C(為表示線圈的繞向，圖中只畫了

2匝)，4、8兩端間接有一個4c的電阻上線圈內(nèi)有垂直指向紙內(nèi)方向的磁場。線圈

中的磁通量按如圖乙所示的規(guī)律變化，求：

(1)線圈中感應電流的方向是順時針還是逆時針，A,B兩點哪點的電勢高;

(2)R兩端的電壓是多大。

20.如圖甲所示，一質(zhì)量為〃八電阻為R、邊長為L的正方形閉合金屬線框Med處于

豎直平面內(nèi)，水平虛線〃?下方存在磁感應強度大小為B、方向垂直于線框所在平面向

外的勻強磁場。將線框從4?上方由靜止釋放，剛釋放時外邊水平且與?！鼍嚯x也為

心從線框開始釋放到剛好全部進入磁場的過程中，其速度v與下落位移x的關(guān)系圖像

如圖乙所示，不計空氣阻力，重力加速度為g。求：

(1)線框剛進入磁場時仍兩點間的電勢差；

(2)線框進入磁場過程中產(chǎn)生的熱量。

甲

21.如圖所示，將一細導線圍成邊長為4的單匝正方形線框，并固定在水平紙面內(nèi),

虛線MN恰好將線框分為左右對稱的兩部分，在虛線左側(cè)的空間內(nèi)存在與紙面垂

直的勻強磁場，規(guī)定垂直于紙面向里為磁場的正方向，磁感應強度B隨時間r變化的

規(guī)律如圖所示，已知線框的電阻為R,，=%時勻強磁場的磁感應強度大小為當。

(1)若虛線右側(cè)的空間不存在磁場，求：線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小E；在

0~2f。內(nèi)，通過線框某橫截面的電荷量q；

(2)若虛線MN右側(cè)存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感應強度大小恒為B。，如圖所

示，求r=2f0時線框受到的安培力大小F。

'M'M

XX

5BB。

XX

XX

XX

XX

試卷第10頁，共10頁

參考答案

1.A

【詳解】

a環(huán)中通有逆時針方向的恒定電流/,a環(huán)內(nèi)的磁場方向垂直紙面向外，a環(huán)外的磁場方向

垂直紙面向里，b環(huán)的總磁通量方向向外，當a環(huán)沿直線移向圖中屋位置時，b環(huán)內(nèi)的磁

通量向外增大，由楞次定律可知，b環(huán)中感應電流i的方向為順時針，根據(jù)楞次定律推論，

阻礙相對運動，所以b環(huán)圓心向靠近a'位置運動，則A正確；BCD錯誤；

故選Ao

2.A

【詳解】

A.0~ls內(nèi)，螺線管中從“向方的電流逐漸增大，穿過圓環(huán)的磁場向上的逐漸增強，根據(jù)

楞次定律，從上往下看，圓環(huán)中的感應電流沿順時針方向，A正確；

B.1s末，穿過圓環(huán)的磁通量達到最大，此時圓環(huán)中的感應電流為零，不受安培力，對桌

面的壓等于圓環(huán)的重力，B錯誤；

C.0~ls內(nèi)，穿過圓環(huán)的磁通量逐漸增多，根據(jù)楞次定律推論"增縮減擴”，圓環(huán)面積有收

縮的趨勢，c錯誤；

D.1~2s內(nèi)螺線管中從a向匕的電流逐漸減小，2~3s內(nèi)螺線管中從。向。的電流逐漸增

加，穿過圓環(huán)的磁通量先是向上的減少，然后是向下的增多，根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中的感

應電流方向相同，D錯誤。

故選Ao

3.B

【詳解】

由圖可知，兒邊通過磁場時，其切割磁感線的有效長度先減小后增大，ad邊通過磁場時，

其切割磁感線的有效長度先減小后增大，再由右手定則判斷電流方向，故B正確，ACD錯

誤。

故選：B。

4.B

【詳解】

AB.現(xiàn)對A進行加熱，其磁感應強度增大，則通過B線圈的磁通量增大，由楞次定律可

知B線圈一定有擴張的趨勢，故A錯誤，B正確；

答案第1頁，共12頁

C.根據(jù)楞次定律可知B線圈中感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙了B線圈內(nèi)磁通量的增加，但并

不阻止，只是增加的緩慢而已，故C錯誤；

D.根據(jù)楞次定律可知，若從右向左看B中產(chǎn)生順時針方向電流，則A左端是強磁性合金

的S極，故D錯誤。

故選B。

5.C

【詳解】

AB.當閉合金屬線框向上平移或向下平移時，穿過線框的磁通量保持不變，所以沒有感應

電流的產(chǎn)生，故AB錯誤；

C.金屬線框固定不動，直導線的電流增加，其周期額穿過線框的磁通量增大，有感應電

流的產(chǎn)生，故c正確；

D.電流恒定，導線和閉合金屬線框以相同的速度向右平移時，穿過線框的磁通量保持不

變，所以沒有感應電流的產(chǎn)生，故D錯誤；

故選C。

6.A

【詳解】

A.若線圈中插入鐵芯，線圈自感系數(shù)增大，自感現(xiàn)象延長，所以若線圈中插入鐵芯，上

述過程中電路中電流達到穩(wěn)定值經(jīng)歷的時間大于曲線①的時間，A正確；

BD.若增大E或減小R,則電路穩(wěn)定后的/m應增大，而乙圖中的/m沒有發(fā)生改變這說明

二者沒有發(fā)生對應的改變，BD錯誤；

C.若增大R,則電路穩(wěn)定后的/m應減小，而乙圖中的/m沒有發(fā)生改變這說明R沒有發(fā)生

對應的改變，C錯誤。

故選Ao

7.A

【詳解】

B.由右手定則判斷得知金屬棒中的電流方向為由N到M,MN產(chǎn)生的感應電動勢為

E=BLv

回路中的感應電流大小為

{EBLv

~R+r~R+r

答案第2頁，共12頁

勻速運動時，有

F=BIL=------

R+r

可得金屬棒的運動速度大小為

F(7?+r)

y=-----------

故B錯誤；

C.電阻R兩端的電壓為

…啜

故C錯誤；

A.電阻R消耗的電功率為

罪R=^

故A正確；

D.整個回路的發(fā)熱功率為

4=/2(R+r)=(―)2(/?+r)=

,sBLB-I3

故D錯誤；

故選A。

8.A

【詳解】

AB.合上開關(guān)S接通電路時，A2先亮，在電感作用下電流緩慢增加，Ai支路電流緩慢增

加，則Ai后亮，由于電感電阻不計，兩燈泡相同，最后一樣亮，A正確，B錯誤；

CD.斷開開關(guān)S切斷電路時，Ai和A2構(gòu)成新回路，電流為原Ai支路電流，故兩燈均過

一會熄滅，CD錯誤。

故選A。

9.CD

【詳解】

AB.在閉合開關(guān)的瞬間，穿過B的磁通量增加，靈敏電流計G表針右偏，滑動變阻器滑

片P向左移動，滑動變阻器阻值變小，電流增大，穿過B的磁通量增加，靈敏電流計G表

針右偏，AB錯誤；

CD.線圈A向上拔出或?qū)㈤_關(guān)斷開瞬間，磁通量均減小，表針左偏，CD正確。

答案第3頁，共12頁

故選CDo

10.BC

【詳解】

A.由右手定則可知，回路中有逆時針方向的電流，故A錯誤；

B.根據(jù)左手定則可知，磁場對金屬棒AB的作用力向右，故B正確；

CD.隨著速度的增大，回路中電流增大，則CD棒受到的安培力增大，它的加速度增大；

A8受到安培力也增大，則合力減小，加速度減小，當兩者的加速度相同時，一起做勻加速

運動，故C正確，D錯誤。

故選BCo

II.AB

【詳解】

AD.水平飛行時，左右機翼切割地磁場豎直向下分量（珠海市地處北半球，地磁豎直分量

向下），由右手定則，機翼左側(cè)電勢較高，故A正確，D錯誤；

BC.垂直起降時，頭尾切割地磁場水平分量反，切割有效長為右，頭尾最遠點電勢差為

BJF，故B正確，C錯誤。

故選ABo

12.BD

【詳解】

AC.導體切割磁感線運動時，產(chǎn)生感應電動勢，當圓環(huán)運動至與A點等高的位置時，速度

方向與磁場方向平行，此時沒有感應電動勢，圓環(huán)加速度最大，為g,此時速度向下加速

度向下因此還能向下加速速度不是最大，AC錯誤；

B.圓環(huán)到達位置A之前，由楞次定律可知，圓環(huán)受到阻礙下落的磁場力，根據(jù)牛頓第三

定律知，磁鐵受到圓環(huán)施加的向下的磁場力，條形磁鐵向下運動，彈簧形變增大，彈力大

于磁鐵重力，B正確；

D.由于圓環(huán)下落過程中，向上的磁場力對圓環(huán)做負功，所以機械能減少，D正確。

故選BD。

13.AB

【詳解】

A.如圖所示，金屬棒繞00'軸切割磁感線轉(zhuǎn)動，棒產(chǎn)生的電動勢即為電阻R兩端的電勢

答案第4頁，共12頁

差

E=Br--=—Br2a)

22

故A正確；

B.電容器兩極板間電壓等于電源電動勢E,帶電微粒在兩極板間處于靜止狀態(tài)，則

E

q^=mg

a

即

且=建=dg=2dg

2

mE12Bra)

—BDrco

2

故B正確；

C.電阻消耗的功率

2

E4/蘇

nr=----=-----------

R4R

故C錯誤；

D.若增大角速度。，則電動勢增大，即電容器的電壓增大。根據(jù)U=E4可知E增大，則

微粒向上運動。故D錯誤。

故選AB。

14.BC

【詳解】

A.由于金屬棒做勻加速運動，則

F_B-L-at=ma

R+r

因此

r=---------+ma

R+r

因此F與時間成線性關(guān)系，并不是成正比，選項A錯誤;

B.安培力

?B2l3at

金屬棒受到的安培力大小與時間成正比，選項B正確；

C.安培力的沖量

7.—

42'2(/?+r)

答案第5頁，共12頁

安培力的沖量大小與時間平方成正比，選項c正確;

D.電路中電流

BLvBLat

R+rR+r

因此，時間內(nèi)通過金屬棒截面的電量

1,BLar

q=-li=-----------

22(/?+r)

通過金屬棒截面的電量與時間平方成正比，選項D錯誤。

故選BC。

15.2A0.2NIV

【解析】

【詳解】

ab棒勻速切割磁感線產(chǎn)生的動生電動勢為:

E=^/VO=O.2XO.5X1OV=1V

加棒作為等效電源，不計內(nèi)阻，則外電路為兩電阻R并聯(lián)，有:

R

%=5=0.50

由閉合電路的歐姆定律可得干路電流：

/=—=2A

底

帥棒因通電而在勻強磁場中受到安培力，其大小為

/=8〃=0.2x2x0.5N=0.2N

棒必兩端的電壓為路端電壓，但內(nèi)阻不計，則大小等于電動勢

U?b=E=lV

16.順時針向右

【解析】

【詳解】

可知導線右邊的線框中磁場方向垂直紙面向里，導線左邊的線框中磁場方向垂直紙面向

外，由于導線位于線圈的正中間偏右位置，所以左側(cè)穿過線圈的磁通量大于右側(cè)的，穿過

線圈的總磁通量方向為垂直紙面向外，故當電流增大時，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞

次定律可知感應電流為順時針方向；

答案第6頁，共12頁

線圈上下兩個邊框受力平衡，左側(cè)邊框處所受安培力向右，右側(cè)邊框所受安培力方向向

右，故線框所受到的安培力方向向右。

17.B逆時針丫=皿

見解析

2m

【詳解】

AD

(1)①因磁感應強度滿足B=kt,則空恒定不變，則感應電動勢恒定不變，磁場在管道

內(nèi)產(chǎn)生渦旋電場的強弱不變，故選B。

②根據(jù)楞次定律可知，感生電場的方向沿逆時針方向，則微粒被渦旋電場加速后在磁場中

的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針方向；

(2)①由法拉第電磁感應定律可得環(huán)內(nèi)感應電動勢

s=n^-=7rr2k

環(huán)內(nèi)電場強度

E」上

Ircr2

粒子加速度

a=Eq=kri

m2m

碰前粒子速度

v=at

可得

V=^L

2m

②碰撞過程動量守恒

=(/w+zn0)v

結(jié)合體受洛倫茲力

人/，8=生"

m+

方向指向圓心：假設碰后瞬間管道對結(jié)合體的作用力尺方向均沿圓環(huán)半徑方向向外，結(jié)合

體所需向心力

工「冗=(%+〃%)7

將動量守恒方程以及V帶入可知

答案第7頁，共12頁

mvkqt

N2(〃?+叫J

可見無論恤多大，結(jié)合體所受作用力FN一定大于0,說明假設正確，所以碰后瞬間管道

對結(jié)合體的作用力方向均沿圓環(huán)半徑向外，結(jié)合體才能做圓周運動。

18.(1)0.35W；(2)3.0W,20Hz；(3)4.8m/s2

【分析】

本題通過含燈泡非線性電路與電磁感應的綜合問題，考查考生的物理建模能力和科學思維

核心素養(yǎng)。

【詳解】

(1)由法拉第電磁感應定律得

E=—S=4.0V

t1\t

設此時燈泡的實際電壓為q實際電流為乙，根據(jù)閉合電路的歐姆定律得

E,=[/,+/,/?

即

=4-10/,

作圖如圖3所示，根據(jù)圖像交點(L3V,0.27A),所以燈泡的功率為

片=(7/=1.3x0.27W=0.35W

圖3

(2)導體棒AB最終勻速運動時，燈泡的亮度不變，設通過導體棒的電流為/。，根據(jù)平衡

條件可得

mg=BL。

解得

答案第8頁，共12頁

4嚙“。A

根據(jù)并聯(lián)電路的特點可知通過每只燈泡的電流強度為

Z2=0.50A

從小燈泡的伏安特性曲線上可得燈泡兩端的電壓

U2=6.0V

兩個燈泡最終發(fā)光的功率為

P2=I2U2=3.0W

根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得

￡2=[7,+/(,/?=16.0V

根據(jù)法拉第電磁感應定律得

E2=BLv

解得

v=—=8.0m/s

BL

交流電的周期為

r=&%s=0.05s

V8.0

頻率為

(3)撤去圓形區(qū)域里的磁場同時解除鎖定，在MN兩點間只接入一只這樣的燈泡，經(jīng)過足

夠長時間后，通過導體棒的最大電流為

Im=0.52A

所以導體棒所受安培力不變，做勻加速運動。根據(jù)牛頓第二定律可得

mg-BLIm=ma

解得

a=g_=4.8m/s2

m

19.(1)逆時針方向，A；(2)40V

【詳解】

答案第9頁，共12頁

(1)由楞次定律判定知感應電流方向為逆時針方向，線圈等效于電源，而電源中電流由低

電勢流向高電勢，故4端的電勢高于B端電勢；

(2)由圖得到，磁通量的變化率為

根據(jù)法拉第電磁感應定律得

E=n