2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)第一部分 四電路與電磁感應(yīng)第2講電磁感應(yīng)問(wèn)題

第一部分專題四第2講

課時(shí)作業(yè)?分層練

KESHIZUOYEFENCENGLIAN/

基礎(chǔ)題——知識(shí)基礎(chǔ)打牢

1.（2022.黑龍江大慶模擬）如圖所示，水平放置的鋁制圓盤與蹄形磁鐵的轉(zhuǎn)軸

在同一豎直線上，圓盤位于磁鐵上方，磁鐵以角速度g勻速旋轉(zhuǎn).下列說(shuō)法正確

的是（C）

A.圓盤與磁鐵同方向旋轉(zhuǎn),且角速度大于ωo

B.圓盤與磁鐵反方向旋轉(zhuǎn),且角速度大于同

C.圓盤與磁鐵同方向旋轉(zhuǎn),且角速度小于ωo

D.圓盤與磁鐵反方向旋轉(zhuǎn),且角速度小于。O

【解析】根據(jù)楞次定律的推論可知，電磁感應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象總是阻礙兩物體

間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但阻礙不是阻止，磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵相對(duì)圓盤旋轉(zhuǎn)，則圓盤也跟

著同向旋轉(zhuǎn)，即阻礙磁鐵相對(duì)圓盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但不會(huì)阻止，若磁鐵速度為。0,

則圓盤相對(duì)磁鐵同方向旋轉(zhuǎn)，且角速度小于0O,A、B、D錯(cuò)誤，C正確.

2.（多選）（2022.吉林延邊一模）電磁阻尼可以無(wú)磨損地使運(yùn)動(dòng)的線圈快速停下

來(lái).如圖所示，扇形銅框在絕緣細(xì)桿作用下繞轉(zhuǎn)軸。在同一水平面內(nèi)快速逆時(shí)針

轉(zhuǎn)動(dòng)，虛線把圓環(huán)分成八等份，扇形銅框恰好可以與其中一份重合.為使線框在

電磁阻尼作用下停下來(lái)，實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了以下幾種方案，其中虛線為勻強(qiáng)磁場(chǎng)的

理想邊界，邊界內(nèi)磁場(chǎng)大小均相同，其中不合理的是（AD）

【解析】由于閉合導(dǎo)體所穿過(guò)的磁通量發(fā)生變化，閉合導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電

流，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由

于磁體不動(dòng)，安培力對(duì)導(dǎo)體而言即為阻力.題中的扇形銅框在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，A、D

的設(shè)計(jì)中銅框沒(méi)有磁通量變化，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，不會(huì)產(chǎn)生安培阻力，故A、

D錯(cuò)誤，符合題意；B、C中的設(shè)計(jì)銅框磁通量有變化，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成

安培阻力，故B、C正確.

3.（2022.四川宜賓模擬）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之

間接有電阻區(qū)金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)

中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下.現(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，必始終保

持靜止，下列說(shuō)法正確的是（D）

A.出?中的感應(yīng)電流方向由〃到α

B.αb中的感應(yīng)電流逐漸減小

C.必所受的安培力保持不變

D.必所受的靜摩擦力逐漸減小

【解析】磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定律和安培定則得，

質(zhì)中的感應(yīng)電流方向由α到仇故A錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，根據(jù)法拉

第電磁感應(yīng)定律E=〃等可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，則中的感應(yīng)電流不變，故B錯(cuò)

誤；根據(jù)安培力公式尸=8〃知，電流不變，8均勻減小，則安培力減小，故C

錯(cuò)誤；安培力和靜摩擦力為一對(duì)平衡力，安培力減小，則靜摩擦力減小，故D正

確.

4.（2022?山西太原模擬）如圖所示，虛線框內(nèi)是磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，

導(dǎo)線框的四條邊的電阻均為r，長(zhǎng)均為L(zhǎng),線框平面與磁場(chǎng)方向垂直.當(dāng)導(dǎo)線框以

恒定速度。水平向右運(yùn)動(dòng)，必邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，帥兩端的電勢(shì)差為U,則（D）

da×××X

XXXX

×X××

cb

XX××

11

A.U='^BLvB.U=QBLV

C.U=^BLvD.U=^BLv

［解析】ah邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv,ab為電源，則adcb

33

為外電路，故出?兩端的電勢(shì)差為U=WE=1BLo,故選D.

5.（2022.河南鄭州模擬）如圖所示，垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度

B隨時(shí)間/均勻變化，磁場(chǎng)方向取垂直紙面向里為正方向.正方形硬質(zhì)金屬框abed

放置在磁場(chǎng)中，金屬框平面與磁場(chǎng)方向垂直，電阻R=O.1Q,邊長(zhǎng)L=0.2m,則

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（C）

A.在f=0到/=0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0.08V

B.在f=0.05s時(shí),金屬框仍邊受到的安培力的大小為0.016N

C.在f=0.05s時(shí)，金屬框必邊受到的安培力的方向垂直于必向右

D.在f=0至h=0.1s時(shí)間內(nèi)，金屬框中電流的電功率為0.064W

【解析】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=等，金屬框的面積不變，磁場(chǎng)的

ΛDQ2T

磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，故△⑦=AB?Z?,—=yγγ=2T∕s,解得E=0.08V,故A正確；

EQQQ

感應(yīng)電流為「在時(shí)，ab受到的安培力為F=BlL=

∕=W1\=^?U".1A=O.8A,∕=0.05s

0.1×0.8×0.2N=0.016N,故B正確；根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流阻礙磁通量的變

化，磁通量隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的減小，線框有擴(kuò)大的趨勢(shì)，故出?受到的安培力水平向

左，故C錯(cuò)誤；電功率為P=E∕=0.08VX0.8A=0.064W,故D正確.

6.（多選）（2022.河南商丘三模）如圖甲所示，正方形線圈abed內(nèi)有垂直于線圈

的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，已知線圈匝數(shù)〃=10,邊長(zhǎng)必=1m,線圈總電阻r=lΩ,線圈內(nèi)

磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示.設(shè)圖示的磁場(chǎng)方向與感應(yīng)電流方向?yàn)?/p>

正方向，則下列有關(guān)線圈的電動(dòng)勢(shì)e,感應(yīng)電流i,焦耳熱。以及成邊的安培力

R取向下為正方向）隨時(shí)間t的變化圖像正確的是（CD）

∣甯方向?yàn)槟鏁r(shí)針,

【解析】0?IS內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e==2V,

同理1?5s內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e2=生消=1V,方向?yàn)轫槙r(shí)針，A錯(cuò)誤；對(duì)

應(yīng)0?IS內(nèi)的感應(yīng)電流大小為iι=7=2A,方向?yàn)槟鏁r(shí)針（負(fù)值），同理l~5s內(nèi)

的感應(yīng)電流大小為『2=1A,方向?yàn)轫槙r(shí)針（正值），B錯(cuò)誤；αb邊受到的安培力大

4、為F=nBiL,可知0?IS內(nèi)OWFW4N,方向向下，1?3s內(nèi)0≤bW2N,方向

向上，3?5s內(nèi)OWFW2N,方向向下，C正確；線圈產(chǎn)生的焦耳熱為Q=e",O'

IS內(nèi)Q∣=4J,l?5s內(nèi)Q2=4J,D正確.故選CD.

7.（2022.四川成都模擬）如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的正方形單匝導(dǎo)線框

而〃放于紙面內(nèi)，在αd邊的左側(cè)有足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3、

方向垂直紙面向里，現(xiàn)使導(dǎo)線框繞過(guò)?點(diǎn)且平行于磁場(chǎng)方向的軸以角速度ω沿順

時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)線框轉(zhuǎn)過(guò)45。的過(guò)程中（B）

A.導(dǎo)線框產(chǎn)生沿逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流

B.導(dǎo)線框經(jīng)過(guò)虛線位置時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為BML2

C.導(dǎo)線框受到的安培力逐漸增大，方向不斷變化

D.流過(guò)導(dǎo)線框的電荷量為^^

【解析】由楞次定律可知，導(dǎo)線框產(chǎn)生沿順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤；導(dǎo)線框經(jīng)過(guò)虛線位置時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=B啦LQ華=

BωL1,選項(xiàng)B正確；導(dǎo)線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線的有效長(zhǎng)度逐漸增加，則感應(yīng)電

動(dòng)勢(shì)逐漸變大，感應(yīng)電流逐漸變大，則受到的安培力逐漸增大，但是方向不變，

—EΛφ

總是垂直邊界線向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；流過(guò)導(dǎo)線框的電荷量為q=/加=7■加=方

KK

B*22

=P——?p,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.故選B.

KLtx

8.（2022.四省八校聯(lián)考）如圖（甲）所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中水平放置兩足夠長(zhǎng)的光滑

平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的左側(cè)接有阻值為R的電阻和理想二極管D（正向電阻為0,

反向電阻無(wú)窮大）?r=0時(shí)刻起阻值也為R的導(dǎo)體棒ab在外力作用下向右運(yùn)動(dòng)，

其速度變化規(guī)律如圖（乙）所示，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棒始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持

良好接觸，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則金屬棒兩端電壓UR,隨時(shí)間，變化的關(guān)系圖像可能

正確的是（A）

甲乙

【解析】由圖乙可得速度隨時(shí)間變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為O=OmSin了7,

當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可知回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，二極

管導(dǎo)通，由電磁感應(yīng)定律，則得金屬棒兩端電壓為Uab=DfD￡=18M=S定OmSin

K~TKNZ

y∕(θ≤∕≤∣j,當(dāng)導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則可知金屬棒α端電勢(shì)低于方端電

勢(shì)，二極管截止，由電磁感應(yīng)定律，則得金屬棒兩端電壓為Uab=-E=-BLv=

—8AθmSin等6≤t≤τj,由以上分析可知A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

9.如圖所示，半徑為/■的金屬圓環(huán)放在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，環(huán)面與

磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直、磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為&),保持圓環(huán)不動(dòng)，使磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

隨時(shí)間均勻增大、經(jīng)過(guò)時(shí)間3磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到9,此時(shí)圓環(huán)中產(chǎn)生的

焦耳熱為Q保持磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度囪不變，將圓環(huán)繞對(duì)稱軸(圖中虛線)勻速轉(zhuǎn)

動(dòng)，經(jīng)時(shí)間力圓環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)90。，圓環(huán)中電流大小按正弦規(guī)律變化，圓環(huán)中產(chǎn)生的焦

耳熱也為。，則磁感應(yīng)強(qiáng)度自)和8的比值為(A)

【解析】若保持圓環(huán)不動(dòng)，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定為El=

則Q=備=（'L%71'①,若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)：則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值E2m=ScυS

KIK

π

2-2?

-?πr

^?πr-Brl

514r

①②可得才=—L，故選A.

n?4

應(yīng)用題——強(qiáng)化學(xué)以致用

10.（多選）（2022.黑龍江齊齊哈爾一模）如圖所示，將半徑分別為7?和2r的同心

圓形導(dǎo)軌固定在同一絕緣水平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌之間接有阻值為H的定值電阻和一個(gè)

電容為C的電容器，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁

場(chǎng)中.將一個(gè)長(zhǎng)度為八阻值為R的金屬棒Ao置于圓導(dǎo)軌上面，0、A、。三點(diǎn)

共線，在外力的作用下金屬棒以。為轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為〃，元電荷大

小為e,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì).下列說(shuō)法正確的是

（BD）

A.。點(diǎn)的電勢(shì)高于A點(diǎn)的電勢(shì)

B.金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為38兀〃,

C.電容器的電荷量為3C8s∕

D.一質(zhì)子在電容器中從S板附近運(yùn)動(dòng)到T板附近時(shí)，電場(chǎng)力所做的功為

3eBiinr1

2

【解析】由右手定則可知，。點(diǎn)的電勢(shì)低于A點(diǎn)的電勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；角

fλ-∣~2r

速度①=2?！?，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=8πυ—2—=3BTlnr2,選項(xiàng)B正

確；電容器極板間的電壓U=Q空￡>=13兀又r2,電容器的電荷量為Q=±CBMΓ2,

1?~Γ1?ZZ

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一質(zhì)子在電容器中從S板附近運(yùn)動(dòng)到T板附近時(shí)，電場(chǎng)力所做的功

,3eBπnr,,,,,

為W=Ue=―2—，選項(xiàng)D正確.故選BD.

11.（多選）（2022?黑龍江哈爾濱模擬）如圖所示，光滑的金屬圓環(huán)型軌道MM

P。豎直放置，兩環(huán)之間A3。。內(nèi)（含邊界）有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)

度為Bo,AB水平且與圓心等高，CZ）豎直且延長(zhǎng)線過(guò)圓心.電阻為人長(zhǎng)為2/的

輕質(zhì)金屬桿，有小孔的一端套在內(nèi)環(huán)MN上，另一端連接帶孔金屬球，球的質(zhì)量

為〃?，球套在外環(huán)PQ上，且都與軌道接觸良好，內(nèi)圓半徑∏=/,外圓半徑n=

31,PM間接有阻值為R的電阻.讓金屬桿從AB處無(wú)初速釋放，金屬桿第一次即

將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，金屬球的速度為。，其他電阻不計(jì)，忽略一切摩擦，重力加速度

為g.則（ABC）

A.金屬球向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)電阻R的電流方向由M指向P

B.金屬桿第一次即將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，R兩端的電壓U=費(fèi)箸

C.金屬桿從AB滑動(dòng)到Co的過(guò)程中，通過(guò)R的電荷量q=群2

D.金屬桿第一次即將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，R上生成的焦耳熱。=3〃吆/—

【解析】由右手定則可知，金屬球向下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，流過(guò)金屬桿的電流由

B流向A,則通過(guò)R的電流由M流向P,A正確；金屬桿第一次離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，金

屬球的速度為V=O）r2=3ωl,金屬桿第一次離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=

Bo，解得E=?BO∕0,電路電流為/=4",/?兩端電壓為U=IR=R、,

/‘""Z'"；jK~vrj{K~rr）

B正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律得后=等=等"=筆￡平均

一E一2τιBCJ2

感應(yīng)電流為/=κ+?,通過(guò)R的電荷量為q=IΔ/,解得q=R+r,C正確；由

于金屬桿第一次即將離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，重力做功等于3mg∕,所以金屬桿第一次即將離

RJ

開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，R上生成的焦耳熱Q=KU（3〃2g/一呼ne,D錯(cuò)誤.故選ABC.

12.(2022?浙江6月高考，10分)艦載機(jī)電磁彈射是現(xiàn)在航母最先進(jìn)的彈射技

術(shù)，我國(guó)在這一領(lǐng)域已達(dá)到世界先進(jìn)水平.某興趣小組開(kāi)展電磁彈射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

研究，如圖1所示，用于推動(dòng)模型飛機(jī)的動(dòng)子(圖中未畫出)與線圈絕緣并固定，

線圈帶動(dòng)動(dòng)子，可在水平導(dǎo)軌上無(wú)摩擦滑動(dòng).線圈位于導(dǎo)軌間的輻向磁場(chǎng)中，其

所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.開(kāi)關(guān)S與1接通，恒流源與線圈連接，動(dòng)子從靜

止開(kāi)始推動(dòng)飛機(jī)加速，飛機(jī)達(dá)到起飛速度時(shí)與動(dòng)子脫離；此時(shí)S擲向2接通定值

電阻Ro,同時(shí)施加回撤力R在尸和磁場(chǎng)力作用下,動(dòng)子恰好返回初始位置停下.若

動(dòng)子從靜止開(kāi)始至返回過(guò)程的圖如圖2所示,在九至A時(shí)間內(nèi)F=(800—10o)N,

?3時(shí)撤去E已知起飛速度S=80m∕s,九=1.5s,線圈匝數(shù)“=100匝，每匝周長(zhǎng)/

=Im,飛機(jī)的質(zhì)量M=10kg,動(dòng)子和線圈的總質(zhì)量機(jī)=5kg,Ro=9.5C,8=0.1

T,不計(jì)空氣阻力和飛機(jī)起飛對(duì)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)速度的影響，求：

⑴恒流源的電流/；

⑵線圈電阻R；

(3)時(shí)刻Z3.

.ΛΛ?q.y∣5^?^3

【答案】(l)80A(2)0.5Ω(3)七一s

【解析】(1)由題意可知接通恒流源時(shí)安培力F安=nBIl

動(dòng)子和線圈在時(shí)間段內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的加速度為a=γ

根據(jù)牛頓第二定律有/安=(M+ni)a

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得∕=δ~U—=80A.

IllD1\

nBlv

⑵當(dāng)S擲向2接通定值電阻Ro時(shí)，感應(yīng)電流為/'

Ro+R

此時(shí)安培力為產(chǎn)安'=IIBrI

n2l2B2

所以此時(shí)根據(jù)牛頓第二定律有（800—10o）TRo+Rf

?,O2Z2B2

由圖可知在r∣至為期間加速度恒定則有赤=l°kg∕s

解得R=0.5C,a'=160m∕s2.

（3）根據(jù)圖像可知∕2-Λ=^7L=O.5S

故tι=2s;在。?/2時(shí)間段內(nèi)的位移S=；0M2=8Om

而根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有石=〃等=

電荷量的定義式Aq=I?/

_E

1=R+Ro

nβ?（%一々A

可得函=—喬瓦—

從/3時(shí)刻到最后返回初始位置停下的時(shí)間段內(nèi)通過(guò)回路的電荷量，根據(jù)動(dòng)量

定理有

-nBINq=0—ma,?3—/2）

聯(lián)立可得（力一力產(chǎn)+仍一/2）—1=O

解得△=用s.

13.（2022.湖北卷）如圖所示，高度足夠的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域下邊界水平、左右邊界

豎直，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里.正方形單匝線框必Cd的邊長(zhǎng)L=0.2m、回路

電阻/?=1.6X10-30、質(zhì)量加=0.2kg.線框平面與磁場(chǎng)方向垂直，線框的α"邊與

磁場(chǎng)左邊界平齊，ab邊與磁場(chǎng)下邊界的距離也為L(zhǎng)現(xiàn)對(duì)線框施加與水平向右方向

成。=45。角、大小為46N的恒力廠,使其在圖示豎直平面內(nèi)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).從

"邊進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始，在豎直方向線框做勻速運(yùn)動(dòng)；de邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，歷邊恰好

到達(dá)磁場(chǎng)右邊界.重力加速度大小取g=10m∕s2,求:

(l)αθ邊進(jìn)入磁場(chǎng)前，線框在水平方向和豎直方向的加速度大小；

(2)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和線框進(jìn)入磁場(chǎng)的整個(gè)過(guò)程中回路產(chǎn)生的焦耳熱；

(3)磁場(chǎng)區(qū)域的水平寬度.

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