考點14 電磁感應-五年（2020-2024年）高考物理真題專項分類匯編

五年（2020-2024）高考真題專項分類匯編PAGEPAGE23考點14電磁感應—五年（2020—2024年）高考物理真題專項分類匯編一、單選題1．[2024年甘肅高考真題]如圖，相距為d的固定平行光滑金屬導軌與阻值為R的電阻相連，處在磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場中長度為L的導體棒沿導軌向右做勻速直線運動，速度大小為v。則導體棒ab所受的安培力為()A.，方向向左 B.，方向向右C.，方向向左 D.，方向向右2．[2024年甘肅高考真題]工業(yè)上常利用感應電爐冶煉合金，裝置如圖所示。當線圈中通有交變電流時，下列說法正確的是()A.金屬中產(chǎn)生恒定感應電流B.金屬中產(chǎn)生交變感應電流C.若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應電流減小D.若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應電流不變3．[2024年廣東高考真題]電磁俘能器可在汽車發(fā)動機振動時利用電磁感應發(fā)電實現(xiàn)能量回收，結構如圖甲所示。兩對永磁鐵可隨發(fā)動機一起上下振動，每對永磁鐵間有水平方向的勻強磁場，磁感應強度大小均為B.磁場中，邊長為L的正方形線圈豎直固定在減震裝置上。某時刻磁場分布與線圈位置如圖乙所示，永磁鐵振動時磁場分界線不會離開線圈。關于圖乙中的線圈。下列說法正確的是()A.穿過線圈的磁通量為B.永磁鐵相對線圈上升越高，線圈中感應電動勢越大C.永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應電動勢越小D.永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應電流的方向為順時針方向4．[2023年重慶高考真題]某小組設計了一種呼吸監(jiān)測方案：在人身上纏繞彈性金屬線圈，觀察人呼吸時處于勻強磁場中的線圈面積變化產(chǎn)生的電壓，了解人的呼吸狀況。如圖所示，線圈P的匝數(shù)為N，磁場的磁感應強度大小為B，方向與線圈軸線的夾角為θ。若某次吸氣時，在t時間內(nèi)每匝線圈面積增加了S，則線圈P在該時間內(nèi)的平均感應電動勢為()A. B. C. D.5．[2023年海南高考真題]汽車測速利用了電磁感應現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針（俯視）方向電流，當汽車經(jīng)過線圈時()A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進入線圈1過程產(chǎn)生感應電流方向為abcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應電流方向為abcdD.汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同6．[2023年浙江高考真題]如圖所示，質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導體棒，通過兩根長均為l、質(zhì)量不計的導電細桿連在等高的兩固定點上，固定點間距也為L。細桿通過開關S可與直流電源或理想二極管串接。在導體棒所在空間存在磁感應強度方向豎直向上、大小為B的勻強磁場，不計空氣阻力和其他電阻。開關S接1，當導體棒靜止時，細桿與豎直方向的夾角；然后開關S接2，棒從右側開始運動完成一次振動的過程中()A.電源電動勢B.棒消耗的焦耳熱C.從左向右運動時，最大擺角小于D.棒兩次過最低點時感應電動勢大小相等7．[2022年重慶高考真題]如圖1所示，光滑的平行導電軌道水平固定在桌面上，軌道間連接一可變電阻，導體桿與軌道垂直并接觸良好（不計桿和軌道的電阻），整個裝置處在垂直于軌道平面向上的勻強磁場中.桿在水平向右的拉力作用下先后兩次都由靜止開始做勻加速直線運動，兩次運動中拉力大小與速率的關系如圖2所示.其中，第一次對應直線①，初始拉力大小為，改變電阻阻值和磁感應強度大小后，第二次對應直線②，初始拉力大小為，兩直線交點的縱坐標為.若第一次和第二次運動中的磁感應強度大小之比為k、電阻的阻值之比為m、桿從靜止開始運動相同位移的時間之比為n，則可能為()A. B.C. D.8．[2022年江蘇高考真題]如圖所示，半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t的變化關系為為常量，則圖中半徑為R的單匝圓形線圈中產(chǎn)生的感應電動勢大小為()A. B. C. D.二、多選題9．[2024年山東高考真題]如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導軌固定在水平桌面上，其所在平面豎直且平行，導軌最高點到水平桌面的距離等于半徑，最低點的連線與導軌所在豎直面垂直?？臻g充滿豎直向下的勻強磁場（圖中未畫出），導軌左端由導線連接?，F(xiàn)將具有一定質(zhì)量和電阻的金屬棒平行放置在導軌圖示位置，由靜止釋放。運動過程中始終平行于且與兩導軌接觸良好，不考慮自感影響，下列說法正確的是()A.最終一定靜止于位置B.運動過程中安培力始終做負功C.從釋放到第一次到達位置過程中，的速率一直在增大D.從釋放到第一次到達位置過程中，中電流方向由M到N10．[2024年海南高考真題]兩根足夠長的導軌由上下段電阻不計，光滑的金屬導軌組成，在M、N兩點絕緣連接，M、N等高，間距，連接處平滑。導軌平面與水平面夾角為30°，導軌兩端分別連接一個阻值的電阻和的電容器，整個裝置處于的垂直導軌平面斜向上的勻強磁場中，兩根導體棒ab、cd分別放在MN兩側，質(zhì)量分為，，ab棒電阻為0.08Ω，cd棒的電阻不計，將ab由靜止釋放，同時cd從距離MN為處在一個大小，方向沿導軌平面向上的力作用下由靜止開始運動，兩棒恰好在M、N處發(fā)生彈性碰撞，碰撞前瞬間撤去F，已知碰前瞬間ab的速度為4.5m/s，()A.ab從釋放到第一次碰撞前所用時間為1.44sB.ab從釋放到第一次碰撞前，R上消耗的焦耳熱為0.78JC.兩棒第一次碰撞后瞬間，ab的速度大小為6.3m/sD.兩棒第一次碰撞后瞬間，cd的速度大小為8.4m/s11．[2024年湖南高考真題]某電磁緩沖裝置如圖所示，兩足夠長的平行金屬導軌置于同一水平面內(nèi)，導軌左端與一阻值為R的定值電阻相連，導軌段與段粗糙，其余部分光滑，右側處于豎直向下的勻強磁場中，一質(zhì)量為m的金屬桿垂直導軌放置。現(xiàn)讓金屬桿以初速度沿導軌向右經(jīng)過進入磁場，最終恰好停在處。已知金屬桿接入導軌之間的阻值為R，與粗糙導軌間的摩擦因數(shù)為。導軌電阻不計，重力加速度為g，下列說法正確的是()A.金屬桿經(jīng)過的速度為B.在整個過程中，定值電阻R產(chǎn)生的熱量為C.金屬桿經(jīng)過與區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量相同D.若將金屬桿的初速度加倍，則金屬桿在磁場中運動的距離大于原來的2倍12．[2023年遼寧高考真題]如圖，兩根光滑平行金屬導軌固定在絕緣水平面上，左、右兩側導軌間距分別為d和，處于豎直向上的磁場中，磁感應強度大小分別為和B。已知導體棒MN的電阻為R、長度為d，導體棒PQ的電阻為、長度為的質(zhì)量是MN的2倍。初始時刻兩棒靜止，兩棒中點之間連接一壓縮量為L的輕質(zhì)絕緣彈簧。釋放彈簧，兩棒在各自磁場中運動直至停止，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。整個過程中兩棒保持與導軌垂直并接觸良好，導軌足夠長且電阻不計。下列說法正確的是()A.彈簧伸展過程中，回路中產(chǎn)生順時針方向的電流B.PQ速率為v時，MN所受安培力大小為C.整個運動過程中，MN與PQ的路程之比為2:1D.整個運動過程中，通過MN的電荷量為13．[2023年河北高考真題]如圖1，絕緣水平面上四根完全相同的光滑金屬桿圍成矩形，彼此接觸良好，勻強磁場方向豎直向下。金屬桿2、3固定不動，1、4同時沿圖1箭頭方向移動，移動過程中金屬桿所圍成的矩形周長保持不變。當金屬桿移動到圖2位置時，金屬桿所圍面積與初始時相同。在此過程中()A.金屬桿所圍回路中電流方向保持不變B.通過金屬桿截面的電荷量隨時間均勻增加C.金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反D.金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同14．[2022年山東高考真題]如圖所示，xOy平面的第一、三象限內(nèi)以坐標原點O為圓心、半徑為的扇形區(qū)域充滿方向垂直紙面向外的勻強磁場.邊長為L的正方形金屬框繞其始終在O點的頂點、在xOy平面內(nèi)以角速度ω順時針勻速轉動.時刻，金屬框開始進入第一象限.不考慮自感影響，關于金屬框中感應電動勢E隨時間t變化規(guī)律的描述正確的是()A.在到的過程中，E一直增大B.在到的過程中，E先增大后減小C.在到的過程中，E的變化率一直增大D.在到的過程中，E的變化率一直減小三、計算題15．[2024年北京高考真題]如圖甲所示為某種“電磁槍”的原理圖。在豎直向下的勻強磁場中，兩根相距L的平行長直金屬導軌水平放置，左端接電容為C的電容器，一導體棒放置在導軌上，與導軌垂直且接觸良好，不計導軌電阻及導體棒與導軌間的摩擦。已知磁場的磁感應強度大小為B，導體棒的質(zhì)量為m、接入電路的電阻為R。開關閉合前電容器的電荷量為Q。（1）求閉合開關瞬間通過導體棒的電流I；（2）求閉合開關瞬間導體棒的加速度大小a；（3）在圖乙中定性畫出閉合開關后導體棒的速度v隨時間t的變化圖線。16．[2024年安徽高考真題]如圖所示，一“U”型金屬導軌固定在豎直平面內(nèi)，一電阻不計，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導軌，并靜置于絕緣固定支架上。邊長為L的正方形cdef區(qū)域內(nèi)，存在垂直于紙面向外的勻強磁場。支架上方的導軌間，存在豎直向下的勻強磁場。兩磁場的磁感應強度大小B隨時間的變化關系均為（SI），k為常數(shù)（）。支架上方的導軌足夠長，兩邊導軌單位長度的電阻均為r，下方導軌的總電阻為R。時，對ab施加豎直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線運動，整個運動過程中ab與兩邊導軌接觸良好。已知ab與導軌間動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。不計空氣阻力，兩磁場互不影響。（1）求通過面積的磁通量大小隨時間t變化的關系式，以及感應電動勢的大小，并寫出ab中電流的方向；（2）求ab所受安培力的大小隨時間t變化的關系式；（3）求經(jīng)過多長時間，對ab所施加的拉力達到最大值，并求此最大值。17．[2024年廣西高考真題]某興趣小組為研究非摩擦形式的阻力設計了如圖甲的模型。模型由大齒輪、小齒輪、鏈條、阻力裝置K及絕緣圓盤等組成。K由固定在絕緣圓盤上兩個完全相同的環(huán)狀扇形線圈、組成。小齒輪與絕緣圓盤固定于同一轉軸上，轉軸軸線位于磁場邊界處，方向與磁場方向平行，勻強磁場磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里，與K所在平面垂直。大、小齒輪半徑比為n，通過鏈條連接。K的結構參數(shù)見圖乙，其中，每個線圈的圓心角為，圓心在轉軸軸線上，電阻為R。不計摩擦，忽略磁場邊界處的磁場，若大齒輪以ω的角速度保持勻速轉動，以線圈的ab邊某次進入磁場時為計時起點，求K轉動一周。（1）不同時間線圈受到的安培力大小；（2）流過線圈的電流有效值；（3）裝置K消耗的平均電功率。18．[2024年河北高考真題]如圖，邊長為的正方形金屬細框固定放置在絕緣水平面上，細框中心O處固定一豎直細導體軸。間距為L、與水平面成θ角的平行導軌通過導線分別與細框及導體軸相連。導軌和細框分別處在與各自所在平面垂直的勻強磁場中，磁感應強度大小均為B。足夠長的細導體棒OA在水平面內(nèi)繞O點以角速度ω勻速轉動，水平放置在導軌上的導體棒CD始終靜止。OA棒在轉動過程中，CD棒在所受安培力達到最大和最小時均恰好能靜止。已知CD棒在導軌間的電阻值為R，電路中其余部分的電阻均不計，CD棒始終與導軌垂直，各部分始終接觸良好，不計空氣阻力，重力加速度大小為g。（1）求CD棒所受安培力的最大值和最小值。（2）鎖定OA棒，推動CD棒下滑，撤去推力瞬間，CD棒的加速度大小為a，所受安培力大小等于（1）問中安培力的最大值，求CD棒與導軌間的動摩擦因數(shù)。19．[2023年浙江高考真題]如圖1所示，剛性導體線框由長為L、質(zhì)量均為m的兩根豎桿，與長為2l的兩輕質(zhì)橫桿組成，且.線框通有恒定電流，可以繞其中心豎直軸轉動.以線框中心O為原點、轉軸為z軸建立直角坐標系，在y軸上距離O為a處，固定放置一半徑遠小于a，面積為S、電阻為R的小圓環(huán)，其平面垂直于y軸.在外力作用下，通電線框繞轉軸以角速度ω勻速轉動，當線框平面與xOz平面重合時為計時零點，圓環(huán)處的磁感應強度的y分量與時間的近似關系如圖2所示，圖中已知.（1）求0到時間內(nèi)，流過圓環(huán)橫截面的電荷量q；（2）沿y軸正方向看以逆時針為電流正方向，在時間內(nèi)，求圓環(huán)中的電流與時間的關系；（3）求圓環(huán)中電流的有效值；（4）當撤去外力，線框?qū)⒕徛郎p速，經(jīng)時間角速度減小量為，設線框與圓環(huán)的能量轉換效率為k，求的值[當，有].20．[2022年海南高考真題]光滑的水平長直軌道放在勻強磁場中，軌道寬，一導體棒長也為，質(zhì)量，電阻，它與導軌接觸良好。當開關與a接通時，電源可提供恒定的1A電流，電流方向可根據(jù)需要進行改變，開關與b接通時，電阻，若開關的切換與電流的換向均可在瞬間完成，求：①當棒中電流由M流向N時，棒的加速度的大小和方向是怎樣的；②當開關始終接a，要想在最短時間內(nèi)使棒向左移動而靜止，則棒的最大速度是多少；③要想棒在最短時間內(nèi)向左移動而靜止，則棒中產(chǎn)生的焦耳熱是多少。

——★參考答案★——1．答案：A解析：導體棒ab切割磁感線在電路部分得有效長度為d，故感應電動勢為回路中感應電流為根據(jù)右手定則，判斷電流方向為b流向a。故導體棒ab所受的安培力為方向向左。故選A。2．答案：B解析：AB.當線圈中通有交變電流時，感應電爐金屬內(nèi)的磁通量也不斷隨之變化，金屬中產(chǎn)生交變感應電流，A錯誤，B正確；CD.若線圈匝數(shù)增加，根據(jù)電磁感應定律可知，感應電動勢增大，則金屬中感應電流變大，CD錯誤。故選B。3．答案：D解析：A.根據(jù)圖乙可知此時穿過線圈的磁通量為0，故A錯誤；BC.根據(jù)法拉第電磁感應定律可知永磁鐵相對線圈上升越快，磁通量變化越快，線圈中感應電動勢越大，故BC錯誤；D.永磁鐵相對線圈下降時，根據(jù)安培定則可知線圈中感應電流的方向為順時針方向，故D正確。故選D。4．答案：A解析：根據(jù)法拉第電磁感應定律有，A正確。5．答案：C解析：由右手螺旋定則可知，線圈1、2形成的磁場方向都是豎直向下的，A錯；汽車進入線圈1時，線圈abcd中向下的磁通量增大，由楞次定律可判斷，線圈abcd中的感應電流方向與線圈1反向，是逆時針，即感應電流方向為adcb，同理，汽車離開線圈1時，線圈abcd中向下的磁通量減小，線圈abcd中的感應電流方向是順時針，即感應電流方向為abcd，故B錯，C對；安培力為阻力，與速度方向相反，D錯。6．答案：C解析：作出靜止時導體棒的受力圖如圖所示，由于，故安培力，又，電流，解得，A錯；開關S接2，導體棒先向左運動，回路中有電流，棒會產(chǎn)生焦耳熱，然后由于重力的作用，棒向右運動，由于二極管的作用，此過程回路中無電流，棒不會產(chǎn)生焦耳熱，故導體棒完成一次全振動，在最低點時速度不為0，即，由能量守恒定律可知棒完成一次振動的過程消耗的焦耳熱滿足，所以，B錯；導體棒從右向左擺動，會產(chǎn)生焦耳熱，故由能量守恒定律可知，其從右向左運動的最大擺角小于，由對稱性可知導體棒從左向右擺動時，最大擺角也小于，C對；導體棒第二次通過最低點的速度小于第一次通過最低點的速度，故兩次通過最低點的速度大小不等，由，可知，產(chǎn)生的感應電動勢大小也不相等，D錯。7．答案：C解析：設桿的質(zhì)量為，由題知桿在水平向右的拉力作用下先后兩次都由靜止開始做勻加速直線運動，則在時分別有，則第一次和第二次運動中，桿從靜止開始運動相同位移的時間分別為，則，A、D錯誤；第一次和第二次運動中根據(jù)牛頓第二定律有，則可知兩次運動中圖像的斜率為，由圖2易知直線①與直線②的斜率之比為2，則有，代入B、C選項中的m和k可知，C正確，B錯誤.8．答案：A解析：由法拉第電磁感應定律可知，，A正確.9．答案：ABD解析：由楞次定律結合左手定則可知，安培力與的運動方向的夾角始終大于90°，則安培力始終做負功，最終一定靜止在位置，AB正確；根據(jù)楞次定律可知，從釋放到第一次到達位置過程中，中電流方向由M到N，D正確；從釋放到第一次到達位置過程中，在即將到達位置的時刻，所受安培力水平向左，沿速度方向的分力一定大于所受重力沿速度方向的分力，處于減速狀態(tài)，C錯誤。故選ABD。10．答案：BD解析：A.由于金屬棒ab、cd同時由靜止釋放，且恰好在M、N處發(fā)生彈性碰撞，則說明ab、cd在到達M、N處所用的時間是相同的，對金屬棒cd和電容器組成的回路有對cd根據(jù)牛頓第二定律有其中，聯(lián)立有則說明金屬棒cd做勻加速直線運動，則有聯(lián)立解得，故A錯誤；B.由題知，知碰前瞬間ab的速度為4.5m/s，則根據(jù)功能關系有金屬棒下滑過程中根據(jù)動量定理有其中，聯(lián)立解得，，則R上消耗的焦耳熱為故B正確；CD.由于兩棒恰好在M、N處發(fā)生彈性碰撞，取沿斜面向下為正，有其中聯(lián)立解得，故C錯誤、D正確。11．答案：CD解析：設金屬桿經(jīng)過的速度大小為，則對金屬桿從運動到的過程，由動量定理有，又，則，對金屬桿從運動到的過程，由動量定理有，又，則，分析可知，解得，即金屬桿經(jīng)過的速度大于，A錯誤；整個過程，由能量守恒定律可得，由于通過定值電阻R和金屬桿的電流時刻相等，則由焦耳定律可知，聯(lián)立可得，B錯誤；規(guī)定水平向左為正方向，則結合A項分析可知，金屬桿經(jīng)過區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量，金屬桿經(jīng)過區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量，可得，即金屬桿經(jīng)過與區(qū)域，金屬桿所受安培力的沖量相同，C正確；若將金屬桿的初速度加倍，則對金屬桿從運動到的過程，由動量定理有，對金屬桿從運動到的過程，由動量定理有，即，又由運動學知識有，則結合A項分析聯(lián)立可得金屬桿經(jīng)過的速度，對金屬桿經(jīng)過之后的運動過程，由動量定理有，又由A項分析有，則，故金屬桿在磁場中運動的距離為，即金屬桿在磁場中運動的距離大于原來的2倍，D正確。12．答案：AC解析：彈簧伸展的過程中，穿過閉合回路的磁通量向上增加，由楞次定律可判斷回路中的電流方向為順時針，A正確；設MN的質(zhì)量為m，則PQ的質(zhì)量為，對PQ由動量定理得，對MN由動量定理得，解得導體棒MN的速度為速率為v時，回路中的感應電動勢大小為，回路中的感應電流大小為，則MN所受的安培力大小為，B錯誤；由B選項分析可知整個運動過程中MN與PQ的速率之比始終為2:1，則MN與PQ的路程之比為2:1，C正確；由C選項分析可知兩導體棒靜止時，MN的位移大小為，PQ的位移大小為，由法拉第電磁感應定律得，又，通過MN的電荷量為，整理得，代入數(shù)據(jù)解得，D錯誤。13．答案：CD解析：由題意結合數(shù)學知識可知，周長相等的矩形，當長和寬相等時面積最大，則四根金屬桿構成的回路面積先增大后減小，由楞次定律可知回路中感應電流的方向先沿逆時針方向，后沿順時針方向，A錯誤；由左手定則可知金屬桿1所受的安培力方向先與運動方向相同，后與運動方向相反，而金屬桿4所受安培力的方向先與運動方向相反，后與運動方向相同，CD正確；由題意可知，金屬桿1、4的速度大小相等，設其速度大小為v，初始時金屬桿1與金屬桿2間的距離為，金屬桿3與金屬桿4間的距離為，運動時間為t，則四根金屬桿圍成矩形的面積為，由法拉第電磁感應定律有，又，則回路中產(chǎn)生的位電流大小不恒定，因此通過金屬桿橫截面的電荷量不會隨時間均勻增加，B錯誤。14．答案：BC解析：在到的過程中，金屬框轉過45°，切割磁感線的有效長度逐漸增大到最大值，在到的過程中，金屬框再轉過45°，切割磁感線的有效長度從最大值開始逐漸減小，因此在到的過程中，感應電動勢E先增大后減小，A錯誤，B正確；在到的過程中，金屬框轉過45°，穿過金屬框的磁通量，在0到45°范圍內(nèi)，與t的關系圖像如圖甲所示，感應電動勢與t的關系圖像如圖乙所示，圖像切線的斜率表示感應電動勢E的變化率，可知在到的過程中，E的變化率一直增大，C正確，D錯誤.15．答案：（1）（2）（3）解析：（1）開關閉合前電容器的電荷量為Q，則電容器兩極板間電壓開關閉合瞬間，通過導體棒的電流解得閉合開關瞬間通過導體棒的電流為（2）開關閉合瞬間由牛頓第二定律有將電流I代入解得（3）由（2）中結論可知，隨著電容器放電，所帶電荷量不斷減少，所以導體棒的加速度不斷減小，其圖線如圖所示16．答案：（1），，從a流向b；（2）；（3）解析：（1）通過面積的磁通量大小隨時間t變化的關系式為根據(jù)法拉第電磁感應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軌面向里，大小為其中設金屬棒向上運動的位移為x，則根據(jù)運動學公式所以導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間t變化的關系式為（3）由題知時，對ab施加豎直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線運動，則對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，當時，F(xiàn)有最大值，故解得F的最大值為17．答案：（1）見解析