湖南省2022届高三物理模拟试题专题精编十二．电磁感应专题甲bacdMN一．不定项选择题(长郡中学)1．如图甲所示的空间存在一匀强磁场，其方向为垂直于纸面向.里，磁场的右边界为MN，在MN右侧有一矩形金属线圈.abcd，ab边与MN重合．现使线圈以ab边为轴按图示方向.匀速转动，将a、b两端连到示波器的输入端，假设电流从a到.b为正，那么从图乙中示波器观察到的ab中电流随时间变化的.规律是（）ABCD乙OO’OO’(长郡中学)2．如以下图，用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝，线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5g的导线绕制而成，三条细线呈对称分布，稳定时线圈平面水平，在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁，磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O，测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T，方向与竖直线成30°角，要使三条细线上的张力为零，线圈中通过的电流至少为().A．0.1A B．0.2AＣ．0.05AＤ．0.01A.(长沙一中)3．如以下图，金属框abcd的长是宽的2倍，金属棒PQ的长度与金属框的宽度相等，且与金属框导体的材料和横截面积都相同，匀强磁场垂直纸面向里．现用外力F将金属棒PQ匀速地从金属框的最左端（与ab重合的位置）拉到最右端（与cd重合的位置），那么（）..14/14\nabdcPQBA．PQ中的电流先增大后减小B．PQ两端的电压先增大后减小C．金属框消耗的功率先增大后减小D．外力的功率先增大后减小4.如以下图，绕空心塑料管的线圈与电流表组成闭合电路.当条形磁铁插入线圈或从线圈中拔出时，电路中都会产生感应电流.磁铁从位置1到位置2（N极一直在前）的过程中，有关电流方向判断正确的选项是（）.A.经过位置1时，流过电流表的电流方向为由a到b.B.经过位置1时，流过电流表的电流方向为由b到a.C.经过位置2时，流过电流表的电流方向为由a到b.D.经过位置2时，流过电流表的电流方向为由b到a.(二校联考)5.如以下图，等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直，且保持AC平行于OQ.关于线框中的感应电流，以下说法正确的选项是（）.A.开场进入磁场时感应电流最小.B.开场穿出磁场时感应电流最大.C.开场进入磁场时感应电流沿顺时针方向.D.开场穿出磁场时感应电流沿顺时针方向.14/14\n(二校联考)6.如以下图，光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个灯泡，匀强磁场垂直于导线所在平面，当ab棒下滑到稳定状态时，小灯泡获得的功率为P0，除灯泡外，其它电阻不计，要使灯泡的功率变为2P0，以下措施正确的选项是（）.A.换一个电阻为原来2倍的灯泡.B.把磁感应强度B增大为原来的2倍.C.换一根质量为原来倍的金属棒.D.把导轨间的距离增大为原来的倍.(西南名校联盟)7．如以下图，水平光滑的平行金属导轨，左端接有电阻R，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置。今使棒以一定的初速度v0向右运动，当其通过位置a、b时，速率分别为va、vb，到位置c时棒刚好静止，设导轨与棒的电阻均不计，a到b与b到c的间距相等，那么金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中（）A．回路中产生的内能不相等B．棒运动的加速度相等.C．安培力做功相等D．通过棒横截面的电量相等.(郴州市)8．如以下图为一台发电机的构造示意图，其中N、S是永久磁铁的两个磁极，它们的外表呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯，它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框，可绕与铁芯M14/14\n共轴的固定转轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。假设从图示位置开场计时，当线框绕固定轴匀速转动时，以以下图像中能正确反映线框中感应电动势e随时间t变化规律的是（）（湖师大附中5）9．如图，在光滑水平面上，有一竖直向下的匀强磁场，分布在宽度为L的区域内，现有一边长为l（l＜L）的正方形闭合导线框以垂直磁场边界的初速度v1滑进磁场，然后线圈滑出磁场的速度为v2，设线框滑进磁场的时间为t1，安接力的冲量为I1，线框产生的热量为Q1，线框滑出磁场的时间为t2，安培力的冲量为I2，线框产生的热量为Q2，那么有（）A．v1=v2B．t1＜t2..C．I1=I2D．Q1＞Q2..（湖师大附中5）10．位于同一水平面上的两条平行导电导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角、足够大的匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图.一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针方向缓慢转过30°角的过程中，金属棒始终保持匀速运动，那么磁感应强度B的大小变化可能是（）A．始终变大B．始终变小C．先变大后变小D．先变小后变大(四县市)11．如图甲所示两根平行的金属导轨和，固定在同一水平面上，磁感应强度为的匀强磁场与导轨所在平面垂直。两根质量均为的平行金属杆a、b可在导轨上无摩擦地滑动，在时刻，两杆都处于静止状态。现有水平恒力F作用于b金属杆，使金属杆滑动，杆滑动过程中与导轨保持垂直，乙图中，关于b金属杆运动的图线，正确的选项是（）14/14\n(四县市)12．如图甲所示，线圈与电压传感器连接，一条形磁铁从线圈上方某一高度无初速释放并穿过线圈。图乙是此过程中电压传感器采集到的线圈中感应电动势e随时间t变化的图象。以下选顶中根据图象信息不可能得出的结论是（）A．线圈由非超导体材料制成的B．从本实验可以得出，线圈的匝数越多，线圈中产生的感应电动势越大C．感应电动势的方向与磁铁相对线圈运动的方向有关D.磁铁运动速度越大，线圈中产生的感应电动势越大(炎德英才)13．如以下图，一光滑平行金属轨道平面与水平面成角，两轨道上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，质量为m的金属杆“6，以初速度‰从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端。假设运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计（）A整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小为B上滑到最高点的过程中抑制安培力与重力所做功之和等于C上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于-D金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同14/14\n(十二校联考)14．如以下图，物理学家麦克斯韦总结了库仑、法拉第等人的研究成果，建立了完整的电磁理论。请答复以下电磁理论研究中的有关问题：某实验小组用如以下图的实验装置来验证楞次定律，当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，通过电流计的感应电流方向是（）A．a→G→b．B．先a→G→b，后b→G→aC．b→G→a．D．先b→G→a，后a→G→b二．计算题(长郡中学)1.如以下图,倾角为θ=37o、电阻不计的、间距L=0.3m且足够长的平行金属导轨处在磁感强度B=1T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场中.导轨两端各接一个阻值R0=2Ω的电阻.在平行导轨间跨接一金属棒，金属棒质量m=1kg电阻r=2Ω，其与导轨间的动摩擦因数μ=0.5.金属棒以平行于导轨向上的初速度υ0=10m/s上滑直至上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电量Δq=0.1C（sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2）.(1)金属棒的最大加速度；R0R0υ0θ(2)上端电阻R0中产生的热量.(长沙一中)2．如以下图，两根金属轨道之间的距离为L，轨道水平局部有竖直向上的匀强磁场B，一质量为m的金属杆a在离地h的高处从静止开场沿弧形轨道下滑，一根质量为2m的金属杆b14/14\n原来静止放置在水平轨道上，水平轨道足够长，设金属杆a、b不会相碰，金属杆a、b的电阻都是R，其它电阻不计，不计任何摩擦，求：..Babh（1）a和b的最终速度是多大？..（2）当a的速度变为进入磁场时的一半时，a的加速度是多大？(二校联考)3.如以下图，电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置，其上端接一阻值为3Ω的定值电阻R.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B、磁场区域的高度为d=0.5m.导体棒a的质量ma～0.2kg,电阻Ra=3Ω；导体棒b的质量mb=0.lkg，电阻Rb=6Ω.它们分别从图中M、N处同时由静止开场在导轨上无摩擦向下滑动，且都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时a正好进入磁场.设重力加速度为g=l0m/s2.（不计a、b之间的作用，整个运动过程中a、b棒始终与金属导轨接触良好）求：（1）在整个过程中，a、b两棒抑制安培力分别做的功；（2）a进入磁场的速度与b进入磁场的速度之比；（3）分别求出M点和N点距L1的高度.（湖师大附中6）4．如以下图，在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距lm的平行导轨上放一重为3N的金属棒，棒上通过3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止，求：14/14\n(1)匀强磁场’，嵫感应强度；(2)棒对导轨的压力；(3)假设要使B取值最小，其方向应如何调整?并求出最小值．（湖师大附中6）5．如图甲所示，边长为L=2.5m、质M=0.50kg的正方形金属线框放在磁感应强度B=0.80T的匀强磁场中．它的一边与磁场的边界N重合，在力F的作用下由静止开场向左运动，测得金属框中的电流随时间变化的图象如图乙所示．已知金属线框的总电阻R=4.0．(1)试判断_金属线框从磁场中拉出的过程中，线框中感应电流的方向；(2)求t=2.0s时金属线框的速度和力F的大小；(3)已知在5.0s内，力F做功1.92J．求5.0s内，线框产生的热量．（湖师大附中5）6．如图，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37°角，下端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直，质量为0.2kg，电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.（1）求金属棒沿导轨由静止开场下滑时的加速度大小；14/14\n（2）当金属棒下滑速度到达稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；（3）在上问中，假设R=2Ω，金属棒中的电流方向由a→b，求磁感应强度的大小和方向.（g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）PQNMabR甲104t/sv/ms-10AB乙图1010(岳阳一中)7．如图10甲所示，空间存在B＝0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是放在同一水平面内的粗糙平行长直导轨，其间距L＝0.2m，R是连在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量m＝0.1kg的导体棒，从零时刻开场，对ab施加一个大小为F＝0.45N，方向水平向左的恒定拉力，使其从静止开场沿导轨运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且良好接触，图乙是棒的运动速度――时间图象，其中AO是图象坐标原点0点时刻的切线（切线的斜率即为棒在0时刻的加速度），AB是图象的渐近线，除R外其余局部的电阻不计。⑴求R的阻值。⑵当棒的位移为100m时，其速度已经到达10m/s，求此过程中电阻上产生的热量。湖南省2022届高三物理模拟试题专题精编十二．电磁感应专题答案一．不定项选择题1.D2.A3.B4.AD5.D6.AC7.A8.D9.BCD10.AD11.B12.B13.BC14.D二．计算题1．14/14\n解：(1)金属棒在上升的过程，切割磁感线产生的感应电动势为，回路的总电阻（1分），回路中的感应电流金属棒受到平行于导轨向下的安培力（2分）金属棒还受到平行于导轨向下的力有mgsinθ、滑动摩擦力由牛顿运动定律可知（2分）金属棒上升过程中的最大加速度对应的是金属棒的最大速度，金属棒上升过程做减速运动，所以金属棒上升过程中的最大加速度就是速度为υ0的瞬间代入数据后得最大加速度amax=10.3m/s2（2分）(2)金属棒上升到最高点的过程中，通过上端电阻的电量Δq=0.1C，即金属棒中通过的电量为2Δq，设金属棒中的平均电流为通过金属棒的电量（2分）金属棒沿导轨上升的最大距离代入数据后得（1分）上端电阻与下端电阻相等，并联后电阻为1Ω，再与金属棒的电阻r=2Ω串联，外电路是产生的焦耳热为全电路焦耳热的，上端电阻的焦耳热Q又为外电路焦耳热的，全电路产生的焦耳热为6Q．由能量守恒可知（2分）代入数据后得Q=5J（2分）2.解：（1）设金属杆a滑至水平轨道时速率为v114/14\n由机械能守恒，有（1分）得：（1分）a进入水平轨道后，发生电磁感应，产生感应电流，使金属杆a、b受到等大反向的安培力，由分析可知，金属杆a、b最终将以相同的速率v2向右运动，把金属杆a、b视为系统，由动量守恒有：（1分）解得（1分）（2）当金属杆a的速度变为原来的一半，即时，设b的速度为vb，由动量守恒，有：（2分）a棒产生的感应电动势（1分），b棒产生的感应电动势（1分），两电动势方向相反，所以回路总电动势（1分）流过a棒的电流（1分）a棒所受安培力为（1分）a棒的加速度（1分）以上各式联立解得：（2分）3.解析(1)因a、b在磁场中匀速运动，由能量关系知J（3分）J（3分）（2）b在磁场中匀速运动时：速度为vb，总电阻R1=7.5Ω14/14\nb中的电流Ib=①②同理，a棒在磁场中匀速运动时：速度为va，总电阻R2=5Ω：③由以上各式得:④（4分）（3）⑤⑥⑦⑧由④⑤⑥⑦⑧得m=1.33mm=0.75m（4分）4.14/14\n5.6.解析1）金属棒开场下滑的初速为零，由牛顿第二定律，有mgsinθ-μmgcosθ=ma（2分）a=4m/s2（2分）（2）设金属棒运动到达稳定时，速度为v、所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡mgsinθ-μmgcosθ-F=0（2分）此时金属棒抑制安培力做功的功率等于电路中电阻消耗的功率Fv=P有v=10m/s（2分）14/14\n（3）设电路中电流为I，两导轨间金属棒长为L，磁感应强度为B那么I=（2分）P=I2R∴B=0.4T，方向垂直导轨平面向上（2分）7．⑴由乙图可知，t＝0时刻的加速度a0＝2.5m/s2，由牛顿第二定律得：F－μmg＝ma0 解得：μmg＝0.2（N）由于最后棒做匀速运动，且vm＝10m/s，说明棒受到的合外力为零，即F－μmg－BLI＝0R＝BLvm/I＝0.4（Ω）⑵根据能量守恒得：（F－μmg）S－Q＝mvm2/2Q＝（F－μmg）S－mvm2/2＝20（J）14/14
