專題14 電磁感應(yīng) 十年（2015-2024）高考物理真題分類匯編（全國）（解析版）

2015-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題14電磁感應(yīng)考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1感應(yīng)電流方向的判斷（10年9考）2024·廣東·高考真題、2024·江蘇·高考真題、2023·河北·高考真題、2023·北京·高考真題、2023·海南·高考真題、2022·天津·高考真題、2022·北京·高考真題、2022·浙江·高考真題、2021·北京·高考真題、2020·江蘇·高考真題、2020·全國·高考真題、2018·全國·高考真題、2017·天津·高考真題、2017·全國·高考真題、2016·上?！じ呖颊骖}、2016·海南·高考真題、2016·北京·高考真題、2016·江蘇·高考真題本章主要考查楞次定律，電動勢的計算，電磁感應(yīng)與電路的綜合、與能量的綜合，以及電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題.考查方向上更傾向于電磁感應(yīng)與電路、能量綜合問題.解題方法上以等效法、程序法、函數(shù)法、圖象法為主.多以電路的等效考查模型建構(gòu)的素養(yǎng);以原理的應(yīng)用考查科學(xué)推理和科學(xué)論證的素養(yǎng)，同時體現(xiàn)考生嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和一絲不茍、實事求是的社會責(zé)任感;以對研究對象受力和運動的分析及能量的轉(zhuǎn)化與守恒，考查運動與相互作用觀念和能量觀念.多以選擇題和計算題的形式考查，難度中等.2025年對本章的考查，從各方面可能仍延續(xù)原來的形式及考點，只是在原理應(yīng)用方面可能會更多地聯(lián)系現(xiàn)代科技發(fā)展和生產(chǎn)、生活的實際?？键c2法拉第電磁感應(yīng)定律（10年10考）2024·山東·高考真題、2024·浙江·高考真題、2024·廣東·高考真題、2024·甘肅·高考真題、2024·北京·高考真題、2024·湖南·高考真題、2023·重慶·高考真題、2023·湖北·高考真題、2023·遼寧·高考真題、2023·江蘇·高考真題、2023·全國·高考真題、2022·江蘇·高考真題、2022·河北·高考真題、2022·全國·高考真題、2022·浙江·高考真題、2022·湖北·高考真題、2022·湖南·高考真題、2021·重慶·高考真題、2021·山東·高考真題、2021·廣東·高考真題、2020·浙江·高考真題、2019·天津·高考真題、2019·全國·高考真題、2016·全國·高考真題、2015·重慶·高考真題、2015·海南·高考真題、2015·山東·高考真題考點3自感和渦流（10年6考）2024·甘肅·高考真題、2024·湖北·高考真題、2024·浙江·高考真題、2023·北京·高考真題、2023·全國·高考真題、2021·浙江·高考真題、2020·天津·高考真題、2017·全國·高考真題、2017·北京·高考真題、2015·全國·高考真題考點4法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用（10年幾考）2024·湖北·高考真題、2024·浙江·高考真題、2024·河北·高考真題、2024·全國·高考真題、2024·安徽·高考真題、2023·廣東·高考真題、2023·天津·高考真題、2023·湖南·高考真題、2022·重慶·高考真題、2022·浙江·高考真題、2021·浙江·高考真題、2021·天津·高考真題、2020·北京·高考真題、2020·江蘇·高考真題、2020·天津·高考真題、2019·天津·高考真題、2016·全國·高考真題、2017·浙江·高考真題、2016·天津·高考真題、2015·廣東·高考真題、2015·江蘇·高考真題考點01感應(yīng)電流方向的判斷一、單選題1．（2024·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(yīng)發(fā)電實現(xiàn)能量回收，結(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)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(yīng)電動勢越大C．永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應(yīng)電動勢越小D．永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應(yīng)電流的方向為順時針方向【答案】D【詳解】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(yīng)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(yīng)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(yīng)電流的方向為順時針方向，故D正確。故選D。2．（2024·江蘇·高考真題）如圖所示，在絕緣的水平面上，有閉合的兩個線圈a、b，線圈a處在勻強磁場中，現(xiàn)將線圈a從磁場中勻速拉出，線圈a、b中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別是（

）A．順時針，順時針B．順時針，逆時針C．逆時針，順時針D．逆時針，逆時針【答案】A【詳解】線圈a從磁場中勻速拉出的過程中穿過a線圈的磁通量在減小，則根據(jù)楞次定律可知a線圈的電流為順時針，由于線圈a從磁場中勻速拉出則a中產(chǎn)生的電流為恒定電流，則線圈a靠近線圈b的過程中線圈b的磁通量在向外增大，同理可得線圈b產(chǎn)生的電流為順時針。故選A。3．（2023·北京·高考真題）如圖所示，光滑水平面上的正方形導(dǎo)線框，以某一初速度進入豎直向下的勻強磁場并最終完全穿出。線框的邊長小于磁場寬度。下列說法正確的是（

）

A．線框進磁場的過程中電流方向為順時針方向B．線框出磁場的過程中做勻減速直線運動C．線框在進和出的兩過程中產(chǎn)生的焦耳熱相等D．線框在進和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等【答案】D【詳解】A．線框進磁場的過程中由楞次定律知電流方向為逆時針方向，A錯誤；B．線框出磁場的過程中，根據(jù)E=Blv聯(lián)立有由于線框出磁場過程中由左手定則可知線框受到的安培力向左，則v減小，線框做加速度減小的減速運動，B錯誤；C．由能量守恒定律得線框產(chǎn)生的焦耳熱Q=FAL其中線框進出磁場時均做減速運動，但其進磁場時的速度大，安培力大，產(chǎn)生的焦耳熱多，C錯誤；D．線框在進和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量其中，則聯(lián)立有由于線框在進和出的兩過程中線框的位移均為L，則線框在進和出的兩過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量相等，故D正確。故選D。4．（2023·海南·高考真題）汽車測速利用了電磁感應(yīng)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(dāng)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(yīng)電流方向為abcdC．汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)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【答案】C【詳解】A．由題知，埋在地下的線圈1、2通順時針（俯視）方向的電流，則根據(jù)右手螺旋定則，可知線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向下，A錯誤；B．汽車進入線圈1過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為adcb（逆時針），B錯誤；C．汽車離開線圈1過程中，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcd（順時針），C正確；D．汽車進入線圈2過程中，磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為adcb（逆時針），再根據(jù)左手定則，可知汽車受到的安培力方向與速度方向相反，D錯誤。故選C。5．（2022·天津·高考真題）如圖所示，邊長為a的正方形鋁框平放在光滑絕緣水平桌面上，桌面上有邊界平行、寬為b且足夠長的勻強磁場區(qū)域，磁場方向垂直于桌面，鋁框依靠慣性滑過磁場區(qū)域，滑行過程中鋁框平面始終與磁場垂直且一邊與磁場邊界平行，已知，在滑入和滑出磁場區(qū)域的兩個過程中（）A．鋁框所用時間相同 B．鋁框上產(chǎn)生的熱量相同C．鋁框中的電流方向相同 D．安培力對鋁框的沖量相同【答案】D【詳解】A．鋁框進入和離開磁場過程，磁通量變化，都會產(chǎn)生感應(yīng)電流，受向左安培力而減速，完全在磁場中運動時磁通量不變做勻速運動；可知離開磁場過程的平均速度小于進入磁場過程的平均速度，所以離開磁場過程的時間大于進入磁場過程的時間，A錯誤；C．由楞次定律可知，鋁框進入磁場過程磁通量增加，感應(yīng)電流為逆時針方向；離開磁場過程磁通量減小，感應(yīng)電流為順時針方向，C錯誤；D．鋁框進入和離開磁場過程安培力對鋁框的沖量為又得D正確；B．鋁框進入和離開磁場過程，鋁框均做減速運動，可知鋁框進入磁場過程的速度一直大于鋁框離開磁場過程的速度，根據(jù)可知鋁框進入磁場過程受到的安培力一直大于鋁框離開磁場過程受到的安培力，故鋁框進入磁場過程克服安培力做的功大于鋁框離開磁場過程克服安培力做的功，即鋁框進入磁場過程產(chǎn)生的熱量大于鋁框離開磁場過程產(chǎn)生的熱量，B錯誤。故選D。6．（2017·天津·高考真題）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個裝置放在勻強磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?現(xiàn)使磁感應(yīng)強度隨時間均勻減小，ab始終保持靜止。下列說法正確的是（??）A．a(chǎn)b中的感應(yīng)電流方向由a到b B．a(chǎn)b中的感應(yīng)電流逐漸減小C．a(chǎn)b所受的安培力保持不變 D．a(chǎn)b所受的靜摩擦力保持不變【答案】A【詳解】A．磁感應(yīng)強度均勻減小,磁通量減小,根據(jù)楞次定律得,ab中的感應(yīng)電流方向由a到b,故A正確；B．由于磁感應(yīng)強度均勻減小,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有由于磁通量均勻減小，可知,感應(yīng)電動勢恒定,則感應(yīng)電流不變,故B錯誤；C．根據(jù)安培力公式知,電流I不變,B均勻減小,則安培力減小,故C錯誤；D．導(dǎo)體棒受安培力和靜摩擦力處于平衡,則，安培力減小,則靜摩擦力減小,故D錯誤。故選A。7．（2022·北京·高考真題）如圖所示平面內(nèi)，在通有圖示方向電流I的長直導(dǎo)線右側(cè)，固定一矩形金屬線框，邊與導(dǎo)線平行。調(diào)節(jié)電流I使得空間各點的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，則（）A．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為B．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流逐漸增大C．線框邊所受的安培力大小恒定D．線框整體受到的安培力方向水平向右【答案】D【詳解】A．根據(jù)安培定則可知，通電直導(dǎo)線右側(cè)的磁場方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，根據(jù)楞次定律可知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為，A錯誤；B．線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為空間各點的磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，故線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，B錯誤；C．線框邊感應(yīng)電流保持不變，磁感應(yīng)強度隨時間均勻增加，根據(jù)安培力表達式，故所受的安培力變大，C錯誤；D．線框所處空間的磁場方向垂直紙面向里，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為，根據(jù)左手定則可知，線框邊所受的安培力水平向右，線框邊所受的安培力水平向左。通電直導(dǎo)線的磁場分部特點可知邊所處的磁場較大，根據(jù)安培力表達式可知，線框整體受到的安培力方向水平向右，D正確。故選D。8．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小B=kt的勻強磁場，在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為、高度為h、半徑為r、厚度為d（d?r），則（）A．從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為逆時針方向B．圓管的感應(yīng)電動勢大小為C．圓管的熱功率大小為D．輕繩對圓管的拉力隨時間減小【答案】C【詳解】A．穿過圓管的磁通量向上逐漸增加，則根據(jù)楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為順時針方向，選項A錯誤；B．圓管的感應(yīng)電動勢大小為選項B錯誤；C．圓管的電阻圓管的熱功率大小為選項C正確；D．根據(jù)左手定則可知，圓管中各段所受的受安培力方向指向圓管的軸線，則輕繩對圓管的拉力的合力始終等于圓管的重力，不隨時間變化，選項D錯誤。故選C。9．（2021·北京·高考真題）某同學(xué)搬運如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是（）A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用【答案】D【詳解】A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中導(dǎo)線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故A錯誤；B．未接導(dǎo)線時，未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，故B錯誤；CD．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，根據(jù)楞次定律可知，表針晃動減弱是因為表內(nèi)線圈受到安培力的作用，故C錯誤D正確。故選D。10．（2020·江蘇·高考真題）如圖所示，兩勻強磁場的磁感應(yīng)強度和大小相等、方向相反。金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產(chǎn)生順時針方向感應(yīng)電流的是（）A．同時增大減小B．同時減小增大C．同時以相同的變化率增大和D．同時以相同的變化率減小和【答案】B【詳解】AB．產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流則感應(yīng)磁場的方向垂直紙面向里。由楞次定律可知，圓環(huán)中的凈磁通量變化為向里磁通量減少或者向外的磁通量增多，A錯誤，B正確。CD．同時以相同的變化率增大B1和B2，或同時以相同的變化率減小B1和B2，兩個磁場的磁通量總保持大小相同，所以總磁通量為0，不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，CD錯誤。故選B。11．（2020·全國·高考真題）如圖，水平放置的圓柱形光滑玻璃棒左邊繞有一線圈，右邊套有一金屬圓環(huán)。圓環(huán)初始時靜止。將圖中開關(guān)S由斷開狀態(tài)撥至連接狀態(tài)，電路接通的瞬間，可觀察到（）A．撥至M端或N端，圓環(huán)都向左運動B．撥至M端或N端，圓環(huán)都向右運動C．撥至M端時圓環(huán)向左運動，撥至N端時向右運動D．撥至M端時圓環(huán)向右運動，撥至N端時向左運動【答案】B【詳解】無論開關(guān)S撥至哪一端，當(dāng)把電路接通一瞬間，左邊線圈中的電流從無到有，電流在線圈軸線上的磁場從無到有，從而引起穿過圓環(huán)的磁通量突然增大，根據(jù)楞次定律（增反減同），右邊圓環(huán)中產(chǎn)生了與左邊線圈中方向相反的電流，異向電流相互排斥，所以無論哪種情況，圓環(huán)均向右運動。故選B。12．（2016·上?！じ呖颊骖}）磁鐵在線圈中心上方開始運動時，線圈中產(chǎn)生如圖方向的感應(yīng)電流，則磁鐵（）A．向上運動 B．向下運動 C．向左運動 D．向右運動【答案】B【詳解】據(jù)題意，從圖示可以看出磁鐵提供的穿過線圈原磁場的磁通量方向向下，由安培定則可知線圈中感應(yīng)電流激發(fā)的感應(yīng)磁場方向向上，即兩個磁場的方向相反，則由楞次定律可知原磁場通過線圈的磁通量的大小在增加，故選項B正確，ACD錯誤．13．（2016·海南·高考真題）如圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導(dǎo)線在同一豎直平面內(nèi)，環(huán)的圓心與兩導(dǎo)線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導(dǎo)線間距。兩導(dǎo)線中通有大小相等、方向向下的恒定電流，若（）A．金屬環(huán)向上運動，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向B．金屬環(huán)向下運動，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為順時針方向C．金屬環(huán)向左側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向D．金屬環(huán)向右側(cè)直導(dǎo)線靠近，則環(huán)上的感應(yīng)電流方向為逆時針方向【答案】D【詳解】AB．依題意，根據(jù)安培定則判斷可知，當(dāng)金屬環(huán)上下移動時，穿過環(huán)的磁通量不發(fā)生變化，由楞次定律，可知線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故AB錯誤；C．根據(jù)安培定則判斷可知，當(dāng)金屬環(huán)向左移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向外且增強，根據(jù)楞次定律可知，線圈中將產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故C錯誤；D．根據(jù)安培定則判斷可知，當(dāng)金屬環(huán)向右移動時，穿過環(huán)的磁通量垂直紙面向里且增強，根據(jù)楞次定律可知，線圈中將產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流，故D正確。故選D。【考點定位】楞次定律【名師點睛】解決本題的關(guān)鍵會用安培定則判斷電流周圍磁場的方向，以及學(xué)會根據(jù)楞次定律來確定感應(yīng)電流的方向。14．（2016·北京·高考真題）如圖所示，勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直，磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大，兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩圓環(huán)間的相互影響，下列說法正確的是()A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向【答案】B【詳解】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得根據(jù)題意可得故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場要阻礙原磁場的增大，即感應(yīng)電流產(chǎn)生向里的感應(yīng)磁場，根據(jù)楞次定律可得，感應(yīng)電流均沿順時針方向。故選B。二、多選題15．（2023·河北·高考真題）如圖，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(dāng)金屬桿移動到圖位置時，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【答案】CD【詳解】A．由數(shù)學(xué)知識可知金屬桿所圍回路的面積先增大后減小，金屬桿所圍回路內(nèi)磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律可知電流方向先沿逆時針方向，后沿順時針方向，故A錯誤；B．由于金屬桿所圍回路的面積非均勻變化，故感應(yīng)電流的大小不恒定，故通過金屬桿截面的電荷量隨時間不是均勻增加的，故B錯誤；CD．由上述分析，再根據(jù)左手定則，可知金屬桿1所受安培力方向與運動方向先相同后相反，金屬桿4所受安培力方向與運動方向先相反后相同，故CD正確。故選CD。16．（2017·全國·高考真題）如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向左運動，在運動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是（）A．PQRS中沿順時針方向，T中沿逆時針方向B．PQRS中沿逆時針方向，T中沿順時針方向C．T具有收縮趨勢，PQ受到向右的安培力D．T具有擴張趨勢，PQ受到向右的安培力【答案】AC【詳解】AB．PQ突然向左運動，根據(jù)右手定則可知，電流方向由P到Q，即閉合回路PQRS中電流沿順時針方向，又由安培定則可知，回路PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向里，故環(huán)形金屬線框T的磁通量將變大，由楞次定律可知，T中將產(chǎn)生沿逆時針方向的感應(yīng)電流，故A正確B錯誤；CD．線框T的磁能量變大，由楞次定律可知，T有收縮的趨勢，以阻礙磁通量的增大，PQ中有由P到Q的電流，由左手定則可知，PQ受到的安培力向右，故C正確D錯誤。故選AC。17．（2018·全國·高考真題）如圖（a），在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢（）A．在時為零B．在時改變方向C．在時最大，且沿順時針方向D．在時最大，且沿順時針方向【答案】AC【詳解】A．由圖（b）可知，導(dǎo)線中電流在時達到最大值，變化率為零，導(dǎo)線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零，故A正確；B．在時，導(dǎo)線PQ中電流圖像斜率方向不變，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率的正負不變，根據(jù)楞次定律，所以在時，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向不變，故B錯誤；CD．由于在時，導(dǎo)線PQ中電流圖像斜率最大，電流變化率最大，導(dǎo)致導(dǎo)線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在時導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，由楞次定律可判斷出感應(yīng)電動勢的方向為順時針方向，同理可知，時，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，方向為逆時針方向，故C正確，D錯誤。故選AC。18．（2016·上?！じ呖颊骖}）如圖（a），螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場，以圖中箭頭所示方向為其正方向。螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)。當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度B隨時間按圖（b）所示規(guī)律變化時A．在t1~t2時間內(nèi)，L有收縮趨勢B．在t2~t3時間內(nèi)，L有擴張趨勢C．在t2~t3時間內(nèi)，L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流D．在t3~t4時間內(nèi)，L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流【答案】AD【詳解】A．據(jù)題意，在t1~t2時間內(nèi)，外加磁場磁感應(yīng)強度增加且斜率在增加，則在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時針方向增加的電流，該電流激發(fā)出增加的磁場，該磁場通過圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)結(jié)論“增縮減擴”可以判定圓環(huán)有收縮趨勢，故A正確；BC．在t2~t3時間內(nèi)，外加磁場均勻變化，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生穩(wěn)定電流，該電流激發(fā)出穩(wěn)定磁場，該磁場通過圓環(huán)時，圓環(huán)中沒有感應(yīng)電流，故BC錯誤；D．在t3~t4時間內(nèi)，外加磁場向下減小，且斜率也減小，在導(dǎo)線框中產(chǎn)生沿順時針方向減小的電流，該電流激發(fā)出向內(nèi)減小的磁場，故圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生順時針方向電流，故D正確。故選AD。19．（2016·江蘇·高考真題）電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音，下列說法正確的有（）A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B．取走磁體，電吉他將不能正常工作C．增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化【答案】BCD【詳解】A．因銅質(zhì)弦不能被磁化，電吉他將不能正常工作，A錯誤；B．若取走磁鐵，金屬弦無法被磁化，電吉他將不能正常工作，B正確；C．根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知，增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢，C正確；D．弦振動過程中，線圈中的磁通量一會增大一會減速，所以電流方向不斷變化，D正確。故選BCD?？键c02法拉第電磁感應(yīng)定律一、單選題1．（2024·浙江·高考真題）如圖所示，邊長為1m、電阻為0.04Ω的剛性正方形線框abcd放在與強磁場中，線框平面與磁場B垂直。若線框固定不動，磁感應(yīng)強度以均勻增大時，線框的發(fā)熱功率為P；若磁感應(yīng)強度恒為0.2T，線框以某一角速度繞其中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，線框的發(fā)熱功率為2P，則ab邊所受最大的安培力為（）A．N B． C．1N D．【答案】C【詳解】磁場均勻增大時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為可得線框以某一角速度繞其中心軸勻速轉(zhuǎn)動時電動勢的最大值為此時有解得分析可知當(dāng)線框平面與磁場方向平行時感應(yīng)電流最大為故ab邊所受最大的安培力為故選C。2．（2024·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(yīng)發(fā)電實現(xiàn)能量回收，結(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)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(yīng)電動勢越大C．永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應(yīng)電動勢越小D．永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應(yīng)電流的方向為順時針方向【答案】D【詳解】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(yīng)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(yīng)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(yīng)電流的方向為順時針方向，故D正確。故選D。3．（2024·甘肅·高考真題）如圖，相距為d的固定平行光滑金屬導(dǎo)軌與阻值為R的電阻相連，處在磁感應(yīng)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(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌向右做勻速直線運動，速度大小為v。則導(dǎo)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【答案】A【詳解】導(dǎo)體棒ab切割磁感線在電路部分得有效長度為d，故感應(yīng)電動勢為回路中感應(yīng)電流為根據(jù)右手定則，判斷電流方向為b流向a。故導(dǎo)體棒ab所受的安培力為方向向左。故選A。4．（2024·北京·高考真題）電荷量Q、電壓U、電流I和磁通量Φ是電磁學(xué)中重要的物理量，其中特定的兩個物理量之比可用來描述電容器、電阻、電感三種電磁學(xué)元件的屬性，如圖所示。類似地，上世紀(jì)七十年代有科學(xué)家預(yù)言Φ和Q之比可能也是一種電磁學(xué)元件的屬性，并將此元件命名為“憶阻器”，近年來實驗室已研制出了多種類型的“憶阻器”。由于“憶阻器”對電阻的記憶特性，其在信息存儲、人工智能等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。下列說法錯誤的是（

）A．QU的單位和ΦI的單位不同B．在國際單位制中，圖中所定義的M的單位是歐姆C．可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)D．根據(jù)圖中電感L的定義和法拉第電磁感應(yīng)定律可以推導(dǎo)出自感電動勢的表達式【答案】A【詳解】A．單位制、法拉第電磁感應(yīng)定律由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，則Φ的單位為V·s，由Q=It可知，Q的單位為A·s，則QU與ΦI的單位相同均為V·A·s，故A錯誤，符合題意；B．由題圖可知，從單位角度分析有故B正確，不符合題意；C．由知，可以用來描述物體的導(dǎo)電性質(zhì)，故C正確，不符合題意；D．由電感的定義以及法拉第電磁感應(yīng)定律解得故D正確，不符合題意。故選A。5．（2024·湖南·高考真題）如圖，有一硬質(zhì)導(dǎo)線Oabc，其中是半徑為R的半圓弧，b為圓弧的中點，直線段Oa長為R且垂直于直徑ac。該導(dǎo)線在紙面內(nèi)繞O點逆時針轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線始終在垂直紙面向里的勻強磁場中。則O、a、b、c各點電勢關(guān)系為（

）A． B．C． D．【答案】C【詳解】如圖，相當(dāng)于Oa、Ob、Oc導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，根據(jù)右手定則可知O點電勢最高；根據(jù)同時有可得得故選C。6．（2023·重慶·高考真題）某小組設(shè)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(yīng)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(yīng)電動勢為（）

A． B．C． D．【答案】A【詳解】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有故選A。7．（2023·湖北·高考真題）近場通信（NFC）器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為、和，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強度變化率為，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近（

）

A． B． C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知故選B。8．（2023·遼寧·高考真題）如圖，空間中存在水平向右的勻強磁場，一導(dǎo)體棒繞固定的豎直軸OP在磁場中勻速轉(zhuǎn)動，且始終平行于OP。導(dǎo)體棒兩端的電勢差u隨時間t變化的圖像可能正確的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】C【詳解】如圖所示

導(dǎo)體棒勻速轉(zhuǎn)動，設(shè)速度為v，設(shè)導(dǎo)體棒從到過程，棒轉(zhuǎn)過的角度為，則導(dǎo)體棒垂直磁感線方向的分速度為可知導(dǎo)體棒垂直磁感線的分速度為余弦變化，根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒經(jīng)過B點和B點關(guān)于P點的對稱點時，電流方向發(fā)生變化，根據(jù)可知導(dǎo)體棒兩端的電勢差u隨時間t變化的圖像為余弦圖像。故選C。9．（2023·江蘇·高考真題）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場，OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心，棒的中點A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動。O、A、C點電勢分別為φ0、φA、φC，則（

）

A．φO>φC B．φC>φA C．φO=φA D．φO－φA=φA－φC【答案】A【詳解】ABC．由題圖可看出OA導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，則根據(jù)右手定則可知φO>φA其中導(dǎo)體棒AC段不在磁場中，不切割磁感線，電流為0，則φC=φA，A正確、BC錯誤；D．根據(jù)以上分析可知φO－φA>0，φA－φC=0則φO－φA>φA－φCD錯誤。故選A。10．（2022·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(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為，、k為常量，則圖中半徑為R的單匝圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為（）A． B． C． D．【答案】A【詳解】由題意可知磁場的變化率為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知故選A。11．（2022·河北·高考真題）將一根絕緣硬質(zhì)細導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為，小圓面積均為，垂直線圈平面方向有一隨時間t變化的磁場，磁感應(yīng)強度大小，和均為常量，則線圈中總的感應(yīng)電動勢大小為（）

A． B． C． D．【答案】D【詳解】由法拉第電磁感應(yīng)定律可得大圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢每個小圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢由線圈的繞線方式和楞次定律可得大、小圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，故線圈中總的感應(yīng)電動勢大小為故D正確，ABC錯誤。故選D。12．（2022·全國·高考真題）三個用同樣的細導(dǎo)線做成的剛性閉合線框，正方形線框的邊長與圓線框的直徑相等，圓線框的半徑與正六邊形線框的邊長相等，如圖所示。把它們放入磁感應(yīng)強度隨時間線性變化的同一勻強磁場中，線框所在平面均與磁場方向垂直，正方形、圓形和正六邊形線框中感應(yīng)電流的大小分別為和。則（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】設(shè)圓線框的半徑為r，則由題意可知正方形線框的邊長為2r，正六邊形線框的邊長為r；所以圓線框的周長為面積為同理可知正方形線框的周長和面積分別為，正六邊形線框的周長和面積分別為，三線框材料粗細相同，根據(jù)電阻定律可知三個線框電阻之比為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有可得電流之比為：即故選C。13．（2021·重慶·高考真題）某眼動儀可以根據(jù)其微型線圈在磁場中隨眼球運動時所產(chǎn)生的電流來追蹤眼球的運動。若該眼動儀線圈面積為S，匝數(shù)為N，處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，線圈平面最初平行于磁場，經(jīng)過時間t后線圈平面逆時針轉(zhuǎn)動至與磁場夾角為θ處，則在這段時間內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大小和感應(yīng)電流的方向（從左往右看）為（）A．，逆時針 B．，逆時針C．，順時針 D．順時針【答案】A【詳解】經(jīng)過時間t，面積為S的線圈平面逆時針轉(zhuǎn)動至與磁場夾角為θ處，磁通量變化為由法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢的大小為由楞次定律可判斷出感應(yīng)電流方向為逆時針方向。故選A。14．（2022·浙江·高考真題）如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小B=kt的勻強磁場，在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為、高度為h、半徑為r、厚度為d（d?r），則（）A．從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為逆時針方向B．圓管的感應(yīng)電動勢大小為C．圓管的熱功率大小為D．輕繩對圓管的拉力隨時間減小【答案】C【詳解】A．穿過圓管的磁通量向上逐漸增加，則根據(jù)楞次定律可知，從上向下看，圓管中的感應(yīng)電流為順時針方向，選項A錯誤；B．圓管的感應(yīng)電動勢大小為選項B錯誤；C．圓管的電阻圓管的熱功率大小為選項C正確；D．根據(jù)左手定則可知，圓管中各段所受的受安培力方向指向圓管的軸線，則輕繩對圓管的拉力的合力始終等于圓管的重力，不隨時間變化，選項D錯誤。故選C。15．（2021·山東·高考真題）迷你系繩衛(wèi)星在地球赤道正上方的電離層中，沿圓形軌道繞地飛行。系繩衛(wèi)星由兩子衛(wèi)星組成，它們之間的導(dǎo)體繩沿地球半徑方向，如圖所示。在電池和感應(yīng)電動勢的共同作用下，導(dǎo)體繩中形成指向地心的電流，等效總電阻為r。導(dǎo)體繩所受的安培力克服大小為f的環(huán)境阻力，可使衛(wèi)星保持在原軌道上。已知衛(wèi)星離地平均高度為H，導(dǎo)體繩長為，地球半徑為R，質(zhì)量為M，軌道處磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于赤道平面。忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。據(jù)此可得，電池電動勢為（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】根據(jù)可得衛(wèi)星做圓周運動的線速度根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體繩產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相當(dāng)于上端為正極的電源，其大小為因?qū)Ь€繩所受阻力f與安培力F平衡，則安培力與速度方向相同，可知導(dǎo)線繩中的電流方向向下，即電池電動勢大于導(dǎo)線繩切割磁感線產(chǎn)生的電動勢，可得解得故選A。16．（2020·浙江·高考真題）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(yīng)強度大小為B的勻強磁場。長為l的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸上，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?fàn)顟B(tài)。已知重力加速度為g，不計其它電阻和摩擦，下列說法正確的是（）A．棒產(chǎn)生的電動勢為B．微粒的電荷量與質(zhì)量之比為C．電阻消耗的電功率為D．電容器所帶的電荷量為【答案】B【詳解】A．如圖所示，金屬棒繞軸切割磁感線轉(zhuǎn)動，棒產(chǎn)生的電動勢A錯誤；B．電容器兩極板間電壓等于電源電動勢，帶電微粒在兩極板間處于靜止?fàn)顟B(tài)，則即B正確；C．電阻消耗的功率C錯誤；D．電容器所帶的電荷量D錯誤。故選B。17．（2015·重慶·高考真題）下圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為，面積為.若在到時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由均勻增加到，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差A(yù)．恒為 B．從0均勻變化到C．恒為 D．從0均勻變化到【答案】C【詳解】穿過線圈的磁場均勻增加，將產(chǎn)生大小恒定的感生電動勢，由法拉第電磁感應(yīng)定律得，而等效電源內(nèi)部的電流由楞次定理知從，即b點是等效電源的正極，即，故選C．【考點定位】法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律．18．（2015·海南·高考真題）如圖所示，空間有一勻強磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強度都垂直的方向運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小ε，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折彎，置于磁感應(yīng)強度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運動時，棒兩端的感應(yīng)電動勢大小為，則等于（）A．1/2 B． C．1 D．【答案】B【詳解】設(shè)折彎前導(dǎo)體切割磁感線的長度為，折彎后，導(dǎo)體切割磁場的有效長度為故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為所以，故ACD錯誤，B正確。二、多選題19．（2024·山東·高考真題）如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，其所在平面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點到水平桌面的距離等于半徑，最低點的連線OO'與導(dǎo)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(dǎo)軌左端由導(dǎo)線連接?，F(xiàn)將具有一定質(zhì)量和電阻的金屬棒MN平行OO'放置在導(dǎo)軌圖示位置，由靜止釋放。MN運動過程中始終平行于OO'且與兩導(dǎo)軌接觸良好，不考慮自感影響，下列說法正確的是（）A．MN最終一定靜止于OO'位置B．MN運動過程中安培力始終做負功C．從釋放到第一次到達OO'位置過程中，MN的速率一直在增大D．從釋放到第一次到達OO'位置過程中，MN中電流方向由M到N【答案】ABD【詳解】A．由于金屬棒MN運動過程切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路有感應(yīng)電流，產(chǎn)生焦耳熱，金屬棒MN的機械能不斷減小，由于金屬導(dǎo)軌光滑，所以經(jīng)過多次往返運動，MN最終一定靜止于OO'位置，故A正確；B．當(dāng)金屬棒MN向右運動，根據(jù)右手定則可知，MN中電流方向由M到N，根據(jù)左手定則，可知金屬棒MN受到的安培力水平向左，則安培力做負功；當(dāng)金屬棒MN向左運動，根據(jù)右手定則可知，MN中電流方向由N到M，根據(jù)左手定則，可知金屬棒MN受到的安培力水平向右，則安培力做負功；可知MN運動過程中安培力始終做負功，故B正確；C．金屬棒MN從釋放到第一次到達OO'位置過程中，由于在OO'位置重力沿切線方向的分力為0，可知在到達OO'位置之前的位置，重力沿切線方向的分力已經(jīng)小于安培力沿切線方向的分力，金屬棒MN已經(jīng)做減速運動，故C錯誤；D．從釋放到第一次到達OO'位置過程中，根據(jù)右手定則可知，MN中電流方向由M到N，故D正確。故選ABD。20．（2023·全國·高考真題）一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離。如圖（a）所示?，F(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t的變化如圖（b）所示。則（

）

A．小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B．下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C．下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大【答案】AD【詳解】AD．電流的峰值越來越大，即小磁鐵在依次穿過每個線圈的過程中磁通量的變化率越來越大，因此小磁體的速度越來越大，AD正確；B．假設(shè)小磁體是N極向下穿過線圈，則在穿入靠近每匝線圈的過程中磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時針的電流，而在穿出遠離每匝線圈的過程中磁通量向下減少產(chǎn)生順時針的電流，即電流方向相反，與題干圖中描述的穿過線圈的過程電流方向變化相符，S極向下同理；所以磁鐵穿過8匝線圈過程中會出現(xiàn)8個這樣的圖像，并且隨下落速度的增加，感應(yīng)電流的最大值逐漸變大，所以磁體下落過程中磁極的N、S極沒有顛倒，選項B錯誤；C．線圈可等效為條形磁鐵，線圈的電流越大則磁性越強，因此電流的大小是變化的小磁體受到的電磁阻力是變化的，不是一直不變的，C錯誤。故選AD。21．（2016·全國·高考真題）法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別于圓盤的邊緣和銅軸接觸，圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中，圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是（）A．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B．若從上往下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C．若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍【答案】AB【詳解】A．圓盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢轉(zhuǎn)動的角速度恒定，E不變，電流電流大小恒定，A正確；B．右手定則可知，回路中電流方向不變，從上往下看圓盤順時針轉(zhuǎn)動，由右手定則知，電流從邊緣指向圓心，接著沿a到b的方向流動，B正確；C．若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向不變，大小變化，C錯誤；D．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，回路電流變?yōu)樵瓉?倍，根據(jù)電流在R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?倍，D錯誤。故選AB。22．（2022·湖北·高考真題）近年來，基于變壓器原理的無線充電技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其簡化的充電原理圖如圖所示。發(fā)射線圈的輸入電壓為220V、匝數(shù)為1100匝，接收線圈的匝數(shù)為50匝。若工作狀態(tài)下，穿過接收線圈的磁通量約為發(fā)射線圈的80%，忽略其它損耗，下列說法正確的是（）A．接收線圈的輸出電壓約為8VB．接收線圈與發(fā)射線圈中電流之比約為22:1C．發(fā)射線圈與接收線圈中交變電流的頻率相同D．穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的相同【答案】AC【詳解】A．根據(jù)可得接收線圈的輸出電壓約為U2=8V；B．由于存在磁漏現(xiàn)象，電流比不再與匝數(shù)成反比，故B錯誤；C．變壓器是不改變其交變電流的頻率的，故C正確；D．由于穿過發(fā)射線圈的磁通量與穿過接收線圈的磁通量大小不相同，所以穿過發(fā)射線圈的磁通量變化率與穿過接收線圈的不相同，故D錯誤。故選AC。23．（2022·湖南·高考真題）如圖，間距的U形金屬導(dǎo)軌，一端接有的定值電阻，固定在高的絕緣水平桌面上。質(zhì)量均為的勻質(zhì)導(dǎo)體棒a和b靜止在導(dǎo)軌上，兩導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好且始終與導(dǎo)軌垂直，接入電路的阻值均為，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為0.1（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），導(dǎo)體棒距離導(dǎo)軌最右端。整個空間存在豎直向下的勻強磁場（圖中未畫出），磁感應(yīng)強度大小為。用沿導(dǎo)軌水平向右的恒力拉導(dǎo)體棒a，當(dāng)導(dǎo)體棒a運動到導(dǎo)軌最右端時，導(dǎo)體棒b剛要滑動，撤去，導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌后落到水平地面上。重力加速度取，不計空氣阻力，不計其他電阻，下列說法正確的是（）A．導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中，水平位移為B．導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前，其感應(yīng)電動勢不變C．導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運動的過程中，導(dǎo)體棒b有向右運動的趨勢D．導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運動的過程中，通過電阻的電荷量為【答案】BD【詳解】C．導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上向右運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電流向里，流過導(dǎo)體棒b向里，由左手定則可知安培力向左，則導(dǎo)體棒b有向左運動的趨勢，故Ｃ錯誤；A．導(dǎo)體棒b與電阻R并聯(lián)，有當(dāng)導(dǎo)體棒a運動到導(dǎo)軌最右端時，導(dǎo)體棒b剛要滑動，有聯(lián)立解得a棒的速度為v=3m/s聯(lián)立解得導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地過程中水平位移為故A錯誤；B．導(dǎo)體棒a離開導(dǎo)軌至落地前做平拋運動，水平速度切割磁感線，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，故B正確；D．導(dǎo)體棒a在導(dǎo)軌上運動的過程中，通過電路的電量為導(dǎo)體棒b與電阻R并聯(lián)，流過的電流與電阻成反比，則通過電阻的電荷量為故D正確。故選BD。24．（2015·山東·高考真題）如圖，一均勻金屬圓盤繞通過其圓心且與盤面垂直的軸逆時針勻速轉(zhuǎn)動?，F(xiàn)施加一垂直穿過圓盤的有界勻強磁場，圓盤開始減速。在圓盤減速過程中，以下說法正確的是（）A．處于磁場中的圓盤部分，靠近圓心處電勢高B．所加磁場越強越易使圓盤停止轉(zhuǎn)動C．若所加磁場反向，圓盤將加速轉(zhuǎn)動D．若所加磁場穿過整個圓盤，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動【答案】ABD【詳解】A．把圓盤看成沿半徑方向緊密排列的“輻條”，由右手定則知，靠近圓心處電勢高，A正確；B．所加磁場越強，感應(yīng)電流越強，安培力越大，對圓盤轉(zhuǎn)動的阻礙越大，B正確；C．如果磁場反向，由楞次定律可知，安培力仍阻礙圓盤轉(zhuǎn)動，C錯誤；D．若將整個圓盤置于磁場中，則圓盤中無感應(yīng)電流，圓盤將勻速轉(zhuǎn)動，D正確。故選ABD。25．（2021·廣東·高考真題）如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導(dǎo)軌和，與平行，是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖的勻強磁場，金屬桿的O端與e點用導(dǎo)線相接，P端與圓弧接觸良好，初始時，可滑動的金屬桿靜止在平行導(dǎo)軌上，若桿繞O點在勻強磁場區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動時，回路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（）A．桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定B．桿受到的安培力不變C．桿做勻加速直線運動D．桿中的電流逐漸減小【答案】AD【詳解】A．OP轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為因為OP勻速轉(zhuǎn)動，所以桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，故A正確；BCD．桿OP勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢產(chǎn)生的感應(yīng)電流由M到N通過MN棒，由左手定則可知，MN棒會向左運動，MN棒運動會切割磁感線，產(chǎn)生電動勢與原來電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會減小，加速度減小，故D正確，BC錯誤。故選AD。26．（2019·天津·高考真題）單匝閉合矩形線框電阻為，在勻強磁場中繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過線框的磁通量Φ與時間的關(guān)系圖像如圖所示．下列說法正確的是（）A．時刻線框平面與中性面垂直B．線框的感應(yīng)電動勢有效值為C．線框轉(zhuǎn)一周外力所做的功為D．從到過程中線框的平均感應(yīng)電動勢為【答案】BC【詳解】由圖像可知時刻線圈的磁通量最大，因此此時線圈處于中性面位置，因此A錯誤；由圖可知交流電的周期為T，則，由交流電的電動勢的最大值為，則有效值為，故B正確，線圈轉(zhuǎn)一周所做的功為轉(zhuǎn)動一周的發(fā)熱量，，故C正確；從0時刻到時刻的平均感應(yīng)電動勢為，故D錯誤．27．（2019·全國·高考真題）空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場，其邊界如圖（a）中虛線MN所示，一硬質(zhì)細導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上．t=0時磁感應(yīng)強度的方向如圖（a）所示：磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，則在t=0到t=t1的時間間隔內(nèi)（）A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為【答案】BC【詳解】AB、根據(jù)B-t圖象，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向一直為順時針，但在t0時刻，磁場的方向發(fā)生變化，故安培力方向的方向在t0時刻發(fā)生變化，則A錯誤，B正確；CD、由閉合電路歐姆定律得：，又根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：，又根據(jù)電阻定律得：，聯(lián)立得：，則C正確，D錯誤．故本題選BC．考點03自感和渦流一、單選題1．（2024·甘肅·高考真題）工業(yè)上常利用感應(yīng)電爐冶煉合金，裝置如圖所示。當(dāng)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(yīng)電流 B．金屬中產(chǎn)生交變感應(yīng)電流C．若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應(yīng)電流減小 D．若線圈匝數(shù)增加，則金屬中感應(yīng)電流不變【答案】B【詳解】AB．當(dāng)線圈中通有交變電流時，感應(yīng)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(yīng)電流，A錯誤，B正確；CD．若線圈匝數(shù)增加，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電動勢增大，則金屬中感應(yīng)電流變大，CD錯誤。故選B。2．（2024·湖北·高考真題）《夢溪筆談》中記錄了一次罕見的雷擊事件：房屋被雷擊后，屋內(nèi)的銀飾、寶刀等金屬熔化了，但是漆器、刀鞘等非金屬卻完好（原文為：有一木格，其中雜貯諸器，其漆器銀扣者，銀悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一寶刀，極堅鋼，就刀室中熔為汁，而室亦儼然）。導(dǎo)致金屬熔化而非金屬完好的原因可能為（）A．摩擦 B．聲波 C．渦流 D．光照【答案】C【詳解】在雷擊事件中金屬和非金屬都經(jīng)歷了摩擦，聲波和光照的影響，而金屬能夠因電磁感應(yīng)產(chǎn)生渦流非金屬不能，因此可能原因為渦流。故選C。3．（2017·全國·高考真題）掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌，為了有效隔離外界振動對STM掃描頭的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒定磁場，出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是（

）A．B．C．D．【答案】B【詳解】施加磁場來快速衰減STM的微小振動，其原理是電磁阻尼，在振動時通過紫銅薄板的磁通量變化，紫銅薄板中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，則其受到安培力作用，該作用阻礙紫銅薄板振動，即促使其振動衰減。方案A中，紫銅薄板上下振動時，通過它的磁通量可能不發(fā)生變化；方案B中，當(dāng)紫銅薄板上下、左右振動時，通過它的磁通量均發(fā)生改變；方案C中，紫銅薄板上下振動時、通過它的磁通量可能不變；當(dāng)紫銅薄板向右振動時，通過它的磁通量不變；方案D中，當(dāng)紫銅薄板上下振動時，紫銅薄板中磁通量可能不變。綜上可知，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是B。故選B。4．（2024·浙江·高考真題）若通以電流I的圓形線圈在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場近似為方向垂直線圈平面的勻強磁場，其大小（k的數(shù)量級為）。現(xiàn)有橫截面半徑為的導(dǎo)線構(gòu)成半徑為的圓形線圈處于超導(dǎo)狀態(tài)，其電阻率上限為。開始時線圈通有的電流，則線圈的感應(yīng)電動勢大小的數(shù)量級和一年后電流減小量的數(shù)量級分別為（）A．， B．， C．， D．，【答案】D【詳解】線圈中電流的減小將在線圈內(nèi)導(dǎo)致自感電動勢，故其中L代表線圈的自感系數(shù)，有在計算通過線圈的磁通量時，以導(dǎo)線附近即處的B為最大，而該處B又可把線圈當(dāng)成無限長載流導(dǎo)線所產(chǎn)生的，根據(jù)題意則根據(jù)電阻定律有聯(lián)立解得A，V則線圈的感應(yīng)電動勢大小的數(shù)量級和一年后電流減小量的數(shù)量級分別為，。故選D。5．（2023·北京·高考真題）如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關(guān)（

）

A．P與Q同時熄滅 B．P比Q先熄滅C．Q閃亮后再熄滅 D．P閃亮后再熄滅【答案】D【詳解】由題知，開始時，開關(guān)S閉合時，由于L的電阻很小，Q燈正常發(fā)光，P燈微亮，斷開開關(guān)前通過Q燈的電流遠大于通過P燈的電流，斷開開關(guān)時，Q所在電路未閉合，立即熄滅，由于自感，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與P組成閉合回路，故P燈閃亮后再熄滅。故選D。6．（2023·全國·高考真題）一學(xué)生小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，進行了如下比較實驗。用圖（a）所示的纏繞方式，將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從管的上端由靜止釋放，在管內(nèi)下落至管的下端。實驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖（b）和圖（c）所示，分析可知（）

A．圖（c）是用玻璃管獲得的圖像B．在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動C．在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短【答案】A【詳解】A．強磁體在鋁管中運動，鋁管會形成渦流，玻璃是絕緣體故強磁體在玻璃管中運動，玻璃管不會形成渦流。強磁體在鋁管中加速后很快達到平衡狀態(tài)，做勻速直線運動，而玻璃管中的磁體則一直做加速運動，故由圖像可知圖（c）的脈沖電流峰值不斷增大，說明強磁體的速度在增大，與玻璃管中磁體的運動情況相符，A正確；B．在鋁管中下落，脈沖電流的峰值一樣，磁通量的變化率相同，故小磁體做勻速運動，B錯誤；C．在玻璃管中下落，玻璃管為絕緣體，線圈的脈沖電流峰值增大，電流不斷在變化，故小磁體受到的電磁阻力在不斷變化，C錯誤；D．強磁體分別從管的上端由靜止釋放，在鋁管中，磁體在線圈間做勻速運動，玻璃管中磁體在線圈間做加速運動，故用鋁管時測得的電流第一個峰到最后一個峰的時間間隔比用玻璃管時的長，D錯誤。故選A。7．（2021·浙江·高考真題）在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。硅鋼片應(yīng)平行于______。A．平面abcd B．平面abfe C．平面abgh D．平面aehd【答案】D【詳解】變壓器的正視圖如圖：所以要減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，硅鋼片應(yīng)平行于平面aehd。故選D。8．（2017·北京·高考真題）圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，L1和L2為電感線圈，A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡。實驗時，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是（）A．圖甲中，A1與L1的電阻值相同B．圖甲中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖乙中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖乙中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等【答案】C【詳解】AB．?dāng)嚅_開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，由于線圈L1的自感，通過L1的電流逐漸減小，且通過A1，即自感電流會大于原來通過A1的電流，說明閉合S1，電路穩(wěn)定時，通過A1的電流小于通過L1的電流，L1的電阻小于A1的電阻，故AB錯誤；C．閉合S2，電路穩(wěn)定時，A2與A3的亮度相同，說明兩支路的電流相同，因此變阻器R與L2的電阻值相同，故C正確；D．閉合開關(guān)S2，A2逐漸變亮，而A3立即變亮，說明L2中電流與變阻器R中電流不相等，故D錯誤。故選C。二、多選題9．（2023·全國·高考真題）一有機玻璃管豎直放在水平地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離。如圖（a）所示。現(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t的變化如圖（b）所示。則（

）

A．小磁體在玻璃管內(nèi)下降速度越來越快B．下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C．下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D．與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大【答案】AD【詳解】AD．電流的峰值越來越大，即小磁鐵在依次穿過每個線圈的過程中磁通量的變化率越來越大，因此小磁體的速度越來越大，AD正確；B．假設(shè)小磁體是N極向下穿過線圈，則在穿入靠近每匝線圈的過程中磁通量向下增加，根據(jù)楞次定律可知線圈中產(chǎn)生逆時針的電流，而在穿出遠離每匝線圈的過程中磁通量向下減少產(chǎn)生順時針的電流，即電流方向相反，與題干圖中描述的穿過線圈的過程電流方向變化相符，S極向下同理；所以磁鐵穿過8匝線圈過程中會出現(xiàn)8個這樣的圖像，并且隨下落速度的增加，感應(yīng)電流的最大值逐漸變大，所以磁體下落過程中磁極的N、S極沒有顛倒，選項B錯誤；C．線圈可等效為條形磁鐵，線圈的電流越大則磁性越強，因此電流的大小是變化的小磁體受到的電磁阻力是變化的，不是一直不變的，C錯誤。故選AD。10．（2020·天津·高考真題）手機無線充電是比較新穎的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無線充電的原理與變壓器類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實現(xiàn)為手機電池充電。在充電過程中（

）A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場呈周期性變化B．受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞D．手機和基座無需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失【答案】AC【詳解】AB．由于送電線圈輸入的是正弦式交變電流，是周期性變化的，因此產(chǎn)生的磁場也是周期性變化的，A正確，B錯誤；C．根據(jù)變壓器原理，原、副線圈是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，因此送電線圈和受電線圈也是通過互感現(xiàn)象實現(xiàn)能量傳遞，C正確；D．手機與機座無需導(dǎo)線連接就能實現(xiàn)充電，但磁場能有一部分以電磁波輻射的形式損失掉，因此這樣傳遞能量是有能量損失的，D錯誤。故選AC。11．（2015·全國·高考真題）1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”．實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示．實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后．下列說法正確的是A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動【答案】AB【分析】根據(jù)對稱性，判斷圓盤磁通量始終等于零，無磁通量變化．【詳解】A．圓盤運動過程中，半徑方向的金屬條在切割磁感線，在圓心和邊緣之間產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，選項A對；B．圓盤在徑向的輻條切割磁感線過程中，內(nèi)部距離圓心遠近不同的點電勢不等而形成渦流產(chǎn)生，選項B對C．圓盤轉(zhuǎn)動過程中，圓盤位置，圓盤面積和磁場都沒有發(fā)生變化，所以沒有磁通量的變化，選項C錯；D．圓盤本身呈現(xiàn)電中性，不會產(chǎn)生環(huán)形電流，選項D錯．三、解答題12．（2021·北京·高考真題）類比是研究問題的常用方法。（1）情境1：物體從靜止開始下落，除受到重力作用外，還受到一個與運動方向相反的空氣阻力（k為常量）的作用。其速率v隨時間t的變化規(guī)律可用方程（①式）描述，其中m為物體質(zhì)量，G為其重力。求物體下落的最大速率。（2）情境2：如圖1所示，電源電動勢為E，線圈自感系數(shù)為L，電路中的總電阻為R。閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電路中電流I隨時間t的變化規(guī)律與情境1中物體速率v隨時間t的變化規(guī)律類似。類比①式，寫出電流I隨時間t變化的方程；并在圖2中定性畫出I-t圖線。（3）類比情境1和情境2中的能量轉(zhuǎn)化情況，完成下表。情境1情境2物體重力勢能的減少量物體動能的增加量電阻R上消耗的電能【答案】（1）；（2）a.，b.；（3）見解析【詳解】（1）當(dāng)物體下落速度達到最大速度時，加速度為零，有得（2）a.由閉合電路的歐姆定理有b.由自感規(guī)律可知，線圈產(chǎn)生的自感電動勢阻礙電流，使它逐漸變大，電路穩(wěn)定后自感現(xiàn)象消失，I-t圖線如答圖2（3）各種能量轉(zhuǎn)化的規(guī)律如圖所示情境1情境2電源提供的電能線圈磁場能的增加量克服阻力做功消耗的機械能13．（2021·浙江·高考真題）一種探測氣體放電過程的裝置如圖甲所示，充滿氖氣（）的電離室中有兩電極與長直導(dǎo)線連接，并通過兩水平長導(dǎo)線與高壓電源相連。在與長直導(dǎo)線垂直的平面內(nèi)，以導(dǎo)線為對稱軸安裝一個用阻值的細導(dǎo)線繞制、匝數(shù)的圓環(huán)形螺線管，細導(dǎo)線的始末兩端c、d與阻值的電阻連接。螺線管的橫截面是半徑的圓，其中心與長直導(dǎo)線的距離。氣體被電離后在長直導(dǎo)線回路中產(chǎn)生順時針方向的電流I，其圖像如圖乙所示。為便于計算，螺線管內(nèi)各處的磁感應(yīng)強度大小均可視為，其中。（1）求內(nèi)通過長直導(dǎo)線橫截面的電荷量Q；（2）求時，通過螺線管某一匝線圈的磁通量Φ；（3）若規(guī)定為電流的正方向，在不考慮線圈自感的情況下，通過計算，畫出通過電阻R的圖像；（4）若規(guī)定為電流的正方向，考慮線圈自感，定性畫出通過電阻R的圖像?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）見解析；（4）見解析【詳解】（1）由電量和電流的關(guān)系可知圖像下方的面積表示電荷量，因此有代入數(shù)據(jù)解得（2）由磁通量的定義可得代入數(shù)據(jù)可得（3）在時間內(nèi)電流均勻增加，有楞次定律可知感應(yīng)電流的方向，產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電動勢由閉合回路歐姆定律可得代入數(shù)據(jù)解得在電流恒定，穿過圓形螺旋管的磁場恒定，因此感應(yīng)電動勢為零，感應(yīng)電流為零，而在時間內(nèi)電流隨時間均勻變化，斜率大小和大小相同，因此電流大小相同，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向為，則圖像如圖所示（4）考慮自感的情況下，線框會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的變化，因此開始時電流是緩慢增加的，過一段時間電路達到穩(wěn)定后自感消失，電流的峰值和之前大小相同，在時間內(nèi)電路中的磁通量不變化電流要減小為零，因此自感電動勢會阻礙電流的減小，使得電流緩慢減小為零。同理，在內(nèi)電流緩慢增加，過一段時間電路達到穩(wěn)定后自感消失，在之后，電路中的磁通量不變化電流要減小為零，因此自感電動勢會阻礙電流的減小，使得電流緩慢減小為零。圖像如圖考點04法拉第電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用1．（2024·浙江·高考真題）某小組探究“法拉第圓盤發(fā)電機與電動機的功用”，設(shè)計了如圖所示裝置。飛輪由三根長的輻條和金屬圓環(huán)組成，可繞過其中心的水平固定軸轉(zhuǎn)動，不可伸長細繩繞在圓環(huán)上，系著質(zhì)量的物塊，細繩與圓環(huán)無相對滑動。飛輪處在方向垂直環(huán)面的勻強磁場中，左側(cè)電路通過電刷與轉(zhuǎn)軸和圓環(huán)邊緣良好接觸，開關(guān)S可分別與圖示中的電路連接。已知電源電動勢、內(nèi)阻、限流電阻、飛輪每根輻條電阻，電路中還有可調(diào)電阻R2（待求）和電感L，不計其他電阻和阻力損耗，不計飛輪轉(zhuǎn)軸大小。（1）開關(guān)S擲1，“電動機”提升物塊勻速上升時，理想電壓表示數(shù)。①判斷磁場方向，并求流過電阻R1的電流I；②求物塊勻速上升的速度v。（2）開關(guān)S擲2，物塊從靜止開始下落，經(jīng)過一段時間后，物塊勻速下降的速度與“電動機”勻速提升物塊的速度大小相等，①求可調(diào)電阻R2的阻值；②求磁感應(yīng)強度B的大小?！敬鸢浮浚?）①垂直紙面向外，10A；②5m/s；（2）①；②2.5T【詳解】（1）①物塊上升，則金屬輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，輻條受到的安培力指向逆時針方向，輻條中電流方向從圓周指向O點，由左手定則可知，磁場方向垂直紙面向外；由閉合電路的歐姆定律可知則②輻條切割磁感線產(chǎn)生的電動勢與電源電動勢相反，設(shè)每根輻條產(chǎn)生的電動勢為E1，則解得此時金屬輪可視為電動機當(dāng)物塊P勻速上升時解得另解：因，根據(jù)解得（2）①物塊勻速下落時，由受力分析可知，輻條受到的安培力與第（1）問相同，經(jīng)過R2的電流由題意可知每根輻條切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢解得另解：由能量關(guān)系可知解得②根據(jù)而解得2．（2024·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(dǎo)體軸。間距為L、與水平面成角的平行導(dǎo)軌通過導(dǎo)線分別與細框及導(dǎo)體軸相連。導(dǎo)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(yīng)強度大小均為B。足夠長的細導(dǎo)體棒在水平面內(nèi)繞O點以角速度勻速轉(zhuǎn)動，水平放置在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒始終靜止。棒在轉(zhuǎn)動過程中，棒在所受安培力達到最大和最小時均恰好能靜止。已知棒在導(dǎo)軌間的電阻值為R，電路中其余部分的電阻均不計，棒始終與導(dǎo)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）求棒所受安培力的最大值和最小值。（2）鎖定棒，推動棒下滑，撤去推力瞬間，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，求棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)。【答案】（1），；（2）【詳解】（1）當(dāng)OA運動到正方形細框?qū)蔷€瞬間，切割的有效長度最大，，此時感應(yīng)電流最大，CD棒所受的安培力最大，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得根據(jù)閉合電路歐姆定律得故CD棒所受的安培力最大為當(dāng)OA運動到與細框一邊平行時瞬間，切割的有效長度最短，感應(yīng)電流最小，CD棒受到的安培力最小，得故CD棒所受的安培力最小為（2）當(dāng)CD棒受到的安培力最小時根據(jù)平衡條件得當(dāng)CD棒受到的安培力最大時根據(jù)平衡條件得聯(lián)立解得撤去推力瞬間，根據(jù)牛頓第二定律得解得3．（2024·全國·高考真題）如圖，金屬導(dǎo)軌平行且水平放置，導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌光滑無摩擦。定值電阻大小為R，其余電阻忽略不計，電容大小為C。在運動過程中，金屬棒始終與導(dǎo)軌保持垂直。整個裝置處于豎直方向且磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。(1)開關(guān)S閉合時，對金屬棒施加以水平向右的恒力，金屬棒能達到的最大速度為v0。當(dāng)外力功率為定值電阻功率的兩倍時，求金屬棒速度v的大小。(2)當(dāng)金屬棒速度為v時，斷開開關(guān)S，改變水平外力并使金屬棒勻速運動。當(dāng)外力功率為定值電阻功率的兩倍時，求電容器兩端的電壓以及從開關(guān)斷開到此刻外力所做的功。【答案】（1）；（2），【詳解】（1）開關(guān)S閉合后，當(dāng)外力與安培力相等時，金屬棒的速度最大，則由閉合電路歐姆定律金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為聯(lián)立可得，恒定的外力為在加速階段，外力的功率為定值電阻的功率為若時，即化簡可得金屬棒速度v的大小為（2）斷開開關(guān)S，電容器充電，則電容器與定值電阻串聯(lián)，則有當(dāng)金屬棒勻速運動時，電容器不斷充電，電荷量q不斷增大，電路中電流不斷減小，則金屬棒所受安培力不斷減小，而拉力的功率定值電阻功率當(dāng)時有可得根據(jù)可得此時電容器兩端電壓為從開關(guān)斷開到此刻外力所做的功為其中聯(lián)立可得4．（2024·安徽·高考真題）如圖所示，一“U”型金屬導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌間，存在豎直向下的勻強磁場。兩磁場的磁感應(yīng)強度大小B隨時間的變化關(guān)系均為B=kt（SI），k為常數(shù)（k>0）。支架上方的導(dǎo)軌足夠長，兩邊導(dǎo)軌單位長度的電阻均為r，下方導(dǎo)軌的總電阻為R。t=0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(dǎo)軌接觸良好。已知ab與導(dǎo)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Scdef的磁通量大小隨時間t變化的關(guān)系式，以及感應(yīng)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(guān)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?！敬鸢浮浚?）kL2·t，kL2，從a流向b；（2）；（3）【詳解】（1）通過面積的磁通量大小隨時間t變化的關(guān)系式為根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)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(dǎo)軌面向里，大小為F安=BIL其中B=kt設(shè)金屬棒向上運動的位移為x，則根據(jù)運動學(xué)公式所以導(dǎo)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(guān)系式為（3）由題知t=0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(dāng)時，F(xiàn)有最大值，故解得F的最大值為5．（2023·廣東·高考真題）光滑絕緣的水平面上有垂直平面的勻強磁場，磁場被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，寬度均為，其俯視圖如圖（a）所示，兩磁場磁感應(yīng)強度隨時間的變化如圖（b）所示，時間內(nèi)，兩區(qū)域磁場恒定，方向相反，磁感應(yīng)強度大小分別為和，一電阻為，邊長為的剛性正方形金屬框，平放在水平面上，邊與磁場邊界平行．時，線框邊剛好跨過區(qū)域Ⅰ的左邊界以速度向右運動．在時刻，邊運動到距區(qū)域Ⅰ的左邊界處，線框的速度近似為零，此時線框被固定，如圖（a）中的虛線框所示。隨后在時間內(nèi)，Ⅰ區(qū)磁感應(yīng)強度線性減小到0，Ⅱ區(qū)磁場保持不變；時間內(nèi)，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強度也線性減小到0。求：

（1）時線框所受的安培力；（2）時穿過線框的磁通量；（3）時間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮浚?），方向水平向左；（2）；（3）【詳解】（1）由圖可知時線框切割磁感線的感應(yīng)電動勢為則感應(yīng)電流大小為所受的安培力為方向水平向左；（2）在時刻，邊運動到距區(qū)域Ⅰ的左邊界處，線框的速度近似為零，此時線框被固定，則時穿過線框的磁通量為方向垂直紙面向里；（3）時間內(nèi)，Ⅱ區(qū)磁感應(yīng)強度也線性減小到0，則有感應(yīng)電流大小為則時間內(nèi)，線框中產(chǎn)生的熱量為6．（2023·天津·高考真題）如圖，如圖所示，一不可伸長的輕繩上端固定，下端系在單匝勻質(zhì)正方形金屬框上邊中點O處，框處于靜止?fàn)顟B(tài)。一個三角形區(qū)域的頂點與O點重合，框的下邊完全處在該區(qū)域中。三角形區(qū)域內(nèi)加有隨時間變化的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小B與時間t的關(guān)系為B=kt（k>0的常數(shù)），磁場與框平面垂