第1頁/共1頁2025北京高三（上）期末物理匯編法拉第電磁感應(yīng)定律一、單選題1．（2025北京房山高三上期末）如圖所示，在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將一根水平放置的金屬棒以某一水平速度拋出，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持水平且未離開磁場(chǎng)區(qū)域。不計(jì)空氣阻力，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中，下列說法正確的是（）A．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越來越大B．單位時(shí)間內(nèi)，金屬棒的動(dòng)量增量變大C．金屬棒中的機(jī)械能越來越小D．單位時(shí)間內(nèi)金屬棒掃過的曲面中的磁通量不變2．（2025北京昌平高三上期末）如圖所示，一質(zhì)量為m、邊長為的正方形導(dǎo)線框abcd，由高度h處自由下落，ab邊進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后，線圈開始做勻速運(yùn)動(dòng)，直到dc邊剛剛開始穿出磁場(chǎng)為止。已知磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾葹閘。重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。線框在穿越磁場(chǎng)過程中，下列說法正確的是（

）A．線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向B．線框穿越磁場(chǎng)的過程中電流大小為C．線框穿越磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱為D．線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為3．（2025北京東城高三上期末）如圖甲所示，傾角為、寬度為l、電阻不計(jì)的光滑平行金屬軌道足夠長，整個(gè)裝置處于垂直軌道平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。軌道上端的定值電阻阻值為R，金屬桿MN的電阻為r，質(zhì)量為m。將金屬桿MN由靜止釋放，桿始終與軌道垂直且接觸良好。通過數(shù)據(jù)采集器得到電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)金屬桿下滑的位移為x時(shí)，可認(rèn)為電流達(dá)到最大值。已知時(shí)刻的電流為，重力加速度為g，下列說法中不正確的是（）A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B．時(shí)刻金屬桿的加速度大小C．金屬桿的最大速度大小D．桿下滑位移為x的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱4．（2025北京順義高三上期末）如圖甲所示，電阻不計(jì)的兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平面內(nèi)，左端連接電阻，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向下。置于導(dǎo)軌上的金屬桿始終保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，時(shí)刻金屬桿的初速度方向水平向右，同時(shí)施加一水平向右的外力，桿運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示。下列關(guān)于外力隨時(shí)間變化的圖像正確的是（

） B． C． D．二、多選題5．（2025北京西城高三上期末）如圖甲所示，在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，水平放置一導(dǎo)體圓環(huán)。規(guī)定磁場(chǎng)向上為正，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t按圖乙變化，則導(dǎo)體圓環(huán)（）A．在內(nèi)感應(yīng)電流方向不變 B．在時(shí)感應(yīng)電流為零C．在內(nèi)感應(yīng)電流大小不變 D．在內(nèi)有收縮趨勢(shì)6．（2025北京海淀高三上期末）如圖所示，間距為的水平型導(dǎo)體框置于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，型導(dǎo)體框左端連接一阻值為的電阻。將一質(zhì)量為、電阻為的導(dǎo)體棒靜置于導(dǎo)體框上。從某時(shí)刻開始，對(duì)導(dǎo)體棒施加一水平向右的恒定拉力，使其沿導(dǎo)體框向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間，導(dǎo)體棒恰好運(yùn)動(dòng)至圖中虛線位置，此時(shí)速度大小為。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，不計(jì)導(dǎo)體框的電阻、導(dǎo)體棒與框間的摩擦。在此過程中（）A．導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)锽．導(dǎo)體棒的平均速度大小為C．通過電阻的電荷量為D．電阻上消耗的電能為三、解答題7．（2025北京海淀高三上期末）物理學(xué)家可以通過構(gòu)建新模型、借助已有理論和邏輯推理，形成對(duì)微觀世界的新認(rèn)識(shí)，如對(duì)光電效應(yīng)、粒子散射實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)象的解釋。經(jīng)典理論認(rèn)為：①金屬導(dǎo)體中自由電子與金屬離子（即金屬原子失去電子后的剩余部分）的碰撞，形成了自由電子定向移動(dòng)的阻力，其大小為稱為阻力系數(shù)，為自由電子定向移動(dòng)的速率。②通電金屬導(dǎo)線中，電場(chǎng)線總是與導(dǎo)線的表面平行。已知元電荷為，忽略電子的重力及其熱運(yùn)動(dòng)的影響，請(qǐng)借助上面的理論，通過構(gòu)建模型來解答以下問題。(1)現(xiàn)有兩種不同的金屬材料1和2，材料對(duì)電子定向移動(dòng)的阻力系數(shù)分別為和，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)分別為和。如圖甲所示，用這兩種金屬材料制成橫截面積相同、長度相同的兩個(gè)圓柱形導(dǎo)體，將它們串聯(lián)在一起接入電路，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)會(huì)有恒定電流流過。A.在電壓、電流、電阻三個(gè)電學(xué)量中，寫出穩(wěn)定時(shí)兩導(dǎo)體一定相同的物理量。B．求穩(wěn)定時(shí)兩導(dǎo)體中的電場(chǎng)強(qiáng)度大小之比。(2)測(cè)得（1）中的兩種圓柱形導(dǎo)體的橫截面積相同，將它們制成半徑為的兩個(gè)半圓環(huán)，再拼接成一個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)（圓柱形導(dǎo)體截面的直徑遠(yuǎn)小于圓環(huán)半徑），如圖乙所示，為拼接位置。已知。金屬細(xì)圓環(huán)內(nèi)部存在垂直于圓環(huán)平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增加，變化率為，其激發(fā)的渦旋電場(chǎng)會(huì)推動(dòng)電子開始沿圓環(huán)運(yùn)動(dòng)。由于電子定向移動(dòng)速率比較小，可忽略自由電子繞圓環(huán)運(yùn)動(dòng)所需的向心力。經(jīng)過短暫的時(shí)間后，電子的運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。A.在穩(wěn)定狀態(tài)下，導(dǎo)體1中某電子受到的渦旋電場(chǎng)力如圖丙所示，請(qǐng)補(bǔ)充完整該電子受力的示意圖；并判斷拼接位置處堆積的凈剩電荷的電性。B．求穩(wěn)定狀態(tài)下，導(dǎo)體1中的靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小。8．（2025北京通州高三上期末）如圖1所示，足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置，寬度，一端連接的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度。導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上，其長度恰好等于導(dǎo)軌間距，且與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均忽略不計(jì)。在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，導(dǎo)體棒由靜止開始沿導(dǎo)軌以的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量。(1)時(shí)，求導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的大小和方向；(2)若在時(shí)撤掉拉力，導(dǎo)體棒將開始做減速運(yùn)動(dòng)，并最終停在導(dǎo)軌上。求：a．從撤掉拉力到導(dǎo)體棒停止運(yùn)動(dòng)的過程中，安培力對(duì)導(dǎo)體棒所做的功；b．在圖2中定性畫出撤去拉力后導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像。9．（2025北京通州高三上期末）電子顯微鏡的減振裝置可以提高顯微鏡成像的清晰度和準(zhǔn)確性。某種減振裝置的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)如圖1所示。輕彈簧上端懸掛在點(diǎn)，下端點(diǎn)與絕緣平臺(tái)相連。平臺(tái)下表面通過絕緣輕桿與線圈相連。線圈始終處于輻向磁場(chǎng)中，該磁場(chǎng)分布關(guān)于線圈中心豎直軸對(duì)稱。處于靜止?fàn)顟B(tài)的平臺(tái)在時(shí)受到外界微小擾動(dòng)后，線圈在磁場(chǎng)中做豎直方向的阻尼振動(dòng)。在振動(dòng)過程中，線圈所在的平面始終水平，其位移隨時(shí)間變化的圖像如圖2所示。已知時(shí)，線圈的速度大小為，方向豎直向下。時(shí)刻線圈的振幅為。平臺(tái)和線圈的總質(zhì)量為，彈簧的勁度系數(shù)為，線圈半徑為、電阻為，線圈所在處磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為。已知當(dāng)彈簧形變量為時(shí)，其彈性勢(shì)能為。不計(jì)空氣阻力，重力加速度為。求：(1)平臺(tái)靜止時(shí)彈簧的伸長量；(2)時(shí)，線圈所受到安培力的大小；(3)在時(shí)間內(nèi)，線圈產(chǎn)生的焦耳熱；(4)在時(shí)間內(nèi)，線圈所受到安培力的沖量大小。10．（2025北京朝陽高三上期末）如圖1所示，足夠長光滑平行導(dǎo)軌水平放置，相距為L，左端連有一定值電阻R。磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于線框平面。長度為L，電阻為的導(dǎo)體棒沿光滑水平導(dǎo)軌向右做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌電阻。(1)求c、d兩端的電壓U；(2)求棒所受的安培力大小；(3)若零時(shí)刻開始，沿速度方向向右再施加一個(gè)恒力，在圖2中定性畫出導(dǎo)體棒的速度v隨時(shí)間t的變化圖線。

參考答案1．D【詳解】A．金屬棒做平拋運(yùn)動(dòng)，水平速度不變，根據(jù)E=BLv0可知，棒中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)動(dòng)量定理可知，單位時(shí)間內(nèi)，金屬棒的動(dòng)量增量為，大小不變，故B錯(cuò)誤；C．金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程只有重力做功，則機(jī)械能守恒，故C錯(cuò)誤；D．單位時(shí)間內(nèi)ab的水平位移為v0，則掃過的曲面中的磁通量不變，故D正確；故選D。2．C【詳解】A．線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，ab邊切割磁感應(yīng)線，根據(jù)右手定則可知，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，故A錯(cuò)誤；B．由題知，線框進(jìn)入磁場(chǎng)后開始做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件有解得電流為故B錯(cuò)誤；C．從ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)到cd邊則好離開磁場(chǎng)，線框一直做勻速運(yùn)動(dòng)，且下降的高度為；根據(jù)能量守恒，可知線框穿越磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生的焦耳熱等于減小的重力勢(shì)能，則有故C正確；D．線框從高為h處靜止釋放，根據(jù)能量守恒有解得則線框以進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t完全進(jìn)入磁場(chǎng)，則有則線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為故D錯(cuò)誤。故選C。3．D【詳解】A．由圖像可知，金屬桿穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)的電流為，桿受重力、支持力和安培力三個(gè)力平衡，根據(jù)平衡條件有解得故A正確，不符題意；B．在時(shí)刻，對(duì)金屬桿根據(jù)牛頓第二定律可得解得金屬桿的加速度大小為故B正確，不符題意；C．金屬桿速度最大時(shí)，克服安培力做功的功率等于重力做功的功率，則有解得金屬桿的速度大小為故C正確，不符題意；D．當(dāng)金屬桿下滑的位移為時(shí)，可認(rèn)為電流達(dá)到最大值，此過程中，根據(jù)動(dòng)能定理可知根據(jù)功能關(guān)系可得產(chǎn)生的總焦耳熱為桿下滑位移為的過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱為解得故D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。4．A【詳解】由圖乙可知金屬桿勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知又解得可知F-t圖像為一次函數(shù)圖像，其中斜率為負(fù)。故選A。5．AC【詳解】AD．根據(jù)楞次定律判斷可知內(nèi)與內(nèi)，感應(yīng)電流方向相同，均為俯視圖順時(shí)針，在內(nèi)磁通量先減小后增大，根據(jù)楞次定律“增縮減擴(kuò)”推論，線圈先由擴(kuò)張趨勢(shì)，后有收縮趨勢(shì)，故A正確，D錯(cuò)誤；BC．在時(shí)磁通量為零，但磁通量變化率不為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不為零，感應(yīng)電流不為零，在內(nèi)磁通量變化率不變，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，感應(yīng)電流大小不變，故B錯(cuò)誤，C正確。故選AC。6．AC【詳解】A．根據(jù)右手定則可知，導(dǎo)體棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)椋蔄正確；B．若導(dǎo)體棒是做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則這段時(shí)間的平均速度大小為；而實(shí)際對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，可知導(dǎo)體棒，受到水平向右的恒力F和水平向左的安培力，根據(jù)牛頓第二定律有又，聯(lián)立解得可知隨著速度的增大，導(dǎo)體棒做加速度不斷減少的加速運(yùn)動(dòng)。作出初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像（圖中實(shí)線）和初速度為零且加速度不斷減少的變加速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像（圖中虛線），如圖所示由圖可知，在相同的時(shí)間內(nèi)虛線與時(shí)間軸圍成的面積大于實(shí)線與時(shí)間軸圍成的面積，故該運(yùn)動(dòng)在時(shí)間t內(nèi)的平均速度大于，故B錯(cuò)誤；C．對(duì)導(dǎo)體棒，根據(jù)動(dòng)量定理有又電量為聯(lián)立解得故C正確；D．由題意分析，可知整過程電流是由零逐漸增大，當(dāng)速度為v時(shí)，回路中的電流為，為這段時(shí)間的最大值，并不是整個(gè)過程的電流，根據(jù)焦耳定律可知，公式中的I為整個(gè)過程的電流，故不能這個(gè)公式來計(jì)算R產(chǎn)生的熱量，故D錯(cuò)誤。故選AC。7．(1)A.電流；B.(2)A.見解析；B.【詳解】（1）A.串聯(lián)電路中，相同的量為“電流”B.根據(jù)電流的定義有可得因?yàn)殡娏鞑蛔儯詫㈦娮釉趦蓪?dǎo)體中運(yùn)動(dòng)視為勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡有，得（2）A.受力示意圖見答圖；拼接位置處堆積的凈剩電荷為負(fù)電荷；

B.增大磁場(chǎng)會(huì)激發(fā)逆時(shí)針方向的渦旋電場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律（用表示電動(dòng)勢(shì)）設(shè)導(dǎo)體環(huán)內(nèi)渦旋電場(chǎng)的大小為，根據(jù)電動(dòng)勢(shì)定義可得根據(jù)串聯(lián)的導(dǎo)體1和導(dǎo)體2中電流相等有可得穩(wěn)定狀態(tài)下，兩段導(dǎo)體中電子都做勻速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體1中的電子導(dǎo)體2中的電子可得8．(1)，電流方向?yàn)?2)a．；b．【詳解】（1）時(shí)，導(dǎo)體棒的速度切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，有根據(jù)閉合電路歐姆定律得代入數(shù)據(jù)得根據(jù)右手定則判斷，電流方向?yàn)椤＃?）a．由動(dòng)能定理得代入數(shù)據(jù)得b．撤去外力后，導(dǎo)體棒在安培力作用下減速，有，，聯(lián)立可得根據(jù)牛頓第二定律有，可知導(dǎo)體棒將做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止。可畫出圖像如圖所示9．(1)(2)(3)(4)【詳解】（1）平臺(tái)靜止時(shí)，穿過線圈的磁通量不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈不受到安培力作用，點(diǎn)受力平衡，因此由胡克定律可知此時(shí)彈簧的伸長量（2）在時(shí)速度為，設(shè)線圈的周長為由電磁感應(yīng)定律可得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小感應(yīng)電流線圈所受到安培力的大小（3）由能量守恒定律可知，平臺(tái)在時(shí)間內(nèi)振動(dòng)時(shí)，能量的減少轉(zhuǎn)化為線圈的焦耳熱，即解得（4