资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
电磁感应与动量、能量、电路的综合 重点考点预测练
2026届高中物理高考三轮冲刺练
一、单选题
1．为了监测变电站向外输电的情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示，两变压器匝数分别为N1、N2和N3、N4，a和b是交流电表则（ ）
A．N1B．N3>N4
C．a为交流电压表，b为交流电流表
D．a为交流电流表，b为交流电压表
2．如图所示，有两个同心共面的金属环放置于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向下，两圆环的半径分别为和，金属杆在两圆环之间的电阻为，以角速度沿顺时针方向绕O点匀速旋转。用导线把两个环与电源和一保险丝电阻相连接。电源电动势，内阻为，保险丝电阻，熔断电流为1A，则（　　）
A．电路中的电流方向一定从上至下流经R
B．当时，金属杆两端的电压为2V
C．若金属杆反向转动，只要足够小，保险丝就不会被熔断
D．当时，保险丝不会被熔断
3．如图所示，两电阻不计的光滑平行导轨水平放置，部分的宽度为部分的宽度为，金属棒和的质量分别为和，其电阻大小分别为和，a和分别静止在和上，垂直于导轨且相距足够远，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现对金属棒施加水平向右的恒力，两棒运动时始终保持平行且总在上运动，总在上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（　　）
A．回路中的感应电动势为零
B．流过金属棒的电流大小为
C．金属棒和均做匀速直线运动
D．金属棒和均做加速度相同的匀加速直线运动
4．如图甲所示，足够长的光滑金属导轨水平放置，处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间的变化如图乙所示，导轨左端接有一个阻值恒为的灯泡。从时刻开始，垂直于导轨的导体棒在水平外力的作用下从导轨的左端沿导轨以速度水平向右匀速运动，导体棒的长度为，导体棒运动过程中与导轨接触良好，导体棒与导轨的电阻均不计，为理想电压表。在导体棒向右运动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．灯泡亮度不变
B．电压表示数变小
C．时，
D．时，灯泡的功率
二、多选题
5．如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和一定值电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（取图甲所示的磁感应强度方向为正方向），MN始终保持静止，则在时间内（　　）

A．电容器C所带的电荷量始终不变
B．电容器C的a板先带正电后带负电
C．MN中的电流方向始终由M指向N
D．MN所受安培力的方向先向右后向左
6．如图，匀强磁场I、Ⅱ的边界P、Q、M水平，两磁场的方向相反，磁感应强度大小均为B，磁定场I的宽度为L，磁场Ⅱ的宽度大于L。边长为L、质量为m、电阻为R的正方形金属线框待abcd自距磁场边界P上方L处自由下落，当ab边刚进磁场Ⅱ时线框的加速度为零；当ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的加速度也为零。重力加速度大小为g，线框运动过程中，磁场始终与线框平面垂直，ab边始终水平，下列说法正确的是（　　）
A．当线框ab边刚进磁场Ⅱ时，线框的速度大小为
B．线框ab边通过磁场I的过程中，通过线框截面的电荷量为
C．磁场Ⅱ的宽度为
D．线框通过磁场过程中，线框中产生的焦耳热为
7．如图所示，质量为m的金属杆垂直放置在足够长的水平导轨上，接入电路的有效长度为L，导轨处在磁感应强度大小为B，方向与导轨所在的平面间夹角为斜向上的匀强磁场中，整个回路的电阻恒为R，杆与导轨间的动摩擦因数为0.75，现给金属杆施加水平向右的大小为mg的恒定拉力由静止开始运动，最终匀速运动，重力加速度为g，，，下列说法正确的是（　　）
A．水平导轨对金属杆的支持力先减小后不变
B．金属杆匀速运动的速度为
C．金属杆克服安培力的最大功率为
D．若金属杆从静止到刚匀速运动时的位移为x，则这段运动时间为
三、解答题
8．如图所示，光滑绝缘的水平面上有垂直水平面的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁场区域Ⅰ和Ⅱ的宽度、两磁场区域之间的距离均为，磁场方向如图所示。边长为的正方形导线框位于水平面上，且边与磁场边界平行。某时刻线框以的初速度水平向右运动，穿过匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ。已知线框的质量为，电阻为，匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ的磁感应强度大小均为。求：
(1)线框边进入磁场区域Ⅰ瞬间，边所受安培力的大小
(2)线框边进入磁场区域Ⅱ瞬间，线框的速度大小
(3)线框穿过区域Ⅰ和Ⅱ过程中产生的热量。
9．电磁制动刹车系统具有刹车迅速、定位准确、安全可靠、结构简单、更换维修简便等特点。如图所示是某游乐场的电磁刹车系统示意简图，在平行的水平轨道上等间距分布有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为，方向竖直向上，有磁场与无磁场区域的宽度均为，导轨之间的距离为，水平轨道足够长。机车车身固定有匝数为，电阻为的闭合金属线圈，线圈垂直于导轨方向宽度为，平行于导轨方向宽度为，机车与线圈总质量为。机车从离水平轨道高的位置沿弧形轨道由静止滑下，当车身完全进入水平轨道后开始进入磁场区域，忽略机车车身通过磁场区域时形成的涡流的影响，重力加速度为，不计一切摩擦，求：
(1)机车刚进入磁场时加速度的大小；
(2)机车的制动距离。
10．如图，两平行金网导轨倾斜固定，与水平面所成夹角为，导轨间的距离。导轨上有可滑动的导体棒、，它们之间用柔软且不可拉伸的绝缘轻绳连接，导体棒、均与斜面底边平行，导体棒的质量、的质量，两导体棒的总电阻，导轨电阻不计。导体棒与轨道间无摩擦力作用，与轨道间的动摩擦因数。现将两导体棒间的轻绳拉直后由静止释放，导体棒下滑距离后进入一方向垂直于斜面的匀强磁场区域，磁场边界与斜面底边平行；导体棒在磁场中做匀速直线运动，直到离开磁场区域。当导体棒离开磁场的瞬间，导体棒正好进入磁场且进入磁场后立即做匀速直线运动。已知两导体棒与导轨之间始终接触良好，重力加速度取，取，．求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）轻绳的长度（结果建议用分数形式表示）；
（3）导体棒离开磁场时，两导体棒之间的距离。
11．如图所示，一粗细均匀的矩形线框平放在光滑绝缘的水平面上，线框长为2L，宽为L，质量为m，电阻为R，边长为2L的正方形区域内存在竖直向下的匀强磁场，磁场左边界在线框两长边的中点MN上。
（1）若磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律为B=B0sinωt，并控制线框保持静止，求：
①线框中电动势的最大值Em；
②磁感应强度变化的一个周期内线框中产生的内能Q。
（2）若磁场的磁感应强度恒为B0，磁场从图示位置开始以较大的速度v0匀速向左运动，线框同时从静止释放，当线框刚要完全处于磁场中时，线框的速度大小为v。
①求此时线框中的电动势E；
②若v为未知量，求出v的表达式。
12．如图所示，质量为的导体棒置于光滑的倾斜导轨上，两导轨平行且间距，与水平面夹角为37°。整个空间中存在一个与导轨面垂直的磁感应强度为的匀强磁场。右侧导轨底部连接一单刀双掷开关S，可接通电源E或定值电阻R。导体棒初速度沿导轨向上，大小为。已知导轨足够长、导体棒始终与导轨垂直且良好接触，导体棒连入电路的电阻和定值电阻R的阻值均为，导轨电阻不计，电源E的电动势为、内阻，，，重力加速度g取。
（1）若单刀双掷开关接定值电阻R，求导体棒的初始加速度大小；
（2）若单刀双掷开关接定值电阻R，导体棒从出发至回到初始位置的时间为1.1s，求导体棒回到初始位置时的速度大小；
（3）若单刀双掷开关接电源E，导体棒从出发至速度达到最小值经历的时间为，求该过程中导体棒上产生的焦耳热（最终结果保留2位有效数字）。

13．如图所示，绝缘水平面上固定一平行金属导轨，导轨两端分别与足够长的倾斜平行金属导轨平滑连接，导轨间距均为，水平导轨中部的cdef矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。现有质量的金属棒a从左侧轨道上高为处由静止释放，穿过磁场区域后，与静止的质量的金属棒b发生弹性碰撞。碰后瞬间b棒的速度大小为，并沿右侧轨道上升到最大高度时锁定。已知两金属棒接入电路的阻值均为，导轨电阻不计，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g取，不计一切摩擦阻力。求：
(1)a棒刚进入磁场区域时的加速度大小；
(2)矩形区域cf的长度x；
(3)a棒最终停止时与cd间的距离及整个运动过程中a棒产生的焦耳热。
14．某发电机简化结构如图所示，它由质量均为m、电阻不计、半径分别为r、2r的两金属圆环，四根长为2r、电阻均为R的轻杆，以及直径可忽略的轻质绝缘转轴（转轴垂直圆环）构成。相互正交的轻杆将内、外金属环焊接固定，并固定在转轴上，装置的下半部分处于磁感应强度大小为B，方向垂直金属环平面向里的匀强磁场中，且始终只有两根轻杆位于磁场内。足够长的细绳绕在内金属环上，拉动细绳可使整个装置转动。不计转轴摩擦和电阻、及各固定连接处的电阻和空气阻力。
(1)若装置顺时针以角速度ω转动时
①判断内、外金属环上的电势高低；
②求内、外金属环之间的杆切割磁感线产生的电动势；
③求轻杆两端点间的电压；
(2)用恒力F拉动轻绳，装置从静止开始转动至转速到达最大值时恒力做功W，求角速度最大值以及该装置在此过程中产生的焦耳热Q。
15．如图所示，在一个匝数为N、横截面积为S、阻值为R的圆形螺线管内充满方向与线圈平面垂直、磁感应强度大小随时间均匀变化的匀强磁场，其变化率为k。螺线管右侧连接有位于同一水平面的光滑平行导轨AP、和倾角为的光滑倾斜导轨PQ、，导轨间距均为L，其中轨道转弯处P、由绝缘材料把水平导轨和倾斜导轨绝缘开来。倾斜导轨的顶端Q、接有一阻值为R的电阻。水平导轨处于磁感应强度垂直于轨道平面向下的匀强磁场中。倾斜导轨处于磁感应强度垂直于轨道平面向下的匀强磁场中，长为L质量为m电阻为R的导体棒垂直于导轨静止放置于水平导轨上。闭合开关K后，导体棒由静止开始运动，导体棒运动到P、之前已经匀速。导体棒运动到P、P'时立即断开开关K，导体棒冲上倾斜导轨（导体棒在经过P、时动能不损失）。不计其他电阻及阻力，重力加速度为g。求：
(1)刚闭合开关时电路中的感应电动势；
(2)导体棒第一次到达P、的速度；
(3)在开关闭合的时间内导体棒产生的焦耳热。
(4)若导体棒冲上斜导轨经过时间又返回斜导轨底端，求这段时间内导体棒产生的焦耳热。
16．如图所示，水平桌面上固定两根间距的平行金属导轨ef、gh，导轨左端通过开关S连接电源，S接1时，导轨与交流电源S1、理想二极管和理想电流表连接，S接2时，导轨与恒流源S2连接，导轨右端与长度均为的倾斜向上的导轨MN、PQ连接，MN、PQ与水平面的夹角、与PM的夹角均为（俯视图如图），导轨末端P、M处垂直导轨放置长度、质量、电阻的导体棒a，磁感应强度的匀强磁场垂直斜面PQNM向下（图中未画出）。桌面右侧水平地面上有两根间距、与桌面的高度差，且可沿水平面左右移动的足够长金属导轨EF、GH，导轨左端分别有一段倾角可调的极短斜面，以确保金属棒a下落时速度沿斜面方向，该导轨最左端EG相距处垂直导轨放置有长度、质量、电阻的导体棒b，该区域存在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场，其他电阻和阻力均忽略不计。
(1)若导体棒a固定，S接1，电源电压u随时间t的变化满足（），求：
①在时刻，导体棒a受到的安培力大小；
②电流表的示数。
(2)若导体棒a不固定，S接2，恒流源电流恒为，则：
①a到达倾斜导轨末端的速度大小v；
②通过计算判断导体棒a能否与导体棒b相碰。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 C B B C AD BC BD
1．C
【详解】A．由图可知，a并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以N1＞N2。故A错误；
B．b串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以N3＜N4。故B错误；
CD．a是交流电压表，b为交流电流表。故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．由右手定则可知，金属杆绕O点顺时针转动时，产生的电动势方向由小圆环指向大圆环，金属杆匀速转动产生的电动势大小为
当时，电流从上至下流经R，当时，电流从下至上流经R，故A错误；
B．当时，根据金属杆匀速转动产生的电动势大小为
解得，电流为0，此时金属杆两端的电压大小为2V，故B正确；
C．若金属杆反向转动，，保险丝一定会被熔断，故C错误；
D．当时，解得，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】ACD．对ab整体分析，由于受恒定拉力作用，则经过足够长时间后最终达到稳定状态，此时回路中的感应电动势保持恒定，则回路中的电流恒定，设两棒的加速度为aa、ab，有
由于电动势恒定，则对上式两边求变化率有
则可得
故ACD错误；
B．根据受力分析，由牛顿第二定律得
联立解得
由于金属棒a，b串联，则流过a的电流大小也为，故B正确。
故选B。
4．C
【详解】A B．时刻t时磁感应强度大小为
动生电动势为
感生电动势为
总电动势为
导体棒与导轨的电阻均不计，电压表示数等于电动势，故电压表示数变大；
灯泡的电流为
电流增大，灯泡功率变大，灯泡亮度增大，故AB错误；
C．时，水平外力于金属棒所受安培力
故C正确；
D．由C项分析可知时，水平外力等于金属棒所受安培力，则回路中的电流
灯泡的功率
故D错误。
故选C。
5．AD
【详解】AB．磁感应强度均匀变化，则磁感应强度的变化率不变，产生恒定的感应电动势，则电容器C所带的电荷量始终不变，故a板一直带正电，故A正确，B错误；
C．由于磁感应强度变化，由楞次定律可知，MN中电流方向始终由N指向M，故C错误；
D．根据楞次定律和左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，大小先减小后增大，故D正确。
故选AD。
6．BC
【详解】A．设线框ab边刚进磁场Ⅱ时速度为，根据题意可得
解得
故A错误；
B．线框ab边通过磁场Ⅰ的过程中，通过线框截面的电荷量
故B正确；
C．设线框ab边刚出磁场Ⅱ时，线框的速度大小为，则
解得
设磁场Ⅱ的宽度为d，则
故C正确；
D．根据能量守恒，线框通过磁场过程中
解得
故D错误。
故选BC。
7．BD
【详解】A．金属杆产生的感应电动势
回路中的感应电流
金属杆所受安培力
解得
根据右手定则与左手定则可知安培力斜向左下方与水平方向的夹角成37°，把安培力分别沿水平方向和竖直方向分解，在竖直方向有
可知，金属杆的速度逐渐增大，最后匀速运动的过程中，支持力先增大后不变，故A错误；
B．当金属杆以速度匀速运动时，水平方向上有
结合上述解得，故B正确；
C．金属杆克服安培力的功率为
由于
解得
当速度达到最大值时，金属杆克服安培力的功率达到最大值，由于
解得，故C错误；
D．令金属杆从静止到匀速运动的位移为x，感应电动势的平均值
感应电流的平均值
根据电流的定义式有
解得
解得
对金属杆进行分析，根据动量定理有
其中，
则有
结合上述解得，故D正确。
故选BD。
8．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）线框边进入磁场区域Ⅰ瞬间，产生的感应电动势大小为
由闭合电路欧姆定律得回路中感应电流的大小为
此时，边所受安培力的大小为
联立解得
（2）设线框边进入磁场区域Ⅱ瞬间，线框的速度大小为。线框边刚进入区域Ⅰ到边刚离开区域Ⅰ的过程中，对线框由动量定理得
由法拉第电磁感应定律得其中
由闭合电路欧姆定律得
同理，线框边刚进入区域Ⅰ到边刚离开区域Ⅰ的过程中有，，
联立解得
（3）用和（2）中相同的方法计算可得线框离开磁场区域Ⅱ的速度大小为
由能量守恒定律得线框穿过区域Ⅰ和Ⅱ过程中产生的热量为
解得
9．(1)
(2)
【详解】（1）设线圈刚进入磁场时的速度为，根据动能定理可得
解得
线圈刚进入磁场时产生的电动势为
此时整个回路中的电流为
受到的安培力大小为
根据牛顿第二定律可得
联立解得机车刚进入磁场时加速度的大小为
（2）机车在向前运动过程中线圈的左右两边始终只有一边在磁场中运动，设机车运动过程中某一时刻的速度为，根据动量定理可得
则机车的制动距离为
10．（1）；（2）（或者）；（3）
【详解】（1）两导体棒由静止释放后，对整体由牛顿第二定律，有
设进入磁场的速度为，满足
因为匀速进入磁场，可得
解得
（2）进入磁场后，绳子松弛，做匀速运动，做匀加速运动，设的加速度为，由牛顿第二定律有
设进入磁场的速度为，满足
因为匀速进入磁场，可得
由⑦⑧⑨解得
（或者
（3）设通过磁场区域的时间为，则
磁场区域的宽度
离开磁场后做匀加速运动，设加速度为，则
假设能匀速通过磁场区域，则
此时与间的距离
因为，所以此时绳子仍是松弛状态，故导体棒离开磁场时，与间的距离为。
11．（1）①；②；（2）①；②
【详解】（1）①由题可知，线框中产生的电流为余弦式交变电流，电动势的最大值
②周期为
电动势的有效值
一个周期内线框中产生的内能
解得
（2）①当线框速度为v时，线框中产生的电动势为
②根据动量定理有
又有
解得
12．（1）11m/s2；（2）2.6m/s；（3）0.44J
【详解】（1）若单刀双掷开关接定值电阻R，则牛顿第二定律
联立解得导体棒的初始加速度大小
（2）若单刀双掷开关接定值电阻R，则上升到最高点时由动量定理
其中
由最高点下落到低端时由动量定理
其中
又
联立解得
v1=2.6m/s
（3）初始时刻回路产生的动生电动势
E0=0.4V导体棒中的电流方向为从M到N，电流为
此时安培力小于重力的分量，导体棒做加速度减小的减速运动，当导体棒的速度达到最小时，加速度为零，则
解得
vmin=2.4m/s
导体棒从出发至速度减小到最小值的过程中有动量定理
即
解得
q=2.08C
由于
解得
电源非静电力做功
导体棒动能变化
导体棒重力势能的变化
导体棒与内阻上产生的焦耳热Q总，电源E非静电力做功等于其它能量的该变量，则有
导体棒上产生的焦耳热
13．(1)
(2)
(3)，
【详解】（1）a棒下降高度h，由动能定理：
解得
a棒进入磁场区域时有
，，
联立解得
（2）a、b发生弹性正碰，设碰前a棒速度为v，碰后速度为，则有
，
联立解得：，
解得：，
a棒第一次穿过磁场，由动量定理有



解得：
（3）a棒第二次进入磁场至最后停止，在磁场中运动的总路程为s，满足关系
解得
故
整个运动过程中电路产生的焦耳热：
a棒产生的焦耳热：
14．(1)①外金属环电势高；②③
(2)，
【详解】（1）①轻杆切割磁感线，根据右手定则，可判断外金属环电势高
②
③在磁场外部的电阻为，磁场内部的电阻为，电路总电阻
同理②可得
磁场中两轻杆并联，电路产生的电动势即为，由闭合电路欧姆定律，有
得
（2）转速最大时，恒力的功率与电路的功率相等，有
解得
装置的动能
根据能量守恒定律，有
15．(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，刚闭合开关时电路中的感应电动势
（2）题意知导体棒运动到P、之前已经匀速，说明此时整个电路总电动势为0，即有
联立以上解得
（3）由能量守恒定律可知，螺线管产生的电能一部分转化为导体棒的动能，一部分转化为焦耳热。
即
因为
对导体棒，规定向右为正方向，由动量定理有
根据串联、并联关系导体棒产生的焦耳热
联立解得
（4）题意知导体棒运动到P、时立即断开开关K，导体棒冲上倾斜导轨，设导体棒返回底端时速度为，则对导体棒，规定沿斜面向下为正方向，对上滑过程，由动量定理得
对下滑过程，由动量定理得
因为
因为上滑过程、下滑过程磁通量变化量相同，即
因为
联立解得
由能量守恒可知，这段时间内导体棒产生的焦耳热
联立解得
16．(1)①；②
(2)①；②导体棒a能与导体棒b相碰
【详解】（1）①在时刻，电压，则
安培力
②电流表测有效值，根据有效值定义
（2）①沿斜面向上建立坐标系，导轨末端、为坐标原点，沿斜面向上为正方向，导体棒所受合外力
化简得：
即导体棒以处为平衡位置做简谐振动。合外力与位移成线性关系，根据图像面积可以求得
求得到达导轨末端的速度大小
②设导体棒到达的速度为
解得
假定两导体棒没有相碰，则两者达到共同速度，则
解得
对导体棒由动量定理
解得
导体棒与导体棒b已经相碰。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑