高考物理《电磁感应》常用模型最新模拟题精练专题18磁场变化模型一．选择题1．（2023年河北示范性高中调研）如图甲所示，间距为L＝1m的长直平行金属导轨PQ、MN水平放置，其右端接有阻值为R＝1.5Ω的电阻，一阻值为r＝0.5Ω、质量为m＝0.2kg、长度为L的金属棒ab垂直导轨放置于距导轨右端d＝2m处，与两导轨保持良好接触。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示。在0~1.0s内金属棒ab保持静止，1.0s后金属棒在水平外力的作用下运动，使回路的电流为零。导轨电阻不计，重力加速度，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。下列说法正确的是（）A．动摩擦因数需等于0.5 B．前2s内通过电阻R的电荷量为2CC．1s后金属棒做匀加速直线运动 D．第2s内金属棒的位移为1m【参考答案】．D【名师解析】：在0~1.0s内，由法拉第电磁感应定律可得电动势为由闭合电路的欧姆定律得电流的大小为由金属棒静止可知最大静摩擦力大于等于安培力解得，A选项错误。0~1s内电流恒定为1A，1~2s内电流为零，故前两秒内通过的电荷量q＝It＝1C。B选项错误。由法拉第电磁感应定律知，1s后回路磁通量不变。t＝1s时，t时刻（）导体棒的位移设为x，由图像知t时刻磁感应强度B＝tt时刻（）回路磁通量解得，金属棒不是做匀加速直线运动。C选项错误。t＝2s时，金属棒第2s内的位移为x＝1m。D选项正确。2.（2023河南郑州四中第一次调研）如图所示，一个匝数n=1000匝、边长l=20cm、电阻r=1Ω的正方形线圈，在线圈内存在面积S=0.03m2的匀强磁场区域，磁场方向垂直于线圈所在平面向里，磁感应强度大小B随时间t变化的规律是B=0.15t（T）。电阻R与电容器C并联后接在线圈两端，电阻R=2Ω，电容C=30μF。下列说法正确的是（ ）A.线圈中产生的感应电动势为4.5V B.若b端电势为0，则a端电势为3VC.电容器所带电荷量为1.2×10-4C D.稳定状态下电阻的发热功率为4.5W【参考答案】AD【名师解析】根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势，A正确；电流电容器两端电势差由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向，即a端电势低、b端电势高，由于b端接地，故有，，B错误；电容器带电荷量，C错误；电阻的发热功率，D正确。3.（2022新高考江苏卷）如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（ ）A. B. C. D.【参考答案】A【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。【解题思路】根据磁感应强度B随时间t的变化关系为，可知磁场的变化率为根据法拉第电磁感应定律可知，选项A正确。4.（2022高考河北）将一根绝缘硬质细导线顺次绕成如图所示的线圈，其中大圆面积为，小圆面积均为，垂直线圈平面方向有一随时间t变化的磁场，磁感应强度大小，和均为常量，则线圈中总的感应电动势大小为（ ）A B. C. D.【参考答案】D【命题意图】本题考查电磁感应及其相关知识点。【名师解析】由磁感应强度大小B=B0+kt，可知磁感应强度变化率=k，根据法拉第电磁感应定律，大圆线圈产生的感应电动势每个小圆线圈产生的感应电动势由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相同，所以线圈中总的感应电动势大小为E=E1+5E2=S1+5S2=，选项D正确。5．（2022·全国理综甲卷·16）三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（）A．B．C．D．【参考答案】C【命题意图】本题考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律及其相关知识点。【解题思路】设磁感应强度变化率为k，设圆半径为r，单位长度导线的电阻为R0，则正方形线框产生的感应电动势E1=4r2k，正方形线框电阻R1=8rR0，感应电流I1=E1/R1=kr/2R0；圆形线框产生的感应电动势E2=πr2k，圆形线框电阻R2=2πrR0，感应电流I2=E2/R2=kr/2R0；正六边形线框产生的感应电动势E3=r2k，正六边形线框电阻R3=6rR0，感应电流I3=E3/R3=；所以I1=I2＞I3，选项C正确。6.（2022年1月浙江选考）如图所示，将一通电螺线管竖直放置，螺线管内部形成方向竖直向上、磁感应强度大小B=kt的匀强磁场，在内部用绝缘轻绳悬挂一与螺线管共轴的金属薄圆管，其电阻率为、高度为h、半径为r、厚度为d（d≪r），则（ ）A.从上向下看，圆管中的感应电流为逆时针方向B.圆管的感应电动势大小为C.圆管的热功率大小为D.轻绳对圆管的拉力随时间减小【参考答案】C【名师解析】穿过圆管的磁通量向上逐渐增加，则根据楞次定律可知，从上向下看，圆管中的感应电流为顺时针方向，选项A错误；圆管的感应电动势大小为，选项B错误；圆管的电阻，圆管的热功率大小为，，选项C正确；根据左手定则可知，圆管中各段所受的受安培力方向指向圆管的轴线，则轻绳对圆管的拉力的合力始终等于圆管的重力，不随时间变化，选项D错误。7.如图所示，竖直平面内有一半径为r、电阻为Rl、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属导轨MP、NQ相接，PQ之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B，MN与PQ相距为r。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好。已知导体棒下落时的速度大小为v。A．导体棒在磁场中做加速度增大的加速运动B．导体棒ab从A下落时的加速度大小为g－C．若撤去导体棒ab，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为＝k，导线框中产生的电动势为D．若撤去导体棒ab，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为＝k，则R2上的电功率为【参考答案】BCD【名师解析】导体棒在磁场中做加速度减小的加速运动，所以选项A错误。由几何关系知：ab棒下落r/2时在磁场区域中的长度L=r，加速度a=g–F安/m，F安=BIL，I=E/R总，，EBLv，R总=4R，联立解得：a=g-，选项B正确。若撤去导体棒ab，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为△B/△t=k，导线框中产生的电动势为E=△Φ/△t=S△B/△t=kS，S=πr2，回路中的电流为I2==E/16R，R2消耗的电功率P2=I22R2，联立得，P2=，所以选项CD正确。8.（2022年9月甘肃张掖一诊）如图，面积为的50匝线圈处于匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里。已知磁感应强度以0.5T/s的变化率增强，定值电阻，线圈电阻，不计其它电阻。下列说法正确的是（ ）A.线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向 B.线圈中产生的感应电动势大小为E=75VC.通过的电流为I=5A D.ab两端的电压为U=4V【参考答案】D【名师解析】根据楞次定律可以判断线圈感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；由法拉第电磁感应定律知，故B错误；由闭合电路欧姆定律知。故C错误；ab两端的电压等于R1的电压，为，故D正确。9.（2023陕西师大附中期初检测）如图所示，边长为L的正方形单匝线框有一半水平放置在与水平方向夹角为30°的匀强磁场中，线框的左侧接入电阻R，右侧接入电容为C的电容器，其余电阻不计。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（规定斜向下为正方向），则在时间内（ ）A.电容器a板带负电B.电容器所带的电荷量为零C.线框中产生的感应电动势大小为D.线框中产生的感应电动势大小为【参考答案】AD【名师解析】依据楞次定律，结合规定斜向下为正方向，则在t0时间前，线圈的感应电流方向逆时针方向，当t0时间后，线圈的感应电流方向仍为逆时针方向，依据电源内部电流方向由负极到正极，因此电容器a板带负电，故A正确；根据法拉第电磁感应定律，线框中产生的电动势为，故C错误，D正确；由上可知，在时间内线圈产生的感应电动势为，根据Q=CU可知电容器所带的电荷量不为零，故B错误。10.（2023河南郑州四中第一次调研）如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为；在到时间内，磁感应强度大小随时间t的变化关系为。求：（1）时金属框所受安培力的大小；（2）在到时间内金属框产生的焦耳热。【参考答案】（1）；（2）【名师解析】（1）金属框的总电阻为金属框中产生的感应电动势为金属框中的电流为磁感应强度为金属框处于磁场中的有效长度为所以金属框所受安培力大小为（2）金属框产生的焦耳热为11.(2022广东湛江模拟)如图甲所示为无线充电技术中使用的通电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S，电阻为R。匀强磁场平行于线圈轴线穿过线圈，设向右为正方向，磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。则在0到t1时间内，下列说法正确的是（ ）A.线圈a端的电势比线圈b端的电势高B.通过线圈的磁通量的变化量为C.线圈ab两端的电势差Uab恒为D.若用导线将线圈a、b两端连接起来，则通过导线横截面的电荷量为【参考答案】AD【名师解析】．线圈中原磁场先向左减弱后向后增强，由楞次定律可知，感应磁场方向一直向左，根据线圈环绕方向知a端电势比b端电势高，故A正确；在0到时间内，通过线圈的磁通量的变化量为,故B错误；．由法拉第电磁感应定律,故C错误；．若用导线将线圈a、b两端连接起来，通过导线横截面的电荷量,故D正确。12.(2022重庆涪陵高中冲刺)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R，金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（ ）A.ab中的感应电流方向由b到a B.ab中的感应电流保持不变C.ab所受的安培力保持不变 D.ab所受的静摩擦力逐渐减小【参考答案】BD【名师解析】磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律和安培定则得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误；由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B正确；根据安培力公式知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，故C错误；安培力和静摩擦力为一对平衡力，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确。故选BD。13.（2022河北石家庄二中模拟）如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1=b＋kt（k>0）变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。则（ ）A.通过金属杆的电流大小为 B.通过金属杆的电流方向为从A到BC.定值电阻的阻值R= D.整个电路中产生的热功率P=【参考答案】D【名师解析】AB杆平衡，解得，故A错误；安培力向上，根据左手定则可知，AB中感应电流的方向为从B到A，故B错误；感应电动势的大小，解得，故C错误；整个电路产生的热功率，故D正确。14．（2021江西南昌重点高中质检）如图所示，总电阻为R的金属丝围成的单匝闭合直角三角形PQM线圈，P30,PQL,QM边水平.圆形虚线与三角形PQM相切于Q、D两点，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化关系为BB0ktk0,B00，则t0时，PQ边所受的安培力（ ）A．方向向右，大小为B．方向向左，大小为C．方向向右，大小为