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专题 11 电磁感应
1.(2024年湖北卷考题) 1. 《梦溪笔谈》中记录了一次罕见的雷击事件：房屋被雷击后，屋内的银
饰、宝刀等金属熔化了，但是漆器、刀鞘等非金属却完好（原文为：有一木格，其中杂贮诸器，其漆器银
扣者，银悉熔流在地，漆器曾不焦灼。有一宝刀，极坚钢，就刀室中熔为汁，而室亦俨然）。导致金属熔
化而非金属完好的原因可能为（ ）
A. 摩擦 B. 声波 C. 涡流 D. 光照
2.(2024年江苏卷考题) 9. 如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强
磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（ ）
A. 顺时针，顺时针 B. 顺时针，逆时针 C. 逆时针，顺时针 D. 逆时针，逆时针
3.（2024年湖南卷考题）4．如图，有一硬质导线Oabc，其中 是半径为R的半圆弧，b为圆弧的中
点，直线段Oa长为R且垂直于直径ac。该导线在纸面内绕O点逆时针转动，导线始终在垂直纸面向里的匀
强磁场中。则O、a、b、c各点电势关系为（ ）
A． B．
C． D．
4.（2024年广东卷考题）4. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结
构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度
大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙
所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（ ）A. 穿过线圈的磁通量为
.
B 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大
C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小
D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向
5..（2024全国甲卷考题）8. 如图，一绝缘细绳跨过两个在同一竖直面（纸面）内的光滑定滑轮，绳
的一端连接一矩形金属线框，另一端连接一物块。线框与左侧滑轮之间的虚线区域内有方向垂直纸面的匀
强磁场，磁场上下边界水平，在 时刻线框的上边框以不同的初速度从磁场下方进入磁场。运动过程
中，线框始终在纸面内且上下边框保持水平。以向上为速度的正方向，下列线框的速度v随时间t变化的
图像中可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
6.(2024年辽宁卷考题) 9. 如图，两条“∧”形的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，间距为
L，左、右两导轨面与水平面夹角均为30°，均处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小分别为 2B和
B。将有一定阻值的导体棒ab、cd放置在导轨上，同时由静止释放，两棒在下滑过程中始终与导轨垂直并
接触良好，ab、cd的质量分别为2m和m，长度均为L。导轨足够长且电阻不计，重力加速度为g，两棒在
下滑过程中（ ）A. 回路中的电流方向为abcda B. ab中电流趋于
C. ab与cd加速度大小之比始终为2︰1 D. 两棒产生的电动势始终相等
7.（2024年山东卷考题）8. 如图甲所示，在-d≤x≤d，-d≤y≤d 区的域中存在垂直Oxy平面向里、
磁感应强度大小为B的匀强磁场（用阴影表示磁场的区域），边长为2d的正方形线圈与磁场边界重合。线
圈以y轴为转轴匀速转动时，线圈中产生的交变电动势如图乙所示。若仅磁场的区域发生了变化，线圈中
产生的电动势变为图丙所示实线部分，则变化后磁场的区域可能为（ ）
A. B.
C. D.
8.（2024年湖南卷考题）8．某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面
内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨 段与 段粗糙，其余部分光滑， 右侧处于竖直
向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度 沿导轨向右经过 进入
磁场，最终恰好停在 处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为 ，
。导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）A．金属杆经过 的速度为
B．在整个过程中，定值电阻R产生的热量为
C．金属杆经过 与 区域，金属杆所受安培力的冲量相同
D．若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍
9.(2024浙江1月卷考题)13. 若通以电流I的圆形线圈在线圈内产生的磁场近似为方向垂直线圈平面
的匀强磁场，其大小 （k的数量级为 ）。现有横截面半径为 的导线构成半径为
的圆形线圈处于超导状态，其电阻率上限为 。开始时线圈通有 的电流，则线圈的感应电
动势大小的数量级和一年后电流减小量的数量级分别为（ ）
A. ， B. ， C. ， D. ，
10.（2024年山东卷考题）11. 如图所示，两条相同的半圆弧形光滑金属导轨固定在水平桌面上，其
所在平面竖直且平行，导轨最高点到水平桌面的距离等于半径，最低点的连线OO'与导轨所在竖直面垂
直。空间充满竖直向下的匀强磁场（图中未画出），导轨左端由导线连接。现将具有一定质量和电阻的金
属棒MN平行OO'放置在导轨图示位置，由静止释放。MN 运动过程中始终平行于OO'且与两导轨接触良好，
不考虑自感影响，下列说法正确的是（ ）
A. MN最终一定静止于OO'位置
B. MN运动过程中安培力始终做负功
C. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN的速率一直在增大
D. 从释放到第一次到达OO'位置过程中，MN中电流方向由M到N
11.（2024全国甲卷考题）12. 如图，金属导轨平行且水平放置，导轨间距为L，导轨光滑无摩擦。定
值电阻大小为R，其余电阻忽略不计，电容大小为C。在运动过程中，金属棒始终与导轨保持垂直。整个装
置处于竖直方向且磁感应强度为B的匀强磁场中。(1)开关S闭合时，对金属棒施加以水平向右的恒力，金属棒能达到的最大速度为v。当外力功率为定
0
值电阻功率的两倍时，求金属棒速度v的大小。
(2)当金属棒速度为v时，断开开关S，改变水平外力并使金属棒匀速运动。当外力功率为定值电阻
功率的两倍时，求电容器两端的电压以及从开关断开到此刻外力所做的功。
12.(2024年河北卷考题)15. 如图，边长为 的正方形金属细框固定放置在绝缘水平面上，细框中心
O处固定一竖直细导体轴 。间距为L、与水平面成 角的平行导轨通过导线分别与细框及导体轴相
连。导轨和细框分别处在与各自所在平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B。足够长的细导体棒
在水平面内绕O点以角速度 匀速转动，水平放置在导轨上的导体棒 始终静止。 棒在转动过
程中， 棒在所受安培力达到最大和最小时均恰好能静止。已知 棒在导轨间的电阻值为R，电路中
其余部分的电阻均不计， 棒始终与导轨垂直，各部分始终接触良好，不计空气阻力，重力加速度大小
为g。
（1）求 棒所受安培力的最大值和最小值。
（2）锁定 棒，推动 棒下滑，撤去推力瞬间， 棒的加速度大小为a，所受安培力大小等于
（1）问中安培力的最大值，求 棒与导轨间的动摩擦因数。13.（2024年安徽卷考题）15. 如图所示，一“U”型金属导轨固定在竖直平面内，一电阻不计，质量
为m的金属棒ab垂直于导轨，并静置于绝缘固定支架上。边长为L的正方形cdef区域内，存在垂直于纸
面向外的匀强磁场。支架上方的导轨间，存在竖直向下的匀强磁场。两磁场的磁感应强度大小B随时间的
变化关系均为B = kt（SI），k为常数（k > 0）。支架上方的导轨足够长，两边导轨单位长度的电阻均为
r，下方导轨的总电阻为R。t = 0时，对ab施加竖直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小为a的匀加速
直线运动，整个运动过程中ab与两边导轨接触良好。已知ab与导轨间动摩擦因数为μ，重力加速度大小
为g。不计空气阻力，两磁场互不影响。
（1）求通过面积S 的磁通量大小随时间t变化的关系式，以及感应电动势的大小，并写出ab中电
cdef
流的方向；
（2）求ab所受安培力的大小随时间t变化的关系式；
（3）求经过多长时间，对ab所施加的拉力达到最大值，并求此最大值。14.（2024年江西卷考题）15. 如图（a）所示，轨道左侧斜面倾斜角满足sinθ = 0.6，摩擦因数
1
，足够长的光滑水平导轨处于磁感应强度为B = 0.5T的匀强磁场中，磁场方向竖直向上，右侧斜
面导轨倾角满足sinθ = 0.8，摩擦因数 。现将质量为m = 6kg的导体杆甲从斜面上高h = 4m
2 甲
处由静止释放，质量为m = 2kg的导体杆乙静止在水平导轨上，与水平轨道左端的距离为d。已知导轨间
乙
距为l = 2m，两杆电阻均为R = 1Ω，其余电阻不计，不计导体杆通过水平导轨与斜面导轨连接处的能量
损失，且若两杆发生碰撞，则为完全非弹性碰撞，取g = 10m/s2，求：
（1）甲杆刚进入磁场，乙杆的加速度？
（2）乙杆第一次滑上斜面前两杆未相碰，距离d满足的条件？
（3）若乙前两次在右侧倾斜导轨上相对于水平导轨的竖直高度y随时间t的变化如图（b）所示
（t、t、t、t、b均为未知量），乙第二次进入右侧倾斜导轨之前与甲发生碰撞，甲在0 ~ t时间内未
1 2 3 4 3
进入右侧倾斜导轨，求d的取值范围。15.(2024年湖北卷考题) 15. 如图所示，两足够长平行金属直导轨MN、PQ的间距为L，固定在同一水
平面内，直导轨在左端M、P点分别与两条竖直固定、半径为L的 圆弧导轨相切。MP连线与直导轨垂
直，其左侧无磁场，右侧存在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场。长为L、质量为m、电阻为
R的金属棒ab跨放在两圆弧导轨的最高点。质量为2m、电阻为6R的均匀金属丝制成一个半径为L的圆
环，水平放置在两直导轨上，其圆心到两直导轨的距离相等。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属环的可
能形变，金属棒、金属环均与导轨始终接触良好，重力加速度大小为g。现将金属棒ab由静止释放，求
（1）ab刚越过MP时产生的感应电动势大小；
（2）金属环刚开始运动时的加速度大小；
（3）为使ab在整个运动过程中不与金属环接触，金属环圆心初始位置到MP的最小距离。
16.(2024浙江1月卷考题)21. 如图1所示，扫描隧道显微镜减振装置由绝缘减振平台和磁阻尼减振
器组成。平台通过三根关于 轴对称分布的相同轻杆悬挂在轻质弹簧的下端O，弹簧上端固定悬挂在点，三个相同的关于 轴对称放置的减振器位于平台下方。如图2所示，每个减振器由通过绝缘轻
杆固定在平台下表面的线圈和固定在桌面上能产生辐向磁场的铁磁体组成，辐向磁场分布关于线圈中心竖
直轴对称，线圈所在处磁感应强度大小均为B。处于静止状态的平台受到外界微小扰动，线圈在磁场中做
竖直方向的阻尼运动，其位移随时间变化的图像如图3所示。已知 时速度为 ，方向向下， 、 时
刻的振幅分别为 ， 。平台和三个线圈的总质量为m，弹簧的劲度系数为k，每个线圈半径为r、电阻
为R。当弹簧形变量为 时，其弹性势能为 。不计空气阻力，求
（1）平台静止时弹簧的伸长量 ；
（2） 时，每个线圈所受到安培力F的大小；
（3）在 时间内，每个线圈产生的焦耳热Q；
（4）在 时间内，弹簧弹力冲量 的大小。
一、单选题
1．（2024·江西上饶·模拟预测）如图所示，匀强磁场垂直于水平面向上，折成“L”形的金属棒ACD固定在磁场中的绝缘水平面内，金属棒a（与CD平行）、b（与AC平行）均放在绝缘的水平面上，与
ACD围成一个矩形回路，给金属棒a、b施加外力，让a、b两金属棒从图示位置沿图示方向分别以 、 的
速率匀速平移，已知四根金属杆完全相同且足够长，围成矩形周长保持不变，则在两金属棒匀速运动（a
到CD前）的过程中，下列说法正确的是（ ）
A． B．回路中感应电流沿顺时针方向
C．回路中的电流先变小后变大 D．b受到的安培力总是和 方向相反
2．（2024高三下·吉林·专题练习）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似
一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大．如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，下列说法正确的是
A．NFC贴纸在使用时需要另外电源供电才能使用
B．穿过线圈的磁场发生变化时，线圈中的感应电动势为三个线圈感应电动势的平均值
C．穿过线圈的磁场发生变化时，线圈中的感应电动势为三个线圈感应电动势之和
D．垂直穿过线圈的磁场发生变化时，芯片中的电流为三个线圈内电流之和
3．（23-24高三下·海南·期中）如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，充电原理可
近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电
B．充电基座线圈接的电源必须是交流电且 ， 都闭合才能充电
C．两个线圈中电流的频率可能不同
D．两个线圈中电流大小一定相同4．（2024·河北承德·二模）如图所示为某种售货机硬币识别系统简图。虚线框内存在磁场，从入
口A进入的硬币沿斜面滚落，通过磁场区域后，由测速器测出速度大小，若速度在某一合适范围，挡板B
自动开启，硬币就会沿斜面进入接收装置；否则挡板C开启，硬币进入另一个通道拒绝接收。下列说法不
正确的是（ ）
A．磁场能使硬币的速度增大得更慢
B．如果没有磁场，则测速器示数会更小一些
C．硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力
D．由于磁场的作用，硬币的机械能减小
5．（2024·安徽·二模）用材料相同粗细均匀的导线做成如图所示的单匝线圈，线圈构成一个闭合
回路。左侧小圆的半径为2d，中间大圆的半径为3d，右侧小圆的半径为d，左侧两圆连接处缺口的长度可
忽略不计，右侧两圆错开相交连通（麻花状），将线圈固定在与线圈所在平面垂直的磁场中，磁感应强度
大小为 ，式中的 和k为常量，则线圈中感应电动势的大小为（ ）
A． B． C． D．
6．（2024·黑龙江大庆·三模）如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、
电阻均匀的正方形导体框 ，现将导体框分别朝两个方向以v、 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个
方向分别移出磁场的过程中（ ）
A．导体框中产生的感应电流方向相反 B．导体框受到的安培力大小之比为C．导体框中产生的焦耳热之比为 D．通过导体框截面的电荷量之比为
7．（23-24高三下·河南·阶段练习）如图甲所示，固定的矩形铜线框左半部分处于垂直纸面向里的
匀强磁场中，当匀强磁场的磁感应强度由 均匀减小到0后反向增大到 ，如图乙所示。关于此过程，
下列说法正确的是（ ）
A．铜线框中的自由电子先顺时针定向移动、后逆时针定向移动
B．铜线框中的自由电子始终逆时针定向移动
C．铜线框围成的面积始终有扩大的趋势
D．铜线框受到的安培力大小不变
8．（2017·全国·高考真题）扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌，为了
有效隔离外界振动对STM扫描头的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场
来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场，出现扰动后，
对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A． B．
C． D．
9．（2024·江西·二模）高速铁路列车通常使用磁刹车系统，磁刹车工作原理可简述如下：将磁铁
的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线总垂直射入铝盘时，铝盘随即减速，如图所
示，圆中磁铁左方铝盘的甲区域朝磁铁方向运动，磁铁右方的乙区域朝离开磁铁方向运动，下列说法中正
确的是（ ）A．铝盘甲区域的感应电流会产生垂直纸面向里的磁场
B．磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力
C．感应电流在铝盘产生的内能，是将铝盘减速的最主要原因
D．若将实心铝盘转换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对布满空洞的铝盘减速效果比实心铝盘的效果
更好
10．（23-24高二下·天津·阶段练习）如图是学生常用的饭卡内部实物图，其由线圈和芯片组成电
路，当饭卡处于感应区域时，刷卡机会激发变化的磁场，从而在饭卡内线圈中产生感应电流来驱动芯片工
作，已知线圈面积为 ，共 匝，某次刷卡时，线圈平面与磁场垂直，且全部处于磁场区域内，在感应时
间 内，磁感应强度方向向外且由0均匀增大到 ，此过程中（ ）
A．线框中磁通量变化率为
B．线框中产生周期性变化的顺时针方向的感应电流
C． 边所受安培力方向向左
D．线框中感应电动势大小为
11．（2024·北京海淀·二模）如图1所示为演示自感现象的实验电路。实验时，先闭合开关S，电
路达到稳定后，灯泡A和B处于正常发光状态，在 时刻，将开关S断开，测量得到 时刻前后灯泡A、B
两端电势差 、 随时间t的变化关系。电源内阻及电感线圈L的直流电阻可忽略不计。下列说法正确
的是（ ）A．图2所示为灯泡A两端电势差 在S断开前后随时间的变化关系
B．S断开瞬间，自感线圈L两端电势差大小为
C．由图1可知电源电动势为
D．由图2和3可知两灯泡正常发光时，灯泡A的阻值与灯泡B的阻值之比为1∶2
二、多选题
12．（2024·广东·三模）为防止意外发生，游乐场等大型设施都配备有电磁阻尼装置，如图所示为
某款阻尼缓冲装置的原理示意图：带有光滑轨道的机械主体，能产生垂直缓冲轨道平面的匀强磁场，边缘
绕有闭合矩形线圈abcd的高强度缓冲滑块撞到竖直墙时，被瞬间强制制动，机械主体以及磁场由于惯性继
续缓冲减速，对缓冲过程，下列说法正确的是（ ）
A．线圈bc段受到向右的安培力
B．同一匝线圈中b端的电势高于c端的电势
C．线圈ab段中电流方向为由b到a
D．若磁场反向，则装置起不到缓冲作用
13．（2024·贵州·二模）如图，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形挂件，该挂件所
在空间水平直线MN下方存在匀强磁场，其磁感应强度B的方向垂直挂件平面，且大小随时间均匀增大。若
某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件中产生的感应电流大小i、细线拉力大小F随时间t变
化的规律可能是（ ）A． B．
C． D．
14．（23-24高三下·河南周口·开学考试）如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两
导轨间的导体杆 以速度 向右匀速移动，已知磁场的磁感应强度为 ，方向垂直于导轨平面（纸面）向
外，导轨间距为 ，闭合电路 中除电阻 外，其他部分的电阻忽略不计，则（ ）
A．电路中的感应电动势
B．电路中的感应电流
C．通过电阻 的电流方向是由 向
D． 杆受到的安培力方向水平向右
15．（2024·黑龙江·一模）如图甲（俯视图）所示，水平面内固定放置面积为 ，电阻为1Ω的
单匝线圈，线圈内充满垂直水平面向下的匀强磁场，其磁感应强度 随时间t变化关系如图乙所示，线圈
两端点M、N与相距 的粗糙平行金属导轨相连，导轨置于垂直水平面向上的磁感应强度大小 的
匀强磁场中。一根总长为 ，质量为 ，阻值为9Ω的金属杆 置于导轨上，且与导轨始终接触良
好。一根劲度系数为 的轻弹簧右端连接在固定挡板上，左端与金属杆相连，金属杆与金属导轨间
动摩擦因数为 ，金属杆静止时弹簧伸长量为 。在 时刻闭合开关S，金属杆在 内始终保持
静止，g取 ，忽略平行导轨电阻，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则（ ）A． 内金属杆中电流方向为
B．金属杆与金属导轨间动摩擦因数至少为0.45
C． 内通过金属杆电荷量为
D． 内整个回路产生焦耳热
16．（23-24高三上·广东·阶段练习）某风速实验装置由如图甲、乙所示的风杯组系统和电磁信号
产生系统两部分组成。风杯固定在竖直转轴的顶端，风杯中心到转轴距离为2L，风推动风杯绕竖直转轴顺
时针匀速转动。电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于转轴上的导体棒OA组成，磁场半径为L，磁感应
强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体棒OA长为1.5L，电阻为r。导体棒每转一周，A端与弹性簧片接
触一次，接触时产生的电流强度恒为I。图中电阻为R，其余电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．流过电阻R的电流为正弦式交流电
B．当导体棒与弹性簧片接触时，OA两点的电压大小为Ir
C．当导体棒与弹性簧片接触时，O点电势低于A点电势
D．风杯的速率
17．（2024·福建漳州·二模）如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为 ，导
轨电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，其边界ab、cd均与导轨垂直。现将
两相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，运动过程中PQ、MN始终与导轨垂直且接触良
好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，从PQ进入磁场时开始计时，MN中电流记为i，MN两端电势差记
为u，则下列 、 图像可能正确的是（ ）
A． B．C． D．
18．（2024·青海·模拟预测）如图所示，平行导轨间距为L，一部分固定放置在绝缘水平面上（足
够长），另一部分弯曲，ab是两部分的分界线，弯曲部分在ab处的切线水平，ab的右侧存在竖直向下、
磁感应强度大小为B的匀强磁场。导体棒2静置于水平导轨上，让导体棒1从弯曲导轨上距水平面高度为L
的地方由静止开始下滑，当1运动到ab处时，2刚好要滑动，弯曲导轨光滑，水平导轨与2之间的动摩擦
因数为0.5，两导体棒接入回路的总电阻为R，导轨的电阻忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力
加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A．1运动到ab处的速度大小为 B．1运动到ab处的速度大小为
C．2的质量为 D．2的质量为
19．（2024·河北·三模）如图所示，水平面内放置的光滑平行导轨左窄右宽，左轨宽度为d，右轨
宽度为2d，匀强磁场与导轨平面垂直，磁感应强度为B。质量为m和2m的甲、乙两金属棒分别垂直放在导
轨上，某时刻，分别给甲、乙两金属棒一个大小为 和 的向右的初速度，设回路总电阻不变，导轨足
够长，从甲、乙两金属棒获得初速度到二者稳定运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙加速度总是大小相等 B．甲、乙匀速运动的速度大小相等
C．回路产生的焦耳热为 D．通过回路某一横截面的电荷量为
20．（2024·河南·二模）如图所示，光滑平行等间距且足够长的导轨水平放置在竖直向上的匀强磁
场中，磁感应强度大小为3T，导轨宽度 ，左端通过导线连接了电源和一个开关K，电源的电动势
，内阻 。一质量 的导体棒垂直于导轨放置，其电阻 。导体棒的中部通过绝缘
轻绳绕过光滑的定滑轮连接了一个质量 的物块，用手托住物块保持静止且轻绳恰好处于伸直状
态。释放物块的瞬间闭合开关K，已知重力加速度 ，则从刚释放到物块恰好匀速运动经历时间
，则关于该过程下列说法正确的是（ ）A．导体棒先向左运动后向右运动 B．导体棒最终速度大小为
C．流经导体棒的电荷量为0.6C D．电源消耗的能量为4.8J
21．（2024高三下·全国·专题练习）如图所示，电阻不计的两光滑平行金属导轨相距 ，固定
在水平绝缘桌面上，左侧圆弧部分处在竖直平面内，其间接有一电容为 的电容器，右侧平直部分处
在磁感应强度为 。方向竖直向下的匀强磁场中，末端与桌面边缘平齐。电阻为 的金属棒ab垂直于两
导轨放置且与导轨接触良好，质量为 。棒ab从导轨左端距水平桌面高 处无初速度释放，离开水
平直导轨前已匀速运动。已知电容器的储能 ，其中C为电容器的电容，U为电容器两端的电压，
不计空气阻力，重力加速度 。则金属棒ab在沿导轨运动的过程中（ ）
A．通过金属棒ab的电荷量为
B．通过金属棒ab的电荷量为
C．金属棒ab中产生的焦耳热为
D．金属棒ab中产生的焦耳热为
22．（2024·河南·二模）如图甲，abcd和a′b′c′d′为在同一水平面内的固定光滑平行金属导
轨，左右导轨间距分别为2L、L，整个导轨处于竖直向下的匀强磁场中，左侧导轨间的磁感应强度大小为
B，右侧导轨间的磁感应强度大小按图乙规律变化，两根金属杆M、N分别垂直两侧导轨放置，N杆与cc′
0
之间恰好围成一个边长为L的正方形，M杆中点用一绝缘细线通过轻质定滑轮与一重物相连，t=0时释放重
物，同时在N杆中点处施加一水平向右的拉力F，两杆在0~t时间内均处于静止状态，从t时刻开始，拉
0 0
力F保持不变，重物向下运动x距离时（M杆未到达定滑轮处），速度达到最大，已知M、N杆和重物的质
量都为m，M、N接入电路的电阻都为R，不计导轨电阻，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）A．0~t时间内，回路中的感应电动势为
0
B．0~t时间内，施加在N杆上的拉力F随时间t变化的关系为
0
C．重物下落的最大速度为
D．从t=0时刻到重物达到最大速度的过程中，回路产生的焦耳热为
三、解答题
23．（23-24高三下·陕西西安）如图所示，足够长的光滑平行金属导轨 、 固定在水平面上，
间距为 ， 间接阻值为 的定值电阻，质量为 的金属棒 垂直导轨放置，导轨和金属棒电阻不计，
整个装置处于方向垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为 的匀强磁场中。现给金属棒 一个水平外力使
金属棒从静止开始向右匀加速运动，速度达到 时水平外力大小为该时刻安培力大小的2倍，运动过程中
金属棒始终垂直导轨且与导轨接触良好。求：
（1）在速度从零增加到 时间内金属棒的加速度大小；
（2）在速度从零增加到 时间内流过定值电阻 的电荷量。
24．（2024·天津红桥·二模）我国在高铁列车和电动汽车的设计和制造领域现在处于世界领先水
平，为了节约利用能源，在“刹车”时采用了电磁式动力回收装置，可将部分动能转化为电能并储存起
来。如图所示为该装置的简化模型，在光滑的水平面内，一个“日”字形的金属线框，各边长 ，其中 、 、 边电阻均为 ， 、 电阻可忽略，线框以 速度冲进宽度也为l，
磁感应强度 的匀强磁场，最终整个线框恰好能穿出磁场，忽略空气阻力的影响，求：
（1）线框刚进磁场时流过 的电流大小和方向，并指出M、N哪端电势高；
（2）整个线框的质量m；
（3） 边穿过磁场过程中， 边中产生的焦耳热Q。
25．（23-24高二下·天津·期中）如图所示，光滑的平行金属导轨 、 与水平面间的夹角为
37°，导轨间距 ，导轨平面的 矩形区域内存在垂直导轨平面向上、磁感应强度大小
的匀强磁场。固定于水平面内的金属圆环圆心为O，半径 ，圆环平面内存在竖直向上、磁感应强度
大小为 的匀强磁场。不计质量的金属棒 可绕过O点的转轴旋转，另一端A与圆环接触良好。导
轨E、G两端用导线分别与圆心O和圆环边缘相连。现将一质量为 、长 的金属棒 从磁
场上边界 上方某处由静止释放，一段时间后 以速度 进入磁场，同时用外力控制 棒的转
动，从而使 棒在磁场中做匀加速直线运动，1s后以 的速度离开磁场，此过程中 棒始终与
导轨接触良好。已知金属棒 、 的电阻均为 ，其余电阻均不计。重力加速度 ，
。若以 棒进入磁场瞬间为 时刻，求 棒从 运动到 的运动过程中：
（1） 棒受到的安培力大小 ；
（2）金属棒 转动的方向（俯视）及 的角速度ω与时间t的关系式；
（3）外力对金属棒 所做的功 。26．（2024·贵州·模拟预测）如图，平行金属导轨MM′、NN′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定
在水平台面上，平行金属导轨间距均为L=1m，M′N′与PP′高度差为h=0.6m。导轨MM′、NN′左端接有
1
R=3.0Ω的电阻，导轨平直部分存在宽度为d、磁感应强度B=2T，方向竖直向上的匀强磁场；导轨PQR与
1
P′Q′R′平行，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.9m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长
直导轨。QQ′右侧存在磁感应强度B=4T，方向竖直向上的匀强磁场，导体棒a的质量m=0.2kg，接在电路
2 1
中的电阻R=2.0Ω；导体棒b的质量m=0.3kg，接在电路中的电阻R=6.0Ω。导体棒a从距离导轨MM′、
1 2 2
NN′平直部分h=1.25m处由静止释放，恰能无碰撞地从PP′滑入右侧平行导轨，且始终没有与棒b相碰。
重力加速度g取10m/s2，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求:
（1）导体棒a刚进入磁场B时的速度大小以及此时电阻R的电流大小和方向；
1
（2）导体棒b的最大加速度；
（3）导体棒a、b在平行金属导轨PQR、P′Q′R′中产生的总焦耳热（导轨足够长）。
