2023北京一模二模物理試題分類一電磁感應(yīng)

L（2023昌平二20題）圖6（甲）為手機及無線充電板。圖（乙）為充電原理示意圖。充電板接溝通電源，對充

電板供電，充電板內(nèi)的送電線圈可產(chǎn)生交變磁場，從而使手機內(nèi)的受電線圈產(chǎn)生交變電流，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變成直

流電后對手機電池充電。為便利探討，現(xiàn)將問題做如下簡化：設(shè)受電線圈的匝數(shù)為〃，面積為S,若在力到G時間

內(nèi)，磁場垂直于受電線圈平面對上穿過線圈，其磁感應(yīng)強度由臺勻整增加到傷。下列說法正確的是

（甲）裂

圖6

A.c點的電勢高于d點的電勢

B.受電線圈中感應(yīng)電流方向由4到c

C.c、d之間的電勢差為〃（當一穌）S

12Tl

D.。、〃之間的電勢差為〃（約一片）

J一乙

2.（2023東城二18題）如圖所示，在光滑水平桌面上有一邊長為L、總電阻為R的正方形導(dǎo)線框abed,在導(dǎo)線框

右側(cè)有一邊長為2L、磁感應(yīng)強度為B、方向豎直向下的正方形勻強磁場區(qū)域。磁場的左邊界與導(dǎo)線框的ab邊平行。

在導(dǎo)線框以速度v勻速向右穿過磁場區(qū)域的全過程中

A.感應(yīng)電動勢的大小為型4XXXX

RB

B.感應(yīng)電流的方向始終沿abeda方向XXXX

C.導(dǎo)線框受到的安培力先向左后向右XXXX

XXXX

D.導(dǎo)線框克服安培力做功2B?L%

R

3.（2023順義一19題）與一般吉他以箱體的振動發(fā)聲不同，電吉他靠拾音器發(fā)聲。如圖所示，拾音器由磁體

及繞在其上的線圈組成。磁體產(chǎn)生的磁場使鋼質(zhì)琴弦磁化而產(chǎn)生磁性，即琴弦也產(chǎn)生自己的磁場。當某根琴弦被撥

動而相對線圈振動時，線圈中就會產(chǎn)生相應(yīng)的電流，并最終還原為聲音信號。

下列說法中正確的是

A.若磁體失去磁性，電吉他仍能正常工作

B.換用尼龍材質(zhì)的琴弦，電吉他仍能正常工作

C.琴弦振動的過程中，線圈中電流的方向不會發(fā)生變更

D.拾音器的作用是利用電磁感應(yīng)把琴弦的振動轉(zhuǎn)化成電信號

4.（2023東城一19題）用如圖所示器材“探討電磁感應(yīng)現(xiàn)象”。閉合開關(guān)時靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)。在保持開關(guān)

閉合的狀態(tài)下

A.將線圈1全部放入線圈2中，然后向左較快或較慢推動滑片時，靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度

不同

B.將線圈1全部放入線圈2中，然后向右較快或較慢推動滑片時，靈敏電流計指針均向左偏轉(zhuǎn)，且偏轉(zhuǎn)角度

不同

C.將滑片位于中間位置不動，將線圈1從線圈2中的同一位置較快或較慢抽出，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向

不同，偏轉(zhuǎn)角度也不同

I）.將滑片位于中間位置不動，將線圈1從圖示位置較快或較慢放入線圈2中，靈敏電流計的指針偏轉(zhuǎn)方向不

同，偏轉(zhuǎn)角度也相同

5.（2023海淀一19題）課堂上，老師演示了一個好玩的電磁現(xiàn)象：將一鋁管直立，把一塊直徑比鋁管內(nèi)徑小一些

的圓柱形的強磁鐵從鋁管上端由靜止釋放，強磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸?？梢砸暡斓剑啾葟姶盆F自由下落,

強磁鐵在鋁管中的下落會延緩許多。下課后，新穎的小明將?塊較厚的泡沫塑料墊在電子秤

上，再將這個鋁管豎直固定在泡沫塑料上（用以消退電子秤內(nèi)部鐵磁性材料與磁鐵相互作用的影

響），如圖4所示，重復(fù)上述試驗操作。在強磁鐵由靜止釋放至落到泡沫塑料上之前，關(guān)于電子秤

示數(shù)的變更，下列狀況可能發(fā)生的是

A.始終不變B.先變小后變大

C.不斷變大D.先變大后變小

圖4

6.（2023豐臺一18題）如圖所示，一水平面內(nèi)固定兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)

軌，導(dǎo)軌上面橫放著兩根完全相同的銅棒ab和cd,構(gòu)成矩形回路，在整個導(dǎo)軌平J_43_.

面內(nèi)都有豎直向.上的勻強磁場B。起先時，棒cd靜止，棒ab有一個向左的初速度，/

v。，則關(guān)于兩棒以后的運動，下列說法正確的是

A.ab棒做勻減速直線運動，cd棒做勻加速直線運動

a'c'

B.rib棒減小的動量等于cd棒增加的動量

C、ab棒減小的動能等于cd棒增加的動能

D-兩棒始終運動，機械能不斷轉(zhuǎn)化為電能

7.（2023石景山一22題）（16分）

如圖所示，固定于水平面上的金屬框架CDEF處在豎直向卜.的勻強磁場中。r=0

8。

時，磁感應(yīng)強度為民，此時金屬棒MV的位置恰好使.MEV構(gòu)成一個邊長為/的正方形。已知金屬棒朗V的電阻為八

金屬框架放段的電阻為此其他電阻不計。

圖甲圖乙

（1）若金屬棒MV保持靜止，磁場的磁感應(yīng)強度按圖乙所示的規(guī)律變更，求回路中的感應(yīng)電動勢。

（2）若磁感應(yīng)強度A保持不變，金屬棒朗V以速度％貼著金屬框架向右勻速運動，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，相當于

電源。用電池、電阻等符號畫出這個裝置的等效電路圖，并求通過回路的電流大小。

（3）若金屬棒冊V以速度。。貼著金屬框架向右勻速運動，為使回路中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從QC起先，磁感應(yīng)強

度8應(yīng)怎樣隨時間￡變更？請推導(dǎo)8與1的關(guān)系式。

8.（2023西城-22題）（16分）

如圖所示，水平面上有兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，V和尸0,兩導(dǎo)軌間距為/=0.40m,電阻均可忽視不計。

在J/和產(chǎn)之間接有阻值為0.40C的定值電阻，導(dǎo)體桿數(shù)的質(zhì)量為爐0.10kg、電阻r=0.10。，并與導(dǎo)軌接觸

良好。整個裝置處于方向豎直向下、磁感應(yīng)強度為〃=0.50T的勻血磁場中。導(dǎo)體桿泌在水平向右的拉力/'作用

下，沿導(dǎo)軌做速度r=2.Om/s的勻速直線運動。求:

（1）通過電阻〃的電流/的大小及方向；

（2）拉力產(chǎn)的大??；

（3）撤去拉力尸后，電阻“上產(chǎn)生的焦耳熱@。

9.（2023朝陽一22題）（16分）

足夠長的平行光滑金屬軌道水平放置，間距￡=0.4m,一端連接廬1?????????ip??

。的電皿，導(dǎo)軌所在空間存在豎宜向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度#1T,.1...................II...

其俯視圖如圖所示。導(dǎo)體棒放在軌道上，長度恰好等于導(dǎo)軌間距，.................../?

???????????

1???????|???

.....................可???

其電阻尸1Q,與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計。在平行于導(dǎo)軌的拉力產(chǎn)的作用F,導(dǎo)體棒沿著導(dǎo)軌向右做勻速直

線運動，速度尸5m/So求：

（1）通過導(dǎo)體棒的電流/的大??；

（2）導(dǎo)體棒兩端的電壓兒并指出機N兩點哪一點的電勢高；

（3）拉力6的功率與以及整個電路的熱功率分。

10.（2D23平谷一22題）（16分）

如圖所示，兩根豎直放置的足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距A=0.50m,導(dǎo)軌上端接有

電阻〃=0.40C,導(dǎo)軌電阻忽視不計.導(dǎo)軌下部的勻強磁場區(qū)有虛線所示的水平上邊界，

磁感應(yīng)強度辰0.40T,方向垂直于金屬導(dǎo)軌平面對外.電阻r=0.20Q的金屬桿/V,從靜

止起先沿著金屬導(dǎo)軌下落，下落確定高度后以尸6.Om/s的速度進入勻強磁場區(qū)，且進入

磁場區(qū)域后恰能勻速運動，金屬桿下落過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.不計空氣阻

力.金屬桿進入磁場區(qū)域后，求：

（1）感應(yīng)電動勢的大小：

（2）金屬桿所受安培力的大小和重力做功的功率；

（3）M、N兩端的電壓；

11.（2D23朝陽二23題）（18分）

在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，感應(yīng)電動勢分為動生電動勢和感生電動勢兩種。產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體就相當于“電

源”，在“電源”內(nèi)部非靜電力做功將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能。

（1）利用圖甲所示的電路可以產(chǎn)生動生電動勢。設(shè)勻強磁場的磁感應(yīng)強度為少，導(dǎo)體棒他的長度為。在外

力作用下以速度P水平向右勻速運動。請從法拉第電磁感應(yīng)定律動身推導(dǎo)動生電動勢￡的表達式;

甲乙丙

（2）磁場變更時會在空間激發(fā)感生電場，該電場與靜電場不同，其電場線是一系列同心圓，如圖乙中的虛線

所示。假如此刻空間存在導(dǎo)體，就會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如圖丙所示，一半徑為八單位長度電阻為尼的

金屬導(dǎo)體環(huán)垂直放置在勻強磁場中，當磁場勻整增加時，導(dǎo)體環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為請你推斷導(dǎo)體環(huán)中感

應(yīng)電流的方向（俯視）并求出磁感應(yīng)強度隨時間的變更率歿；

&

（3）請指出在（1）（2）兩種狀況下，“電源”內(nèi)部的非靜電力分別是哪一種作用力；并分析說明在感生電場

中能否像靜電場一樣建立“電勢”的概念。

12.（2D23豐臺二23題）（18分）

如圖所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌業(yè)V、股固定在豎直平面內(nèi)，兩導(dǎo)軌間的距離

為〃導(dǎo)軌間連接一個定值電阻，阻值為凡導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為如電阻為「=?!■/?的金屬

2

桿a/入金屬桿始終與導(dǎo)軌連接良好，其余電阻不計，整個裝置處于磁感應(yīng)強度為/，的勻強磁

場中，破場的方向垂直導(dǎo)軌平面對里。重力加速度為⑶現(xiàn)讓金屬桿從虛線水平位置處由靜止釋放。

（1）求金屬桿的最大速度Vn：

（2）若從金屬桿起先卜落到剛好達到最大速度的過程中，金屬桿卜落的位移為X,閱歷的時間為t,為了求出

電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q,某同學(xué)做了如下解答：

v=-①/=烏L②Q=l-Rt③

tR+r

聯(lián)立①②③式求解出Qo

請推斷該同學(xué)的做法是否正確：若正確請說明理由，若不正確請寫出正確解答。

（3）在金屬桿達最大速度后接著下落的過程中，通過公式推導(dǎo)驗證：在At時間內(nèi)，重力對金屬桿所做的功

W"等于電路獲得的電能W電，也等于整個電路中產(chǎn)生的焦耳熱Qo

13.（2023豐臺一24題）（20分）

麥克斯韋電磁理論認為：變更的磁場會在其四周空間激發(fā)一種電場，這種電場與靜電場不同，稱為感生電場

或渦旋電場，如圖中所示。

（1）若圖甲中磁場B隨時間t按B-Bu+kt（B,,、k均為正常數(shù)）規(guī)律變更，

形成渦旋電場的電場線是一系列同心圓，單個圓上形成的電場場強大小到處

相等。將一個半徑為r的閉合環(huán)形導(dǎo)體置于相同半徑的電場線位置處，導(dǎo)體

圖甲

中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產(chǎn)生感應(yīng)電流，或者說導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。求：

a.環(huán)形導(dǎo)體中感應(yīng)電動壞E卷大小：

b.環(huán)形導(dǎo)體位置處電場強度E大小。

（2）電子感應(yīng)加速器是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖乙所示，圖的上部分為側(cè)視圖，

上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。圖的下部分為真空

室的俯視圖，電子從電子槍右端逸出，當電磁鐵線圈電流的大小與方向變更滿足相應(yīng)的要求時，電子在真空

室中沿虛線圓軌跡運動，不斷地被加速。

若某次加速過程中，電子圓周運動軌跡的半徑為R,圓形軌跡上的磁場為R,圓形軌跡區(qū)域內(nèi)磁場的平均值記

為瓦（由千圓形軌跡區(qū)域內(nèi)各處磁場分布可能不勻整,瓦即為穿過圓形軌道區(qū)域內(nèi)的磁通量與網(wǎng)的面積比

值）。電磁鐵中通有如圖丙所示（I勺正弦交變電流，設(shè)圖乙裝置中標出的電流方向為正方向。

a.在交變電流變更一個周期的

時間內(nèi)，分析說明電子被加速的時

間范圍；

b.若使電子被限制在圓形坑道

上不斷被加速，4與瓦之間應(yīng)滿

足印二士&的關(guān)系，

2

請寫出你的證明過程。

14.（2D23順義一24題）（20分）xXXXX

（1）如圖甲所示，在磁感應(yīng)強度為8的水平勻強磁場中，有一豎直放置的光滑的平行

金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌足夠長，導(dǎo)軌平面與磁場垂直，導(dǎo)軌間距為/,，頂端接有阻值為〃的電X-4MX

阻。將一根金屬棒從導(dǎo)軌上的.必處由靜止釋放。已知棒的長度為乙質(zhì)量為例電阻為xXXX

入金屬棒始終在磁場中運動，處于水平且與導(dǎo)軌接觸良好，忽視導(dǎo)軌的電阻。重力加

速度為goXXXX

a.分析金屬棒的運動狀況，并求出運動過程的最大速度片和整個電路產(chǎn)生的最大xXXX

電熱功率區(qū)

XXX

b.若導(dǎo)體棒下落時間為￡時，其速度為匕（水片）,求其下落高度人

圖甲

（2）直流電動機是一種運用直流電流的動力裝置，是依據(jù)通電線圈在磁場中受到安培力的原理制成的。如圖

乙所示是一臺直流電動機模型示意圖，固定部分（定子）裝了一對磁極，旋轉(zhuǎn)部分（轉(zhuǎn)子）裝設(shè)圓柱形鐵芯,

將線圈固定在轉(zhuǎn)子鐵芯上，能與轉(zhuǎn)子一起繞軸轉(zhuǎn)動。線圈經(jīng)過

滑環(huán)、電刷與電源相連，電源電動勢為區(qū)內(nèi)阻不計。電源與

線期之間連接阻值為A的定值電阻。不計線圈內(nèi)阻及電機損

耗3

若轉(zhuǎn)軸上纏繞足夠長的輕繩?繩下端懸掛一質(zhì)量為m的

重物，接通電源，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動帶動重物上升，最終重物以速度

H勻速上升；

若將電源處短接（相當于去掉電源，導(dǎo)線把線圈與電阻

連成閉合電路），釋放重物，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，重物質(zhì)量勿不變。

重物最終以上勻速下落；

依據(jù)以上信息，寫出的與燈的關(guān)系式。

15.（2023昌平二24題）（20分）

當一個較為困難的物理過程在某一方面的特征與一個簡潔的物理過程特征相同時，我們可以通過探討簡潔物理

過程的規(guī)律了解困難的物理過程。如對平拋運動的探討可以轉(zhuǎn)化為探討豎直方向和水平方向的直線運動。

（1）小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動，則小球在水平地面上形成投影

的運動是簡諧運動，這是可以證明的結(jié)論。設(shè)小球的質(zhì)量為加，角速度

為3,半徑為人從起先計時經(jīng)時間，小球位置如圖15所示。

圖3

a.取過圓心。水平向右為才軸，則小球的位

移在％軸方向上的重量可表示為尸Isin3t0

:以此為例，寫出小球在x軸方向的速度修、加

速度&及合外力月隨時間￡的變更關(guān)系。

0.物體做簡諧運動時，回更力應(yīng)當滿足后一

圖”圖17”

kx。則反映該投影是簡諧運動中的k值是多

少？

（2）如圖16所示，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌間距為〃左端接一阻值為〃的定值電阻；導(dǎo)軌處在

磁感應(yīng)強度為〃的勻強磁場中，磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直。一根與導(dǎo)軌垂直的銅棒在導(dǎo)軌上做振幅為力的簡諧

運動，振動周期為7。已知銅棒電阻為八導(dǎo)軌的電阻不計。

a.在圖17中畫出通過電阻”的電流，隨時間「變更的圖像。

b.求在一個周期7內(nèi)，電住斤產(chǎn)生的焦耳熱。

參考答案

123456

CDDBCB

7.（16分）解析：

（1）由法拉第電磁感應(yīng)定律七=包（2分）

△0=即2_叫/（1分）

△/=，］（1分）

解得E=a）'（2分）

（2）等效電路圖如答圖2所示（2分）

答圖2

導(dǎo)體棒切割產(chǎn)生電動勢E=綜/%（1分）

由閉合電路歐姆定律1=三（1分）

R+r

解得/=且必（2分）

R+r

（3）不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即磁通量的變更為零=0（1分）

Bl(l+vot)-l3f=O（1分）

解得B=&~（2分）

/+3

8.（16分）

（1）（6分）ab桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=Blv

依據(jù)全電路歐姆定律/=一也

R+r

代入數(shù)據(jù)解得1=0.80A,方向從M到P

（2）（4分）桿做勻速直線運動，拉力等于安培力

依據(jù)安培力公式有F=BI1

代入數(shù)據(jù)解得F=0.16N

（3）（6分）撤去拉力后，依據(jù)能量守恒

電路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=^mv2=O.2J

依據(jù)焦耳定律。二尸/?”可知Q=—g

R+r

代入數(shù)據(jù)解得QR=0.16J

9.（1）1A（2）1VN點電勢高（3）Pr=2W4=2W

解：（1）導(dǎo)體棒MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢8小=2V

通過導(dǎo)體棒的電流為：/=—=1A

R+r

（2）導(dǎo)體棒兩端的電壓U=/H=1V

N點電勢高于M點。（5分）

（3）導(dǎo)體棒所受安培力的大小為F*=8〃=0.4N

由于導(dǎo)體棒做勻速運動，所以拉力尸二尸中則：拉力尸的功率PF=FV=2W

由于外力做功全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱.則電路的熱功率為=分=2\￥（6分）

10.(16分)

（1）感應(yīng)電動勢：E=BLv3分

解得：E=1.2V1分

E

（2）感應(yīng)電流：I=----2分

R+r

解得：1=2.0A

金屬桿所受安培力：F安二BIL2分

解得：F安=0.40N1分

重力大小：G=F安1分

重力的功率：PG=GV2分

解得：PG-2.4W1分

（3）M、N兩端的電壓：Uw=IR2分

解得：U=0.80V1分

11.（18分）

解：［1）依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動勢￡=包①

設(shè)導(dǎo)體向右運動了N時間，則這段時間內(nèi)磁通量的變更量△歸②

藤立①②式可得：E=BLv③（5分）

12）依據(jù)楞次定律可以推斷導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流的方向為順時針方向。

依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電路產(chǎn)生的感生電動勢￡=乃產(chǎn)皆④

導(dǎo)體環(huán)的總電阻網(wǎng)=⑤

依據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中的電流/=與⑥

R，

騏立④⑤⑥式可得：—⑦（8分）

Xr

（3）在（1）中非靜電力是洛倫茲力沿導(dǎo)體棒方向的分力；在（2）中非靜電力是感生電場力。

在感生電場中不能建立“電勢”的概念。因為在感生電場中電荷沿電場線運動一周，感生電場力做功不為零,

即感生電場力做功與路徑有關(guān)，因此無法建立“電勢能”的概念，也就無法建立“電勢”的概念。

（5分）

12.（18分）

解：（1）金屬桿下落中受重力和安培力兩個力作用，其運動滿足：〃斗一她士=〃也（1分）

R+r

金屬桿做加速度減小的加速運動，當加速度為零時，速度達到最大，

"陪=￡,FjBIL/=鬻^0分）

解得：v=巨皿.（2分）

2B*

（2）該同學(xué)的做法不正確；（1分）

解：從金屬桿起先下落到剛好達到最大速度的過程中，由動能定理有:

u,1、

，蛆-％=5,嗚（2分）

"，好_20=]〃（|^）2

9〃心2R2

解得：。總=mgx--^―（I分）

OLyL

。“=蠹肅7=乳期-*）（2分）

（3）電動勢Etf=BLv,因金屬桿達到最大速度后做勻速直線運動，

由平衡條件有：G=F安二BIL（1分）

在At時間內(nèi)，重力對金屬桿所做的功Wc=GvAt=F女v△t=BILvAt（1分）

電路獲得的電能W小qE曲EsIAt=BILvAt（2#）

故重力對金屬桿所做的功M等于電路獲得的電能W電

回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2（R+r）At=b：R+r）IAt=qE聲E感IAt斗'電（2分）

故電能、電等于整個回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q。

13.

△w_AB

-----=A------=-----------（2分）

A/AfAZ

AB

（2分）

A/

所以：-km-<1分）-T）或向下減弱（時間27?7）;

44

b,由汐電1=FQnr

綜上三點可知：磁場向上增強才

4=嗎8（3分）

之一周期加速。

E占b.做圓周運動的向心力由洛

所以5=生=紅二匕則Bev=

（2分）}

2nr2nr2

（2）a,S和8；是由同一個電流產(chǎn)生的,因此磁場方向總相向;由（1）間中的b結(jié)論可牟

由圖2可知：5處的磁場向上才可費提供做圓周運動的向心力（時間0~1）：

對①式

由圖2可知：咯生電場的電場線方向以時針電子才可能加速.所以瓦可以是向上增強（時間。?

所以：吟

妝=9

△/2

因為r=o時：氏=0、&R，所以

（其它解法正確均得分）

14.

(1)a.金屬棒向下運動切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，合力向下減小,

減小的加速運動；當安培力和重力相等時，金屬棒做勻速運動。（3分）

由法拉第電磁感應(yīng)定律e=BI.v

由閉合電路歐姆定律e=iR

由安培力表達式卜安=8式

圖甲