2017年全国各地高考物理真题汇编-L单元 电磁感应

L1 电磁感应现象、楞次定律

15．L1[2017·全国卷Ⅲ] 如图所示，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U 形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ 置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS ，一圆环形金属线框T 位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )

图1

A ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿逆时针方向

B ．PQRS 中沿顺时针方向，T 中沿顺时针方向

C ．PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿逆时针方向

D ．PQRS 中沿逆时针方向，T 中沿顺时针方向

15．D [解析] 金属杆PQ 突然向右运动，则其速度v 方向向右，由右手定则可得，金属杆PQ 中的感应电流方向由Q 到P ，则PQRS 中感应电流方向为逆时针方向．PQRS 中感应电流产生垂直纸面向外的磁场，故环形金属线框T 中为阻碍此变化，会产生垂直纸面向里的磁场，则T 中感应电流方向为顺时针方向，D 正确．

12．L1、L4[2017·天津卷] 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E ，电容器的电容为C .两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ，电阻不计．炮弹可视为一质量为m 、电阻为R 的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S 接1，使电容器完全充电．然后将S 接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B 的匀强磁场(图中未画出)，MN 开始向右加速运动．当MN 上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN 达到最大速度，之后离开导轨．问：

图1

(1)磁场的方向；

(2)MN 刚开始运动时加速度a 的大小；

(3)MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q 是多少． 12．[答案] (1)垂直于导轨平面向下 (2)BlE mR (3)B 2l 2C 2E m ＋B 2l 2C

[解析] (1)垂直于导轨平面向下．

(2)电容器完全充电后，两极板间电压为E ，当开关S 接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN 的电流为I ，有

I ＝E

R

① 设MN 受到的安培力为F ，有 F ＝IlB ②

由牛顿第二定律，有 F ＝ma ③

联立①②③式得 a ＝BlE

mR

④

(3)当电容器充电完毕时，设电容器上电荷量为Q 0，有 Q 0＝CE ⑤

开关S 接2后，MN 开始向右加速运动，速度达到最大值v max 时，设MN 上的感应电动势为E ′，有

E ′＝Bl v max ⑥

依题意有E ′＝Q

C

⑦

设在此过程中MN 的平均电流为I ，MN 上受到的平均安培力为F ，有 F ＝IlB ⑧

由动量定理，有 F Δt ＝m v max ⑨

又I Δt ＝Q 0－Q ○

10 联立⑤⑥⑦⑧⑨⑩式得 Q ＝B 2l 2C 2E m ＋B 2l 2C ⑪

L2 法拉第电磁感应定律、自感

19．L2[2017·北京卷] 图a 和图b 是教材中演示自感现象的两个电路图，L 1和L 2为电感线圈．实验时，断开开关S 1瞬间，灯A 1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S 2，灯A 2逐渐变亮，而另一个相同的灯A 3立即变亮，最终A 2与A 3的亮度相同．下列说法正确的是( )

a b

A ．图a 中，A 1与L 1的电阻值相同

B ．图a 中，闭合S 1，电路稳定后，A 1中电流大于L 1中电流

C ．图b 中，变阻器R 与L 2的电阻值相同

D ．图b 中，闭合S 2瞬间，L 2中电流与变阻器R 中电流相等

19．C [解析] 分析图a ，断开开关S 1瞬间，A 1突然闪亮，说明流经A 1的电流瞬间增大，从而得到S 1闭合，电路稳定时，A 1中的电流小于L 1中的电流，所以选项B 错误．由并联电路特点可知，A 1的电阻值大于L 1的电阻值，所以选项A 错误．分析图b ，开关S 2闭合后，灯A 2逐渐变亮，A 3立即变亮，说明闭合S 2瞬间A 2与A 3中的电流不相等，那么L 2与R 中的电流也不相等，所以选项D 错误．最终A 2与A 3亮度相同，说明流经A 2与A 3的电流相同，由欧姆定律可知，R 与L 2的电阻值相等，所以选项C 正确．

L3 电磁感应与电路的综合 L4 电磁感应与力和能量的综合

18．L4[2017·全国卷Ⅰ] 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 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( )

图1

A B C D

图1

18．A [解析] 紫铜薄板上下及左右振动，都存在磁通量变化的为选项A 所示方案． 12．L1、L4[2017·天津卷] 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮示意如图，图中直流电源电动势为E ，电容器的电容为C .两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l ，电阻不计．炮弹可视为一质量为m 、电阻为R 的金属棒MN ，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S 接1，使电容器完全充电．然后将S 接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B 的匀强磁场(图中未画出)，MN 开始向右加速运动．当MN 上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN 达到最大速度，之后离开导轨．问：

图1

(1)磁场的方向；

(2)MN 刚开始运动时加速度a 的大小；

(3)MN 离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q 是多少． 12．[答案] (1)垂直于导轨平面向下 (2)BlE mR (3)B 2l 2C 2E m ＋B 2l 2C

[解析] (1)垂直于导轨平面向下．

(2)电容器完全充电后，两极板间电压为E ，当开关S 接2时，电容器放电，设刚放电时流经MN 的电流为I ，有

I ＝E

R

① 设MN 受到的安培力为F ，有