2019届高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题13电磁感应题型抢分卷

专题13 电磁感应题型抢分卷一、考法分析和解题技法二、真题再现考例1 (2017课标卷Ⅰ，T18)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( )【答案】A【考法】电磁感应现象及判断。

考例2 (2017课标卷Ⅲ，T15)如图，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( )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 【答案】D【解析】金属杆PQ 突然向右运动，在运动开始的瞬间，闭合回路PQRS 中磁场方向垂直纸面向里，磁通量增大，由楞次定律可判断，闭合回路PQRS 中感应电流产生的磁场垂直纸面向外，由安培定则可判断感应电流方向为逆时针；由于闭合回路PQRS 中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，与原磁场方向相反，则T 中磁通量减小，由楞次定律可判断，T 中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里，由安培定则可知T 中感应电流方向为顺时针，选项D 正确．【考法】楞次定律的理解及应用。

考例3 (2018全国卷III ，T20)（多选）如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ 和一导线框R ，R 在PQ 的右侧。

导线PQ 中通有正弦交流电流i ，i 的变化如图(b)所示，规定从Q 到P 为电流的正方向。

导线框R 中的感应电动势( )A. 在4Tt =时为零 B. 在2Tt =时改变方向C. 在2Tt =时最大，且沿顺时针方向D. 在t T 时最大，且沿顺时针方向 【答案】AC【考法】法拉第电磁感应定律的理解及应用。

考例4 (2015课标卷Ⅱ，T15)如图，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上．当金属框绕ab 边以角速度ω逆时针转动时，a 、b 、c 三点的电势分别为U a 、U b 、U c .已知bc 边的长度为l .下列判断正确的是( )A ．U a ＞U c ，金属框中无电流B ．U b ＞U c ，金属框中电流方向沿a →b →c →aC ．U bc ＝－12Bl 2ω，金属框中无电流D ．U bc ＝12Bl 2ω，金属框中电流方向沿a →c →b →a【答案】C【考法】导体切割磁感线产生感应电动势的计算。

考例5 (2015福建卷，T18)如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R 的金属条制成的矩形线框abcd ，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B 中．一接入电路电阻为R 的导体棒PQ ，在水平拉力作用下沿ab 、dc 以速度v 匀速滑动，滑动过程PQ 始终与ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦．在PQ 从靠近ad 处向bc 滑动的过程中( )A ．PQ 中电流先增大后减小B ．PQ 两端电压先减小后增大C ．PQ 上拉力的功率先减小后增大D ．线框消耗的电功率先减小后增大 【答案】C【解析】设PQ 左侧电路的电阻为R x ，则右侧电路的电阻为3R －R x ，所以外电路的总电阻为R 外＝R xR －R x3R，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以B 错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ 中的电流，I ＝E R ＋R 外先减小后增大，故A 错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即F ＝BIL ，拉力的功率P ＝BILv ，故先减小后增大，所以C 正确；外电路的总电阻R 外＝R xR －R x 3R ，最大值为34R ，小于导体棒的电阻R ，又外电阻先增大后减小，由电源的输出功率与外电阻的关系图象可知，线框消耗的电功率先增大后减小，故D 错误．【考法】电磁感应中的电路问题。

考例6 (2018全国卷II ，T18)如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l ，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。

一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动，线框中感应电流i 随时间t 变化的正确图线可能是( )【答案】D【考法】电磁感应中的图象问题。

考例7 (2016浙江卷，T16)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长l a＝3l b，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则( )A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4D．a、b线圈中电功率之比为3∶1【答案】B【考法】电磁感应中的能量问题。

三、试题预测预测1 如图所示，一个U形金属导轨水平放置，其上放有一个金属导体棒ab，有一个磁感应强度为B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面，且与竖直方向的夹角为θ.在下列各过程中，一定能在轨道回路中产生感应电流的是( )A ．ab 向右运动，同时使θ减小B ．磁感应强度B 减小，θ角同时也减小C ．ab 向左运动，同时增大磁感应强度BD ．ab 向右运动，同时增大磁感应强度B 和θ角(0°<θ<90°) 【答案】A【解析】设此时回路面积为S ，据题意，磁通量Φ＝BS cos θ，A 选项中，S 增大，θ减小，即cos θ增大，则Φ增大，所以A 对；B 选项中，磁感应强度B 减小，θ减小即cos θ增大，则Φ可能不变，B 错；C 选项中，S 减小，磁感应强度B 增大，则Φ可能不变，C 错；D 选项中，S 增大，磁感应强度B 增大，θ增大，cos θ减小，则Φ可能不变，D 错．【考法】电磁感应现象及判断。

预测2 如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i 随时间t 的变化关系如图乙所示．在0～T 2时间内，直导线中电流向上，则在T2～T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力的合力方向分别是( )A ．顺财针，向左B ．逆时针，向右C ．顺时针，向右D ．逆时针，向左【答案】B【考法】楞次定律的理解及应用。

预测3 （多选）如图所示，在边长为a 的等边三角形区域内有匀强磁场B ，其方向垂直于纸面向外，一个边长也为a 的等边三角形导线框架EFG 正好与上述磁场区域的边界重合，而后绕其几何中心O点在纸面内以角速度ω顺时针方向匀速转动，于是线框EFG中产生感应电动势，若转过60°后线框转到图中的虚线位置，则在这段时间内( )A．感应电流方向为E→G→F→EB．感应电流方向为E→F→G→EC．平均感应电动势大小等于3ωa2B 4πD．平均感应电动势大小等于3ωa2B 3π【答案】BC【解析】根据题意，穿过线框的磁通量变小，根据楞次定律，感应电流的磁场方向与原磁场相同，再由安培定则可知感应电流方向为E→F→G→E，A项错误，B项正确；根据几何关系可得，磁场穿过线框的有效面积减小了ΔS＝312a2，根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势E＝ΔSΔtB＝3ωa2B4π，C项正确，D项错误．【考法】法拉第电磁感应定律的理解及应用。

预测4 图为法拉第圆盘发电机的示意图，半径为r的导体圆盘绕竖直轴以角速度ω逆时针(从上向下看)旋转，匀强磁场B竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为R 的定值电阻，忽略圆盘电阻与接触电阻，则( )A．流过定值电阻的电流方向为a到bB．b、a间的电势差为Bωr2C．若ω增大到原来的2倍，则流过定值电阻的电流增大到原来的2倍D．若ω增大到原来的2倍，则流过定值电阻的电流增大到原来的4倍【答案】C【考法】导体切割磁感线产生感应电动势的计算。

预测5 （多选）如图甲所示的电路中，电阻R 1＝R ，R 2＝2R ，单匝圆形金属线圈半径为r 2，圆心为O ，线圈导线的电阻为R ，其余导线的电阻不计．半径为r 1(r 1<r 2)、圆心为O 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B 随t 变化的关系图象如图乙所示，电容器的电容为C .闭合开关S ，t 1时刻开始电路中的电流稳定不变，下列说法正确的是( )A ．电容器上极板带正电B ．t 1时刻，电容器所带的电荷量为CB 1πr 214t 1C ．t 1时刻之后，线圈两端的电压为3B 1πr 214t 1D ．t 1时刻之后，R 1两端的电压为B 2πr 224t 2【答案】AC【解析】根据楞次定律可知，线圈产生了沿逆时针方向的感应电流，则电容器上极板带正电，故A 正确；根据法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt ＝ΔB Δt S ＝B 1t 1πr 21＝B 1πr 21t 1，电流为I ＝E R 1＋R 2＋R ＝B 1πr 214Rt 1，U R 2＝I ·2R ＝B 1πr 214Rt 1·2R ＝B 1πr 212t 1，电容器所带的电荷量Q ＝CU R 2＝CB 1πr 212t 1，故B 错误；t 1时刻之后，线圈两端的电压U ＝I ·(R 1＋R 2)＝3B 1πr 214t 1，故C 正确；t 1时刻之后，R 1两端的电压为U ＝IR 1＝B 1πr 214t 1＝B 2πr 214t 2，故D 错误． 【考法】电磁感应中的电路问题。

预测6 有一种信号发生器的工作原理可简化为如图所示的情形，竖直面内有半径均为R 且相切于O 点的两圆形区域，其内存在水平恒定的匀强磁场，长为2R 的导体杆OA ，以角速度ω绕过O 点的固定轴，在竖直平面内顺时针匀速旋转．已知t ＝0时刻，导体杆恰好位于两圆的共切线上，下列描述导体杆两端电势差U AO 随时间变化的图象可能正确的是( )【答案】A【考法】电磁感应中的图象问题。

预测7 （多选）如图所示电路，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可忽略不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用．金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是( )A．作用在金属棒上各力的合力做功为零B．重力做的功等于系统产生的电能C．金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热D．金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热【答案】AC【解析】根据动能定理，合力做的功等于动能的增量，故A对；重力做的功等于重力势能的减少，重力做的功等于克服F所做的功与产生的电能之和，而克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热，所以B、D错，C对．【考法】电磁感应中的动力学与能量问题。