浙江省诸暨市牌头中学高三物理二轮复习专题10 电磁感应练习

合集下载

2021届高考物理二轮复习：电磁感应练习

2021届高考物理：电磁感应二轮练习含答案专练：电磁感应**一、选择题1、如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0 时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t ＝t1时刻断开S．下列表示A、B两点间电压U AB随时间t变化的图象中，正确的是()2、如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。

在将磁铁的S极插入线圈的过程中()A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥C．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引3、在一空间有方向相反，磁感应强度大小均为B的匀强磁场，如图所示，垂直纸面向外的磁场分布在一半径为a的圆形区域内，垂直纸面向里的磁场分布在除圆形区域外的整个区域，该平面内有一半径为b(b>2a)的圆形线圈，线圈平面与磁感应强度方向垂直，线圈与半径为a 的圆形区域是同心圆。

从某时刻起磁感应强度在Δt 时间内均匀减小到B 2，则此过程中该线圈产生的感应电动势大小为( )A ．πB (b 2－a 2)2Δt B ．πB (b 2－2a 2)ΔtC ．πB (b 2－a 2)ΔtD ．πB (b 2－2a 2)2Δt4、如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN 恰与磁场边缘平齐。

若第一次将线框从磁场中以恒定速度v 1向右匀速拉出，第二次以线速度v 2让线框绕轴MN 匀速转过90°。

为使两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则( )A ．v 1∶v 2＝2∶πB ．v 1∶v 2＝π∶2C ．v 1∶v 2＝1∶2D ．v 1∶v 2＝2∶15、如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd ，ab 边长大于bc 边长．从置于垂直纸面向里、边界为MN 的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN ．第一次ab 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 1，通过线框导体横截面的电荷量为q 1；第二次bc 边平行MN 进入磁场，线框上产生的热量为Q 2，通过线框导体横截面的电荷量为q 2，则( )A ．Q 1>Q 2 q 1＝q 2B ．Q 1>Q 2 q 1>q 2C ．Q 1＝Q 2 q 1＝q 2D ．Q 1＝Q 2 q 1>q 26、(多选)半径分别为r 和2r 的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r 、电阻为R的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下。

物理高三复习电磁感应规律及其应用专项练习题(带答案)

物理高三复习电磁感应规律及其应用专项练习题（带答案）电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会发生电动势，下面是电磁感应规律及其运用专项练习题，请考生仔细练习。

一、选择题(共8小题，每题4分，共32分。

在每题给出的四个选项中，第1～6题只要一项契合标题要求，第7～8题有多项契合标题要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

)1.(2021新课标全国卷，15)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边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势区分为Ua、Ub、Uc。

bc边的长度为l。

以下判别正确的选项是()A.UaUc，金属框中无电流B.UbUc，金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-Bl2，金属框中无电流D.Ubc=Bl2，金属框中电流方向沿a-c-b-a2.(2021重庆理综，4)图为无线充电技术中运用的受电线圈表示图，线圈匝数为n，面积为S。

假定在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1平均添加到B2，那么该段时间线圈两端a和b之间的电势差b(A.恒为B.从0平均变化到C.恒为-D.从0平均变化到-3.(2021安徽理综，19)如下图，abcd为水平放置的平行形润滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。

金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，坚持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动进程中与导轨接触良好)。

那么()A.电路中感应电动势的大小为B.电路中感应电流的大小为C.金属杆所受安培力的大小为D.金属杆的发热功率为4.(2021福建理综，18)如图，由某种粗细平均的总电阻为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，滑动进程PQ一直与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。

高考物理电磁感应现象压轴题二轮复习word

高考物理电磁感应现象压轴题二轮复习word一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图甲所示，MN 、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 30°角固定，M 、P 之间接电阻箱R ，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 1T ．质量为m 的金属杆ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r ，现从静止释放杆ab ，测得最大速度为v m ．改变电阻箱的阻值R ，得到v m 与R 的关系如图乙所示．已知轨距为L = 2m ，重力加速度g 取l0m/s 2，轨道足够长且电阻不计．求：(1)杆ab 下滑过程中流过R 的感应电流的方向及R =0时最大感应电动势E 的大小； (2)金属杆的质量m 和阻值r ；(3)当R =4Ω时，求回路瞬时电功率每增加2W 的过程中合外力对杆做的功W ．【答案】(1)电流方向从M 流到P ，E =4V (2)m =0.8kg ，r =2Ω (3)W =1.2J 【解析】本题考查电磁感应中的单棒问题，涉及动生电动势、闭合电路欧姆定律、动能定理等知识．(1)由右手定则可得，流过R 的电流方向从M 流到P 据乙图可得，R=0时，最大速度为2m/s ，则E m = BLv = 4V (2)设最大速度为v ，杆切割磁感线产生的感应电动势 E = BLv 由闭合电路的欧姆定律EI R r=+ 杆达到最大速度时0mgsin BIL θ-= 得 2222sin sin B L mg mg v R r B Lθθ=+ 结合函数图像解得：m = 0.8kg 、r = 2Ω(3)由题意：由感应电动势E = BLv 和功率关系2E P R r =+得222B L V P R r=+则22222221B L V B L V P R r R r∆=-++ 再由动能定理22211122W mV mV =- 得22()1.22m R r W P J B L +=∆=2．如图所示，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B ＝0.5T .在匀强磁场区域内，有一对光滑平行金属导轨，处于同一水平面内，导轨足够长，导轨间距L ＝1m ，电阻可忽略不计．质量均为m ＝lkg ，电阻均为R ＝2.5Ω的金属导体棒MN 和PQ 垂直放置于导轨上，且与导轨接触良好．先将PQ 暂时锁定，金属棒MN 在垂直于棒的拉力F 作用下，由静止开始以加速度a ＝0.4m /s 2向右做匀加速直线运动，5s 后保持拉力F 的功率不变，直到棒以最大速度v m 做匀速直线运动.(1)求棒MN 的最大速度v m ；(2)当棒MN 达到最大速度v m 时，解除PQ 锁定，同时撤去拉力F ，两棒最终均匀速运动.求解除PQ 棒锁定后，到两棒最终匀速运动的过程中，电路中产生的总焦耳热.(3)若PQ 始终不解除锁定，当棒MN 达到最大速度v m 时，撤去拉力F ，棒MN 继续运动多远后停下来?（运算结果可用根式表示）【答案】（1）25m /s m v = （2）Q =5 J （3）405m x = 【解析】【分析】【详解】(1)棒MN 做匀加速运动，由牛顿第二定律得：F -BIL =ma 棒MN 做切割磁感线运动，产生的感应电动势为：E =BLv 棒MN 做匀加速直线运动，5s 时的速度为：v =at 1=2m/s 在两棒组成的回路中，由闭合电路欧姆定律得：2E I R=联立上述式子，有：222B L atF ma R=+代入数据解得：F =0.5N 5s 时拉力F 的功率为：P =Fv 代入数据解得：P =1W棒MN 最终做匀速运动，设棒最大速度为v m ，棒受力平衡，则有：0m mPBI L v -= 2mm BLv I R=代入数据解得:25m/s m v =(2)解除棒PQ 后，两棒运动过程中动量守恒，最终两棒以相同的速度做匀速运动，设速度大小为v ′，则有：2m mv mv '=设从PQ 棒解除锁定，到两棒达到相同速度，这个过程中，两棒共产生的焦耳热为Q ，由能量守恒定律可得：2211222m Q mv mv '=-⨯ 代入数据解得：Q =5J ；(3)棒以MN 为研究对象，设某时刻棒中电流为i ，在极短时间△t 内，由动量定理得：-BiL △t =m △v对式子两边求和有：()()m BiL t m v ∑-∆=∑∆ 而△q =i △t对式子两边求和，有:()q i t ∑∆=∑∆ 联立各式解得：BLq =mv m ，又对于电路有：2E q It t R==由法拉第电磁感应定律得：BLxE t= 又2BLxq R=代入数据解得：405m x =3．如图，两足够长的平行金属导轨平面与水平面间夹角为=30θ︒，导轨电阻忽略不计，二者相距l =1m ，匀强磁场垂直导轨平面，框架上垂直放置一根质量为m =0.1kg 的光滑导体棒ab ，并通过细线、光滑滑轮与一质量为2m 、边长为2l正方形线框相连，金属框下方h =1.0m 处有垂直纸面方向的长方形有界匀强磁场，现将金属框由静止释放，当金属框刚进入磁场时，电阻R 上产生的热量为1Q =0.318J ，且金属框刚好能匀速通过有界磁场。

2021届高三物理二轮强化综合复习训练电磁感应

2021届高三物理二轮强化综合复习训练电磁感应1.如图所示,水平放置的U 形光滑框架上接一个阻值为0R 的电阻,放在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B 的匀强磁场中,一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 的作用下,由静止开始运动距离d 后速度为v ,半圆形硬导体AC 的电阻为r ,其余电阻不计.下列说法不正确的是( )A.此时AC 两端电压为002AC BLvR U R r=+ B.此过程中回路产生的热量212Q Fd mv =-C.此过程中通过电阻0R 的电荷量为02BLd q Rr=+ D.此过程所用时间22012()B L d t mv F R r=++ 2.如图所示,匀强磁场中固定有金属框架ABC ,框架平面与磁场方向垂直,导体棒DE 在框架上从B 点开始沿图示方向匀速平移,框架和导体棒材料相同、粗细相同，接触电阻不计,图示位置框架与导体棒形成等腰三角形,则( )A.回路中感应电流保持一定B.回路中的磁通量的变化率一定C.回路中的感应电动势一定D.DE棒受到的拉力一定3.如图所示,位于同一绝缘水平面内的两根固定金属导轨MN M N''、电阻不计,两导轨之间存在竖直向下的匀强磁场.现将两根粗细均匀、电阻分布均匀的相同铜棒ab cd、放在两导轨上,若两棒从图示位置以相同的速度沿MN方向做匀速直线运动,运动过程中始终与两导轨接触良好,且始终与导轨MN垂直,不计一切摩擦,则下列说法正确的是( )A.回路中有顺时针方向的感应电流B.回路中的感应电流不断增大C.回路中的热功率不断增大D.两棒所受安培力的合力不断减小4.闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场.若第一次用时间t拉出,外力所做的功为1W,外力的功率为1P,通过导线横截面的电荷量为1q;第二次用时间3t拉出,外力所做的功为2W,外力的功率为P,通过导线横截面的电荷量为2q,则( )2A.121212W W P P q q3,3,===,,W W P P q q==< B.121212C.121212W W P P q q,9,3===W W P P q q=== D.1212123,9,5.如图所示,在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方,有三个大小相同且用相同的金属材料制成的正方形线框,线框平面与磁场方向垂直.A 线框有一个缺口,B C 、线框都闭合,但B 线框导线的横截面积比C 线框大.现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放,下列关于它们落地时间的说法，正确的是( )A.三个线框同时落地B.三个线框中,A 线框最后落地C.B 线框在C 线框之后落地D.B 线框和C 线框在A 线框之后同时落地6.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3a b l l ＝，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 、线圈中感应电流之比为3∶4C.a b 、线圈中感应电动势之比为9∶1D.a b 、线圈中电功率之比为3∶17.如图甲所示，一个匝数100n =的圆形导体线圈，面积210.4m S =，电阻1r =Ω。

高三物理新课标电磁感应规律及其应用复习题(含答案)

高三物理新课标电磁感应规律及其应用复习题（含答案）电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会发生电动势，以下是电磁感应规律及其运用温习题，请考生练习。

一、选择题(共8小题，每题5分，共40分。

在每题给出的四个选项中，第1～5题只要一项契合6～8题有多项契合标题要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

)1.有一个磁悬浮玩具，其原理是应用电磁铁发生磁性，让具有磁性的玩偶动摇地飘浮起来，其结构如下图。

假定图中电源的电压恒定，可变电阻为一可随意改动电阻大小的装置，那么以下表达正确的选项是()A.电路中的电源必需是交流电源B.电路中的a端须衔接直流电源的负极C.假定添加盘绕软铁的线圈匝数，可添加玩偶飘浮的最大高度D.假定将可变电阻的电阻值调大，可添加玩偶飘浮的最大高度2.如下图，一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路。

虚线MN 右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。

回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD一直与MN 垂直。

从D点抵达边界末尾到C点进入磁场为止，以下说法中正确的选项是()A.感应电流方向为顺时针方向B.CD段直导线一直不受安培力C.感应电动势的最大值E = BdvD.感应电动势的平均值=Bdv3. (2021唐山一模)如下图，一呈半正弦外形的闭合线框abc，ac=l，匀速穿过边界宽度也为l的相邻磁感应强度大小相反的匀强磁场区域，整个进程中线框中感应电流图象为(取顺时针方向为正方向)()4.如下图，有一闭合的等腰直角三角形导线ABC。

假定让它沿BA的方向匀速经过有清楚边界的匀强磁场(场区宽度大于直角边长)，以逆时针方向为正，从图示位置末尾计时，在整个进程中，线框内的感应电流随时间变化的图象是图中的()5.(2021长春质量监测)如下图，用一根横截面积为S的粗细平均的硬导线R的圆环，把圆环一半置于平均变化的磁场中，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小随时间的变化率=k(k0)，ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为，那么以下说法中正确的选项是()A.圆环具有扩张的趋向B.圆环中发生逆时针方向的感应电流C.图中ab两点间的电压大小为kR2D.圆环中感应电流的大小为6.如下图的正方形导线框abcd，电阻为R，现维持线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域。

高三物理第二轮复习电磁感应专题练习试卷(后附答案)

高三物理第二轮复习电磁感应专题练习试卷（后附答案）电磁感应1.如图所示，一导线弯成半径为a 的半圆形闭合回路。

虚线MN 右侧有磁感应强度为B 的匀强磁场。

方向垂直于回路所在的平面。

回路以速度v 向右匀速进入磁场，直径CD 始络与MN 垂直。

从D 点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是 A ．感应电流方向不变 B ．CD 段直线始终不受安培力 C ．感应电动势最大值E ＝Bav D ．感应电动势平均值14E Bav =π 2．绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与电源、电键相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．若保持电键闭合，则（）A ．铝环不断升高B ．铝环停留在某一高度C ．铝环跳起到某一高度后将回落D ．如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变3．如图所示，矩形闭台线圈放置在水平薄板上，有一块蹄形磁铁如图所示置于平板的正下方(磁极间距略大于矩形线圈的宽度)当磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到薄扳的摩擦力方向和线圈中产生感应电流的方向(从上向下看)是（）A ．摩擦力方向一直向左B ．摩擦力方向先向左、后向或右C ．感应电流的方向顺时针→逆时针→逆时针→顺时针D ．感应电流的方向顺时针→逆时针4．如图所示，A 为水平放置的橡胶圆盘，在其侧面带有负电荷─Q ，在A 正上方用丝线悬挂一个金属圆环B （丝线未画出），使B 的环面在水平面上与圆盘平行，其轴线与橡胶盘A的轴线O 1O 2重合。

现使橡胶盘A 由静止开始绕其轴线O 1O 2按图中箭头方向加速转动，则（）A ．金属圆环B 有扩大半径的趋势，丝线受到拉力增大BB ．金属圆环B 有缩小半径的趋势，丝线受到拉力减小C ．金属圆环B 有扩大半径的趋势，丝线受到拉力减小D ．金属圆环B 有缩小半径的趋势，丝线受到拉力增大5．如图所示，一矩形线框竖直向上进入有水平边界的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，线框在磁场中运动时只受重力和磁场力，线框平面始终与磁场方向垂直。

浙江省诸暨市牌头中学高三物理二轮复习专题10电磁感应练习

专题十电磁感应1．法拉第“磁生电”这一伟大的发现引领人类进入了电气时代。

下列实验现象，不属于电磁感应现象的是( )2．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。

如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。

闭合S瞬间，套环立刻跳起。

某同学另找来器材再探究此实验，他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。

对比老师演示的实验，这位同学在实验时可能存在的问题是( )A．电源电压低B．线圈匝数过多C．线圈接在直流电源上D．套环的材料与老师的不同3．如图(a)、(b)所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则( )A．电路(a)中，断开S，A将渐渐变暗B．电路(a)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗知识内容考试要求困惑必考加试电磁感应定律 b楞次定律 c法拉第电磁感应定律 d电磁感应现象的两类情况 b互感和自感 b涡流、电磁阻尼和电磁驱动 b导线通电后，其下方的小磁针偏转通电导线AB在磁场中运动金属杆切割磁感线时，电流表指针偏转通电线圈在磁场中转动A B C DC．电路(b)中，断开S，A将渐渐变暗D．电路(b)中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗4．如图所示是研究通电自感实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R1，使它们都正常发光，然后断开电键S。

重新闭合电键S，则( )A．闭合瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变亮B．闭合瞬间，A2立刻变亮，A1逐渐变亮C．稳定后，L和R两端电势差一定相同D．稳定后，A1和A2两端电势差一定相同5．左图是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R。

右图是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化图象。

2019高考物理二轮复习电磁感应现象专题练习精品教育.doc

2019年高考物理二轮复习电磁感应现象专题练习学无止境，高中是人生成长变化最快的阶段，所以应该用心去想去做好每件事，查字典物理网为大家整理了电磁感应现象同步练习，希望可以帮助到更多同学!一、选择题(本大题共15小题,第1～12题每小题6分,13～15题每小题7分,共93分。

每小题至少一个答案正确,选不全得3分)1.关于感应电流,下列说法中正确的有 ()A.只要闭合电路内有磁通量,闭合电路中就有感应电流产生B.穿过螺线管的磁通量发生变化时,螺线管内部就一定有感应电流产生C.线圈不闭合时,即使穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中也不会有感应电流D.只要电路的一部分做切割磁感线运动,电路中就一定有感应电流2.(2019东营模拟)现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及开关如图所示连接。

下列说法中正确的是 ()A.开关闭合后,线圈A插入或拔出时都会引起电流计指针偏转B.线圈A插入线圈B中后,开关闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转C.开关闭合后,滑动变阻器的滑片P匀速滑动,会使电流计指针静止在中央零刻度D.开关闭合后,只有滑动变阻器的滑片P加速滑动,电流计指针才能偏转3.(2019上海高考)如图,磁场垂直于纸面,磁感应强度在竖直方向均匀分布,水平方向非均匀分布。

一铜制圆环用丝线悬挂于O点,将圆环拉至位置a后无初速释放,在圆环从a摆向b的过程中 ()A.感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B.感应电流方向一直是逆时针C.安培力方向始终与速度方向相反D.安培力方向始终沿水平方向4.甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定轴OO旋转,当它们以相同的角速度开始转动后,由于阻力,经相同的时间后便停止,若将两环置于磁感应强度为B的大小相同的匀强磁场中,乙环的转轴与磁场方向平行,甲环的转轴与磁场方向垂直,如图所示,当甲、乙两环同时以相同的角速度开始转动后,则下列判断中正确的是 ()A.甲环先停B.乙环先停C.两环同时停下D.无法判断两环停止的先后5.如图所示,闭合的矩形金属框abcd的平面与匀强磁场垂直,现金属框固定不动而磁场运动,发现ab边所受安培力的方向竖直向上,则此时磁场的运动可能是A.水平向右平动B.水平向左平动C.竖直向上平动D.竖直向下平动6.(2019桂林模拟)如图所示,在条形磁铁从图示位置绕O1O2轴转动90的过程中,放在导轨右端附近的金属棒ab将 ()A.向左运动B.向右运动C.静止不动D.因不知道条形磁铁的哪一端为N极,也不知道条形磁铁是顺时针转动还是逆时针转动,故无法判断7.把一条形磁铁从图示位置由静止释放,穿过采用双线绕法的通电线圈,此过程中条形磁铁做 ()A.减速运动B.匀速运动C.自由落体运动D.变加速运动8.(2019柳州模拟)如图所示,一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中,场中各点的磁感应强度为By=,y为该点到地面的距离,c为常数,B0为一定值。

高三物理二轮专题复习第10讲电磁感应

第10讲电磁感应1．(2018·全国卷Ⅰ·17)如图1，导体轨道OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O 为圆心．轨道的电阻忽略不计．OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆，M 端位于PQS 上，OM 与轨道接触良好．空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B .现使OM 从OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B 增加到B ′(过程Ⅱ)．在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM 的电荷量相等，则B ′B等于( )图1A.54B.32C.74D ．2 【考点定位】电磁感应、法拉第电磁感应定律【点评】应用二级结论：q ＝n ΔΦR可快速解题，重点是磁通量的计算【难度】中等 [答案] B[解析] 在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有 E 1＝ΔΦ1Δt 1＝B ⎝⎛⎭⎫12πr 2－14πr 2Δt 1根据闭合电路欧姆定律，有I 1＝E 1R 且q 1＝I 1Δt 1在过程Ⅱ中，有E 2＝ΔΦ2Δt 2＝(B ′－B )12πr 2Δt 2I 2＝E 2Rq 2＝I 2Δt 2又q 1＝q 2，即B ⎝⎛⎭⎫12πr 2－14πr 2R ＝(B ′－B )12πr 2R所以B ′B ＝32.2．(多选)(2018·全国卷Ⅰ·19)如图2，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路．将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态．下列说法正确的是( )图2A ．开关闭合后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动B ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向C ．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向D ．开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动【考点定位】互感现象、电磁感应条件、楞次定律、安培定则【难度】中等 [答案] AD[解析] 根据安培定则，开关闭合时铁芯中产生水平向右的磁场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动，A 项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N 极指北，B 、C 项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，这时直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动，D 项正确．3．(2018·全国卷Ⅱ·18)如图3，在同一水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( )图3【考点定位】右手定则、楞次定律、电磁感应图象问题【难度】中等[答案] D[解析]设线框中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为i.分析知，只有选项D 符合要求．4．(多选)(2018·全国卷Ⅲ·20)如图4(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i ，i 的变化如图(b)所示，规定从Q 到P 为电流正方向．导线框R 中的感应电动势( )图4A ．在t ＝T4时为零B ．在t ＝T2时改变方向C ．在t ＝T2时最大，且沿顺时针方向D ．在t ＝T 时最大，且沿顺时针方向【考点定位】交变电流图象问题、法拉第电磁感应定律、楞次定律【点评】由电流变化的图象分析出通过R 的磁通量的变化规律，判断出其斜率大小对应感应电动势大小【难度】中等 [答案] AC[解析] 在t ＝T 4时，交流电图线斜率为0，即磁场变化率为0，由E ＝ΔΦΔt ＝ΔBΔt S 知，E ＝0，A项正确；在t ＝T 2和t ＝T 时，图线斜率最大，在t ＝T2和t ＝T 时感应电动势最大．在T 4到T2之间，电流由Q 向P 减弱，导线在R 处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里，即R 中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T 2到3T 4时，R 中电动势也为顺时针方向，在34T 到T 时，R 中电动势为逆时针方向，C 项正确，B 、D 项错误．5．(2017·全国卷Ⅰ·18)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5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其左右振动的衰减最有效的方案是( )图5【考点定位】电磁阻尼、电磁感应条件【点评】与科学仪器结合、情景新颖【难度】较易[答案] A6.(2016·全国卷Ⅲ·25)如图6所示，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1＝kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计．求：图6(1)在t ＝0到t ＝t 0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t (t >t 0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．【考点定位】法拉第电磁感应定律、磁通量的计算【点评】虽然是双电源问题，但题目引导学生从总磁通量的变化角度去解题【难度】中等 [答案] (1)kt 0SR(2)B 0l v 0(t －t 0)＋kSt (B 0l v 0＋kS )B 0lR[解析] (1)在金属棒未越过MN 之前，穿过回路的磁通量的变化量为ΔΦ＝ΔBS ＝k ΔtS ① 由法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt ②由欧姆定律得i ＝ER ③由电流的定义得i ＝ΔqΔt ④联立①②③④式得|Δq |＝kSRΔt ⑤由⑤式得，在t ＝0到t ＝t 0的时间间隔内即Δt ＝t 0，流过电阻R 的电荷量q 的绝对值为|q |＝kt 0SR⑥(2)当t >t 0时，金属棒已越过MN .由于金属棒在MN 右侧做匀速运动，有F ＝F 安⑦式中，F 是外加水平恒力，F 安是金属棒受到的安培力．设此时回路中的电流为I ，F 安＝B 0lI ⑧ 此时金属棒与MN 之间的距离为s ＝v 0(t －t 0)⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝B 0ls ⑩ 回路的总磁通量为Φt ＝Φ＋Φ′⑪ 其中Φ＝B 1S ＝ktS ⑫由⑨⑩⑪⑫式得，在时刻t (t >t 0)，穿过回路的总磁通量为Φt ＝B 0l v 0(t －t 0)＋kSt ⑬ 在t 到t ＋Δt 的时间间隔内，总磁通量的改变量ΔΦt 为 ΔΦt ＝(B 0l v 0＋kS )Δt ⑭由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为 E t ＝ΔΦt Δt⑮由欧姆定律得I ＝E tR⑯联立⑦⑧⑭⑮⑯式得，F ＝(B 0l v 0＋kS )B 0lR.选择题中的考查重点在于产生感应电流的条件、楞次定律、右手定则、法拉第电磁感应定律的基本应用，往往结合图象、电路、历史中的著名实验、现代科技中的应用等创设新情景，总体难度不大.计算题在2013全国卷Ⅰ、2014全国卷Ⅱ、2016全国卷Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等年份出现过，一般考查电磁感应定律的应用，与力学问题结合时一般是匀速或静止时的平衡问题，较简单. 2013年的与电容器充电过程相结合较难，除外考点1 楞次定律与电磁感应定律的应用1．楞次定律中“阻碍”的主要表现形式 (1)阻碍原磁通量的变化——“增反减同”； (2)阻碍相对运动——“来拒去留”；(3)使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”； (4)阻碍原电流的变化(自感现象)——“增反减同”． (5)感应电流产生的“结果”阻碍引起感应电流的“原因”． 2．求感应电动势大小的五种类型 (1)磁通量变化型：E ＝n ΔΦΔt .(2)磁感应强度变化型：E ＝nS ΔBΔt .(3)面积变化型：E ＝nB ΔSΔt .(4)平动切割型：E ＝Bl v (v ⊥B )． (5)转动切割型：E ＝12Bl 2ω.注意：公式E ＝nS ΔB Δt 中的ΔBΔt 等于B －t 图象的斜率．3．电磁感应现象中的电源与电路(1)产生感应电动势的那部分导体相当于电源． (2)在电源内部电流由负极流向正极．(3)电源两端的电压为路端电压．(多选)(2018·湖南省常德市期末检测)2017年9月13日，苹果在乔布斯剧院正式发布旗下三款iPhone新机型，除了常规的硬件升级外，三款iPhone还支持快充和无线充电．图7甲为兴趣小组制作的无线充电装置中的受电线圈示意图，已知线圈匝数n＝100、电阻r＝1 Ω、横截面积S＝1.5×10－3m2，外接电阻R＝7 Ω.线圈处在平行于线圈轴线的匀强磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，则()图7A．在t＝0.01 s时通过R的电流发生改变B．在t＝0.01 s时线圈中的感应电动势E＝0.6 VC．在0～0.02 s内通过电阻R的电荷量q＝1.5×10－3 CD．在0.02～0.03 s内R产生的焦耳热为Q＝1.8×10－3 J[答案]BC[解析]根据楞次定律可知，在0～0.01 s内电流方向和在0.01～0.02 s内电流方向相同，故A 错误；根据法拉第电磁感应定律可知： E ＝n ΔΦΔt ＝n ΔBS Δt ＝100×4×1.5×10－3 V ＝0.6 V ，故B 正确；在0～0.02 s 内，产生的感应电流为 I ＝E R ＋r ＝0.67＋1A ＝0.075 A ，电荷量为q ＝It ＝0.075×0.02 C ＝1.5×10－3 C ，故C 正确；在0.02～0.03 s 内，产生的感应电动势为E ′＝n ΔΦ′Δt ＝n ΔB ′SΔt ＝100×8×1.5×10－3 V ＝1.2 V ，产生的感应电流为I ′＝E ′R ＋r ＝1.27＋1A ＝0.15 A ，R 上产生的焦耳热为Q ＝I ′2Rt ＝0.152×7×0.01 J ＝1.575×10－3 J ，故D 错误．(多选)(2018·江西省仿真模拟)如图8甲，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd 相连，导线框内有一小金属圆环L ，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B 随时间按图乙所示规律变化时( )图8A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流[答案]AD[解析]据题意，在t1～t2时间内，外加磁场磁感应强度增加且图线切线的斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的电流，该电流产生增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流产生稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且图线切线的斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向的感应电流，选项D正确．1．(多选)(2018·湖北省武汉市调研)如图9甲所示，在足够长的光滑的斜面上放置着金属线框，垂直于斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示(规定垂直斜面向上为正方向)．t＝0时刻将线框由静止释放，在线框下滑的过程中，下列说法正确的是()图9A．线框中产生大小、方向周期性变化的电流B．MN边受到的安培力先减小后增大C．线框做匀加速直线运动D．线框中产生的焦耳热等于其机械能的损失[答案]BC[解析]穿过线框的磁通量先向下减小，后向上增加，则根据楞次定律可知，感应电流方向不变，选项A错误；因B的变化率不变，则感应电动势不变，感应电流不变，而B的大小先减小后增加，根据F＝BIL可知，MN边受到的安培力先减小后增大，选项B正确；因线框平行的两边电流等大反向，则整个线框受的安培力为零，则线框下滑的加速度不变，线框做匀加速直线运动，选项C正确；因安培力对线框做功为零，斜面光滑，则线框的机械能守恒，选项D错误．2．(2018·闽粤期末大联考)如图10所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab为放在其间的金属棒，ab和cd用导线连成一个闭合回路，当ab棒向左运动时，cd棒受到向下的磁场力．则有()图10A．由此可知d电势高于c电势B．由此可知Ⅰ是S极C．由此可知Ⅰ是N极D．当cd棒向下运动时，ab棒不受到向左的磁场力[答案] B[解析]cd棒受到的安培力向下，由左手定则可知，cd棒中电流方向是：由c指向d，所以c 点的电势高于d点的电势，故A错误；ab中的电流由b流向a，ab棒向左运动时，由右手定则可知，ab棒所处位置磁场方向竖直向上，则Ⅰ是S极，Ⅱ是N极，故B正确，C错误；当cd棒向下运动时，ab棒中电流方向由a流向b，故ab棒受到向左的磁场力，故D错误．考点2电磁感应中的图象问题1．磁场变化产生感应电动势或感应电流时一般由B－t图象或Φ－t图象，判断I－t或E－t关系(1)注意正方向的规定．(2)B－t图象、Φ－t图象的斜率不变时，E、I大小方向不变；反之电流、电动势恒定时，B(Φ)随时间均匀变化．(3)安培力大小与B、I、L有关，当I、L不变，B随时间均匀变化时安培力随时间均匀变化．2．导体棒、线框切割磁感线时有效切割长度：导体首尾连线在垂直磁场、垂直切割速度方向上的投影长度．(多选)(2018·江西师范大学附中三模)如图11所示，abcd为一边长为l的正方形导线框，导线框位于光滑水平面内，其右侧为一匀强磁场区域，磁场的边界与线框的cd边平行，磁场区域的宽度为2l，磁感应强度为B，方向竖直向下．线框在一垂直于cd边的水平恒定拉力F作用下沿水平方向向右运动，直至通过磁场区域．cd边刚进入磁场时，线框开始匀速运动，规定线框中电流沿逆时针时方向为正，则导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，a、b两端的电压U ab及导线框中的电流i随cd 边的位移x变化的图线可能是()图11[答案]BD[解析]线框的cd边刚进入磁场时做匀速运动，则整个线框进入磁场时速度不变，根据楞次定律知产生逆时针方向的电流，为正方向，电动势大小E＝Bl v，此时ab两端的电压为U ab＝14Bl v，当线框全部进入磁场时，线框内无感应电流，此时线框做匀加速运动，ab两端的电压为U ab＝Bl(v＋at)，线框cd边刚出磁场后的瞬间，ab两端的电压为cd边即将出磁场前瞬，且逐渐减小，对比图象可知，A错误，B正确；当线圈的cd边出磁场时，间ab两端电压的34电流为顺时针方向，由于此时安培力大于外力F，故此时线框做减速运动，且加速度逐渐减小，电流－位移图象切线的斜率减小，逐渐趋近于开始进入磁场时的电流大小，C错误，D 正确．(多选)(2018·福建省厦门市质检)如图12所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向垂直斜面向上，磁场的宽度为2L.一边长为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场瞬间和刚越过MN穿出磁场瞬间速度刚好相等．从ab边刚越过GH处开始计时，规定沿斜面向上为安培力的正方向，则线框运动的速率v与线框所受安培力F随时间变化的图线中，可能正确的是()图12[答案] AC[解析] 根据楞次定律可得线框进入磁场的过程中电流方向为顺时针；根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势E ＝BL v ，感应电流I ＝BL v R ，产生的安培力大小为F ＝BIL ＝B 2L 2v R，随速度变化而变化，ab 边刚越过GH 进入磁场瞬间和刚越过MN 穿出磁场瞬间速度刚好相等，可能的运动情况有两种，一是进磁场时匀速，完全进入磁场后做匀加速直线运动，但出磁场过程中，做加速度逐渐减小的减速运动，二是进磁场时做加速度逐渐减小的减速运动，完全进入磁场后做匀加速运动，出磁场时做加速度逐渐减小的减速运动，结合图象知A 正确，B 错误；根据左手定则可得线框进入磁场的过程中安培力方向沿斜面向上，为正，且F ＝BIL ＝B 2L 2v R，线框完全进入磁场后，线框所受安培力为零；出磁场的过程中安培力方向沿斜面向上，且出磁场时的安培力可能等于进入磁场时的安培力，所以C 正确，D 错误．3．(2018·河北省张家口市上学期期末)一正三角形导线框ABC(高为a)从如图13所示的位置沿x轴正方向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B、磁场方向相反且均垂直于平面、宽度均为a.则感应电流I与线框移动距离x的关系图线可能是(以逆时针方向为感应电流的正方向)()图13[答案] C[解析]当线框移动距离x在0～a范围，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，故B错误；当线框移动距离x在a～2a范围，线框穿过两磁场分界线时，三角形导线框左侧在左边磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大，三角形导线框右侧在右边磁场中切割磁感线，产生的感应电动势E2增大，两个电动势方向一致，总电动势E＝E1＋E2增大，感应电流增大，故A错误；当线框移动距离x 在2a～3a范围，线框穿过右侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值，故C正确，D错误．考点3 电磁感应中的动力学与能量问题1．电磁感应与动力学综合题的解题策略(1)做好电路分析，明确电源与外电路，可画等效电路图．(2)做好受力分析，把握安培力的特点，安培力大小与导体棒速度有关，一般在牛顿第二定律方程里讨论，v 的变化影响安培力大小，进而影响加速度大小，加速度的变化又会影响v 的变化．(3)做好运动过程分析：注意导体棒进入磁场或离开磁场时的速度是否达到“收尾速度”．2．电磁感应中能量的三种求解方法(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．其他形式的能量――――――→克服安培力做功电能――――→电流做功焦耳热或其他形式的能量(2)利用能量守恒定律求解：若只有电能和机械能参与转化，则机械能的减少量等于产生的电能．(3)利用电路的相关公式——电功公式或电热公式求解：若通过电阻的电流是恒定的或电流的有效值已知，则可直接利用电功公式或焦耳定律求解焦耳热．特别提醒：注意区分回路中某个元件的焦耳热和回路总焦耳热，不能混淆． (2018·河北省张家口市上学期期末)如图14所示，两根半径为r 的四分之一圆弧轨道间距为L ，其顶端a 、b 与圆心处等高，轨道光滑且电阻不计，在其上端连有一阻值为R 的电阻，整个装置处于辐向磁场中，圆弧轨道所在处的磁感应强度大小均为B .将一根长度稍大于L 、质量为m 、电阻为R 0的金属棒从轨道顶端ab 处由静止释放．已知当金属棒到达图示的cd 位置(金属棒与轨道圆心连线和水平面夹角为θ)时，金属棒的速度达到最大；当金属棒到达轨道底端ef 时，对轨道的压力为1.5mg .求：图14(1)当金属棒的速度最大时，流经电阻R 的电流大小和方向；(2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中流经电阻R 的电荷量．(3)金属棒滑到轨道底端的整个过程中电阻R 上产生的热量．[答案] (1)mg cos θBL电流方向为a →R →b (2)BL πr 2(R ＋R 0) (3)3mgrR 4(R ＋R 0)[解析] (1)金属棒速度最大时，在轨道切线方向所受合力为0，则有：mg cos θ＝BIL解得：I ＝mg cos θBL，流经R 的电流方向为a →R →b . (2)金属棒滑到轨道底端的整个过程中，穿过回路的磁通量变化量为：ΔΦ＝BS ＝BL ·πr 2＝BL πr 2平均电动势为：E ＝ΔΦΔt ，平均电流为：I ＝E R ＋R 0则流经电阻R 的电荷量：q ＝I Δt ＝ΔΦR ＋R 0＝BL πr 2(R ＋R 0)(3)在轨道底端时，由牛顿第二定律得：F N －mg ＝m v 2r据题有：F N ＝1.5mg由能量转化和守恒得：Q＝mgr－12m v2＝34mgr电阻R上产生的热量为：Q R＝RR＋R0Q＝3mgrR4(R＋R0).(2018·广东省广州市4月模拟)如图15，两条间距L＝0.5 m且足够长的平行光滑金属直导轨，与水平地面成α＝30°角固定放置，磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场方向垂直导轨所在的斜面向上，质量m ab＝0.1 kg、m cd＝0.2 kg 的金属棒ab、cd垂直导轨放在导轨上，两金属棒的总电阻r＝0.2 Ω，导轨电阻不计．ab在沿导轨所在斜面向上的外力F作用下，沿该斜面以v＝2 m/s的恒定速度向上运动．某时刻释放cd，cd向下运动，经过一段时间其速度达到最大．已知重力加速度g＝10 m/s2，求在cd 速度最大时，图15(1)abdc回路的电流强度I以及F的大小；(2)abdc回路磁通量的变化率以及cd的速率．[答案](1)5 A 1.5 N (2)1.0 Wb/s 3 m/s[解析](1)以cd为研究对象，当cd速度达到最大时，有：m cd g sin α＝BIL①代入数据得：I＝5 A由于两棒均沿导轨所在斜面方向做匀速运动，可将两棒看作整体，作用在ab上的外力：F＝(m ab＋m cd)g sin α②(或对ab：F＝m ab g sin α＋BIL)代入数据得：F＝1.5 N(2)设cd达到最大速度时abdc回路产生的感应电动势为E，根据法拉第电磁感应定律有：E＝ΔΦΔt③由闭合电路欧姆定律有：I＝Er④联立③④并代入数据得：ΔΦ＝1.0 Wb/sΔt设cd的最大速率为v m，cd达到最大速度后的一小段时间Δt内，abdc回路磁通量的变化量：ΔΦ＝B·ΔS＝BL(v m＋v)·Δt⑤回路磁通量的变化率：ΔΦ＝BL(v m＋v)⑥Δt联立⑤⑥并代入数据得：v m＝3 m/s.4．(多选)(2018·广东省茂名市第二次模拟)如图16甲所示，一粗细均匀的单匝正方形铜线框，质量m ＝1 kg ，放置在光滑绝缘水平面上，两平行虚线间存在与水平面垂直的匀强磁场，磁场边界线与线框ab 边平行．现用垂直于ab 边的水平恒力F 拉动线框，线框到达位置Ⅰ时开始计时，此时线框开始进入匀强磁场，速度v 0＝3 m/s ，线框中感应电动势为2 V ．在t ＝3 s 时线框到达位置Ⅱ，线框开始离开匀强磁场，此过程中线框v －t 图象如图乙所示，那么( )图16A ．t ＝0时，ab 间的电压为0.75 VB ．恒力F 的大小为0.5 NC ．线框进入磁场与离开磁场的过程中线框内感应电流的方向相同D ．线框完全离开磁场瞬间的速度大小为2 m/s[答案] BD[解析] t ＝0时，ab 相当于电源，外电阻为内阻的3倍，ab 间电压应为电动势的34，即U ab ＝34E ＝34×2 V ＝1.5 V ，A 错误；线框进入磁场过程中，穿过线框的磁通量增加，而线框离开磁场过程中，穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律可知两个过程中产生的感应电流方向相反，当线框完全进入磁场到刚要穿出磁场过程，即1～3 s 过程中，由于穿过线框的磁通量不变，所以没有感应电流，不受安培力作用，外力F 即为线圈受到的合力，根据牛顿第二定律可得F ＝ma ＝1×3－22N ＝0.5 N ，B 正确，C 错误；因为线框刚要离开磁场时的速度和线框开始进入磁场时速度相等，所以受力情况、运动情况相同，线框刚离开磁场瞬间的速度和刚进入磁场瞬间的速度相等，即为2 m/s ，D 正确．5．(多选)(2018·河南省郑州市第二次质量预测)如图17，MN 和PQ 是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L ，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，固定在水平面上，右端接一个阻值为R 的定值电阻，平直部分导轨左边区域有宽度为d 、方向竖直向上、磁感应强度大小为B 的匀强磁场，质量为m 、电阻也为R 的金属棒从高为h 处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中(重力加速度为g )( )图17A ．金属棒中的最大电流为Bd 2gh 2RB ．金属棒克服安培力做的功为mghC ．通过金属棒的电荷量为BdL 2RD ．金属棒产生的电热为12mg (h －μd ) [答案] CD[解析] 金属棒下滑过程中，根据动能定理得：mgh ＝12m v 2，金属棒到达磁场左边界时的速度为v ＝2gh ，金属棒到达磁场左边界后做减速运动，刚到达磁场左边界时的速度最大，最大感应电动势E ＝BL v ，则最大感应电流为：I ＝E R ＋R ＝BL 2gh 2R ，故A 错误；金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：mgh －W B －μmgd ＝0－0，克服安培力做的功：W B ＝mgh －μmgd ，故B 错误；通过金属棒的电荷量为：q ＝I Δt ＝ΔΦ2R ＝BLd 2R，故C 正确；克服安培力做的功转化为焦耳热，电阻与金属棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：Q R ＝12Q ＝12W B ＝12mg (h －μd )，故D 正确．考点4 电磁感应与动量结合的问题(2018·山东省淄博市模拟)如图18所示，一个质量为m 、电阻不计、足够长的光滑U 形金属框架MNQP ，位于光滑绝缘水平桌面上，平行导轨MN 和PQ 相距为L .空间存在着足够大的方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B .另有质量也为m 的金属棒CD ，垂直于MN 放置在导轨上，并用一根绝缘细线系在定点A .已知，细线能承受的最大拉力为F T0，CD 棒接入导轨间的有效电阻为R .现从t ＝0时刻开始对U 形框架施加水平向右的拉力，使其从静止开始做加速度为a 的匀加速直线运动．图18(1)求从框架开始运动到细线断裂所需的时间t 0及细线断裂时框架的瞬时速度v 0大小；。

2020版高考物理总复习第十章练习【共4套42页】

本套资源目录2020版高考物理总复习第十章第1节电磁感应现象楞次定律练习含解析2020版高考物理总复习第十章第2节法拉第电磁感应定律自感和涡流练习含解析名师导学2020版高考物理总复习第十章第1节电磁感应现象楞次定律教学案新人教版名师导学2020版高考物理总复习第十章第2节法拉第电磁感应定律教学案新人教版第1节电磁感应现象楞次定律1.在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”的设想实验中,能观察到感应电流的是( D )A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化解析:将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,因线圈中的磁通量没有变化,故不能观察到感应电流,选项A不符合题意;在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时,如果通电线圈通以恒定电流,产生不变的磁场,则在另一线圈中不会产生感应电流,选项B不符合题意;在线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表时,磁通量已不再变化,因此也不能观察到感应电流,选项C不符合题意;绕在同一铁环上的两个线圈,在给一个线圈通电或断电的瞬间,线圈产生的磁场变化,使穿过另一线圈的磁通量变化,因此,能观察到感应电流,选项D符合题意.2.(2019·北京模拟)纯电动汽车是一种节能、环保的交通工具,它的制动能量回收系统通过能量回收再利用,可提高汽车对能量的利用效率.制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中转动,将车辆制动时的部分动能转化为其他形式的能存储起来.关于制动能量回收,下列说法中正确的是( A )A.制动能量回收利用了电磁感应现象B.制动能量回收利用了电流的热效应C.制动能量回收时,将车辆制动时的部分动能转化为内能D.制动能量回收时,将车辆制动时的部分动能转化为重力势能解析:汽车在行驶刹车过程中,动能减小,减小的动能以电能的形式存储,因此制动能量回收一定利用了电磁感应现象,故A正确,B,C,D 错误.3.(2019·辽宁沈阳校级模拟)(多选)如图所示,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形.则该磁场( CD )A.逐渐增强,方向向外B.逐渐增强,方向向里C.逐渐减弱,方向向外D.逐渐减弱,方向向里解析:软导线回路变为圆形,线圈的面积变大,根据楞次定律可知,穿过回路平面向里或向外的磁感应强度在逐渐减弱,A,B错误,C,D正确.4.如图所示,通有恒定电流的导线MN与闭合金属框共面,第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ,第二次将金属框绕cd边翻转到Ⅱ,设先后两次通过金属框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2,则( C )A.ΔΦ1>ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向的电流出现B.ΔΦ1=ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向的电流出现C.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿adcba方向的电流出现D.ΔΦ1<ΔΦ2,两次运动中线框中均有沿abcda方向的电流出现解析:设金属框在位置Ⅰ的磁通量为ΦⅠ,金属框在位置Ⅱ的磁通量为ΦⅡ,由题可知ΔΦ1=|ΦⅡ-ΦⅠ|,ΔΦ2=|-ΦⅡ-ΦⅠ|,所以金属框的磁通量变化量大小ΔΦ1<ΔΦ2,由安培定则知两次磁通量均向里减小,所以由楞次定律知两次运动中线框中均出现沿adcba方向的电流,C正确.5.(多选)如图所示,水平面内有两条相互垂直且彼此绝缘的通电长直导线,以它们为坐标轴构成一个平面直角坐标系.四个相同的圆形闭合线圈在四个象限内完全对称放置,两直导线中的电流大小与变化情况完全相同,电流方向如图中所示,当两直导线中的电流都增大时,四个线圈a,b,c,d中感应电流的情况是( CD )A.线圈a中无感应电流B.线圈b中有感应电流C.线圈c中有感应电流D.线圈d中无感应电流解析:根据安培定则可判断出电流产生的磁场方向,线圈a中的磁场方向均垂直于纸面向里,线圈c中的磁场方向均垂直于纸面向外,线圈b,d中的合磁通量始终为零,故增大两直导线中的电流时,线圈a,c中的磁通量发生变化,有感应电流产生,而线圈b,d中无感应电流产生,故选项C,D正确.6.如图所示,左侧有一个竖直放置的超导体圆环,O点为圆环的圆心,右侧有一条形磁铁.一开始圆环中没有电流,条形磁铁由静止沿轴线向左加速运动,当N极到达圆心O所在位置时,突然静止不动.下列说法正确的是( C )A.条形磁铁运动的过程中,线圈中有逆时针方向的电流(从左向右看)B.条形磁铁N极运动到O点静止瞬间,线圈中的电流消失C.条形磁铁运动的过程中,线圈对条形磁铁有向右的作用力D.条形磁铁运动的过程中,条形磁铁对线圈始终没有作用力解析:根据楞次定律“增反减同”的结论,条形磁铁运动的过程中,线圈中有顺时针方向的电流(从左向右看),选项A错误;线圈是超导体,条形磁铁静止瞬间,线圈中的电流不会消失,选项B错误;根据楞次定律“来拒去留”,条形磁铁运动的过程中,线圈对条形磁铁有向右的作用力,条形磁铁对线圈有向左的作用力,选项C正确,选项D错误.7.(2019·安徽六安模拟)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场,地磁N极位于地理南极.如图所示,在安徽某中学实验室的水平桌面上,放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd,线框的ad边沿南北方向,ab边沿东西方向,下列说法正确的是( C )A.若使线框向东平移,则a点电势比d点电势高B.若使线框向北平移,则a点电势等于b点电势C.若以ad边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向D.若以ab边为轴,将线框向上翻转90°,则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向解析:安徽地处北半球,地磁场的竖直分量方向向下.线圈向东平移,ad边框切割磁感线产生感应电动势,根据右手定则可知a点电势比d点电势低,故A错误;线圈向北平移,ab边框切割磁感线产生感应电动势,根据右手定则可知a点电势比b点电势高,故B错误;以ad边为轴,将线框向上翻转90°,线框的磁通量减小,根据楞次定律可知感应电流方向始终为adcb方向,故C正确;以ab边为轴,将线框向上翻转90°,线框的磁通量先增大后减小,感应电流方向先为abcd方向,后为adcb方向,故D错误.8.(2019·江苏镇江调研)(多选)如图(甲)所示,光滑的水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线,可以自由移动的矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上.从零时刻开始,长直导线中的电流按图(乙)所示的规律变化[图(甲)中电流所示的方向为正方向],则( BD )A.在t2时刻,线框内没有电流,线框不受力B.t1到t2时间内,线框内电流的方向为abcdaC.t1到t2时间内,线框向右做匀减速直线运动D.t1到t2时间内,线框克服磁场力做功解析:在t2时刻,导线中的电流为零,但电流变化率最大,线框的磁通量变化最快,所以线框内的感应电流最大,故A错误;t1到t2时间内,导线中的电流减小,产生的磁场减小,根据楞次定律可知,线框的感应磁场与原磁场的方向相同,由右手螺旋定则可得,电流的方向为abcda,故B正确;0到t1时间内,导线中的电流增大,根据楞次定律可知,线框受到向右的安培力加速运动;t1到t2时间内,导线中的电流减小,线框受到向左的安培力,线框向右减速运动,但不是匀减速运动,磁场力对线框做负功,故C错误,D正确.9.如图所示,一根长导线弯曲成如图所示形状,通以直流电I,正中间用绝缘线悬挂一金属环C,环与导线处于同一竖直平面内.在电流I增大的过程中,下列叙述正确的是( D )A.金属环中无感应电流产生B.金属环中有顺时针方向的感应电流C.悬挂金属环C的导线的张力不变D.金属环C仍能保持静止状态解析:导线中的电流在金属环C内产生的合磁通量向里,故电流I增大的过程中,金属环C的磁通量向里增大,由楞次定律知金属环中有逆时针方向的感应电流,故A,B错误;由对称性及左手定则知金属环受到了竖直向下的安培力的作用且随着电流I增大而增大,金属环C仍能保持静止状态,故C错误,D项正确.10.如图所示,水平地面上方有正交的匀强电场和匀强磁场,电场竖直向下,磁场垂直纸面向外,直径处于水平位置的半圆形铝框,沿竖直平面由静止开始下落.不计阻力,a,b两端落到地面的次序是( A )A.a先于bB.b先于aC.a,b同时落地D.无法判定解析:下落时虽然只有感应电动势没有安培力,但正电荷向a端运动,负电荷向b端运动,a端受电场力向下,加速度大,先落地,故A正确.11.(2019·河南南阳模拟)如图所示,在同一水平面内有两根光滑平行金属导轨MN和PQ,在两导轨之间竖直放置通电螺线管,ab和cd是放在导轨上的两根金属棒,它们分别放在螺线管的左右两侧,保持开关闭合,最初两金属棒处于静止状态.当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时,ab和cd两棒的运动情况是( D )A.ab,cd都向左运动B.ab,cd都向右运动C.ab向左,cd向右D.ab向右,cd向左解析:当变阻器滑片向右滑动时,电路的电流变小,线圈的磁场减弱;根据安培定则由电流方向可确定线圈的磁场方向垂直于导轨向下.由于线圈处于两棒中间,所以穿过两棒所围成的磁通量变小,由楞次定律:增反减同可得,线框abdc产生顺时针方向感应电流.最后根据左手定则可确定安培力的方向:ab棒处于垂直向上的磁场,且电流方向b→a,则安培力方向向右.cd棒处于垂直向上的磁场,且电流方向c→d,则安培力方向向左,即两棒相互靠近,D正确.12.(2019·山东潍坊模拟)如图所示,线圈A内有竖直向上的磁场,磁感应强度B随时间均匀增大;等离子气流(由高温高压的等电荷量的正、负离子组成)由左方连续不断地以速度v0射入P1和P2两极板间的匀强磁场中,发现两直导线a,b互相吸引.由此可以判断P1,P2两极板间的匀强磁场的方向为( B )A.垂直纸面向外B.垂直纸面向里C.水平向左D.水平向右解析:线圈A内有竖直向上的磁场,磁感应强度B随时间均匀增大,根据楞次定律可知a中电流的方向向下,a,b相互吸引,说明b中电流的方向也向下,则P1带正电,说明正离子向上偏转,根据左手定则可知P1,P2间磁场的方向垂直于纸面向里,B正确.13.(2019·福建福州模拟)(多选)如图,一根足够长的直导线水平放置,通以向右的恒定电流,在其正上方O点用细丝线悬挂一铜制圆环.将圆环从a点无初速度释放,圆环在直导线所处的竖直平面内运动,经过最低点b和最右侧c后返回,下列说法正确的是( AD )A.从a到c的过程中圆环中的感应电流方向先顺时针后逆时针B.运动过程中圆环受到的安培力方向与速度方向相反C.圆环从b到c的时间大于从c到b的时间D.圆环从b到c产生的热量大于从c到b产生的热量解析:由安培定则知,直导线上方磁场方向垂直纸面向外,圆环从a到b的过程中磁通量增加,由楞次定律和安培定则可得,线圈中感应电流方向是顺时针;圆环从b到c的过程中磁通量减小,由楞次定律和安培定则可得,线圈中感应电流方向是逆时针,故A项正确;圆环从a到b 的运动过程中,将环分解为若干个小的电流元,上半环的左右对称部分所受合力向下,下半环左右对称部分所受合力向上;下半环所在处的磁场比上半环所在处的磁场强,则整个环所受安培力的方向向上,故B项错误;圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b的速率(一部分机械能转化为电能),则圆环从b到c的时间小于从c到b的时间,故C项错误;圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c速率大于从c到b的速率,则圆环从b到c的过程与圆环从c到b的过程中经同一位置时从b到c圆环所受安培力大于从c到b圆环所受安培力,圆环从b到c的过程克服安培力做的功大于圆环从c到b的过程克服安培力做的功,圆环从b到c产生的热量大于从c到b产生的热量,故D项正确.14.(多选)如图,是磁电式转速传感器的结构简图.该装置主要由测量齿轮、软铁、永久磁铁、线圈等原件组成.测量齿轮为磁性材料,等距离地安装在被测旋转体的一个圆周上(圆心在旋转体的轴线上),齿轮转动时线圈内就会产生感应电流.设感应电流的变化频率为f,测量齿轮的齿数为N,旋转体转速为n.则( AD )A.f=nNB.f=C.线圈中的感应电流方向不会变化D.旋转体转速越高线圈中的感应电流越大解析:旋转体转一周,测量齿轮靠近和远离线圈N次,线圈中的感应电流变化N次,旋转体的转速为n,感应电流的变化频率为f,则f=nN,A正确,B错误:测量齿轮靠近和远离线圈时,线圈中磁通量的变化相反,产生的感应电流方向相反,C错误:旋转体转速越高,测量齿轮靠近和远离线圈越快,线圈中的磁通量变化越快,感应电动势越大,感应电流越大,D正确.第2节法拉第电磁感应定律自感和涡流1.(2018·北京密云区高三第一次段测)如图所示,固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B随时间t变化的示意图为( C )解析:根据楞次定律,若闭合回路内的磁通量不发生变化,则无感应电流产生.B0l2=Bl(l+vt),解得B=,故随时间t的增加,磁感应强度B减小,且减小得越来越慢,C正确.2.如图所示,水平放置的平行金属导轨MN和PQ之间接有定值电阻R,导体棒ab长为l且与导轨接触良好,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,现使导体棒ab向右匀速运动,下列说法正确的是( D )A.导体棒ab两端的感应电动势越来越小B.导体棒ab中的感应电流方向是a→bC.导体棒ab所受安培力方向水平向右D.导体棒ab所受合力做功为零解析:导体棒ab匀速向右运动,垂直切割磁感线,产生感应电动势E=Blv,导体棒ab两端的感应电动势恒定不变,故A错误;根据右手定则,电流方向从b到a,故B错误;根据左手定则,导体棒ab所受安培力方向水平向左,故C错误;导体棒匀速运动,动能不变,根据动能定理,合外力做功等于动能变化量即等于0,故D正确.3.如图所示,边长为L的正方形线圈与匀强磁场垂直,磁感应强度为B.当线圈按图示方向以速度v垂直B运动时,下列判断正确的是( B )A.线圈中无电流,φa=φb=φc=φdB.线圈中无电流,φa>φb=φd>φcC.线圈中有电流,φa=φb=φc=φdD.线圈中有电流,φa>φb=φd>φc解析:线圈在运动过程中,穿过线圈的磁通量不变,所以在线圈中不会产生感应电流,但导体两端有电势差,根据右手定则,φa>φb=φd>φc,故B正确.4.(多选)如图,闭合小金属环从高h的光滑曲面上端无初速度滚下,又沿曲面的另一侧上升,水平方向的磁场与光滑曲面垂直(图中未画出),则( BC )A.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度小于hD.若是非匀强磁场,环在左侧滚上的高度等于h解析:若是匀强磁场,穿过小环的磁通量不变,没有感应电流产生,机械能守恒,高度不变,则环在左侧滚上的高度等于h,故A错误,B正确;若是非匀强磁场,闭合小金属环中由于电磁感应产生涡流,机械能减小转化为内能,高度减小,则环在左侧滚上的高度小于h,故C正确,D 错误.5.(2019·广东惠州模拟)(多选)如图(甲)所示,100匝线圈(图中只画了1匝)两端A,B与一电压表相连.线圈内有一垂直指向纸内方向的磁场,线圈中的磁通量在按图(乙)所示规律变化.下列关于电压表的说法正确的是( AC )A.电压表读数为50 VB.电压表读数为150 VC.电压表“+”接线柱接A端D.电压表“+”接线柱接B端解析:由图得到:磁通量的变化率=0.5 Wb/s,根据法拉第电磁感应定律得E=n=50 V,则电压表读数为50 V,故A正确,B错误;根据楞次定律判断可知,回路中感应电动势的方向为逆时针方向,所以电压表“+”接线柱接A端,故C正确,D错误.6.如图所示,有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路,垂直回路平面内存在着向里的匀强磁场B,已知圆的半径r=5 cm,电容C=20 μF,当磁场B以4×10-2T/s的变化率均匀增加时,则( A )A.电容器a板带正电,电荷量为2π×10-9 CB.电容器a板带负电,电荷量为2π×10-9 CC.电容器b板带正电,电荷量为4π×10-9 CD.电容器b板带负电,电荷量为4π×10-9 C解析:根据“增反减同”可知线圈中产生垂直纸面向外的感应磁场,根据右手定则可判断出电容器a板带正电,两板间电势差U===π×10-4 V,Q=CU=2π×10-9 C,故A正确.7.如图所示,A,B,C是三个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计).则( A )A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭解析:S闭合时,由于L的电流增大,所以L产生很大的阻抗,相当于L是断路,所以电流从A 通过,A立即亮起来,但随着电流的稳定,L的阻抗消失,变成一根导线,把A短路,故A逐渐熄灭,这时电路中B,C并联在电源两端,电压增大,B灯变亮,并且B,C两灯的亮度相同,A正确, B,C错误;电路接通稳定后,S断开时,L中的电流减小,产生很大的感应电流,相当于电源,有电流通过C灯,故C灯不会立刻熄灭,D错误.8.(2019·甘肃兰州模拟)如图(甲)所示,一正方形线框架放在光滑绝缘的水平面上,在水平向右的拉力作用下从图示位置始终向右做匀加速运动,线框右侧有一垂直于水平面向下的匀强磁场,线框的右边始终与磁场的边界平行,线框的质量为1 kg,电阻为1 Ω,整个运动过程中,拉力的大小随时间变化如图(乙)所示,试求:(1)线框的边长为多大?(2)磁场的磁感应强度的大小?解析:根据图(乙)中的数据和牛顿第二定律有F=ma,解得a=5 m/s2.1 s刚进入磁场时v1=at=5 m/s,感应电流I=安培力F安=BIL=则F-=ma当线框全进入磁场时,F-=ma联立解得v2=6 m/s由匀加速直线规律-=2aL解得L=1.1 m,B= T.答案:(1)1.1 m (2) T9.(2019·辽宁大连模拟)(多选)如图所示,在垂直于纸面向里的匀强磁场中,水平放置两个同心金属环,半径分别是r和2r,磁感应强度为B,在两环间连接有一个电容为C的电容器,a,b是电容器的两个极板、长为r的金属棒AB沿半径方向放置在两环间且与两环接触良好,并绕圆心以角速度ω做顺时针方向(从垂直环面向里看)的匀速圆周运动,不计一切电阻,则下列说法正确的是( AD )A.电容器a极板带负电B.金属棒AB中有从B到A的持续电流C.电容器两端电压为Bωr2D.电容器所带电荷量为解析:根据右手定则可知,AB棒切割磁感线产生感应电动势高低为:A端为高电势、B端为低电势,则电容器a极板带负电,b极板带正电,但电路没有闭合,金属棒AB中没有感应电流,故A正确,B错误;根据切割感应电动势为E=BLv=Brω×=Bωr2,根据电容器电荷量的计算公式可得Q=CU=,故C错误,D正确.10.(2019·广西钦州质检)如图(甲)所示,ab为磁场边界,在ab的右侧存在一个足够大的匀强磁场,t=0时刻磁场方向垂直于竖直圆环平面向里,用一根横截面积为S电阻率为ρ的硬质导线做成两个半径分别为r和2r的圆环1和圆环2,让圆环的直径与边界重合.磁场磁感应强度B随时间t变化的关系如图(乙)所示,则0～t1时间内( C )A.两圆环中产生感应电流的方向为逆时针B.两圆环一直具有扩张的趋势C.环1和环2中感应电流的大小之比为1∶2D.环1和环2中的电功率之比为1∶4解析:磁通量向里减小,由楞次定律“增反减同”可知,线圈中的感应电流方向为顺时针,0～t0为了阻碍磁通量的减小,线圈有扩张的趋势,t0～t1为了阻碍磁通量的增大,线圈有缩小的趋势,A,B错误;从图(乙)中可知磁场均匀变化,即恒定,根据法拉第电磁感应定律E==S可知产生的感应电动势大小之比为==,根据电阻定律R=ρ=ρ可知两环的电阻之比为=,故感应电流之比为==,C正确;电功率之比为==,D错误.11.(2019·陕西黄陵模拟)(多选)如图(甲)所示,在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环,圆环所围面积为0.1 m2,圆环电阻为0.2 Ω.在第1 s内感应电流I沿顺时针方向.磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图(乙)所示(其中在4～5 s的时间段呈直线).则( BC )A.在0～5 s时间段,感应电流先减小再增大B.在0～2 s时间段感应电流沿顺时针方向,在2～5 s时间段感应电流沿逆时针方向C.在0～5 s时间段,圆环最大发热功率为5.0×10-4 WD.在0～2 s时间段,通过圆环横截面的电荷量为0.5 C解析:根据闭合电路欧姆定律得I==,知磁感应强度的变化率越大,则电流越大,磁感应强度变化率最大值为0.1 T/s,则最大电流I= A=0.05 A,在0～5 s时间段,感应电流先减小再增大,最后不变,A错误;由题意知,在第1 s内感应电流I沿顺时针方向,根据楞次定律知,磁场方向向上为正方向,在0～2 s时间段,感应电流方向为顺时针方向,在2～5 s 时间段,感应电流方向为逆时针方向,故B正确;在0～5 s时间段,当电流最大时,发热功率最大,则P=I2R=0.052×0.2 W=5×10-4 W,C正确;根据感应电荷量的公式q== C=0.05 C,通过圆环横截面的电荷量为0.05 C,故D错误.12.(2019·山东青岛质检)(多选)如图,一根长为l、横截面积为S的闭合软导线置于光滑水平面上,其材料的电阻率为ρ,导线内单位体积的自由电子数为n,电子的电荷量为e,空间存在垂直纸面向里的磁场.某时刻起磁场开始减弱,磁感应强度随时间的变化规律是B=B0-kt,当软导线形状稳定时,磁场方向仍然垂直纸面向里,此时( BCD )A.软导线围成一个正方形B.导线中的电流为C.导线中自由电子定向移动的速率为D.导线中电场强度大小为解析:根据楞次定律“增缩减扩”的原理,软导线稳定时呈圆形,故A项错误;根据l=2πr可得r=,圆的面积S0=πr2=,感应电动势大小为E==,稳定时软导线中的电流为I=,其中R=ρ,联立可得电流I==,故B正确;导线横截面积为S、单位体积内的自由电子数为n、电子的电荷量为e,则导线中电流I=neSv,导线中自由电子定向移动的速率v=,故C项正确;计算导线中电场可将其视为沿导线方向的匀强电场,则导线中电场强度。

高考物理电磁感应现象习题知识点及练习题附答案

高考物理电磁感应现象习题知识点及练习题附答案一、高中物理解题方法：电磁感应现象的两类情况1．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 倾斜放置，两导轨间距离为L ，导轨平面与水平面间的夹角θ，所处的匀强磁场垂直于导轨平面向上，质量为m 的金属棒ab 垂直于导轨放置，导轨和金属棒接触良好，不计导轨和金属棒ab 的电阻，重力加速度为g ．若在导轨的M 、P 两端连接阻值R 的电阻，将金属棒ab 由静止释放，则在下滑的过程中，金属棒ab 沿导轨下滑的稳定速度为v ，若在导轨M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，仍将金属棒ab 由静止释放，金属棒ab 下滑时间t ，此过程中电容器没有被击穿，求：（1）匀强磁场的磁感应强度B 的大小为多少？（2）金属棒ab 下滑t 秒末的速度是多大？【答案】（1）2sin mgR B L vθ=2）sin sin t gvt v v CgR θθ=+ 【解析】试题分析：（1）若在M 、P 间接电阻R 时，金属棒先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，达到稳定状态．则感应电动势E BLv =，感应电流EI R=，棒所受的安培力F BIL =联立可得22B L v F R =，由平衡条件可得F mgsin θ=，解得2mgRsin B L vθ（2）若在导轨 M 、P 两端将电阻R 改接成电容为C 的电容器，将金属棒ab 由静止释放，产生感应电动势，电容器充电，电路中有充电电流，ab 棒受到安培力．设棒下滑的速度大小为v '，经历的时间为t则电容器板间电压为 U E BLv ='= 此时电容器的带电量为Q CU = 设时间间隔△t 时间内流经棒的电荷量为Q则电路中电流Q C U CBL v i t t t ∆∆∆===∆∆∆，又va t∆=∆，解得i CBLa = 根据牛顿第二定律得mgsin BiL ma θ-=，解得22mgsin gvsin a m B L C v CgRsin θθθ==++所以金属棒做初速度为0的匀加速直线运动，ts 末的速度gvtsin v at v CgRsin θθ'==+．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；功能关系；电磁感应中的能量转化【名师点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，关键要会推导加速度的表达式，通过分析棒的受力情况，确定其运动情况．2．如图所示，质量为4m 的物块与边长为L 、质量为m 、阻值为R 的正方形金属线圈abcd 由绕过轻质光滑定滑轮的绝缘细线相连，已知细线与斜面平行，物块放在光滑且足够长的固定斜面上，斜面倾角为300。

诸暨中学高中物理选修二第二章《电磁感应》知识点复习(含答案解析)

一、选择题1．如图甲所示，半径为r 带小缺口的刚性金属圆环固定在竖直平面内，在圆环的缺口两端用导线分别与两块水平放置的平行金属板A 、B 连接，两板间距为d 且足够大。

有一变化的磁场垂直于圆环平面，规定向里为正，其变化规律如图乙所示。

在平行金属板A 、B 正中间有一电荷量为q 的带电液滴，液滴在0~14T 内处于静止状态。

重力加速度为g 。

下列说法正确的是（） A ．液滴的质量为204B q r gdTπ B ．液滴带负电C ．34t T =时液滴的运动方向改变 D ．t =0.5T 时液滴与初始位置相距212gT 2．如图甲所示，圆形线圈P 静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q P ，和Q 共轴，Q 中通有余弦函数变化电流i ，电流随时间变化的规律如图乙所示。

P 始终保持静止状态，则（）A ．O 时刻，P 中有最大的感应电流B ．1t 时刻，P 有收缩的趋势C ．2t 时刻，穿过P 的磁通量最小，感应电流最大D ．3t 时刻，穿过P 的磁通量最大，感应电流最大3．如图，线圈L 的自感系数极大，直流电阻忽略不计；D 1、D 2是两个二极管，当电流从“＋”流向“-”时能通过，反之不通过；R 0是保护电阻，则（）A ．闭合S 之后，B 灯慢慢变亮B ．闭合S 之后，A 灯亮且亮度不变C ．断开S 瞬时，A 灯闪一下再慢慢熄灭D ．断开S 瞬时，B 灯闪一下再慢慢熄灭4．如图所示，一正四边形导线框恰好处于匀强磁场的边缘，如果将导线框以某一速度匀速向右拉出磁场，则在此过程中，下列说法正确的是（）A ．如果导线框的速度变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的4倍B ．如果导线框的速度变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍C ．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则外力做的功变为原来的2倍D ．如果导线框的材料不变，而边长变为原来的2倍，则电功率变为原来的2倍 5．如图所示，由一根金属导线绕成闭合线圈，线圈圆的半径分别为R 、2R ，磁感应强度B 随时间t 的变化规律是B kt =（k 为常数），方向垂直于线圈平面，闭合线圈中产生的感应电动势为（）A ．2k R πB ．25k R πC ．23k R πD ．24k R π 6．单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则由O 到D 的过程中，下列说法错误的是（）A ．O 时刻线圈中感应电动势不为零B ．D 时刻线圈中感应电动势为零C ．D 时刻线圈中感应电动势最大D ．由O 至D 时间内线圈中平均感应电动势为0.4 V7．在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采取了双线绕法，如图所示，其道理是（）A ．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B ．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流相互抵消C ．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消D ．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量相互抵消8．如图所示，电阻不计的平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与定值电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。

2020版高考物理总复习第十章第1节电磁感应现象楞次定律练习(含解析).doc

第一节伦茨电磁感应定律1在法拉第时代，在下面的实验中验证了假设电是由磁性产生的能观察到感应电流的是（d）A.然后在电流表的回路上缠绕一块磁铁，以便观察变化B.在线圈旁边放置一个带电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C.将线圈两端连接在一个房间内，电流表在另一个房间内在相邻的房间，将条形磁铁插入线圈，然后去隔壁房间观察电流表的变化D.同一环上的两个线圈，分别连接电源和电流表，并观察通电或断电时的电流表中的更改分析：绕在磁铁上的线圈与电流表形成闭合线圈因为线圈中的磁通量不变，所以它可以不被观察当观察到感应电流时，选项a不符合问题的意义；当闭合线圈与电流表放在线圈旁边，如果电流是开的，电流将减小如果线圈与恒定电流连接并产生恒定的磁场，不会产生感应电流在另一个线圈中；将条形磁铁插入线圈中，安培计在隔壁房间观察，磁通量不再是改变了，所以无法观察到当观察到感应电流时，选项C不符合问题的意义；当两个线圈缠绕在同一个铁上时环对一个线圈通电或断电线圈产生的磁场改变了磁通量穿过另一个线圈。

因此，感应电流可以被观察。

方案D符合标题的含义2（北京模拟，2019）纯电动汽车是一种节能环保型汽车，以及它的刹车能量回收系统通过能量回收能量制动能量回收的原理是利用线圈在磁场中旋转，制动时车辆的部分动能转换成其他形式的能量储存。

以下关于制动能量回收的说法是正确的是（a）A.制动时利用电磁感应现象能量回收B.制动能量回收利用制动系统的热效应电流C.当制动能量恢复时，部分动能在制动过程中，车辆的能量转化为内部能量D.当制动能量恢复时，部分动能在制动过程中，车辆的重量转化为重力势能分析：在行驶和制动过程中，动能被还原，还原动能以电能，所以制动能量回收必须使用电磁能归纳现象，所以a是正确的，B，C，D是错误的三。

（2019·辽宁沈阳校级模拟）（多篇）（选项）如图所示，均匀磁场垂直于线圈的环平面软导线如果磁场（CD）发生变化，线圈就会变成圆形A.逐渐加强，向外B.逐渐加强，向内的方向C.逐渐减弱，方向向外它越来越弱了，它要进去了分析：软线回路变为圆形，且线圈变大。

【单元练】诸暨中学高中物理必修3第十三章【电磁感应与电磁波初步】知识点复习(含答案解析)

一、选择题1．如图所示，通有恒定电流的导线MN 与闭合金属框共面，第一次将金属框由Ⅰ平移到Ⅱ，第二次将金属框绕cd 边翻转到Ⅱ，设先后两次通过金属框的磁通量的变化量的绝对值分别为1∆Φ和2∆Φ，则（）A ．12∆Φ>∆ΦB ．12∆Φ=∆ΦC ．12∆Φ<∆ΦD ．不能判断1∆Φ与2∆Φ的关系C解析：C导线MN 周围的磁场并非匀强磁场，靠近MN 处的磁场强些，磁感线密一些，远离MN 处的磁感线疏一些。

当金属框在Ⅰ位置时，穿过金属框的磁通量为I Φ，当金属框平移至Ⅱ位置时，磁通量为II Φ，则磁通量的变化量的绝对值为 1II I I II ||ΦΦΦΦΦ∆=-=-当金属框翻转至Ⅱ位置时，磁感线相当于从“反面”穿过金属框，故磁通量为II Φ-，则磁通量的变化量的绝对值是2II I I II ||ΦΦΦΦΦ∆=--=+所以12∆Φ<∆Φ，故C 正确，ABD 错误。

2．矩形线圈abcd 位于足够长的通电直导线附近，且线圈平面与导线在同一平面内，如图所示，线圈的两条边ad 和bc 与导线平行，以下情形中线圈不能产生感应电流的是（）A ．导线向左平动B ．线圈向左平动C ．减小导线中的电流D ．使线圈以通电直导线为轴转过30°D解析：D A ．通电导线在周围空间形成不均匀的磁场分布，导线向左平动，穿过线圈平面的磁通量就会发生改变，线圈中就会产生感应电流，故A 不符合题意；B．若将线圈向左平动，同理穿过线圈平面的磁通量就会发生改变，线圈中就会产生感应电流，故B不符合题意；C．若减小导线中的电流，通电导线在周围空间形成的磁场就会减弱，同样会导致穿过线圈平面的磁通量就会发生改变，线圈中就会产生感应电流，故C不符合题意；D．通电导线在周围空间形成的磁场是以通电导线为轴心环形闭合磁场，若使线圈以通电直导线为轴转过30°，穿过线圈平面的磁通量不会发生改变，线圈中就没有感应电流产生，故D符合题意。

【单元练】诸暨中学高中物理选修2第二章【电磁感应】知识点复习(含答案解析)

一、选择题1．如图所示，两根足够长且平行的金属导轨置于磁感应强度为 B = 3 T 的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面，两导轨间距 L =0.1m ，导轨左端连接一个电阻 R =0.5Ω，其余电阻不计，导轨右端连一个电容器C = 2.5 ⨯1010 pF ，有一根长度为 0.2m 的导体棒 ab ，a 端与导轨下端接触良好，从图中实线位置开始，绕 a 点以角速度ω = 4 rad/s 顺时针匀速转动 75°，此过程通过电阻 R 的电荷量为（）A ．3 ⨯10-2 CB ．23⨯10-3C C ．（30 + 23） ⨯10-3 CD ．（30 - 23） ⨯10-3 C C解析：C 在导体棒ab 绕a 点以角速度ω = 4 rad/s 顺时针匀速转动75°的过程中，由电磁感应所产生的电荷量Q 1=232BL R RΦ==-2310⨯C 同时还会给电容器C 充电，充电后C 对R 放电的电荷量Q 2=2BL 2Cω=-32310⨯C最终通过电阻R 的电荷量为Q =Q 1+Q 2=3(3023)10-+⨯ C故选C 。

2．如图所示，MPQN 是边长为L 和2L 的矩形，由对角线MQ 、NP 与MN 、PQ 所围的两个三角形区域内充满磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场。

边长为L 的正方形导线框，在外力作用下水平向右匀速运动，右边框始终平行于MN 。

设导线框中感应电流为i 且逆时针流向为正。

若0t =时右边框与MN 重合，1t t =时右边框刚好到G 点，则右边框由MN 运动到PQ 的过程中，下列i t -图像正确的是（）A ．B ．C ．D ． B解析：B0~t 1内是线框的前边向右进入磁场，根据右手定则知感应电流为逆时针(正)，而切割磁感线的有效长度随着水平位移而均匀减小，则感应电流的大小均匀减小；t 1~2t 1内，线框的前后双边同向同速切割相反的磁场，双源相加为总电动势，电流方向为顺时针(负)，两边的有效长度之和等于L ，则电流大小恒定。

浙江省诸暨市牌头中学物理第十三章电磁感应与电磁波精选测试卷

浙江省诸暨市牌头中学物理第十三章电磁感应与电磁波精选测试卷一、第十三章电磁感应与电磁波初步选择题易错题培优（难）1．如图所示，通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨MN和PQ之间，ab和cd是放在导轨上的两根金属棒，它们分别静止在螺线管的左右两侧，现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动，则ab和cd棒的运动情况是()A．ab向左运动，cd向右运动B．ab向右运动，cd向左运动C．ab、cd都向右运动D．ab、cd保持静止【答案】A【解析】【分析】【详解】由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上，金属棒ab、cd处的磁感线方向均向下，当滑动触头向左滑动时，螺线管中电流增大，因此磁场变强，即磁感应强度变大，回路中的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流方向为a→c→d→b→a，由左手定则知ab受安培力方向向左，cd受安培力方向向右，故ab向左运动，cd向右运动；A. ab向左运动，cd向右运动，与结果一致，故A正确；B. ab向右运动，cd向左运动，与结果不一致，故B错误；C. ab、cd都向右运动，与结果不一致，故C错误；D. ab、cd保持静止，与结果不一致，故D错误；2．如图所示，匀强磁场中有一圆形闭合线圈，线圈平面与磁感线平行，能使线圈中产生感应电流的应是下述运动中的哪一种（）A．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动B．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动C．线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转D．线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转【答案】D【解析】【分析】【详解】A．线圈平面沿着与磁感线垂直的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故A错误．B．线圈平面沿着与磁感线平行的方向运动时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故B错误．C．线圈绕着与磁场平行的直径ab旋转时，磁通量始终为零，保持不变，线圈中没有感应电流产生；故C错误．D．线圈绕着与磁场垂直的直径cd旋转时，磁通量从无到有发生变化，线圈中有感应电流产生；故D正确．故选D．【点睛】感应电流产生的条件有两个：一是线圈要闭合；二是磁通量发生变化.3．分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象认识它，这种方法在科学上叫做“转换法”，下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是（）A．研究电流、电压和电阻关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系；然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系B．用磁感线去研究磁场问题C．研究电流时，将它比做水流D．电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定【答案】D【解析】【分析】【详解】A．这种研究方法叫控制变量法，让一个量发生变化，其它量不变，A错误；B．用磁感线去研究磁场问题的方法是建立模型法，使抽象的问题具体化，B错误C．将电流比做水流，这是类比法，C错误D．判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定，即将电流的有无转化为灯泡是否发光，故是转化法，D正确。