2020高考物理二轮复习专题九电磁感应对对练含解析
2020版高考物理大二轮复习试题：电磁感应规律及其应用(含答案)
回扣练12：电磁感应规律及其应用1．如图所示，两根相距为l 的平行直导轨ab 、cd ，b 、d 间连有一固定电阻R ，导轨电阻可忽略不计．MN 为放在ab 和cd 上的一导体杆，与ab 垂直，其电阻也为R .整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B ，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)．现对MN 施力使它沿导轨方向以速度v 水平向右做匀速运动．令U 表示MN 两端电压的大小，则( )A ．U ＝12Blv ，流过固定电阻R 的感应电流由b 经R 到dB ．U ＝Blv ，流过固定电阻R 的感应电流由d 经R 到bC ．MN 受到的安培力大小F A ＝B 2l 2v 2R，方向水平向右 D ．MN 受到的安培力大小F A ＝B 2l 2v R，方向水平向左 解析：选A.当MN 运动时，相当于电源．但其两边的电压是外电路的电压，假设导轨没电阻，MN 两端的电压也就是电阻R 两端的电压，电路中电动势为E ＝BlV ，MN 的电阻相当于电源的内阻，二者加起来为2R ，则电阻上的电压为12Blv ，再由右手定则，拇指指向速度方向，手心被磁场穿过，四指指向即为电流方向，即由N 到M ，那么流过电阻的就是由b 到d .故A 正确，B 错误．MN 受到的安培力F ＝BIl ＝B 2l 2v 2R；由左手定则可知，安培力的方向水平向左；故CD 错误．故选A.2．如图所示，两相邻有界匀强磁场的宽度均为L ，磁感应强度大小相等、方向相反，均垂直于纸面．有一边长为L 的正方形闭合线圈向右匀速通过整个磁场．用i 表示线圈中的感应电流，规定逆时针方向为电流正方向，图示线圈所在位置为位移起点，则下列关于i x 的图象中正确的是( )解析：选C.线圈进入磁场，在进入磁场的0～L 的过程中，E ＝BLv ，电流I ＝BLv R ，根据右手定则判断方向为逆时针方向，为正方向；在L ～2L 的过程中，电动势E ＝2BLv ，电流I ＝2BLv R，根据右手定则判断方向为顺时针方向，为负方向；在2L ～3L 的过程中，E ＝BLv ，电流I ＝BLv R，根据右手定则判断方向为逆时针方向，为正方向；故ABD 错误，C 正确；故选C.3．如图所示，表面粗糙的U 形金属线框水平固定，其上横放一根阻值为R 的金属棒ab ，金属棒与线框接触良好，一通电螺线管竖直放置在线框与金属棒组成的回路中，下列说法正确的是( )A ．当变阻器滑片P 向上滑动时，螺线管内部的磁通量增大B ．当变阻器滑片P 向下滑动时，金属棒所受摩擦力方向向右C ．当变阻器滑片P 向上滑动时，流过金属棒的电流方向由a 到bD ．当变阻器滑片P 向下滑动时，流过金属棒的电流方向由a 到b解析：选C.根据右手螺旋定则可知螺线管下端为N 极，而穿过回路的磁通量分为两部分，一部分为螺线管内部磁场，方向竖直向下，一部分为螺线管外部磁场，方向竖直向上，而总的磁通量方向为竖直向下，当变阻器滑片P 向上滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，螺线管中电流减小，产生的磁场变弱，即穿过回路的磁通量向下减小，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由a 到b ，A 错误C 正确；当变阻器滑片P 向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻减小，螺线管中电流变大，产生的磁场变强，即穿过回路的磁通量向下增大，根据楞次定律可得流过金属棒的电流方向由b 到a ，而导体棒所处磁场方向为竖直向上的，金属棒所受安培力方向向右，故摩擦力方向向左，故BD 错误．故选C.4．如图所示，处于竖直面的长方形导线框MNPQ 边长分别为L和2L ，M 、N 间连接两块水平正对放置的金属板，金属板距离为d ，虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场．两板间有一个质量为m 、电量为q 的带正电油滴恰好处于平衡状态，重力加速度为g ，则下列关于磁场磁感应强度大小B 的变化情况及其变化率的说法正确的是( )A ．正在增强，ΔB Δt ＝mgd qL 2 B ．正在减小，ΔB Δt ＝mgd qL 2C ．正在增强，ΔB Δt ＝mgd 2qL 2D ．正在减小，ΔB Δt ＝mgd 2qL2 解析：选B.电荷量为q 的带正电的油滴恰好处于静止状态，电场力竖直向上，则电容器的下极板带正电，所以线框下端相当于电源的正极，感应电动势顺时针方向，感应电流的磁场方向和原磁场同向，根据楞次定律，可得穿过线框的磁通量在均匀减小；线框产生的感应电动势：E ＝ΔB Δt S ＝ΔB Δt L 2；油滴所受电场力：F ＝E 场q ，对油滴，根据平衡条件得：q E d＝mg ；所以解得，线圈中的磁通量变化率的大小为：ΔB Δt ＝mgd qL2；故选B. 5.如图所示，相距为d 的两条水平虚线L 1、L 2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B ，正方形线圈abcd 边长为L (L ＜d )，质量为m 、电阻为R ，将线圈在磁场上方h 高处静止释放，cd 边刚进入磁场时速度为v 0，cd 边刚离开磁场时速度也为v 0，则线圈穿过磁场的过程中(从cd 边刚进入磁场一直到ab 边离开磁场为止)( )A ．感应电流所做的功为3mgdB ．线圈的最小速度一定大于mgR B 2L 2C ．线圈的最小速度一定是2g （h ＋L －d ）D ．线圈穿出磁场的过程中，感应电流为逆时针方向解析：选C.据能量守恒，研究从cd 边刚进入磁场到cd 边刚穿出磁场的过程：动能变化量为0，重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量，Q ＝mgd .cd 边刚进入磁场时速度为v 0，cd 边刚离开磁场时速度也为v 0，所以从cd 边刚穿出磁场到ab 边离开磁场的过程，线框产生的热量与从cd 边刚进入磁场到ab 边刚进入磁场的过程产生的热量相等，所以线圈从cd 边进入磁场到ab 边离开磁场的过程，产生的热量Q ′＝2mgd ，感应电流做的功为2mgd ，故A 错误．线框可能进入磁场先做减速运动，在完全进入磁场前已做匀速运动，刚完全进入磁场时的速度最小，有：mg ＝B 2L 2v R ，解得可能的最小速度v ＝mgR B 2L2，故B 错误．因为进磁场时要减速，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小，线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得：mg (h ＋L )＝Q＋12mv 2，解得最小速度v ＝2g （h ＋L －d ），故C 正确．线圈穿出磁场的过程，由楞次定律知，感应电流的方向为顺时针，故D 错误．故选C.6．如图所示的电路中，三个相同的灯泡a 、b 、c 和电感L 1、L 2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．电键S 从闭合状态突然断开时，下列判断正确的( )A ．a 先变亮，然后逐渐变暗B ．b 先变亮，然后逐渐变暗C ．c 先变亮，然后逐渐变暗D ．b 、c 都先变亮，然后逐渐变暗解析：选A.电键S 闭合时，电感L 1中电流等于两倍L 2的电流，断开电键S 的瞬间，由于自感作用，两个电感线圈相当于两个电源，与三个灯泡构成闭合回路，通过b 、c 的电流都通过a ，故a 先变亮，然后逐渐变暗，故A 正确； b 、c 灯泡由电流i 逐渐减小，B 、C 、D 错误 .故选A.7．(多选)如图甲所示，宽度为L 的足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，导轨左端连接一电容为C 的电容器，将一质量为m 的导体棒与导轨垂直放置，导轨间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B .用与导轨平行的外力F 向右拉动导体棒，使导体棒由静止开始运动，作用时间t 1后撤去力F ，撤去力F 前棒内电流变化情况如图乙所示．整个过程中电容器未被击穿，不计空气阻力．下列说法正确的是 ( )A ．有外力作用时，导体棒在导轨上做匀速运动B ．有外力作用时，导体棒在导轨上做匀加速直线运动C ．外力F 的冲量大小为It 1⎝ ⎛⎭⎪⎫BL ＋m CBL D ．撤去外力F 后，导体棒最终静止在导轨上，电容器中最终储存的电能为零解析：选BC.对电容器Q ＝CU ，则ΔQ ＝C ΔU ，I ＝ΔQ Δt ；ΔU ＝ΔE ＝BL Δv ；解得I ＝CBL Δv Δt＝CBLa ，则导体棒的加速度a 恒定，做匀加速运动，选项A 错误，B 正确；根据牛顿第二定律：F －BIL ＝ma ，则F ＝BIL ＋mI CBL ，则外力F 的冲量大小为I F ＝Ft 1＝It 1⎝⎛⎭⎪⎫BL ＋m CBL ，选项C 正确；撤去外力F 后，导体棒开始时做减速运动，当导体棒产生的感应电动势与电容器两端电压相等时，回路中电流为零，此时安培力为零，导体棒做匀速运动，此时电容器两端的电压不为零，则最终储存的电能不为零，选项D 错误；故选BC.8．(多选)如图所示，在竖直平面内MN 、PQ 两光滑金属轨道平行竖直放置，两导轨上端M 、P 间连接一电阻R .金属小环a 、b 套在金属轨道上，质量为m 的金属杆固定在金属环上，该装置处在匀强磁场中，磁场方向垂直竖直平面向里．金属杆以初速度v 0从图示位置向上滑行，滑行至最高点后又返回到出发点．若运动过程中，金属杆保持水平，两环与导轨接触良好，不计轨道、金属杆、金属环的电阻及空气阻力．金属杆上滑过程和下滑过程相比较，以下说法正确的是( )A ．上滑过程所用时间比下滑过程短B ．上滑过程通过电阻R 的电量比下滑过程多C ．上滑过程通过电阻R 产生的热量比下滑过程大D ．上滑过程安培力的冲量比下滑过程安培力的冲量大解析：选AC. 如图所示，v t 图斜率代表加速度，其面积表示位移，上滑过程中，做加速度逐渐减小的减速运动，下滑过程中是加速度逐渐减小的加速运动，由于位移大小相等，可知上升时间小于下落时间，故A 正确；由q ＝ΔΦR，可知上滑过程通过电阻R 的电量等于下滑过程中电量，故B 错误；在相同位置，上滑时的速度大于下滑时的速度，则上滑过程安培力的平均值大于下滑过程安培力的平均值，导致上滑过程中导体棒克服安培力做功多，则上滑过程中电阻R 产生的热量大于下滑过程中产生的热量，故C 正确．安培力冲量I ＝BLq ，q ＝ΔΦR，可知上滑过程安培力的冲量等于下滑过程安培力的冲量，故D 错误．9．(多选)如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 相距为L ，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨电阻不计，整个装置处于磁感应强度大小为B 、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中．质量为m 、长为L 、电阻为R 的金属棒垂直导轨放置，且始终与导轨接触良好．金属导轨的上端连接一个阻值也为R 的定值电阻．现闭合开关K ，给金属棒施加一个平行于导轨斜向上、大小为F ＝2mg 的恒力，使金属棒由静止开始运动．若金属棒上滑距离s 时，金属棒开始匀速运动，则在金属棒由静止到刚开始匀速运动过程，下列说法中正确的是(重力加速度为g )( )A ．金属棒的末速度为3mgRB 2L 2 B ．金属棒的最大加速度为1.4gC ．通过金属棒的电荷量为BLs RD ．定值电阻上产生的焦耳热为34mgs －9m 3g 2R 24B 4L4 解析：选AD.设金属棒匀速运动的速度为v ，则感应电动势E ＝BLv ；回路电流I ＝E 2R ＝BLv2R ；安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2v 2R ；金属棒匀速时，受力平衡有F ＝mg sin 30°＋F 安，即2mg ＝12mg ＋B 2L 2v 2R联立解得：v ＝3mgR B 2L2，故A 正确；金属棒开始运动时，加速度最大，即F －mg sin 30°＝ma ，代入数据2mg －12mg ＝ma ，解得a ＝1.5g ，故B 错误；根据感应电量公式Q ＝ΔΦR 总＝BLs 2R，故C 错误；对金属棒运用动能定理，有Fs －mgs sin 30°－Q ＝12mv 2，其中定值电阻上产生的焦耳热为Q R ＝12Q ＝34mgs －9m 3g 2R 24B 4L4，故D 正确；故选AD. 10．(多选)如图甲所示，光滑且足够长的金属导轨MN 、PQ 平行地固定在同一水平面上，两导轨间距L ＝0.2 m ，两导轨的左端之间连接的电阻R ＝0.4 Ω，导轨上停放一质量m ＝0.1 kg 的金属杆ab ，位于两导轨之间的金属杆的电阻r ＝0.1 Ω，导轨的电阻可忽略不计．整个装置处于磁感应强度B ＝0.5 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．现用一外力F 水平向右拉金属杆，使之由静止开始运动，在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好，若理想电压表的示数U 随时间t 变化的关系如图乙所示．则在金属杆开始运动经t ＝ 5.0 s 时( )A ．通过金属杆的感应电流的大小为1.0 A ，方向由b 指向aB ．金属杆的速率为4.0 m/sC ．外力F 的瞬时功率为1.0 WD ．0～5.0 s 内通过R 的电荷量为5.0 C解析：选AC.导体棒向右切割磁感线，由右手定则知电流方向为b 指向a ，金属杆开始运动经t ＝5.0 s ，由图象可知电压为0.4 V ，根据闭合电路欧姆定律得I ＝U R ＝0.40.4 A ＝1 A ，故A 正确；根据法拉第电磁感应定律知E ＝BLv ，根据电路结构可知：U ＝R R ＋r E ，解得v ＝5 m/s ，故B 错误；根据电路知U ＝R R ＋r BLv ＝0.08v ＝0.08at ，结合U t 图象知导体棒做匀加速运动，加速度为a ＝1 m/s 2，根据牛顿第二定律，在5 s 末时对金属杆有：F －BIL ＝ma 解得：F ＝0.2 N ，此时F 的瞬时功率P ＝Fv ＝0.2×5 W＝1 W 故C 正确；0～5.0 s 内通过R 的电荷量为q ＝It ＝E R ＋r t ＝ΔΦt （R ＋r ）×t ＝ΔΦR ＋r ＝B ×12at 2R ＋r ＝12.5 C ，故D 错误；综上所述本题答案是AC.。
2020年高考物理二轮复习讲练测 专题09 电磁感应(讲)(解析版)
1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a） 中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内， 圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示， 则在t=0到t=t1的时间间隔内（ ）
R
RT
T
故 C 正确；从 0 时刻到 时刻的平均感应电动势为
4
，故 D 错误。
一、考向分析：
2020 年高考必备
2015 年 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年
Ⅱ ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢ Ⅰ卷
卷 卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷
电磁感应现象 楞次定律
考点一
19 15 20 18 15 19 20
14
法拉第电磁感应定律
考点二 电磁感应中的电路和图象问题
24
20
18 20 21 19
电磁感应中的动力学和能量问 考点三
题
24 24
二、考向讲解 考向一 电磁感应现象 楞次定律 一、磁通量 1．概念：在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面积 S 与 B 的乘积． 2．公式：Φ＝BS. 3．适用条件： (1)匀强磁场． (2)S 为垂直磁场的有效面积. 4．磁通量是标量(填“标量”或“矢量”)． 5．物理意义： 相当于穿过某一面积的磁感线的条数．如图所示，矩形 abcd、abb′a′、a′b′cd 的面积分别为 S1、S2、S3， 匀强磁场的磁感应强度 B 与平面 a′b′cd 垂直，则：
二、电磁感应中常见的图象问题
(1)随时间变化的图象，如 Bt 图象、Φt 图象、Et 图象、It 图象
高考物理二轮复习专题过关检测专题：电磁感应(全部含详细答案解析)
高考物理二轮总复习专题过关检测电磁感觉 ( 附参照答案 )一、选择题 ( 此题共 10 小题 ,共有多个选项正确.所有选对的得(时间 :90 分钟满分:100分)40 分.在每题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确4 分,选对但不全的得 2 分 ,有选错的得0 分),有的1.如图 12-1 所示，金属杆ab、 cd 能够在圆滑导轨PQ 和 RS 上滑动，匀强磁场方向垂直纸面向里，当ab、 cd 分别以速度v1、 v2滑动时，发现回路感生电流方向为逆时针方向，则v1和的大小、方向可能是()v2图 12-1A.v1＞ v2,v1向右， v2向左B.v1＞ v2,v1和 v2都向左C.v1=v2,v1和 v2都向右D.v1=v2,v1和 v2都向左分析 :因回路abdc中产生逆时针方向的感生电流，由题意可知回路abdc 的面积应增大，选项A 、C、D错误， B正确 .答案 :B2.(2010河北唐山高三摸底，12)如图12-2所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间(两磁极间磁场可视为匀强磁场)，蹄形磁铁和闭合线圈都能够绕OO ′轴转动 .当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳固后，有()图 12-2A.线圈与蹄形磁铁的转动方向同样B.线圈与蹄形磁铁的转动方向相反D.线圈中产生为大小改变、方向不变的电流分析 :此题考察法拉第电磁感觉定律、楞次定律等考点.依据楞次定律的推行含义可知 A 正确、B错误；最后达到稳固状态时磁铁比线圈的转速大，则磁铁相对线圈中心轴做匀速圆周运动，所以产生的电流为沟通电 .答案 :AC3.如图 12-3 所示 ,线圈 M 和线圈 P 绕在同一铁芯上 .设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向同样时为正 .当 M 中通入以下哪一种电流时 ,在线圈 P 中能产生正方向的恒定感觉电流()图 12-3图 12-4分析 :据楞次定律，P中产生正方向的恒定感觉电流说明M 中通入的电流是均匀变化的，且方向为正方向时应均匀减弱，故D正确.答案 :D4.如图 12-5 所示，边长为L 的正方形导线框质量为m，由距磁场H 高处自由着落，其下面ab 进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上面cd 刚才穿出磁场时，速度减为ab 边进入磁场时的一半，磁场的宽度也为L ，则线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()图 12-5A.2mgLB.2mgL+mgHC. 2mgL 3D. 2mgL1mgH mgH44v1 ①分析 :设刚进入磁场时的速度为v1,刚穿出磁场时的速度v22线框自开始进入磁场到完整穿出磁场共着落高度为2L.由题意得1mv12mgH ②1mv11mv22 2mg 2L2Q ③223由①②③得Q2mgL mgH .C选项正确.4答案 :C5.如图 12-6(a) 所示 ,圆形线圈 P 静止在水平桌面上,其正上方悬挂一同样线圈Q,P 和 Q共轴,Q 中通有变化电流 ,电流随时间变化的规律如图12-6(b) 所示 ,P 所受的重力为 G,桌面对 P 的支持力为 F N,则()图 12-6A. t 1 时辰 F N ＞ GB.t 2 时辰 F N ＞GC.t 3 时辰 F N ＜ GD.t 4 时辰 F N =G分析 :t 1 时辰 ,Q 中电流正在增大 ,穿过 P 的磁通量增大 ,P 中产生与 Q 方向相反的感觉电流 ,反向电流相互排挤 ,所以 F N ＞ G;t 2 时辰 Q 中电流稳固 ,P 中磁通量不变 ,没有感觉电流 ,F N =G;t 3 时辰 Q中电流为零 ,P 中产生与 Q 在 t 3 时辰前面向同样的感觉电流 ,而 Q 中没有电流 ,所以无相互作用 ,F N =G;t 4 时辰 ,P 中没有感觉电流 ,F N =G. 答案 :AD6.用同样导线绕制的边长为L 或 2L 的四个闭合导体线框，以同样的速度匀速进入右边匀强磁场，如图 12-7 所示 .在每个线框进入磁场的过程中， M 、 N 两点间的电压分别为U a 、 U b 、U c和 U d .以下判断正确的选项是 ( )图 12-7A. U a ＜ U b ＜ U c ＜ U dB.U a ＜U b ＜ U d ＜U cC.U a =U b ＜ U d =U cD.U b ＜U a ＜ U d ＜U c分析 :线框进入磁场后切割磁感线,a 、b 产生的感觉电动势是c 、d 电动势的一半 .而不一样的线框的 电 阻 不 同 . 设 a 线 框 电 阻 为 4r ,b 、 c 、 d 线 框 的 电 阻 分 别 为 6r 、 8r 、 6r , 则U a BLv 3r3BLv ,U b BLv 5r 5BLv , U c B2Lv 6r3BLv ,4r 4 6r 6 8r 2U d B2Lv 4r 4Blv.所以 B 正确 .6r 3答案 :B7.(2010 安徽皖南八校高三二联， 16)如图 12-8 所示，用一块金属板折成横截面为 “ ”形的金属槽搁置在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，并以速度 v 1 向右匀速运动，从槽口右边射入的带电 微粒的速度是v 2，假如微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径 r 和周期 T 分别为 ()图 12-8A. v 1v 2 , 2 v 2B. v 1v 2 ,2 v1 C. v 1 ,2 v1 D. v 1 ,2 v2g g ggggg g分析 :金属板折成 “ ”形的金属槽放在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中，并以速度v 1 向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，由右手定章可知上板为正，下板为负，EU Blv 1Bv 1 ，微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有 d lm qE qBv 1, 向心力由洛伦兹力供给，所以qv 2 B mv 22, 得 rmv2m 1v2 ，周期g grqBgT2 r 2 v 1 ，故 B 项正确.v 2 g答案 :B8.超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上调起，同时经过周期性地变换磁极方向而获取推动动力的新式交通工具.其推动原理能够简化为如图12-9 所示的模型 :在水平面上相距 L 的两根平行直导轨间，有竖直方向等距离散布的匀强磁场B1和 B2，且 B1=B2 =B，每个磁场的宽度都是 l ，相间摆列，所有这些磁场都以同样的速度向右匀速运动，这时跨在两导轨间的长为 L、宽为 l 的金属框 abcd(悬浮在导轨上方 )在磁场力作用下也将会向右运动.设金属框的总电阻为 R，运动中所遇到的阻力恒为 F f，金属框的最大速度为v m，则磁场向右匀速运动的速度 v 可表示为 ()图 12-9A. v=( B2 L2 v m－ F f R)/B2L 2B.v=(4 B2L2v m+F f R)/4B2L 2C.v=(4 B2L2v m－ F f R)/4B2L 2D. v=(2 B2L2v m+F f R)/2B2L2分析 :导体棒ad和bc各以相对磁场的速度(v－ v m)切割磁感线运动，由右手定章可知回路中产生的电流方向为 abcda,回路中产生的电动势为E=2BL( v－v m), 回路中电流为 I=2BL( v－v m)/R,由于左右两边 ad 和 bc 均遇到安培力，则合安培力为F22合=2×BLI=4 B L (v－ v m)/R，依题意金属框达到最大速度时遇到的阻力与安培力均衡，则 F f=F 合，解得磁场向右匀速运动的速度v=(4 B2L 2v m+F f R)/4 B2L2,B 对 .答案 :B9.矩形导线框abcd 放在匀强磁场中,磁感线方向与线圈平面垂直,磁感觉强度B 随时间变化的图象如图 12-10 甲所示 ,t=0 时辰 ,磁感觉强度的方向垂直纸面向里 .在 0～ 4 s 时间内 ,线框中的感觉电流 (规定顺时针方向为正方向 )、ab 边所受安培力 (规定向上为正方向 )随时间变化的图象分别为图乙中的 ()甲乙图 12-0分析 :在0～1 s内,穿过线框中的磁通量为向里的减少,由楞次定律 ,感觉电流的磁场垂直纸面向里 ,由安培定章 ,线框中感觉电流的方向为顺时针方向.由法拉第电磁感觉定律 , E n B S,E t必定,由I E, 故I必定.由左手定章,ab边受的安培力向上.因为磁场变弱,故安培力变小.同理R可判出在1～2 s 内 ,线框中感觉电流的方向为顺时针方向,ab 边受的安培力为向下的变强.2～3 s 内 ,线框中感觉电流的方向为逆时针方向,ab 边受的安培力为向上的变弱,所以选项 AD 对 .答案 :AD10.如图 12-11 甲所示 ,用裸导体做成U 形框架 abcd,ad 与 bc 相距 L=0.2 m,其平面与水平面成θ=30 °角 .质量为 m=1 kg 的导体棒 PQ 与 ad、bc 接触优秀 ,回路的总电阻为R=1 Ω整.个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感觉强度 B 随时间 t 的变化状况如图乙所示 (设图甲中B 的方向为正方向 ).t=0 时 ,B0=10 T、导体棒 PQ 与 cd 的距离 x0=0.5 m. 若 PQ一直静止 ,对于 PQ与框架间的摩擦力大小在0～ t1=0.2 s 时间内的变化状况 ,下面判断正确的选项是 ()图 12-11A. 向来增大B.向来减小C.先减小后增大D. 先增大后减小分析 :由图乙,B B050T/s ,t=0时 , 回路所围面积S=Lx0=0.1m2,产生的感觉电动势t t1B S5V ,I EE5A ,安培力F=B0IL =10 N,方向沿斜面向上.而下滑力mgsin30 =5°N, t R小于安培力 ,故刚开始摩擦力沿斜面向下 .跟着安培力减小 ,沿斜面向下的摩擦力也减小 ,当安培力等于下滑力时 ,摩擦力为零 .安培力再减小 ,摩擦力变成沿斜面向上且增大 ,应选项 C 对 .答案 :C二、填空题 ( 共 2 小题，共12 分 )11.(6 分 )如图 12-12 所示 ,有一弯成θ角的圆滑金属导轨POQ ,水平搁置在磁感觉强度为 B 的匀强磁场中 ,磁场方向与导轨平面垂直.有一金属棒MN 与导轨的 OQ 边垂直搁置 ,金属棒从 O 点开始以加速度a向右运动,求t秒末时,棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是____________________.图 12-12分析 :该题求的是t 秒末感觉电动势的刹时价,可利用公式E=Blv 求解 ,而上面错误会法求的是平均值 .开始运动t 秒末时 ,金属棒切割磁感线的有效长度为L OD tan1 at 2tan .2依据运动学公式,这时金属棒切割磁感线的速度为v=at.由题知 B、 L、 v 三者相互垂直,有E Blv1 Ba2t3tan,即金属棒运动t秒末时,棒与导轨所2组成的回路中的感觉电动势是 E 1 Ba 2t 3 tan . 答案:12Ba 2t 3 tan212.(6 分 )如图 12-13 所示 ,有一闭合的矩形导体框 ,框上 M 、 N 两点间连有一电压表 ,整个装置处于磁感觉强度为 B的匀强磁场中 ,且框面与磁场方向垂直.当整个装置以速度 v向右匀速平动时 ,M 、 N 之间有无电势差 ?__________(填 “有 ”或 “无 ”)，电压表的示数为 __________.图 12-13分析 :当矩形导线框向右平动切割磁感线时 ,AB 、 CD 、 MN 均产生感觉电动势 ,其大小均为 BLv,依据右手定章可知 ,方向均向上 .因为三个边切割产生的感觉电动势大小相等,方向同样 ,相当于 三个同样的电源并联,回路中没有电流 .而电压表是由电流表改装而成的,当电压表中有电流通过时 ,其指针才会偏转 .既然电压表中没有电流经过 ,其示数应为零 .也就是说 ,M 、 N 之间虽有电势差 BLv,但电压表示数为零 . 答案:有 0三、计算、阐述题(共 4 个题 ,共 48 分 .解答应写出必需的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不可以得分 .有数值计算的题答案中一定明确写出数值和单位 )13.(10 分 )如图 12-14 所示是一种丈量通电线圈中磁场的磁感觉强度 B 的装置 ,把一个很小的测 量线圈 A 放在待测处 ,线圈与丈量电荷量的冲击电流计 G 串连 ,当用双刀双掷开关 S 使螺线管的电流反向时 ,丈量线圈中就产生感觉电动势 ,进而惹起电荷的迁徙,由表 G 测出电荷量 Q,就能够算出线圈所在处的磁感觉强度 B.已知丈量线圈的匝数为 N,直径为 d,它和表 G 串连电路的总电阻为 R,则被测出的磁感觉强度B 为多大?图 12-14分析 :当双刀双掷开关S 使螺线管的电流反向时,丈量线圈中就产生感觉电动势,依据法拉第电2B ( d) 2 磁感觉定律可得 : ENN 2tt由欧姆定律和电流的定义得:IE Q,即QE t RtR联立可解得 : B2QR .2QR Nd 2答案 :Nd 214.(12 分 )如图 12-15 所示 ,线圈内有理想界限的磁场 ,开始时磁场的磁感觉强度为 B 0.当磁场均匀 增添时 ,有一带电微粒静止于平行板(两板水平搁置 )电容器中间 ,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为 d,粒子的质量为 m,带电荷量为 q.(设线圈的面积为S)求 :图 12-15(1) 开始时穿过线圈平面的磁通量的大小 .(2) 处于平行板电容器间的粒子的带电性质 .(3) 磁感觉强度的变化率 . 分析 :(1) Φ=B 0S.(2) 由楞次定律 ,可判出上板带正电 ,故推出粒子应带负电 .(3) En, , ΔΦ= B ·S,tqEmg ,联立解得 :B mgd . dtnqS答案 :(1)B 0S (2)负电(3)B mgdtnqS15.(12 分)两根圆滑的长直金属导轨 MN 、 M ′N ′平行置于同一水平面内，导轨间距为 l ，电阻不 计， M 、 M ′处接犹如图 12-16 所示的电路，电路中各电阻的阻值均为 R ，电容器的电容为 C.长度也为 l 、阻值同为R 的金属棒 ab 垂直于导轨搁置，导轨处于磁感觉强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中 .ab 在外力作用下向右匀速运动且与导轨保持优秀接触， 在 ab 运动距离为 s的过程中，整个回路中产生的焦耳热为Q.求 :图 12-16(1) ab 运动速度 v 的大小；(2) 电容器所带的电荷量 q.分析 :此题是电磁感觉中的电路问题 ,ab 切割磁感线产生感觉电动势为电源.电动势可由 E=Blv计算 .此中 v 为所求 ,再联合闭合 (或部分 )电路欧姆定律、焦耳定律、电容器及运动学知识列方程可解得 .(1) 设 ab 上产生的感觉电动势为 E ，回路中的电流为 I,ab 运动距离 s 所用时间为 t,三个电阻 R与电源串连 ,总电阻为 4R,则 E=BlvE由闭合电路欧姆定律有 Is 4Rtv由焦耳定律有 Q=I 2(4R)t 由上述方程得 v4QR .B 2l 2s(2) 设电容器两极板间的电势差为 U ,则有 U=IR电容器所带电荷量q=CU解得 q CQR .Bls答案 :(1)4QR(2)CQRB 2l 2 s Bls16.(14 分 )如图 12-17所示 ,水平川面上方的 H 高地区内有匀强磁场 ,水平界面 PP′是磁场的上面界 ,磁感觉强度为B,方向是水平的 ,垂直于纸面向里 .在磁场的正上方 ,有一个位于竖直平面内的闭合的矩形平面导线框abcd,ab 长为 l1 ,bc 长为 l2,H ＞ l2,线框的质量为 m,电阻为 R.使线框 abcd 从高处自由落下,ab边着落的过程中一直保持水平,已知线框进入磁场的过程中的运动状况是 :cd 边进入磁场此后 ,线框先做加快运动 ,而后做匀速运动 ,直到 ab 边抵达界限 PP′为止 .从线框开始着落到 cd 边恰好抵达水平川面的过程中 ,线框中产生的焦耳热为 Q.求 :图 12-17(1) 线框 abcd 在进入磁场的过程中,经过导线的某一横截面的电荷量是多少?(2)线框是从 cd 边距界限 PP ′多高处开始着落的 ?(3) 线框的 cd 边抵达地面时线框的速度大小是多少?分析 :(1)设线框abcd进入磁场的过程所用时间为t,经过线框的均匀电流为I,均匀感觉电动势为,则, I, ΔΦ=Bl 1l 2t R经过导线的某一横截面的电荷量q I t 解得q Bl1l2 . R(2)设线框从 cd 边距界限 PP ′上方 h 高处开始着落 ,cd 边进入磁场后 ,切割磁感线 ,产生感觉电流 , 在安培力作用下做加快度渐渐减小的加快运动,直到安培力等于重力后匀速着落,速度设为 v,匀速过程向来连续到 ab 边进入磁场时结束 ,有ε=Bl 1v, I, F A=BIl1,F A=mgRmgR解得 vB 2l12线框的 ab 边进入磁场后 ,线框中没有感觉电流.只有在线框进入磁场的过程中有焦耳热Q.线框从开始着落到ab 边刚进入磁场的过程中 ,线框的重力势能转变成线框的动能和电路中的焦耳热 .则有mg(h l 2 )1mv2Q 解得h m3 g 2 R22QB 4l14l2 .22mgB4 l14 (3) 线框的 ab 边进入磁场后 ,只有重力作用下 ,加快着落 ,有1mv221 mv2mg(H l2 ) 22cd 边抵达地面时线框的速度m2 g 2 R2 v242g( HB4 l1答案:(1) Bl1l2Rm3 g 2 R22QB4 l14 (2)2mgB4l 14m2 g 2 R22g( H (3)B4l14l 2 ) . l 2l 2 )。
2020高考物理二轮复习专题九电磁感应对对练含解析
电磁感应考点一电磁感应现象楞次定律法拉第电磁感应定律命题角度1“三定则一定律”在电磁感应现象中的应用高考真题体验·对方向1.(多选)(2018全国Ⅰ·19)如图,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()A.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答案AD解析如图甲所示,闭合开关瞬间右边线圈产生电流,左边线圈磁通量增强.由楞次定律可知,增反减同,左边线圈感应磁场方向向左.根据右手螺旋定则可得铁芯中电流方向为从南到北.由此可得铁芯上方磁场为垂直纸面向里,则磁针N极朝垂直纸面向里的方向转动,故A项正确.甲开关闭合并保持一段时间后电路稳定,线圈中无磁通量变化,则铁芯中无电流,小磁针恢复南北指向,故B、C项错误;如图乙所示,开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,左边线圈磁通量减小,由增反减同得其感应磁场方向向右.由右手螺旋定则可得铁芯中电流由北到南,铁芯上方磁场为垂直纸面向外,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,故D项正确.乙2.(2017全国Ⅲ·15)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解析金属杆从静止开始突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,根据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,根据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确.1.判断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律判断(“四步法”)方法二用右手定则判断该方法适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生的感应电流.判断时注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感线垂直穿入;(2)拇指——指向导体运动的方向;(3)四指——指向感应电流的方向.2.“三定则一定律”的应用技巧(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则.(2)研究感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以直接应用楞次定律的推论确定.典题演练提能·刷高分1.(多选)有一个铜盘,与支架之间的阻力非常小,因此轻轻拨动它,就能长时间地绕轴自由转动.如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘,但并不与铜盘接触,如图所示.下列说法正确的是()A.铜盘能够在较短的时间内停止转动B.铜盘在转动过程中磁通量将不断减小C.铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小D.铜盘边缘的电势高于圆心的电势答案ACD解析当铜盘转动时,切割磁感线,产生感应电动势,由于电路闭合,则出现感应电流,处于磁场中受到安培力作用,此力阻碍铜盘转动,铜盘能够在较短的时间内停止转动,故A正确;铜盘在转动过程中磁通量不变,选项B错误;铜盘在转动过程中,由于转动速度减小,则产生的感应电动势将不断减小,选项C正确;由右手定则可知,铜盘边缘的电势高于圆心的电势,选项D正确.故选ACD.2.(多选)如图所示,一根长1 m左右的空心铝管竖直放置(图甲),及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管(图乙)和一根长度相同的空心塑料管(图丙).把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后,小圆柱最终从下端管口落出.小圆柱在管内运动时,没有跟铝管内壁发生摩擦.设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3,则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是()A.t1最大,因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动B.t2=t3,因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流C.小圆柱在乙管内下落的过程中,管中会产生感应电动势D.铝管可看成一个个小圆环组成,在小圆柱下落过程中,小圆环中磁通量发生变化答案ACD解析甲管为无缝铝管,强磁体下落时,产生电磁感应,阻碍强磁体的运动,乙是有竖直裂缝的铝管,则小圆柱在铝管中下落时,在侧壁也产生涡流,但对磁体产生向上的阻力较小,下落的加速度小于g.丙管为绝缘体,不产生电磁感应,强磁体没有阻碍作用.所以磁体穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长,磁体穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长.故AC正确,B错误.小圆柱是强磁体,当它通过完整铝管时,导致铝管的磁通量发生变化,从而产生感应电流,故D正确,故选ACD.3.如图甲所示.在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、B,两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半,圆环B中电流i随时间t的变化关系如图乙所示,以甲图圆环B中所示的电流方向为负,则A环中()A.没有感应电流B.有逆时针方向的感应电流C.有顺时针方向的感应电流D.感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向答案B解析由于A环中磁通量变化,所以A环中有感应电流,A错误;根据楞次定律,A环中产生逆时针方向的感应电流,B正确,CD错误.命题角度2楞次定律及推论的应用高考真题体验·对方向(2019全国Ⅲ·14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现?()A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D.能量守恒定律答案D解析增反减同,来拒去留,都反映了电磁感应现象中安培力做负功,把其他形式的能转化为电能,楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,A、B、C错误,D正确.楞次定律推论的应用技巧1.线圈(回路)中磁通量变化时,感应电流产生的磁场阻碍原磁通量的变化——“增反减同”;2.导体与磁体间有相对运动时,感应电流产生的效果阻碍相对运动——“来拒去留”;当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;4.自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变化——“增反减同”.典题演练提能·刷高分1.(多选)(2019山东潍坊二模)如图,螺线管内有平行于轴线的外加磁场,以图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一闭合小金属圆环,圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图所示规律变化时()A.在0~t1时间内,环有收缩趋势B.在t1~t2时间内,环有扩张趋势C.在t1~t2时间内,环内有逆时针方向的感应电流D.在t2~t3时间内,环内有逆时针方向的感应电流答案BC解析在0~t1时间内,B均匀增加,则在线圈中产生恒定不变的感生电动势,则在导线框dcba中形成稳定的电流,则此时环中无感应电流产生,环也没有收缩趋势,选项A错误;在t1~t2时间内,B 的变化率逐渐减小,则螺线管中的感应电流的磁场方向为从下到上且逐渐减小,在导线框abcd 中的磁通量为向外减小,穿过环的磁通量向外减小,根据楞次定律可知,环内有逆时针方向的感应电流,且有扩张趋势,选项BC正确;在t2~t3时间内,B的方向向下,且B的变化率逐渐减小,则螺线管中的感应电流的磁场方向为从上到下且逐渐减小,在导线框abcd中的磁通量为向里减小,穿过环的磁通量向里减小,根据楞次定律可知,环内有顺时针方向的感应电流,选项D错误.2.(2019安徽蚌埠二模)同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接,如图甲所示.导线PQ中通有正弦交变电流i,i的变化如图乙所示,规定从Q到P为电流的正方向,则在1~2 s内()A.M板带正电,且电荷量增加B.M板带正电,且电荷量减小C.M板带负电,且电荷量增加D.M板带负电,且电荷量减小答案A解析在1~2 s内,穿过金属圆环的磁场垂直于纸面向里,磁感应强度变小,穿过金属圆环的磁通量变小,磁通量的变化率变大,假设环闭合,由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场方向相同,即感应电流磁场方向垂直于纸面向里,然后由安培定则可知感应电流沿顺时针方向,由法拉第电磁感应定律可知感应电动势增大,由此可知M板电势高,带正电,电荷量增加,故A正确,B、C、D错误.故选A.3.一条形磁铁平放在水平桌面上,一闭合线圈保持在竖直平面内,从条形磁铁探出桌面的一端的左上方竖直下落,线圈平面垂直于磁铁(如图).在线圈通过磁铁截面的过程中磁铁一直静止,关于磁铁的受力分析正确的是()A.线圈中感应电流的方向不会变化B.磁铁受桌面的支持力一直大于重力C.磁铁受到桌面的摩擦力一直向右D.磁铁受到桌面的摩擦力一直向左答案B解析线圈向下运动的过程中穿过线圈的磁通量先增大后减小,根据楞次定律可知,线圈产生的感应电流的方向一定会发生变化,故A错误;根据楞次定律可知,线圈向下运动的过程中,产生的感应电流对线圈一直存在阻碍作用,即磁铁对线圈一直有向上的作用力,根据牛顿第三定律可知,线圈对磁铁一直有向下的作用力,所以磁铁受桌面的支持力一直大于重力,故B正确;根据楞次定律,线圈在桌面以上时,线圈对磁铁的作用力的方向为向右下方,所以磁铁还要受到向左的摩擦力;而线圈在桌面以下时,线圈对磁铁的作用力的方向为向左下方,所以磁铁还要受到向右的摩擦力,故CD错误.故选B.命题角度3感应电动势大小的计算高考真题体验·对方向1.(多选)(2018全国Ⅲ·20)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中通有正弦式交变电流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()时为零A.在t=T4B.在t=T时改变方向2时最大,且沿顺时针方向C.在t=T2D.在t=T时最大,且沿顺时针方向答案AC解析PQ中的电流在导线框R中产生变化的磁场,所以线框R中的磁通量变化规律和PQ中电流的变化规律相同,PQ中电流在T时刻变化率为零,即线框R中的磁通量的变化率为零,线框中R4产生的感应电动势为零,A选项正确;T时刻PQ中电流变化最快,即线框R中磁通量变化最快,2斜率正负没有发生变化,所以感应电动势的方向没有发生变化,B选项错误;在T时刻,线框R中2的磁通量从向内减弱变为向外增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向里,感应电动势为顺时针方向,C选项正确;在T时刻,线框R中的磁场从垂直纸面向外减弱变为垂直纸面向里增强,感应电流的磁场方向垂直纸面向外,感应电动势为逆时针方向,D选项错误.2.(多选)(2016全国Ⅱ·20)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是()A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析根据右手定则,转动过程中产生电流的方向只与圆盘转动方向有关,C选项错误;当圆盘顺时针转动时,圆盘中电流方向应由P到圆心,通过电阻的电流方向为a→b,B选项正确;设圆盘半径为r,则圆盘产生的感应电动势大小为E=B T22ω,I=TT总∝ω,A选项正确;电流在R上产生的热功率P=I2R=(TT总)2·R∝ω2,角速度为原来的2倍,热功率应为原来的4倍,D选项错误.1.应用法拉第电磁感应定律解题的一般步骤(1)分析穿过闭合电路的磁场方向及磁通量的变化情况;(2)利用楞次定律确定感应电流的方向;(3)灵活选择法拉第电磁感应定律的不同表达形式列方程求解.2.几点注意是求解回路某段时间内平均电动势的最佳选择.(1)公式E=nΔTΔT(2)用公式E=nSΔT求感应电动势时,S为线圈在磁场范围内的有效面积.ΔT(3)通过某一回路截面的电荷量q仅与n、ΔΦ和回路总电阻R总有关,与时间长短无关.推导如下:q=。
2020年高考物理二轮复习经典试题： 电磁感应规律及其应用 Word版含解析 Word版含答案
2022年高考物理二轮复习经典试题电磁感应规律及其应用一、选择题(本题共8小题，每小题8分，共64分，其中第2、3、4、5、7、8小题为多选题．)1．[2021·湖北七市联考]奥斯特发觉了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间存在着某种联系，法拉第发觉了电磁感应定律，使人们对电和磁内在联系的生疏更加完善．关于电磁感应，下列说法中正确的是()A. 运动的磁铁能够使四周静止的线圈中产生电流B. 静止导线中的恒定电流可以使四周静止的线圈中产生电流C. 静止的磁铁不行以使四周运动的线圈中产生电流D. 运动导线上的恒定电流不行以使四周静止的线圈中产生电流解析：依据感应电流产生条件，运动的磁铁能够使四周静止的闭合线圈中产生电流，选项A正确．静止导线中的恒定电流不行以使四周静止的线圈中产生电流，选项B错误．静止的磁铁可以使四周运动的闭合线圈中产生电流，选项C错误．运动导线上的恒定电流可以使四周静止的闭合线圈中产生电流，选项D错误．答案：A2．[2021·武汉调研]如图是生产中常用的一种延时继电器的示意图，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合回路．下列说法正确的是()A. 闭合开关S时，B中产生图示方向的感应电流B. 闭合开关S时，B中产生与图示方向相反的感应电流C. 断开开关S时，电磁铁会连续吸住衔铁D一小段时间D. 断开开关S时，弹簧K马上将衔铁D拉起解析：闭合开关S时，线圈B的磁通量增大，由楞次定律知，线圈B中产生与图示方向相反的感应电流，选项A错误，B正确；断开开关S时，线圈B中的磁通量减小，线圈B产生感应电流，感应电流的磁场连续吸引衔铁D一小段时间，选项C正确，D错误．答案：BC3．如图，水平的平行虚线间距为d＝60 cm，其间有沿水平方向的匀强磁场．一个阻值为R的正方形金属线圈边长l<d，线圈质量m＝100 g．线圈在磁场上方某一高度处由静止释放，保持线圈平面与磁场方向垂直，其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等．不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2.则( )A. 线圈下边缘刚进磁场时加速度最小B. 线圈进入磁场过程中产生的电热为0.6 JC. 线圈在进入磁场和穿出磁场的过程中，电流均为逆时针方向D. 线圈在进入磁场和穿出磁场的过程中，通过导线截面的电荷量相等 解析：由于线圈下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，且线圈全部在磁场中运动时有一段加速阶段，则可推断出线圈下边缘刚进入磁场时安培力大于重力，线圈做减速运动，加速度渐渐减小，选项A 错误；线圈进入磁场过程中，由能量守恒定律得Q ＝ΔE p ＝mgd ＝0.1×10×0.6 J ＝0.6 J ，选项B 正确；线圈进入磁场过程中电流为逆时针方向，线圈离开磁场过程中，电流为顺时针方向，选项C 错误；线圈进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电荷量均为q ＝Bl 2R ，选项D 正确．答案：BD4．上海磁悬浮列车于2003年10月1日正式运营．如图所示为其磁悬浮原理，B 是用高温超导材料制成的超导圆环，A 是圆柱形磁铁，将超导圆环B 水平放在磁铁A 上，它就能在磁场力作用下悬浮在磁铁A 的上方空中．以下推断正确的是( )A. 在B 放入磁场的过程中，B 中将产生感应电流，当稳定后，感应电流消逝B. 在B 放入磁场的过程中，B 中将产生感应电流，当稳定后，感应电流仍存在C. 在B 放入磁场的过程中，如B 中感应电流方向如图所示，则A 的N 极朝上D. 在B 放入磁场的过程中，如B 中感应电流方向如图所示，则A 的S 极朝上解析：当B 环靠近A 时，穿过B 环中的磁通量增大，在该环中会产生感应电流．由于超导体(电阻率为零)没有电阻，所以B 环中的电流不会变小，永久存在，故选项A 错、B 对；由安培定则可推断出B 环的下面是N 极，因此A 的N 极朝上，故选项C 对、D 错．答案：BC5．如图所示，正方形匀强磁场区域内，有一个正方形导线框abcd ，导线粗细均匀，导线框平面与磁感线垂直，导线框各边分别与磁场边界平行．第一次将导线框垂直磁场边界以速度v 匀速拉出磁场，其次次朝另一个方向垂直磁场边界以速度3v 匀速拉出磁场，则将导线框两次拉出磁场的过程中( )A. 导线框中产生的感应电流方向相同B. 导线框中产生的焦耳热相同C. 导线框ad 边两端电势差相同D. 通过导线横截面的电量相同。
2020年高考物理专题卷：专题09(电磁感应)答案与解析
2020年届专题卷物理专题九答案与解析1．【命题立意】本题主要考查磁通量的变化率和Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的区别。
【思路点拨】Φ表示穿过磁场中某个面的磁感线的条数，是状态量，由面积S、磁感应强度B以及它们的夹角决定，只有当面积S与磁感应强度B垂直时，Φ=BS才能成立，如果B与S的夹角为θ，则应把面积S 沿与B垂直的方向投影，此时Φ=BS sinθ。
磁通量变化量ΔΦ是指末态的Φ2与初态的Φ1的差，即ΔΦ=Φ2－Φ1，是过程量，它可以由有效面积的变化、磁场的变化而引起，且穿过闭合回路的磁通量发生变化是产生感应电动势的必要条件。
磁通量变化率ΔΦ/Δt是表示单位时间内磁通量变化的大小，即磁通量变化快慢，感应电动势的大小与回路中磁通量变化率ΔΦ/Δt成正。
【答案】C【解析】E=ΔΦ/Δt，ΔΦ与Δt的比值就是磁通量的变化率，所以只有C正确。
2．【命题立意】本题主要考查自感现象和互感现象。
【思路点拨】自感现象的应用：凡是有导线、线圈的设备中，只要有电流变化都有自感现象存在，但对于特殊的双线绕法要加以区别，因此在做题时要特别留心这一特殊情况。
【答案】BD【解析】两线圈绕的方向相反，线圈产生的磁场方向相反。
螺旋管内磁场和穿过螺旋管的磁通量都不发生变化，回路中一定没有自感电动势产生，正确答案选BD。
3．【命题立意】本题考查感应电流产生的条件。
【思路点拨】长度为L的导体，以速度v在磁感应强度为B的匀强磁场中做切割磁感线运动时，在B、L、v互相垂直的情况下，导体中产生的感应电动势的大小恒为：E=BLv，在M中产生恒定的感应电流，不会造成N中磁通量的变化，电流表无读数。
【答案】D【解析】导体棒匀速向右运动的过程中，根据法拉第电磁感应定律可知，M中产生稳定的电流，则通过N中的磁通量保持不变，故N中无感应电流产生，选项D正确。
4．【命题立意】本题主要考查感应电动势和感应电流的产生条件和楞次定律。
【思路点拨】感应电动势和感应电流产生的条件是：穿过电路的磁通量发生变化，就一定有感应电动势产生，电路可以闭合也可以断开。
2020版高考物理二轮复习专题限时集训电磁感应定律及其应用含解析
9．(多选)(20xx·衡水金卷)如图所示，金属圆环放置在水平桌面上，一个质量为m的圆柱形永磁体轴线与圆环轴线重合，永磁体下端为N极，将永磁体由静止释放，永磁体下落h高度到达P点时速度大小为v，向下的加速度大小为a，圆环的质量为M，重力加速度为g，不计空气阻力，则()
A．俯视看，圆环中感应电流沿逆时针方向
Q＝ mv 。
(3)位移为x时通过的电荷量为
q＝n ＝
由动量定理可得－F安t＝mv－mv0
－nBILt＝mv－mv0
－nBLq＝mv－mv0
解得v＝－ ＋v0。
(4)由v＝－ ＋v0当v＝0时可求得x＝ 。
[答案](1)nBLv0(2) mv (3)v＝－ ＋v0(4)
题号
内容
押题依据
核心考点
核心素养
6．(20xx·山东日照联考)如图甲所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，若线圈ab中电流i与时间t的关系图线如图乙所示，则在这段时间内，下列关于线圈cd中产生的感应电流icd与时间t的关系图线，可能正确的是()
甲 乙
D[由图乙可知，在t＝0时刻，图线的斜率最大，即电流变化最快，电流产生的磁场变化最快，cd线圈中的磁通量变化最快，所以此时在cd线圈中产生的感应电流最大，由于漏磁现象，此时的最大电流比ab中的电流小，综上所述，对比各项可得D正确。]
11．(20xx·杭州联考)如图所示，虚线框内为某种电磁缓冲车的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲车厢。在缓冲车的底板上，沿车的轴线固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN。缓冲车的底部，安装电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L。假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用力使缓冲车厢减速运动，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计。
2020高考物理二轮复习专题九电磁感应对对练
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
答案AD
解析如图甲所示,闭合开关瞬间右边线圈产生电流,左边线圈磁通量增强.由楞次定律可知,增反减同,左边线圈感应磁场方向向左.根据右手螺旋定则可得铁芯中电流方向为从南到北.由此可得铁芯上方磁场为垂直纸面向里,则磁针N极朝垂直纸面向里的方向转动,故A项正确.
电磁感应
2020年高考必备
2015年
2016年
2017年
2018年
2019年
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
Ⅰ卷
Ⅱ卷
Ⅲ卷
考点一
电磁感应现象楞次定律
法拉第电磁感应定律
19
15
20
18
15
19
20
14
考点二
电磁感应中的电路和图象问题
24
20
18
20
21
19
考点三
电磁感应中的动力学和能量问题
24
2.(多选)如图所示,一根长1 m左右的空心铝管竖直放置(图甲),及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管(图乙)和一根长度相同的空心塑料管(图丙).把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后,小圆柱最终从下端管口落出.小圆柱在管内运动时,没有跟铝管内壁发生摩擦.设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3,则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是()
2020届高考物理二轮复习常考题型大通关 电磁感应问题分析(带解析)
如图所示，磁感应强度为 B = 1T。在外力作用下，棒以一定的初速度向左做直线运
质量为 m=0.5kg、单位长度电阻为 r0 2的直角折形导体棒放置于在导轨上，导体
4 / 12
给我一个支点，可以撬起整个地球。——阿基米德
棒 的 两条 边 分 别 与 ab 和 ac 边 互 相 平 行 。 棒 与 a b 、 a c 交 点 A、B 间 的
距离为 2.5 m，aA = aB，导轨右侧空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场分布
R
8、如下图所示,两光滑平行导电导轨 AB 、CD 水平放置于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,
磁场与导轨所在平面垂直。已 X 知金属棒 ab 能沿垂直导轨方向自由移动,且导轨一端跨接
一个定值电阻 R ,金属棒与导轨电阻均不计。现将金属棒沿导轨以初速度 v0 。开始向右拉
动,若保持拉力恒定不变,经过 t1时间后金属棒速度变为 v，加速度为 a1 ,最终以速度 2 v做匀
A.导体棒 ab 刚获得速度 v0 时受到的安培力大小为 B2L2v0 R
B.两导体棒最终将以 v0 的速度沿导轨向右匀速运动 2
C.两导体棒运动的整个过程中产生的热量为
1 4
mv02
D.当导体棒
ab
的速度变为
3 4
v0
时,导体棒
cd
的加速度大小为
3B2 L2v0 8mR
10、如图所示 边垂直。将
2 / 12
给我一个支点，可以撬起整个地球。——阿基米德
6、如图,由某种粗细均匀的总电阻为 5R 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 滑动的全过程中（ ）
2020届高考物理题：电路与电磁感应、近代物理二轮练习附答案
2020届高考物理题：电路与电磁感应、近代物理二轮练习附答案专题：电路与电磁感应、近代物理一、选择题1、(2020湖南省长沙模拟)如图所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，由于故障两灯突然熄灭，(假设电路中仅有一处故障)下列说法正确的是()A．将多用表的电压挡并联在ac两端，示数0，说明ac间断路B．将多用表的电压挡并联在cd两端，有示数，说明cd间完好C．将多用表的电压挡并联在ad两端，有示数；并联在ac两端，示数0，说明cd间断路D．断开S，将L1拆下，使用多用电表欧姆挡，调零后将红黑表笔连接在L1两端，如果指针不偏转，说明L1完好2、教学用发电机能够产生正弦式交变电流．利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的读数分别为I、U，R消耗的功率为P.若发电机线圈的转速变为原来的12，则()A．R消耗的功率变为1 2PB．电压表V的读数变为1 2UC．电流表A的读数变为2ID．通过R的交变电流频率不变3、(2019·云南模拟)如图所示，两光滑水平放置的平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。
电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。
现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右匀速运动时()A．电容器两端的电压为零B．通过电阻R的电流为BL v RC．电容器所带电荷量为CBL vD．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为B2L2v R4、如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨变成“∠”形，底部导轨面水平，倾斜部分与水平面成θ角，导轨与固定电阻相连，整个装置处于竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．导体棒ab与cd均垂直于导轨放置，且与导轨间接触良好，两导体棒的电阻均与阻值为R的固定电阻相等，其余部分电阻不计，当导体棒cd沿导轨向右以速度v匀速滑动时，导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态，导体棒ab的重力为mg，则()A．导体棒cd两端的电压为BL vB．t时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为2BL v t 3RC．cd棒克服安培力做功的功率为B2L2v2RD．导体棒ab所受安培力为mgsinθ5、用波长为300 nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10－19 J．已知普朗克常量为6.63×10－34 J·s，真空中的光速为3.00×108 m·s－1.能使锌产生光电效应的单色光的最低频率约为()A．1×1014 Hz B．8×1014 HzC．2×1015 Hz D．8×1015 Hz6、（双选）如图所示，一矩形线圈置于有理想左边界(图中虚线MN)的匀强磁场中，开始时，线圈平面与磁场垂直。
2020届高考物理二轮：电磁感应练习及答案
2020届高考物理二轮：电磁感应练习及答案高考复习：电磁感应一、选择题1、(2019·河北省衡水中学模拟)(多选)如图所示，将若干匝线圈固定在光滑绝缘杆上，另一个金属环套在杆上与线圈共轴，当合上开关时线圈中产生磁场，金属环就可被加速弹射出去。
现在线圈左侧同一位置处，先后放置形状、大小相同的铜环和铝环(两环分别用横截面积相等的铜和铝导线制成)，且铝的电阻率大于铜的电阻率，闭合开关S的瞬间，下列描述正确的是()A．从左侧看环中感应电流沿顺时针方向B．线圈沿轴向有伸长的趋势C．铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力D．若金属环出现断裂，不会影响其向左弹射2、如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过．现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ．设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为F T1和F T2，重力加速度大小为g，则()A．F T1＞mg，F T2＞mgB．F T1＜mg，F T2＜mgC．F T1＞mg，F T2＜mgD．F T1＜mg，F T2＞mg3、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()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4、如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)．则()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5、(多选)(2019·临沂市上学期期末)如图所示，矩形线框abcd处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框ab长为2L，bc长为L，MN 为垂直于ab并可在ab和cd上自由滑动的金属杆，且杆与ab和cd接触良好，abcd和MN上单位长度的电阻皆为r。
2020届高三二轮复习电磁感应及其综合应用专项练习参考答案
2020届高三二轮复习电磁感应及其综合应用专项练习参考答案1、[解析]当导体框绕其中心顺时针转过60°时，导体框转到如图中虚线所示的位置，再转过60°时，导体框再次与磁场的边界重合，因此整个过程中穿过导体框的磁通量先减小后增大，根据楞次定律，感应电流方向先沿逆时针后沿顺时针．由于整个过程中磁通量的变化为零，根据法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt可知，平均感应电动势为零，B 正确．[答案]B2、[解析]设导线框电阻为R ，从导线框进入磁场到斜边刚要进入磁场过程，即0≤t ≤2l2v过程，导线框切割磁感线的有效长度为v t ，感应电流沿正方向，I ＝B v 2R t ；从导线框斜边刚进入磁场到完全进入磁场过程，即2l 2v <t ≤2lv 过程，导线框切割磁感线的有效长度为2l －v t ，感应电流沿正方向，I ＝2Bl v R －B v 2R t ；导线框出磁场过程中，两直角边立刻出磁场，导线框的斜边切割磁感线运动，在22l v ≤t ≤52l2v过程，导线框切割磁感线的有效长度为222l －(v t －22l )，感应电流沿顺时针方向，I ＝2B v 2R t －52Bl vR，选项D 正确．[答案]D3、[解析]设某时刻金属棒的速度为v ，根据牛顿第二定律F －F A ＝ma ，即F 0＋k v －B 2l 2vR ＋r＝ma ，即F 0＝ma ，如果k >B 2l 2R ＋r ，则加速度与速度成线性关系，且随着速度增大，加速度越来越大，即金属棒运动的v －t 图象的切线斜率越来越大，由于F A ＝B 2l 2vR ＋r ，F A －t 图象的切线斜率也越来越大，感应电流R B 项正确；如果k ＝B 2l 2R ＋r ，则金属棒做匀加速直线运动，电动势随时间均匀增大，感应电流、电阻两端的电压、安培力均随时间均匀增大，感应电流的功率与时间的二次方成正比，没有选项符合；如果k <B 2l 2R ＋r ，则金属棒做加速度越来越小的加速运动，感应电流、电阻两端的电压、安培力均增加得越来越慢，最后恒定，感应电流的功率最后也恒定，C 项正确．[答案]BC4、[解析]在0～14T 内，磁场均匀增大，由楞次定律可知，电容器的下极板带正电，上极板带负电，粒子所受电场力方向向上，大小不变，故粒子向上做匀加速直线运动，即v ＝at ，x ＝12at 2；在14T ～34T 内，电容器的下极板带负电，上极板带正电，粒子所受电场力方向向下，大小不变，故粒子向上做匀减速直线运动34T ～T 内，电容器的下极板带正电，上极板带负电，粒子所受电场力方向向上，大小不变，故粒子向下做匀减速直线运动，直到速度变为零，回到初始位置，故选项B 、C 正确，A 、D 错误．[答案]BC5、[解析]根据右手定则可知，金属棒在磁场中运动时，流过定值电阻的电流方向为b →a ，B 项错误；金属棒切割磁感线产生的感应电动势E ＝BL v ，回路中的电流I ＝ER ＋r，金属棒所受安培力F ＝BIL ，解三式可知，金属棒速度为v 时，安培力F ＝B 2L 2v R ＋r ，C 项正确；当安培力与重力相等时，金属棒速度最大，B 2L 2v maxR ＋r＝mg ，解得v max ＝mg (R ＋r )B 2L2，A 项错误；由热功率定义式得，P ＝I 2max R R ，D 项正确．[答案]CD6、[解析]根据法拉第电磁感应定律有E ＝ΔΦΔt ＝SΔB Δt ，又由闭合电路欧姆定律有I ＝E R ，解得I ＝SΔBRΔt，因此可知感应电流恒定，根据楞次定律，感应电流沿顺时针方向，A 、B 错误；由电流恒定，磁感应强度均匀增大，所以ab 段所受安培力均匀增大，根据左手定则可知，安培力指向圆心，C 错误，D 正确．[答案]D7、[解析]开始时金属棒切割磁感线产生电动势E ＝BL v 0，则金属棒与导轨接触点间电压为U ＝0.5E ，选项A 对；金属棒释放时，受到沿斜面向上的安培力与沿斜面向下的重力分力，因不知二力大小关系，则不能确定通过R 的最大电流，选项B 错；由于金属棒在运动过程中受到安培力作用，最终金属棒静止，则金属棒沿斜面下滑距离为d ＝mg sin θk ，应用电流定义式和法拉第电磁感应定律可知通过R 的电荷量q ＝BLd 2R ＝mgBL4kR ，选项C 对；从开始到停止，设回路产生的热量为Q 、金属棒静止时弹簧弹性势能为E p ，对金属棒和回路应用功能关系可知Q ＋E p ＝mgd sin θ＋12m v 20，则Q ＝12m v 20＋(mg )24k－E p ，选项D 对．[答案]ACD8、[解析]由于cd 边经过L 3时恰好匀速，说明线圈的重力刚好等于安培力，且cd 边经过L 4时ab 边刚好经过L 1，所以ab 边经过L 1时线圈也做匀速运动，A 错误；ab 边经过L 2后线圈做一段加速运动，故ab 边经过L 3时，安培力一定大于重力，所以ab 边经过L 3后线圈要做一段减速运动，B 正确；cd 边经过L 3时恰好开始做匀速运动，由受力平衡有mg ＝B 2L 2v R v ＝mgRB 2L 2，所以从cd 边经过L 3到cd 边经过L 4的时间为t＝L v ＝B 2L 3mgR ，但从cd 边经过L 2到cd 边经过L 3线圈做加速运动，故cd 边经过L 2和L 4的时间间隔大于2B 2L 3mgR ，C 错误；从线圈开始运动到cd 边经过L 4过程中，根据能量守恒有mg ·3L ＝12m v 2＋Q ，得Q ＝3mgL －m 3g 2R 22B 4L 4，D 正确．[答案]BD9、[解析]由楞次定律知转动过程中导线框中的感应电流沿顺时针方向，A 错误；由实线位置转到图中虚线位置过程磁通量变化量ΔΦ＝BL 2－12BL 2＝12BL 2，Δt ＝π4ω＝π4ω，E ＝ΔΦΔt ＝2BωL 2π，B 错误；在题图所示虚线位置处导线框中产生的感应电动势大小为E ＝12Bω(2L )2＝BL 2ω，C 正确；导线框受到的安培力大小为F＝B ·BL 2ωR ·2L ＝2B 2L 3ωR，D 错误．[答案]C10、[解析](1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得ma ＝F －μmg ①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v ，由运动学公式有v ＝at 0②当金属杆以速度v 在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为E ＝Bl v ③联立①②③式可得E ＝Blt (2)设金属杆在磁场区域中匀速运动时，金属杆中的电流为I ，根据欧姆定律I ＝E R ⑤式中R 为电阻的阻值．金属杆所受的安培力为f ＝BlI ⑥因金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得F －μmg －f ＝0⑦联立④⑤⑥⑦式得R ＝B 2l 2t 0m[答案](1)Blt (2)B 2l 2t 0m11、[解析](1)由题图2知杆AB 运动到水平轨道P 2Q 2处时的速率为v max ，则回路中的最大感应电动势E max ＝BL v max杆AB 运动到水平轨道的P 2Q 2处时，回路中的感应电流最大，回路中的最大感应电流I max ＝EmaxR 得I max ＝BL v maxR根据右手定则知I max 的方向由A 流向B(2)根据法拉第电磁感应定律得，杆AB 下滑全过程平均感应电动势E ＝ΔΦt 1－0平均感应电流I ＝E R又q ＝I t 1解得q ＝ΔΦR 而ΔΦ＝BLs 1cos θ由题图2知杆AB 下滑的距离s 1＝12v max t 1解得q ＝BL v max t 1cos θ2R(3)撤去拉力后杆AB 在水平导轨上做减速运动感应电流I ＝BL vR根据牛顿第二定律有BIL ＝ma 若Δt 趋近于零，则a ＝ΔvΔt 由以上三式可得B 2L 2Rv Δt ＝mΔv 则B 2L 2R v 1Δt 1＝mΔv 1，B 2L 2R v 2Δt 2＝mΔv 2，…，B 2L 2R v n Δt n ＝mΔv n得B 2L 2R (v 1Δt 1＋v 2Δt 2＋…＋v n Δt n )＝m (Δv 1＋Δv 2＋…＋Δv n )即B 2L 2Rs ＝m (v max －0)得s ＝Rm v maxB 2L 2[答案](1)BL v max R由A 流向B(2)BL v max t 1cos θ2R(3)Rm v max B 2L2。
解析版-2020年高考物理二轮复习对点集训-电磁感应
绝密★启用前2020年高考物理二轮复习对点集训-电磁感应一、单选题1.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【解析】根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；因磁感应强度随时间均匀增大，则＝k，根据法拉第电磁感应定律可知E＝n＝n l2，则＝()2＝，选项B正确；根据I＝＝＝＝∝l，故a、b线圈中感应电流之比为3：1，选项C错误；电功率P＝IE＝·n l2＝∝l3，故a、b线圈中电功率之比为27：1，选项D错误．故选B.2.条形磁铁竖直放置，闭合圆环水平放置，条形磁铁中心穿过圆环中心，如图所示．若圆环为弹性环，其形状由Ⅰ扩大变为Ⅱ，那么圆环内磁通量的变化情况是()A．磁通量增大B．磁通量减小C．磁通量不变D．条件不足，无法确定【答案】B【解析】磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过圆环的磁感线总条数一定，外部磁感线分布在无限大空间，将磁铁内部的磁感线抵消一部分，当圆环形状由Ⅰ扩大变为Ⅱ时，磁铁外部穿过圆环的磁感线增多，抵消多，总磁通量将减小．故选B.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()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【答案】B【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，C、D错，但导体两端有电势差，根据右手定则，可知B正确．4.如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd 间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()A．B．C．D．【答案】C【解析】由图(b)看出cd间电压在某小段时间内不变，则ab中电流在该段时间是均匀变化的，只能是图象C.5.如图所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长【答案】D【解析】当通电直导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量的增大：一是用缩小面积的方式进行阻碍；二是用远离直导线的方法进行阻碍，故D正确．6.如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大【答案】C【解析】磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A、B错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运动规律和功能关系，磁块在P中的下落时间比在Q中的长，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项C 正确，选项D错误．7.一个闭合电路产生的感应电动势较大，是因为穿过这个闭合电路的()A．磁感应强度大B．磁通量较大C．磁通量变化量较大D．磁通量的变化率较大【答案】D【解析】根据法拉第电磁感应定律可知，闭合电路中产生的感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比，与磁通量、磁感应强度没有直接关系．所以D正确，A、B、C错误．故选：D.8.如图所示，水平光滑的金属框架上左端连接一个电阻R，有一金属杆在外力F的作用下沿框架向右由静止开始做匀加速直线运动，匀强磁场方向竖直向下，轨道与金属杆的电阻不计并接触良好，则能反映外力F随时间t变化规律的图象是图中的()A．B．C．D．【答案】B【解析】金属杆受力如图所示，由牛顿第二定律得：F－＝ma；F＝ma＋·t，B正确．9.如图所示，上下不等宽的平行导轨，EF和GH部分导轨间的距离为L，PQ和MN部分的导轨间距为3L，导轨平面与水平面的夹角为30°，整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中．金属杆ab 和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上的作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F的大小为()A．mgB．mgC．mgD．mg【答案】A【解析】设ab杆向上切割磁感线时，产生感应电流大小为I，受到安培力大小为：F安＝BIL对于cd来说，由平衡条件有：BI·3L＝mg sin 30°对于ab杆来说，由平衡条件有：F＝mg sin 30°＋BIL，综上可得：F＝mg，故A正确．10.如图所示，水平桌面上固定有一半径为R的金属细圆环，环面水平，圆环每单位长度的电阻为r，空间有一匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向竖直向下；一长度为2R、电阻可忽略的导体棒置于圆环左侧并与环相切，切点为棒的中点．棒在拉力的作用下以恒定加速度a从静止开始向右运动，运动过程中棒与圆环接触良好．下列说法正确的是()A．拉力的大小在运动过程中保持不变B．棒通过整个圆环所用的时间为C．棒经过环心时流过棒的电流为D．棒经过环心时所受安培力的大小为【答案】D【解析】导体棒做匀加速运动，合外力恒定，由于受到的安培力随速度的变化而变化，故拉力一直变化，选项A错误；设棒通过整个圆环所用的时间为t，由匀变速直线运动的基本关系式可得2R＝at2，解得t＝，选项B错误；由v2－v＝2ax可知棒经过环心时的速度v＝，此时的感应电动势E＝2BRv，此时金属圆环的两侧并联，等效电阻r合＝，故棒经过环心时流过棒的电流为I＝＝，选项C错误；由对选项C的分析可知棒经过环心时所受安培力F＝BI·2R＝，选项D正确．二、多选题11.(多选)如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的单匝正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，导线框的电阻为R.现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过导线框转到图中虚线位置，则在这时间内：A．顺时针方向转动时，感应电流方向为E→F→G→H→EB．平均感应电动势大小等于C．平均感应电动势大小等于D．通过导线框横截面的电荷量为【答案】BD【解析】由于虚线位置是经过时到达的，所以线框的磁通量是变小的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据右手定则，可以判断出感应电流的方向为：E→H→G→F→E，根据几何关系得到，线圈的有效面积减小量为ΔS ＝(3－2)a2，根据法拉第电磁感应定律得：平均感应电动势＝＝B，Δt＝，解得：E ＝.故A错误，B正确，C错误，通过导线框横截面的电荷量q＝t＝t＝＝，D正确．12.(多选)如图所示，L是自感系数足够大的线圈，电阻可忽略不计，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，则下列说法中正确的是()A． S闭合瞬间，三个灯同时亮，最后D1、D2熄灭，D3变亮B． S闭合瞬间，D1、D2先亮，D3后亮，最后三个灯亮度一样C． S断开时，三个灯都亮一下再慢慢熄灭D． S断开时，D3立即熄灭，D1、D2亮一下再慢慢熄灭【答案】AD【解析】L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1、D2和D3是三个完全相同的小灯泡. S闭合瞬间，但由于线圈的电流增加，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加，所以三灯同时亮，当电流稳定时，由于电阻可忽略不计，所以D1、D2熄灭，D3变亮．故A正确，B错误；S断开，D3立即熄灭，但由于线圈的电流减小，导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小，所以D1、D2亮一下再慢慢熄灭，故选项C错误，选项D正确．13.(多选)如图所示，当磁铁运动时，电路中会产生由A经R到B的电流，则磁铁的运动可能是()A．向下运动B．向上运动C．向左平移D．以上都不可能【答案】BC【解析】由安培定则知感应电流在线圈中产生的磁场与磁铁磁场方向相同，由楞次定律知，通过线圈的磁通量减小，选项中B、C会引起上述变化，故选项B、C正确．14.(多选)在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是()A．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮B．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左【答案】ABD【解析】当开关S闭合时，灯A2立即发光．通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，A1逐渐亮起来．所以A2比A1先亮．由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同．故A正确；当开关S断开时，由于自感作用，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡A1、A2串联，两灯电流相同，都过一会儿熄灭，灯A2不会闪亮，流过A2的电流方向向左．故B、D正确，C错误．三、实验题15.下图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图，试回答下列问题：(1)在该实验中电流计G的作用是__________________________________________________．(2)按实验要求，将下面的实物连成电路．(3)在产生感应电流的回路中，下图器材中哪个相当于电源(填字母代号)?【答案】(1)检测感应电流的大小与方向(2)实验电路如图所示：(3)螺线管B.【解析】(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的大小与方向．(2)探究电磁感应现象的实验电路如图所示：(3)在产生感应电流的回路中，螺线管B产生感应电动势，相当于电源．四、计算题16.边长L＝10 cm的正方形线框，固定在匀强磁场中，磁场方向与线框平面间的夹角θ＝30°，如图所示，磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋3t)T，则第3 s内穿过线框的磁通量的变化量ΔΦ为多少？【答案】1.5×10－2Wb【解析】闭合电路的面积S不变，B变化，只要求出第3 s始末的磁通量之差，即可求出ΔΦ.第3 s内就是从2 s末到3 s末，由于2 s末的磁感应强度为B1＝(2＋3×2)T＝8 T,3 s末的磁感应强度为B2＝(2＋3×3)T＝11 T.根据公式ΔΦ＝ΔBS sinθ＝(11－8)×0.12×sin 30° Wb＝1.5×10－2Wb.17.如图所示，质量m＝100 g的铝环用细线悬挂起来，环中央距地面高度h＝0.8 m，有一质量为M ＝200 g的小磁铁(长度可忽略)以v0＝10 m/s的水平速度射入并穿过铝环，落地点距铝环原位置的水平距离x＝3.6 m，小磁铁穿过铝环后的运动可看作平抛运动．(g取10 m/s2)．(1)在磁铁与铝环发生相互作用时，铝环向哪边偏？(2)若铝环在磁铁穿过后速度为v＝2 m/s，则在磁铁穿过铝环的整个过程中，环中产生了多少电能？【答案】(1)右偏(2)1.7 J【解析】(1)由楞次定律可知，当小磁铁向右运动时，铝环向右偏(阻碍相对运动)．(2)在磁铁穿过铝环后落地的过程中，由平抛运动规律有h＝gt2x＝v′t得磁铁穿过铝环后的速度v′＝9 m/s.由能量守恒定律可得Q电＝Mv－Mv′2－mv2＝1.7 J.18.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4 m，一端连接R＝1 Ω 的电阻，导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1 T, 导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好．导轨和导体棒的电阻均可忽略不计．在平行于导轨的拉力F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝ 5 m/s ，求：(1)感应电动势E和感应电流I；(2)若将MN换为电阻为r＝1 Ω的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压U.【答案】2.0 V 2.0 A 1.0 V【解析】(1)根据动生电动势公式得E＝BLv＝1 T×0.4 m×5 m/s＝2.0 V ①故感应电流I＝＝＝2.0 A ②(2)导体棒两端电压U＝＝1.0 V ⑤。
2020年高考物理二轮复习精品考点专题09 电磁感应定律及综合应用(高考押题)(解析版)
高考押题专练1．法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机．如图1所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转．下列说法正确的是( )图1A ．回路中电流大小变化，方向不变B ．回路中电流大小不变，方向变化C ．回路中电流的大小和方向都周期性变化D ．回路中电流方向不变，从b 导线流进电流表【答案】D【解析】铜盘转动产生的感应电动势为：E ＝12BL 2ω，B 、L 、ω不变，E 不变，电流：I ＝E R ＝BL 2ω2R，电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，从b 导线流进电流表，故A 、B 、C 错误，D 正确．2．如图2所示，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，正方形金属框电阻为R ，边长是L ，自线框从左边界进入磁场时开始计时，在外力作用下由静止开始，以垂直于磁场边界的恒定加速度a 进入磁场区域，t 1时刻线框全部进入磁场．若外力大小为F ，线框中电功率的瞬时值为P ，线框磁通量的变化率为ΔΦΔt，通过导体横截面的电荷量为q ，(其中P —t 图像为抛物线)则这些量随时间变化的关系正确的是( )图2【答案】BD【解析】线框做匀加速运动，其速度v ＝at ，感应电动势E ＝BLv线框进入磁场过程中受到的安培力F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＝B 2L 2at R由牛顿第二定律得：F －B 2L 2at R＝ma 则F ＝ma ＋B 2L 2a Rt ，故A 错误； 感应电流I ＝E R ＝BLat R线框的电功率P ＝I 2R ＝BLa2R t 2，故B 正确；线框的位移x ＝12at 2，ΔΦΔt ＝B ·ΔS Δt ＝B ·L ·12at 2t ＝12BLat ，故C 错误； 电荷量q ＝I Δt ＝E R ·Δt ＝ΔΦΔt R ·Δt ＝ΔΦR ＝BLx R ＝BL ·12at 2R ＝BLa 2Rt 2，故D 正确． 3．如图3所示，两根足够长的平行金属导轨倾斜放置，导轨下端接有定值电阻R ，匀强磁场方向垂直导轨平面向上．现给金属棒ab 一平行于导轨的初速度v ，使金属棒保持与导轨垂直并沿导轨向上运动，经过一段时间金属棒又回到原位置．不计导轨和金属棒的电阻，在这一过程中，下列说法正确的是( )图3A ．金属棒上滑时棒中的电流方向由b 到aB ．金属棒回到原位置时速度大小仍为vC ．金属棒上滑阶段和下滑阶段的最大加速度大小相等D ．金属棒上滑阶段和下滑阶段通过棒中的电荷量相等【答案】AD【解析】金属棒上滑时，根据右手定则判断可知金属棒中感应电流的方向由b到a ，故A 正确．金属棒运动过程中产生感应电流，受到安培力作用，根据楞次定律可知安培力总是阻碍金属棒相对于导轨运动，所以金属棒的机械能不断减小，则金属棒回到原位置时速度大小必小于v ，故B 错误．根据牛顿第二定律得：对于上滑过程：mg sin θ＋F 安＝ma 上；对于下滑过程：mg sin θ－F 安′＝ma 下．可知：a 上>a 下，故C 错误．金属棒上滑阶段和下滑阶段中回路磁通量的变化量相等，根据q ＝ΔΦR可知通过金属棒的电荷量相等，故D 正确．4.如图1所示，铜线圈水平固定在铁架台上，铜线圈的两端连接在电流传感器上，传感器与数据采集器相连，采集的数据可通过计算机处理，从而得到铜线圈中的电流随时间变化的图线.利用该装置探究条形磁铁从距铜线圈上端某一高度处由静止释放后，沿铜线圈轴线竖直向下穿过铜线圈的过程中产生的电磁感应现象.两次实验中分别得到了如图甲、乙所示的电流－时间图线.条形磁铁在竖直下落过程中始终保持直立姿态，且所受空气阻力可忽略不计.则下列说法中正确的是()图1A.若两次实验条形磁铁距铜线圈上端的高度不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度大于乙图对应实验条形磁铁距铜线圈上端的高度B.若两次实验条形磁铁的磁性强弱不同，其他实验条件均相同，则甲图对应实验条形磁铁的磁性比乙图对应实验条形磁铁的磁性强C.甲图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能小于乙图对应实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中损失的机械能D.两次实验条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是先向上后向下【答案】C【解析】由乙图中的电流峰值大于甲中电流峰值，可知乙实验的电磁感应现象更明显，故乙实验中的高度更高或磁铁磁性更强，A、B错误；电流峰值越大，产生的焦耳热越多，损失的机械能越大，故C正确；整个过程中，磁铁所受的磁场力都是阻碍磁铁运动，故磁场力一直向上，D错误.5.(多选)高频焊接技术的原理如图3(a)所示.线圈接入图(b)所示的正弦式交流电(以电流顺时针方向为正)，圈内待焊接工件形成闭合回路.则()图3A.图(b)中电流有效值为IB.0～t1时间内工件中的感应电流变大C.0～t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针D.图(b)中T越大，工件温度上升越快【答案】AC【解析】由图知电流的最大值为2I，因为该电流是正弦式交流电，则有效值为I，故A正确.i－t图象切线的斜率等于电流的变化率，根据数学知识可知：0～t1时间内线圈中电流的变化率减小，磁通量的变化率变小，由法拉第电磁感应定律可知工件中感应电动势变小，则感应电流变小，故B错误.根据楞次定律可知：0～t1时间内工件中的感应电流方向为逆时针，故C正确.图(b)中T越大，电流变化越慢，工件中磁通量变化越慢，由法拉第电磁感应定律可知工件中产生的感应电动势越小，温度上升越慢，故D错误.6.图4在竖直平面内固定一根水平长直导线，导线中通以如图4所示方向的恒定电流.在其正上方(略靠后)由静止释放一个闭合圆形导线框.已知导线框在下落过程中始终保持框平面沿竖直方向.在框由实线位置下落到虚线位置的过程中()A.导线框中感应电流方向依次为：顺时针→逆时针→顺时针B.导线框的磁通量为零时，感应电流也为零C.导线框所受安培力的合力方向依次为：向上→向下→向上D.导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损失的重力势能【答案】A【解析】根据安培定则，通电直导线的磁场在上方向外，下方向里；离导线近的地方磁感应强度大，离导线远的地方磁感应强度小.线框从上向下靠近导线的过程，向外的磁感应强度增加，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的电流；穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大，直至最大；根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的电流.向里的磁通量变成最大后，继续向下运动，向里的磁通量又逐渐减小，这时的电流新方向又变成了顺时针.故A 正确；根据A中的分析，穿越导线时，上方向外的磁场和下方向里的磁场叠加，先是向外的磁通量减小，一直减小到0，之后变成向里的磁通量，并逐渐增大.这一过程是连续的，始终有感应电流存在，不是0，故B错误；根据楞次定律，感应电流始终阻碍导线框相对磁场的运动，故受安培力的方向始终向上，故C错误；根据能量守恒定律，导线框产生的焦耳热等于下落过程中框损失的重力势能与增加动能之差，故D错误.7.如图5所示，用均匀导线做成边长为0.2 m的正方形线框，线框的一半处于垂直线框向里的有界匀强磁场中.当磁场以20 T/s的变化率增强时，a、b两点间电势差的大小为U，则()图5A.φa<φb，U＝0.2 VB.φa>φb，U＝0.2 VC.φa <φb ，U ＝0.4 VD.φa >φb ，U ＝0.4 V【答案】A【解析】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为E ，内电阻为r 2，画出等效电路如图所示. 则a 、b 两点间的电势差即为电源的路端电压，设l 是边长，且依题意知：ΔB Δt＝20 T/s. 由法拉第电磁感应定律，得：E ＝N ΔB ·S Δt ＝1×20×0.2×0.22V ＝0.4 V 所以有：U ＝IR ＝Er 2＋r 2×r 2＝0.2 V ， 由于a 点电势低于b 点电势，故有：U ab ＝－0.2 V .8.如图6甲所示，R 0为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内.左端连接在一周期为T 0的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R 0的电流i 始终向左，其大小按图乙所示规律变化.规定内圆环a 端电势高于b 端时，a 、b 间的电压u ab 为正，下列u ab －t 图象可能正确的是( )图6【答案】C【解析】在第一个0.25T 0时间内，通过大圆环的电流为顺时针增加的，由楞次定律可判断内环a 端电势高于b 端，因电流的变化率逐渐减小，故内环的电动势逐渐减小，同理可知，在0.25T 0～0.5T 0时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小，则由楞次定律可知，内环a 端电势低于b 端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势变大，故只有C 正确.9．如图所示，有一个矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里．一个三角形闭合导线框，由位置1(左)沿纸面匀速运动到位置2(右)．取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点(t ＝0)，规定逆时针方向为电流的正方向，则图中能正确反映线框中电流与时间关系的是( )【答案】A 【解析】线框进入磁场的过程，磁通量向里增加，根据楞次定律得知感应电流的磁场向外，由安培定则可知感应电流方向为逆时针，电流方向应为正方向，故B 、C 错误；线框进入磁场的过程，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E ＝BLv ，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；线框完全进入磁场后，磁通量不变，没能感应电流产生；线框穿出磁场的过程，磁通量向里减小，根据楞次定律得知感应电流的磁场向里，由安培定则可知感应电流方向为顺时针，电流方向应为负方向，线框有效的切割长度先均匀增大后均匀减小，由E ＝BLv ，可知感应电动势先均匀增大后均匀减小；故A 正确，D 错误．10. 边长为a 的正三角形金属框架的左边竖直且与磁场右边界平行，该框架完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中．现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图所示，则下列图象与这一过程相符合的是( )【答案】B 【解析】该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据几何关系有l 有＝233x ，所以E 电动势＝Bl 有v ＝233Bvx ∝x ，选项A 错误，B 正确；F 外力＝B 2l 2有v R ＝4B 2x 2v 3R∝x 2，选项C 错误；P 外力功率＝F 外力v ∝x 2，选项D 错误．11．(多选)如图甲所示，质量m ＝3.0×10－3kg 的“”形金属细框竖直放置在两水银槽中，“”形框的水平细杆CD 长l ＝0.20 m ，处于磁感应强度大小B 1＝1.0 T 、方向水平向右的匀强磁场中．有一匝数n ＝300匝、面积S ＝0.01 m 2的线圈通过开关K 与两水银槽相连．线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B 2随时间t 变化的关系如图乙所示．t ＝0.22 s 时闭合开关K 瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h ＝0.20 m ．不计空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2，下列说法正确的是( )A ．0～0.10 s 内线圈中的感应电动势大小为3 VB ．开关K 闭合瞬间，CD 中的电流方向由C 到DC ．磁感应强度B 2的方向竖直向下D ．开关K 闭合瞬间，通过细杆CD 的电荷量为0.03 C【答案】BD 【解析】0～0.1 s 内线圈中的磁场均匀变化，由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt，代入数据得E ＝30 V ，A 错．开关闭合瞬间，细框会跳起，可知细框受向上的安培力，由左手定则可判断电流方向由C 到D ，B 对．由于t ＝0.22 s 时通过线圈的磁通量正在减少，再对线圈由楞次定律可知感应电流产生的磁场的方向与B 2的方向相同，故再由安培定则可知C 错误．K 闭合瞬间，因安培力远大于重力，则由动量定理有B 1Il Δt ＝mv ，通过细杆的电荷量Q ＝I Δt ，线框向上跳起的过程中v 2＝2gh ，解得Q ＝0.03 C ，D 对．12．(多选)如图所示是法拉第制作的世界上第一台发电机的模型原理图．把一个半径为r 的铜盘放在磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C 、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G 为灵敏电流表．现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是( )A ．C 点电势一定高于D 点电势B ．圆盘中产生的感应电动势大小为12Bωr 2 C ．电流表中的电流方向为由a 到bD ．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流【答案】BD 【解析】把铜盘看作由中心指向边缘的无数条铜棒组合而成，当铜盘开始转动时，每根铜棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，盘边缘为电源正极，中心为电源负极，C 点电势低于D 点电势，选项A 错误；此电源对外电路供电，电流由b 经电流表再从a 流向铜盘，选项C 错误；铜棒转动切割磁感线，相当于电源，回路中感应电动势为E ＝Brv ＝Brω12r ＝12Bωr 2，选项B 正确；若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中产生感生环形电场，使铜盘中的自由电荷在电场力的作用下定向移动，形成环形电流，选项D 正确．13．(多选)如图所示，一边长为l ＝2a 的正方形区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为B 的匀强磁场．一边长为a 、电阻为R 的正方形线框置于磁场左侧，且线框右边与磁场左边界平行，距离为a ，现给该正方形线框施加一水平向右的拉力，使其沿直线匀速向右运动，则以下关于线框受到的安培力、产生的感应电流随时间变化的图象正确的是(以水平向左的方向为安培力的正方向，以逆时针方向为电流的正方向)( )【答案】BD 【解析】由于安培力在整个运动过程中都在阻碍线框向右运动，所以安培力的方向不会发生改变，线框未进入磁场前和线框完全在磁场中时不受安培力作用，所以选项A 错误，B 正确；当线框经过一段时间进入磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为逆时针方向，线框完全在磁场中时不产生感应电流，当线框出磁场时，由楞次定律可知，产生的感应电流的方向为顺时针方向，所以选项C 错误，选项D 正确．14．(多选)如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r ，线框电阻为R ，连接一交流电流表(内阻不计)．线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B 随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B 的正方向)，则下列说法正确的是( )A ．0.005 s 时线框中的感应电流最大B ．0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C ．0.015 s 时电流表的示数为零D ．0～0.02 s 内闭合导线框上产生的热量为π4r 4R 【答案】BD 【解析】线圈中的感应电动势为E ＝πr 2ΔB Δt ，感应电流为i ＝πr 2R ·ΔB Δt ，在0.005 s 时，ΔB Δt ＝0，则i ＝0，A 项错；由楞次定律知在0.01 s 时感应电流方向为顺时针方向(从上往下看)，B 项正确；交流电流表测量的是交变电流的有效值，C 项错；感应电动势的峰值为E m ＝B m πr 22πT，一个周期导线框上产生的热量为Q ＝E m22R T ＝π4r 4R，D 项正确． 15．(多选)如图所示，电阻不计、间距为l 的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B 、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R .质量为m 、电阻为r 的金属棒MN 置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F 的作用由静止开始运动，外力F 与金属棒速度v 的关系是F ＝F 0＋kv (F 、k 是常量)，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．金属棒中感应电流为i ，受到的安培力大小为F A ，电阻R 两端的电压为U R ，感应电流的功率为P ，它们随时间t 变化图象可能正确的有( )【答案】 BC 【解析】设金属棒在某一时刻速度为v ，由题意可知，感应电动势E ＝BLv ，回路电流I ＝E R ＋r ＝BL R ＋r v ，即I ∝v ；安培力F A ＝BIL ＝B 2L 2R ＋r v ，方向水平向左，即F A ∝v ；R 两端电压U R ＝IR ＝BLR R ＋rv ，即U R ∝v ；感应电流功率P ＝EI ＝B 2L 2R ＋rv 2，即P ∝v 2.分析金属棒运动情况，由牛顿运动第二定律可得F 0＋kv －B 2L 2R ＋r v ＝ma ，即F 0＋(k －B 2L 2R ＋r )v ＝ma .因为金属棒从静止出发，所以F 0>0 .(1)若k ＝B 2L 2R ＋r，金属棒水平向右做匀加速直线运动．所以在此情况下没有选项符合；(2)若k >B 2L 2R ＋r，F 合随v 增大而增大，即a 随v 增大而增大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，根据四个物理量与速度的关系可知B 选项符合；(3)若k <B 2L 2R ＋r ，F 合随v 增大而减小，即a 随v 增大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知C 选项符合．综上所述，选项B 、C 符合题意．16.如图7所示，MN 、PQ 为足够长的平行导轨，间距L ＝0.5 m.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°.NQ ⊥MN ，NQ 间连接有一个R ＝3 Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B 0＝1 T.将一根质量为m ＝0.05 kg 的金属棒ab 紧靠NQ 放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r ＝2 Ω，其余部分电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ 平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑行至cd 处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ 为s ＝2 m.试解答以下问题：(g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图7(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R 上产生的热量是多少？(3)若将金属棒滑行至cd 处的时刻记作t ＝0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t ＝1 s 时磁感应强度应为多大？【答案】(1)2 m/s (2)0.06 J (3)0.4 T【解析】(1)在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有：mg sin θ＝ B 0IL ＋μmg cos θE ＝B 0LvE ＝I (R ＋r )代入已知数据，得v ＝2 m/s(2)根据能量守恒得，重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热.有：mgs sin θ＝12mv 2＋μmg cos θ·s ＋Q 电阻R 上产生的热量：Q R ＝R R ＋r Q 解得：Q R ＝0.06 J(3)当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，故： mg sin θ－μmg cos θ＝ma设t 时刻磁感应强度为B ，则：B 0Ls ＝BL (s ＋x )x ＝vt ＋12at 2 故t ＝1 s 时磁感应强度B ＝0.4 T17.如图8甲所示，宽为L 、倾角为θ的平行金属导轨，下端垂直于导轨连接一阻值为R 的定值电阻，导轨之间加垂直于轨道平面的磁场，其随时间变化规律如图乙所示.t ＝0时刻磁感应强度为B 0，此时，在导轨上距电阻x 1处放一质量为m 、电阻为2R 的金属杆，t 1时刻前金属杆处于静止状态，当磁场即将减小到B 1时，金属杆也即将开始下滑(金属杆所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力).图8(1)求0～t 1时间内通过定值电阻的电荷量； (2)求金属杆与导轨间的最大静摩擦力；(3)若金属杆沿导轨下滑x 2后开始做匀速运动，求金属杆下滑x 2过程中，电阻R 产生的焦耳热. 【答案】(1)B 0－B 1Lx 13R(2)mg sin θ－B 1B 0－B 1L 2x 13Rt 1(3)B 1B 0－B 1L 2x 1x 29Rt 1－mx 21B 0－B 126B 21t 21【解析】(1)感应电动势：E ＝ΔΦΔt ＝Lx 1B 0－B 1t 1感应电流：I ＝E3R通过定值电阻的电荷量 q ＝I ·Δt ＝I ·t 1 即q ＝B 0－B 1Lx 13R(2)在t 1时刻，对杆有 mg sin θ－F fm －F 安＝0 其中F 安＝B 1IL联立可得：F fm ＝mg sin θ－B 1B 0－B 1L 2x 13Rt 1(3)当金属杆达到最大速度时 mg sin θ－F fm －F 安′＝0即此时感应电流与0～t 1时间内感应电流大小相等，感应电动势也相等. 所以B 1Lv ＝Lx 1B 0－B 1t 1从开始滑动到达到最大速度过程 mgx 2sin θ＝Q 焦＋Q 滑＋12mv 2其中Q 滑＝F fm x 2 电阻R 上产生的焦耳热 Q R ＝13Q 焦解得Q R ＝B 1B 0－B 1L 2x 1x 29Rt 1－mx 21B 0－B 126B 21t 2118．如图4所示，螺线管横截面积为S ，线圈匝数为N ，电阻为R 1，管内有水平向右的磁场，磁感应强度为B .螺线管与足够长的平行金属导轨MN 、PQ 相连并固定在同一平面内，与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L .导轨电阻忽略不计．导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为B 0的匀强磁场中．金属杆ab 垂直导轨，杆与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦滑动．已知金属杆ab 的质量为m ，电阻为R 2，重力加速度为g .忽略螺线管磁场对金属杆ab 的影响，忽略空气阻力．图4(1)螺线管内方向向右的磁场B 不变，当ab 杆下滑的速度为v 时，求通过ab 杆的电流的大小和方向； (2)当ab 杆下滑的速度为v 时，螺线管内方向向右的磁场才开始变化，其变化率ΔBΔt ＝k (k >0)．讨论ab杆加速度的方向与k 的取值的关系．【答案】(1)B 0Lv R 1＋R 2，方向为b →a (2)k <B 20L 2v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS ，加速度方向向上；k >B 20L 2v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS，加速度方向向下【解析】(1)切割磁感线产生的感应电动势E 1＝B 0Lv 则电流的大小I ＝E 1R 1＋R 2＝B 0LvR 1＋R 2根据右手定则知，通过ab 的电流方向为b →a .(2)根据法拉第电磁感应定律得，螺线管中磁场变化产生的感应电动势 E 2＝N ΔBS Δt＝kNS产生的感应电动势方向与ab 切割产生的感应电动势方向相反． 则感应电流的大小I ＝E 1－E 2R 1＋R 2当mg sin θ<B 0IL ＝B 0L B 0Lv －kNSR 1＋R 2时，加速度方向向上．即k <B 20L 2v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS，加速度方向向上．当mg sin θ>B 0IL ＝B 0L B 0Lv －kNSR 1＋R 2时，加速度方向向下．即k >B 20L 2v －mg R 1＋R 2sin θB 0LNS，加速度方向向下19．如图5所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场边界的间距为L .一个质量为m 、边长也为L 的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行．t ＝0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ)，导线框的速度为v 0.经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置Ⅱ)，导线框的速度刚好为零．此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ(不计空气阻力)，则( )图5A ．上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B ．上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多C ．上升过程中，导线框的加速度逐渐减小D ．上升过程克服重力做功的平均功率小于下降过程重力的平均功率 【答案】BC【解析】线框在运动过程中要克服安培力做功，消耗机械能，故返回原位置时速率减小，由动能定理可知，上升过程动能变化量大，合力做功多，所以选项A 错误；分析线框的运动过程可知，在任一位置，上升过程的安培力大于下降过程中的安培力，而上升、下降位移相等，故上升过程克服安培力做功大于下降过程中克服安培力做的功，故上升过程中线框产生的热量多，所以选项B 正确；以线框为对象分析受力可知，在上升过程做减速运动，有F 安＋mg ＝ma ，F 安＝B 2L 2v R ，故有a ＝g ＋B 2L 2mR v ，所以上升过程中，速度减小，加速度也减小，故选项C 正确；在下降过程中的加速度小于上升过程的加速度，而上升、下降的位移相等，故可知上升时间较短，下降时间较长，两过程中重力做功大小相同，由功率公式可知，上升过程克服重力做功的平均功率大于下降过程重力做的平均功率，所以选项D 错误．20．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 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒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6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．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g .求：图6(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小； (2)外力的功率．【答案】(1)方向为C →D 大小为3Bωr 22R(2)9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr 2【解析】(1)根据右手定则，得导体棒AB 上的电流方向为B →A ，故电阻R 上的电流方向为C →D . 设导体棒AB 中点的速度为v ，则v ＝v A ＋v B2而v A ＝ωr ，v B ＝2ωr根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB 上产生的感应电动势E ＝Brv根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R ，联立以上各式解得通过电阻R 的感应电流的大小为I ＝3Bωr 22R .(2)根据能量守恒定律，外力的功率P 等于安培力与摩擦力的功率之和，即P ＝BIrv ＋F f v ，而F f ＝μmg 解得P ＝9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr2.21．如图4－10－26，POQ 是折成60°角的固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称， OP ＝OQ ＝L .整个装置处在垂直导轨平面向里的足够大的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律为B ＝B 0－kt (其中k 为大于0的常数)．一质量为m 、长为L 、电阻为R 、粗细均匀的导体棒锁定于OP 、OQ 的中点a 、b 位置．当磁感应强度变为12B 0后保持不变，同时将导体棒解除锁定，导体棒向下运动，离开导轨时的速度为v .导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为g .求导体棒：图4－10－26(1)解除锁定前回路中电流的大小及方向； (2)滑到导轨末端时的加速度大小；(3)运动过程中产生的焦耳热．。
解析版-2020年高考物理二轮复习对点集训-电磁感应实验
绝密★启用前2020年高考物理二轮复习对点集训-电磁感应实验1.图为“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整．(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：①将小线圈迅速插入大线圈时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下；②小线圈插入大线圈后，将滑动变阻器的阻值调大时，灵敏电流计指针将向________(填“左”或“右”)偏一下．【答案】(1)如图：(2)①右②左【解析】(1)将电源、开关、滑动变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示．(2)闭合开关，磁通量增加，指针向右偏转，将原线圈迅速插入副线圈，磁通量增加，则灵敏电流计的指针将右偏．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻增大，则电流减小，穿过副线圈的磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏．2.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：①电流计②直流电源③带铁芯的线圈A④线圈B⑤电键⑥滑动变阻器(1)试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．(2)怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法．①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________；③________________________________________________________________________.【答案】(1)如图所示(2)①闭合开关②断开开关③开关闭合时移动滑动变阻器滑片【解析】(1)使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路；(2)只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．3.如图为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接．(1)请用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好．(2)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下．将原线圈A迅速拔出副线圈B，发现电流计的指针向________偏；原线圈插入副线圈不动，将滑动变阻器滑片迅速向右移动，发现电流计的指针向________偏．【答案】(1)连线如图：(2)右右【解析】(1)连线如图；(2)闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏了一下．可知磁通量增加时指针左偏；将原线圈A迅速拔出副线圈B，则磁通量减小，故电流计的指针向右偏；原线圈插入副线圈不动，将滑动变阻器滑片迅速向右移动，则A线圈中电流减小，则磁通量减小，故电流计的指针向右偏．4.英国物理学家法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．现在某一课外活动小组的同学想模仿一下法拉第实验，于是他们从实验室里找来了两个线圈A、B，两节干电池、电键、电流计、滑动变阻器等器材，如图所示．请同学们帮助该活动小组，用笔画线代替导线，将图中的器材连接成实验电路．【答案】【解析】线圈A与带电池的电路相连，线圈B与电流计相连，当滑动滑动变阻器时，线圈A 中的电流变化，从而引起B中产生感应电流，也可以保持滑动器划片不动，线圈A插入或者拔出时，都可以引起B中产生感应电流．5.下图为“研究电磁感应现象”实验中所用器材的示意图，试回答下列问题：(1)在该实验中电流计G的作用是__________________________________________________．(2)按实验要求，将下面的实物连成电路．(3)在产生感应电流的回路中，下图器材中哪个相当于电源(填字母代号)?【答案】(1)检测感应电流的大小与方向(2)实验电路如图所示：(3)螺线管B.【解析】(1)在该实验中电流计G的作用是检测感应电流的大小与方向．(2)探究电磁感应现象的实验电路如图所示：(3)在产生感应电流的回路中，螺线管B产生感应电动势，相当于电源．6.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路．(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转()A．闭合开关B．断开开关C．保持开关一直闭合D．将线圈A从B中拔出(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．【答案】(1)见解析(2)ABD(3)右【解析】(1)将灵敏电流计与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．(2)将开关闭合或断开，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故A、B正确；保持开关一直闭合，则穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，灵敏电流计指针偏转，故C错误；将螺线管A插入(或拔出)螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，灵敏电流计指针偏转，故D正确．(3)在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．7.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：(填“向左偏一下”、“向右偏一下”或“不动”)①将线圈A迅速插入线圈B时，灵敏电流计指针将________．②线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．【答案】(1)电路连接如图(2)①向右偏转一下②向左偏转一下【解析】(1)电路连接如图(2)因在闭合开关时，电路中的电流变大，磁通量增大，此时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，则当将线圈A迅速插入线圈B时，磁通量也是增大的，则灵敏电流计指针将向右偏转一下；线圈A插入线圈B后，将滑动变阻器的滑片迅速向左拉时，电路中的电流减小，磁通量减小，则灵敏电流计指针向左偏转一下．8.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．(1)将图中所缺的导线补接完整；(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________．B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．【答案】(1)(2)向右偏转一下向左偏转一下【解析】(1)见下图(2)依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定，则A.向右偏转一下；B.向左偏转一下．。
2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁感应的综合应用》(解析版)
2020年高考物理二轮热点专题训练----《电磁感应的综合应用》1.如图所示，间距为L 的两条足够长的光滑平行金属导轨MN 、PQ 与水平面夹角为30°，导轨的电阻不计，导轨的N 、Q 端连接一阻值为R 的电阻，导轨上有一根质量一定、电阻为r 的导体棒ab 垂直导轨放置，导体棒上方距离L 以上的范围存在着磁感应强度大小为B 、方向与导轨平面垂直向下的匀强磁场．现在施加一个平行斜面向上且与棒ab 重力相等的恒力，使导体棒ab 从静止开始沿导轨向上运动，当ab 进入磁场后，发现ab 开始匀速运动，求：(1)导体棒的质量；(2)若进入磁场瞬间，拉力减小为原来的一半，求导体棒能继续向上运动的最大位移．【解析】(1)导体棒从静止开始在磁场外匀加速运动，距离为L ，其加速度为F －mg sin 30°＝maF ＝mg得a ＝12g 棒进入磁场时的速度为v ＝2aL ＝gL由棒在磁场中匀速运动可知F 安＝12mg F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＋r得m ＝2B 2L 2R ＋r L g (2)若进入磁场瞬间使拉力减半，则F ＝12mg 则导体棒所受合力为F 安F 安＝BIL ＝B 2L 2v R ＋r＝ma v ＝Δx Δt 和a ＝Δv Δt代入上式 B 2L 2Δx Δt R ＋r＝m Δv Δt 即B 2L 2Δx R ＋r＝m Δv 设导体棒继续向上运动的位移为x ，则有B 2L 2x R ＋r＝mv 将v ＝gL 和m ＝2B 2L 2R ＋rL g代入得x ＝2L【答案】(1)2B 2L 2R ＋r L g (2)2L 2.如图所示，MN 、PQ 为足够长的平行导轨，间距L ＝0.5 m.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°.NQ ⊥MN ，NQ 间连接有一个R ＝3 Ω的电阻.有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B 0＝1 T.将一根质量为m ＝0.05 kg 的金属棒ab 紧靠NQ 放置在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻r ＝2 Ω，其余部分电阻不计.现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ 平行.已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，当金属棒滑行至cd 处时速度大小开始保持不变，cd 距离NQ 为s ＝2 m.试解答以下问题：(g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(1)金属棒达到稳定时的速度是多大？(2)从静止开始直到达到稳定速度的过程中，电阻R 上产生的热量是多少？ (3)若将金属棒滑行至cd 处的时刻记作t ＝0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，则t ＝1 s 时磁感应强度应为多大？【答案】(1)2 m/s (2)0.06 J (3)0.4 T【解析】(1)在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大，达到稳定速度时，有：mg sin θ＝ B 0IL ＋μmg cos θE ＝B 0LvE ＝I (R ＋r )代入已知数据，得v ＝2 m/s(2)根据能量守恒得，重力势能减小转化为动能、摩擦产生的内能和回路中产生的焦耳热.有：mgs sin θ＝12mv 2＋μmg cos θ·s ＋Q 电阻R 上产生的热量：Q R ＝R R ＋rQ 解得：Q R ＝0.06 J(3)当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流.此时金属棒将沿导轨做匀加速运动，故： mg sin θ－μmg cos θ＝ma设t 时刻磁感应强度为B ，则：B 0Ls ＝BL (s ＋x )x ＝vt ＋12at 2 故t ＝1 s 时磁感应强度B ＝0.4 T3.如图甲所示，MN 、PQ 是相距d ＝1.0 m 足够长的平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，整个导轨处在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，金属棒ab 垂直于导轨MN 、PQ 放置，且始终与导轨接触良好，已知金属棒ab 的质量m ＝0.1 kg ，其接入电路的电阻r ＝1 Ω，小灯泡电阻R L ＝9 Ω，重力加速度g 取10 m/s 2.现断开开关S ，将棒ab 由静止释放并开始计时，t ＝0.5 s 时刻闭合开关S ，图乙为ab 的速度随时间变化的图像．求：(1)金属棒ab 开始下滑时的加速度大小、斜面倾角的正弦值；(2)磁感应强度B 的大小．【答案】(1)6 m/s 2 35(2)1 T 【解析】(1)S 断开时ab 做匀加速直线运动由图乙可知a ＝Δv Δt＝6 m/s 2 根据牛顿第二定律有：mg sin θ＝ma所以sin θ＝35. (2)t ＝0.5 s 时S 闭合，ab 先做加速度减小的加速运动，当速度达到最大v m ＝6 m/s 后做匀速直线运动根据平衡条件有mg sin θ＝F 安又F 安＝BId E ＝Bdv m I ＝E R L ＋r，解得B ＝1 T. 4.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 、质量为m 且质量分布均匀的直导体棒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．在内圆导轨的C 点和外圆导轨的D 点之间接有一阻值为R 的电阻(图中未画出)．直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O 逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g .求：(1)通过电阻R 的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．【答案】(1)方向为C →D 大小为3Bωr 22R(2)9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr 2【解析】(1)根据右手定则，得导体棒AB 上的电流方向为B →A ，故电阻R 上的电流方向为C →D .设导体棒AB 中点的速度为v ，则v ＝v A ＋v B 2而v A ＝ωr ，v B ＝2ωr根据法拉第电磁感应定律，导体棒AB 上产生的感应电动势E ＝Brv根据闭合电路欧姆定律得I ＝E R，联立以上各式解得通过电阻R 的感应电流的大小为I ＝3Bωr 22R. (2)根据能量守恒定律，外力的功率P 等于安培力与摩擦力的功率之和，即P ＝BIrv ＋F f v ，而F f ＝μmg解得P ＝9B 2ω2r 44R ＋3μmgωr 2. 5.相距L ＝1.5m 的足够长金属导轨竖直放置，质量为m 1＝1kg 的金属棒ab 和质量为m 2＝0.27kg 的金属棒cd 均通过棒两端的套环水平地套在金属导轨上，如图(a)所示，虚线上方磁场方向垂直纸面向里，虚线下方磁场方向竖直向下，两处磁场磁感应强度大小相同．ab 棒光滑，cd 棒与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.75，两棒总电阻为1.8Ω，导轨电阻不计，ab 棒在方向竖直向上，大小按图(b)所示规律变化的外力F 作用下，从静止开始，沿导轨匀加速运动，同时cd 棒也由静止释放(取g ＝10m/s 2)．(1)求磁感应强度B 的大小和ab 棒加速度大小；(2)已知在2s 内外力F 做功40J ，求这一过程中两金属棒产生的总焦耳热；(3)判断cd 棒将做怎样的运动，求出cd 棒达到最大速度所需的时间t 0，并在图(c)中定性画出cd 棒所受摩擦力随时间变化的图象．【答案】见解析【解析】(1)经过时间t ，金属棒ab 的速率v ＝at此时，回路中的感应电流为I ＝E R ＝BLv R对金属棒ab ，由牛顿第二定律得F －BIL －m 1g ＝m 1a由以上各式整理得：F ＝m 1a ＋m 1g ＋B 2L 2Rat 在图线上取两点：t 1＝0，F 1＝11N ；t 2＝2s ，F 2＝14.6N代入上式得a ＝1m/s 2，B ＝1.2T(2)在第2s 末金属棒ab 的速率v 2＝at 2＝2m/s所发生的位移x ＝12at 22＝2m 由动能定理得W F －m 1gx －W 安＝12m 1v 22 又Q ＝W 安联立以上方程，解得Q ＝18J.(3)cd 棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当cd 棒所受重力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大，然后做加速度逐渐增大的减速运动，最后停止运动，当cd 棒速度达到最大时，有m 2g ＝μF N又F N ＝F 安F 安＝BILI ＝E R ＝BLv m R，v m ＝at 0 整理解得t 0＝m 2gR μB 2L 2a＝2s F f cd 随时间变化的图象如图所示。