(新课标)高考物理一轮复习 第十章 电磁感应章末热点集训课件
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(1)为使电磁天平的量程达到 0.5 kg，线圈的匝数 N1 至少为多少？ (2)进一步探究电磁感应现象，另选 N2＝100 匝、形状相同的线圈， 总电阻 R＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡．如图乙所示，保持 B0 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 d＝0.1 m．当挂盘中放质量为 0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率ΔΔBt .
3
1.长直导线与矩形线框 abcd 处在同一平面中 静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时
间做周期性变化的交流电：i＝Imsin ωt，i－t 图象如图乙所
示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周 期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是( )
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A．由顺时针方向变为逆时针方向 B．由逆时针方向变为顺时针方向 C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
2
B．圆盘顺时针匀速转动时，ab 棒将向右运动 C．圆盘顺时针减速转动时，ab 棒将向右运动 D．圆盘逆时针加速转动时，ab 棒将向左运动 [解析] 由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流 从圆心流向边缘，线圈 A 中产生的磁场方向向下且磁场增 强．由楞次定律知，线圈 B 中的感应磁场方向向上，由右手 螺旋定则知，ab 棒中感应电流方向由 a→b.由左手定则知， ab 棒受的安培力方向向左，将向左运动，故 A 错；同理 B、 D 错，C 对． [答案] C
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解析：选 D.在 0～T4内，导线中电流向上且逐渐增大，线框 处 B 的方向向内且逐渐增大，磁通增大，由楞次定律知，感 应电流为逆时针方向；在T4～T2内，导线中电流向上且逐渐减 小，感应电流为顺时针方向；在T2～34T内，导线中电流向下 且逐渐增大，线框处 B 的方向向外且逐渐增大，感应电流为 顺时针方向；在34T～T 内，导线中电流向下且逐渐减小，感 应电流为逆时针方向，故 D 正确．
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2．边长为 a 的闭合金属正 三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平 行，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( )
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解析：选 B.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，根据题中几何关系有 l 有效＝2 3 3 x，所以 E 电动势＝Bl 有效 v＝23 3Bvx∝x，A 错误、B 正确；框 架匀速运动，故 F 外力＝F 安＝B2lR2有效v＝4B32Rx2v∝x2，C 错误； P 外力功率＝F 外力 v∝F 外力∝x2，D 错误．
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电磁感应中的图象问题 (2017·山 西 康 杰 中 学 月 考 ) 如图所示，在 0≤x≤2L 的区域内 存在着匀强磁场，磁场的方向垂直 于 xOy 平面(纸面)向里，具有一定 电阻的矩形线框 abcd 位于 xOy 平面内，线框的 ab 边与 y 轴 重合，bc 边的长度为 L.线框从 t＝0 时刻由静止开始沿 x 轴 正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流 i(取顺时针方向 的电流为正)随时间 t 的函数图象大致是下图中的( )
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(1)求磁感应强度 B 的大小； (2)若 h>2L，磁场不变，金属线框 bc 边每次出磁场时都刚好 做匀速运动，求此情形中金属线框释放的高度 h； (3)求在(2)情形中，金属线框经过前 n 个磁场区域过程中线框 中产生总的焦耳热．
第十章 电磁感应
章末热点集训
1பைடு நூலகம்
楞次定律的应用 置于匀强磁场中的金属圆 盘中央和边缘各引出一根导线，与 套在铁芯上部的线圈 A 相连．套在 铁芯下部的线圈 B 引出两根导线 接在两根水平导轨上，如图所示．导轨上有一根金属棒 ab 处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是 () A．圆盘顺时针加速转动时，ab 棒将向右运动
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电磁感应的力学综合问题分析 (2015·高 考 浙 江 卷 ) 小 明 同 学 设 计 了 一 个 “ 电 磁 天 平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形 线圈，两臂平衡．线圈的水平边长 L＝0.1 m，竖直边长 H＝ 0.3 m，匝数为 N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在 0～2.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电 流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度 取 g＝10 m/s2)
代入数据可得
ΔΔBt ＝0.1 T/s. [答案] (1)25 匝
(2)0.1 T/s
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3.如图所示，条形磁场 组方向水平向里，磁场边界与地面平行， 磁场区域宽度为 L＝0.1 m，磁场间距为 2L，一正方形金属线框质量为 m＝0.1 kg， 边长也为 L，总电阻为 R＝0.02 Ω.现将金 属线框置于磁场区域 1 上方某一高度 h 处 自由释放，线框在经过磁场区域时 bc 边始终与磁场边界平 行．当 h＝2L 时，bc 边进入磁场时金属线框刚好能做匀速运 动．不计空气阻力，重力加速度 g 取 10 m/s2.
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[解析] 设 ab 边的长度为 l，在线框进入磁场过程中，线框 中产生的感应电流 I＝ER＝BRlv＝BRlat∝t，由左手定则可知， 此过程中电流方向为逆时针，故 A、D 错误；当线框全部处 于磁场中时，线框内的磁通量不发生变化，所以线框中没有 电流；当线框的 ab 边离开磁场时，线框的 cd 边切割磁感线， 此时速度为 v′＝ 2a·2L＝2 aL，电流为 I＝BlRv′＝2BlR aL ≠0，方向为顺时针，故选项 B 错误、C 正确． [答案] C
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[解析] (1)线圈受到安培力 F＝N1B0IL 天平平衡 mg＝N1B0IL 代入数据得 N1＝25 匝．
ΔΦ
(2)由电磁感应定律得 E＝N2 Δt 即 E＝N2ΔΔBt Ld 由欧姆定律得 I′＝ER 线圈受到的安培力 F′＝N2B0I′L
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天平平衡 m′g＝N22B0ΔΔBt ·dRL2
(1)为使电磁天平的量程达到 0.5 kg，线圈的匝数 N1 至少为多少？ (2)进一步探究电磁感应现象，另选 N2＝100 匝、形状相同的线圈， 总电阻 R＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡．如图乙所示，保持 B0 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 d＝0.1 m．当挂盘中放质量为 0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率ΔΔBt .
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1.长直导线与矩形线框 abcd 处在同一平面中 静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时
间做周期性变化的交流电：i＝Imsin ωt，i－t 图象如图乙所
示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周 期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是( )
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A．由顺时针方向变为逆时针方向 B．由逆时针方向变为顺时针方向 C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向
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B．圆盘顺时针匀速转动时，ab 棒将向右运动 C．圆盘顺时针减速转动时，ab 棒将向右运动 D．圆盘逆时针加速转动时，ab 棒将向左运动 [解析] 由右手定则知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流 从圆心流向边缘，线圈 A 中产生的磁场方向向下且磁场增 强．由楞次定律知，线圈 B 中的感应磁场方向向上，由右手 螺旋定则知，ab 棒中感应电流方向由 a→b.由左手定则知， ab 棒受的安培力方向向左，将向左运动，故 A 错；同理 B、 D 错，C 对． [答案] C
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解析：选 D.在 0～T4内，导线中电流向上且逐渐增大，线框 处 B 的方向向内且逐渐增大，磁通增大，由楞次定律知，感 应电流为逆时针方向；在T4～T2内，导线中电流向上且逐渐减 小，感应电流为顺时针方向；在T2～34T内，导线中电流向下 且逐渐增大，线框处 B 的方向向外且逐渐增大，感应电流为 顺时针方向；在34T～T 内，导线中电流向下且逐渐减小，感 应电流为逆时针方向，故 D 正确．
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2．边长为 a 的闭合金属正 三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平 行，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( )
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解析：选 B.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，根据题中几何关系有 l 有效＝2 3 3 x，所以 E 电动势＝Bl 有效 v＝23 3Bvx∝x，A 错误、B 正确；框 架匀速运动，故 F 外力＝F 安＝B2lR2有效v＝4B32Rx2v∝x2，C 错误； P 外力功率＝F 外力 v∝F 外力∝x2，D 错误．
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电磁感应中的图象问题 (2017·山 西 康 杰 中 学 月 考 ) 如图所示，在 0≤x≤2L 的区域内 存在着匀强磁场，磁场的方向垂直 于 xOy 平面(纸面)向里，具有一定 电阻的矩形线框 abcd 位于 xOy 平面内，线框的 ab 边与 y 轴 重合，bc 边的长度为 L.线框从 t＝0 时刻由静止开始沿 x 轴 正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流 i(取顺时针方向 的电流为正)随时间 t 的函数图象大致是下图中的( )
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(1)求磁感应强度 B 的大小； (2)若 h>2L，磁场不变，金属线框 bc 边每次出磁场时都刚好 做匀速运动，求此情形中金属线框释放的高度 h； (3)求在(2)情形中，金属线框经过前 n 个磁场区域过程中线框 中产生总的焦耳热．
第十章 电磁感应
章末热点集训
1பைடு நூலகம்
楞次定律的应用 置于匀强磁场中的金属圆 盘中央和边缘各引出一根导线，与 套在铁芯上部的线圈 A 相连．套在 铁芯下部的线圈 B 引出两根导线 接在两根水平导轨上，如图所示．导轨上有一根金属棒 ab 处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．下列说法正确的是 () A．圆盘顺时针加速转动时，ab 棒将向右运动
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电磁感应的力学综合问题分析 (2015·高 考 浙 江 卷 ) 小 明 同 学 设 计 了 一 个 “ 电 磁 天 平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形 线圈，两臂平衡．线圈的水平边长 L＝0.1 m，竖直边长 H＝ 0.3 m，匝数为 N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在 0～2.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电 流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度 取 g＝10 m/s2)
代入数据可得
ΔΔBt ＝0.1 T/s. [答案] (1)25 匝
(2)0.1 T/s
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3.如图所示，条形磁场 组方向水平向里，磁场边界与地面平行， 磁场区域宽度为 L＝0.1 m，磁场间距为 2L，一正方形金属线框质量为 m＝0.1 kg， 边长也为 L，总电阻为 R＝0.02 Ω.现将金 属线框置于磁场区域 1 上方某一高度 h 处 自由释放，线框在经过磁场区域时 bc 边始终与磁场边界平 行．当 h＝2L 时，bc 边进入磁场时金属线框刚好能做匀速运 动．不计空气阻力，重力加速度 g 取 10 m/s2.
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[解析] 设 ab 边的长度为 l，在线框进入磁场过程中，线框 中产生的感应电流 I＝ER＝BRlv＝BRlat∝t，由左手定则可知， 此过程中电流方向为逆时针，故 A、D 错误；当线框全部处 于磁场中时，线框内的磁通量不发生变化，所以线框中没有 电流；当线框的 ab 边离开磁场时，线框的 cd 边切割磁感线， 此时速度为 v′＝ 2a·2L＝2 aL，电流为 I＝BlRv′＝2BlR aL ≠0，方向为顺时针，故选项 B 错误、C 正确． [答案] C
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[解析] (1)线圈受到安培力 F＝N1B0IL 天平平衡 mg＝N1B0IL 代入数据得 N1＝25 匝．
ΔΦ
(2)由电磁感应定律得 E＝N2 Δt 即 E＝N2ΔΔBt Ld 由欧姆定律得 I′＝ER 线圈受到的安培力 F′＝N2B0I′L
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天平平衡 m′g＝N22B0ΔΔBt ·dRL2