1、物理高考總復習PAGE PAGE 37學好數理化，走遍天下都不怕專題十一電磁感應【考情探究】課標解讀考情分析備考指導考點內容電磁感應現象、楞次定律探究影響感應電流方向的因素,理解楞次定律。能用能量的觀點解釋楞次定律。本專題主要內容有電磁感應現象的描述、電磁感應方向的判斷、感應電動勢大小的計算、自感現象和渦流現象等。這部分是高考考查的重點內容。在高考中,電磁感應現象多與電路、動力學、能量等知識相結合,綜合性較高,因此,在復習時應深刻理解各知識點內容、注重訓練和掌握綜合性題目的分析思路和方法,還要研究與實際生活、生產科技相結合的實際應用問題,便于全面提高分析解決綜合性問題和實際應用問題的能力。本專

2、題需掌握的知識有:左手定則、安培定則、右手定則、楞次定律、法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、互感現象、自感及渦流現象、平衡條件、牛頓運動定律、函數圖像、動能定理和能量守恒定律等;高考既以選擇題的形式命題,也以計算題的形式命題。學好本專題,可以極大地培養同學們數形結合的推理能力和電路分析能力。法拉第電磁感應定律1.通過實驗,理解法拉第電磁感應定律。2.通過實驗,了解自感現象和渦流現象。能舉例說明自感現象和渦流現象在生產生活中的應用。電磁感應中的綜合應用熟練掌握運動學、動力學、恒定電流、電磁感應和能量等知識的綜合應用。【真題探秘】基礎篇固本夯基【基礎集訓】考點一電磁感應現象、楞次定律1.(20

3、17課標,18,6分)掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動,在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板,并施加磁場來快速衰減其微小振動,如圖所示。無擾動時,按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場;出現擾動后,對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是()答案A2.(多選)如圖所示,M為水平放置的橡膠圓盤,在其外側面均勻地帶有負電荷。在M正上方用絲線(圖中未畫出)懸掛一個閉合鋁環N,鋁環也處于水平面中,且M盤和N環的中心在同一條豎直線O1O2上。現讓橡膠圓盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時針加速轉動,下列說法正確的是()A.鋁環N對

4、橡膠圓盤M的作用力方向豎直向下B.鋁環N對橡膠圓盤M的作用力方向豎直向上C.鋁環N有擴大的趨勢,絲線對它的拉力增大D.鋁環N有縮小的趨勢,絲線對它的拉力減小答案AD3.如圖甲所示,長直導線與閉合金屬線框位于同一平面內,長直導線中的電流I隨時間t的變化關系如圖乙所示。在0T2時間內,直導線中電流向上,則在T2T時間內,線框中感應電流的方向與所受安培力的合力方向分別是(甲乙A.順時針,向左B.逆時針,向右C.順時針,向右D.逆時針,向左答案B考點二法拉第電磁感應定律4.(2018全國100所名校聯考,2,4分)如圖所示為利用電磁感應現象對電容器進行充電。已知匝數N=100匝、橫截面積S=0.2 m

5、2、電阻不計的圓形線圈MN處于垂直紙面向里的勻強磁場內,磁感應強度隨時間按B=0.6+0.02t(T)的規律變化。處于磁場外的電阻R=8 ,電容器的電容C=30 F,開關S閉合充電一段時間,最后達到穩定狀態。下列說法中正確的是() A.充電過程中M點的電勢高于N點的電勢B.充電過程中通過電阻R的電荷量為1.210-5 CC.達到穩定狀態后電阻R上的電壓為0.4 VD.斷開開關S,電容器放電答案B5.如圖所示,勻強磁場中有兩個導體圓環a、b,磁場方向與圓環所在平面垂直。磁感應強度B隨時間均勻增大。兩圓環半徑之比為21,圓環中產生的感應電動勢分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環間的相互影響。下列說法正確

6、的是()A.EaEb=41,感應電流均沿逆時針方向B.EaEb=41,感應電流均沿順時針方向C.EaEb=21,感應電流均沿逆時針方向D.EaEb=21,感應電流均沿順時針方向答案B考點三電磁感應中的綜合應用6.(多選)如圖甲所示,間距為L的光滑導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度為B,導軌左側連接一定值電阻R。垂直導軌的導體棒ab在水平外力F作用下沿導軌運動,F隨t變化的規律如乙圖所示。在0 t0時間內,棒從靜止開始做勻加速直線運動。乙圖中t0、F1、F2為已知,棒和導軌的電阻不計。則()A.在t0以后,導體棒一直做勻加速直線運動B.在t0以后,導體棒先做加速直線運動,最后做勻速直

7、線運動C.在0t0時間內,導體棒的加速度大小為2D.在0t0時間內,通過導體棒橫截面的電荷量為(答案BD7.如圖所示,足夠長平行金屬導軌傾斜放置,傾角為37,寬度為0.5 m,電阻忽略不計,其上端接一小燈泡,電阻為1 。一導體棒MN垂直于導軌放置,質量為0.2 kg,接入電路的電阻為1 ,兩端與導軌接觸良好,與導軌間的動摩擦因數為0.5。在導軌間存在著垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度為0.8 T。將導體棒MN由靜止釋放,運動一段時間后,小燈泡穩定發光,此后導體棒MN的運動速度以及小燈泡消耗的電功率分別為(重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6)()A.2.5 m/s1 WB.5

8、 m/s1 WC.7.5 m/s9 WD.15 m/s9 W答案B綜合篇知能轉換【綜合集訓】拓展一電磁感應現象、楞次定律及其應用1.(2020屆永州月考,2,4分)如圖甲所示,線圈ab中通有如圖乙所示的電流,電流從a到b為正方向,那么在0t0這段時間內,用絲線懸掛的鋁環M中產生感應電流,則()甲乙A.從左向右看感應電流的方向為順時針B.從左向右看感應電流的方向為先順時針后逆時針C.感應電流的大小先減小后增大D.感應電流的大小一直減小答案A2.(2019湘贛十四校聯考,20,6分)(多選)如圖1,水平地面上邊長為L的正方形ABCD區域埋有與地面平行的金屬管線。為探測金屬管線的位置、走向和埋覆深度

9、,先讓金屬管線載有電流,然后用閉合的試探小線圈P(穿過小線圈的磁場可視為勻強磁場)在地面探測。如圖2所示,將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端,將接地棒接到電源的另一端,這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流。使線圈P在直線BD上的不同位置保持靜止時(線圈平面與地面平行),線圈中沒有感應電流。將線圈P靜置于A處,當線圈平面與地面平行時,線圈中有感應電流,當線圈平面與射線AC成37角且保持靜止時,線圈中感應電流消失。下列說法正確的是(已知sin 37=0.6,cos 37=0.8)()圖1圖2A.金屬管線沿AC走向B.圖2中的電源為電壓恒定并且較大的直流電源C.金屬管線的埋覆深度為22D.線圈P在

10、A處,當它與地面的夾角為53時,P中的感應電流可能最大答案CD拓展二磁通量變化產生感應電動勢3.(2018雅禮中學、河南實驗中學聯考,18,6分)(多選)如圖所示,L1、L2、L3是完全相同的燈泡,L為通直流電阻可忽略的自感線圈,開關S原來接通,當開關S斷開時,下面說法正確的是(不考慮電源內阻)()A.L1立即變亮B.L2閃亮一下后恢復原來的亮度C.L3閃亮一下后恢復原來的亮度D.L3變暗一下后恢復原來的亮度答案AC4.(2019周南中學月考,8,4分)在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數n=1 000,橫截面積S=20 cm2。螺線管導線電阻r=1.0 ,R1=4.0 ,R2=5.0 ,C=30

11、 F。在一段時間內,垂直穿過螺線管的磁場的磁感應強度B的方向如圖甲所示,大小按如圖乙所示的規律變化。則下列說法中正確的是()A.螺線管中產生的感應電動勢為1.2 VB.閉合K,電路中的電流穩定后,電容器下極板帶負電C.閉合K,電路中的電流穩定后,電阻R1消耗的電功率為2.5610-2 WD.K斷開后,通過R2的電荷量為1.810-5 C答案C5.如圖所示的電路,開關閉合,電路處于穩定狀態,在某時刻t1突然斷開開關S,則通過電阻R1中的電流I隨時間變化的圖線可能是選項圖中的()答案D拓展三導體棒切割磁感線產生電動勢的分析與計算6.(2018湖南十四校聯考,12,4)(多選)如圖所示,將一根絕緣硬

12、金屬導線彎曲成一個完整的正弦曲線形狀,電阻為R,它通過兩個小金屬環與電阻不計的長直金屬桿導通,圖中a、b間距離為L,導線組成的正弦圖形頂部或底部到桿的距離都是d。右邊虛線范圍內存在磁感應強度大小為B、方向垂直于彎曲導線所在平面向里的勻強磁場,磁場區域的寬度為3L4。現在外力作用下導線沿桿以恒定的速度v向右運動,t=0時刻a環剛從O點進入磁場區域,則下列說法中正確的是(A.t=L2v時刻,B.t=L2v時刻C.t=3L4v時刻D.從t=0到t=L2v時間內,流過導線截面的電荷量為答案BD7.(2019雅禮中學月考,5,4分)如圖所示,豎直平面內有一金屬環,半徑為a,總電阻為R(指拉直時兩端的電阻

13、),磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環平面,在環的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為R2的導體棒AB,AB由水平位置緊貼環面擺下,當擺到豎直位置時,B點的線速度為v,則這時AB兩端的電壓大小為(A.Bav3B.Bav6C.2答案A拓展四電磁感應中的圖像問題8.(2019雅禮中學月考,10,4分)(多選)有一個垂直于紙面的勻強磁場,它的邊界MN左側為無場區域,右側是勻強磁場區域,如圖甲所示,現讓一個金屬線框在紙平面內以垂直于MN的恒定速度從MN左側進入勻強磁場區域,線框中的電流隨時間變化的i-t圖像如圖乙所示,則進入磁場區域的金屬線框可能是下列選項中的()甲乙答案BC9.(2018長郡中學一模

14、,20,6分)(多選)如圖所示,abcd為邊長為L的正方形線框,線框在紙面內,電阻為R。圖中虛線區域內有垂直紙面向里的勻強磁場。現用外力作用于線框。使線框從圖示位置開始沿x軸正方向做初速度為零的勻加速運動,線框運動過程中,ad邊始終水平,線框平面始終與磁場垂直,磁場區域寬度大于L,以水平向左作為力的正方向,則磁場對線框的作用力F隨時間t的變化圖像及線框ab邊的電壓Uab隨時間t的變化圖像正確的是()答案AD應用篇知行合一應用一探究電磁感應中的電路問題【應用集訓】1.(2019湖南師大附中二模,18,6分)(多選)半徑分別為r和2r的同心半圓光滑導軌MN、PQ固定在同一水平面內,一長為r、電阻為

15、2R、質量為m且質量分布均勻的導體棒AB置于半圓軌道上面,BA的延長線通過導軌的圓心O,裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場中。在N、Q之間接有一阻值為R的電阻。導體棒AB在水平外力作用下,以角速度繞O順時針勻速轉動,在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸。設導體棒與導軌間的動摩擦因數為,導軌電阻不計,重力加速度為g,則下列說法正確的是()A.導體棒AB兩端的電壓為34Br2B.電阻R中的電流方向從Q到N,大小為3C.外力的功率大小為3B2rD.若導體棒不動,要產生同方向的感應電流,可使豎直向下的磁場的磁感應強度增大,且變化得越來越慢答案BC2.(2019長

16、郡中學調研,10,6分)(多選)如圖所示,邊長為L、不可形變的正方形導線框內有半徑為r的圓形磁場區域,其磁感應強度B隨時間t的變化關系為B=kt(常量k0)。回路中滑動變阻器R的最大阻值為2R0,滑片P位于滑動變阻器中央,定值電阻R1=R2=R0,電容器與R2并聯。閉合開關S,電壓表的示數為U,不考慮虛線MN右側導體的感應電動勢,則()A.正方形導線框中的感應電動勢為kL2B.電容器的a極板帶負電C.R2兩端的電壓為UD.滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍答案BCD應用二探究電磁感應中的功能問題【應用集訓】1.(2019雅禮中學月考,11,4分)(多選)如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬導軌傾斜

17、放置,導軌與水平面之間的夾角為,兩導軌間距離為L,底端接有一阻值為R的電阻,一質量為m、長為L、阻值為r的金屬棒垂直導軌放置,其中點處與一個上端固定、勁度系數為k的輕質彈簧相連,導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直,現將金屬棒從彈簧原長處由靜止釋放,若金屬棒在運動過程中始終與導軌接觸良好且垂直,則()A.釋放瞬間,金屬棒的加速度大小為g sin B.金屬棒向下運動的過程中,流過電阻R的電流方向為MNC.金屬棒的速度為v時,其受到的安培力大小為BD.電阻R上產生的總熱量為(答案ABC2.(2018長郡中學一模,25,18分)如圖甲所示,間距為l、電阻不計的光滑導軌固定在傾角為的斜面上。在區

18、域內有方向垂直于斜面的勻強磁場,磁感應強度恒為B;在區域內有垂直于斜面向下的勻強磁場,其磁感應強度Bt的大小隨時間t變化的規律如圖乙所示。t=0時刻,在軌道上端的金屬細棒ab從如圖位置由靜止開始沿導軌下滑,同時下端的另一金屬細棒cd在位于區域內的導軌上也由靜止釋放。在ab棒運動到區域的下邊界EF之前,cd棒始終靜止不動,兩棒均與導軌接觸良好。已知cd棒的質量為m、電阻為R,ab棒的質量、阻值均未知,區域沿斜面的長度為2l,在t=t0,時刻(t0未知)ab棒恰好進入區域,重力加速度為g。求:(1)試判斷通過cd棒的電流方向和區域內磁場的方向;(2)當金屬ab在區域內運動時,金屬棒cd消耗的電功率

19、P;(3)ab棒開始下滑的位置離區域下邊界的距離;(4)為了求得ab棒開始下滑至EF的過程中,回路中產生總的熱量Q,某同學先求出ab棒的質量,到達EF處的速度,并利用(3)問中的距離,然后用總熱量Q等于機械能的減小量進行求解。若這位同學的方法正確,請用他的方法求出總熱量Q;若他的方法不正確,請用你的方法求出總熱量Q。甲乙答案(1)從d到c垂直斜面向上(2)m(3)3l(4)4mgl sin 應用三探究電磁感應中的動力學問題【應用集訓】1.(2019湖南十校教研聯考,4,4分)如圖所示,水平面(紙面)內間距為L的平行光滑金屬導軌間接一阻值為R的電阻,質量為m、長度為L的金屬桿放置于導軌上。t=0

20、時,金屬桿在水平向右、大小為F的恒定拉力作用下由靜止開始運動。t0時刻,金屬桿進入磁感應強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區域。桿與導軌的電阻忽略不計,兩者始終保持垂直且接觸良好,不計兩者之間的摩擦,則()A.t0時刻金屬桿的速度為v=FB.從開始運動到進入磁場瞬間,金屬桿運動的位移為x=FC.進入磁場時,金屬桿產生的感應電動勢為E=BLFD.進入磁場時,金屬桿中的感應電流大小為I=BLF答案C2.(2020屆湖南師大附中摸底,16,12分)如圖甲所示,兩平行導軌固定在絕緣水平面上,導軌左端接有阻值R=2 的定值電阻,兩導軌的間距L=0.5 m,導軌平面處在豎直向上的勻強磁場中,磁場的

21、磁感應強度B=1 T,一個質量為m=0.1 kg,長也為0.5 m的導體棒垂直放置在導軌上,現用一個水平向右、大小為F=0.6 N的恒力拉金屬棒,使金屬棒從靜止開始向右運動,金屬棒向右運動x=2 m達到最大速度,此過程中金屬棒的加速度a與速度v的關系如圖乙所示,金屬棒在運動中始終與導軌接觸良好,滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,不計導軌的電阻,g取10 m/s2,求:(1)金屬棒與導軌間的動摩擦因數;(2)金屬棒的電阻r。甲乙答案(1)0.4(2)0.5 3.(2019雅禮中學月考,18,14分)如圖,一對表面粗糙的平行金屬導軌固定在水平地面上,軌道與地面絕緣,軌道頂端連接有一定值電阻R,在A1A2

22、、A3A4區域內有垂直軌道平面向里的勻強磁場,一水平金屬桿CD通過兩金屬環套在軌道上,現使金屬桿CD以某一初速度豎直向上運動,穿過磁場區域后繼續上升到最高位置A5A6,然后落回地面,此后不再運動,已知金屬桿CD與軌道間的摩擦力大小恒為其重力的13,金屬桿CD向上運動經過A1A2和A3A4位置時的速度之比為21,A3A4與A5A6間的距離是A1A2與A3A4間的距離的n倍,金屬桿CD向下運動剛進入磁場區域就做勻速運動,重力加速度為g,金屬導軌與金屬桿CD的電阻都忽略不計,求(1)金屬桿CD向上、向下兩次經過A3A4位置時的速度之比;(2)金屬桿CD向上運動經過A1A2剛進入磁場時的加速度大小;(

23、3)金屬桿CD向上,向下兩次經過磁場區域的過程中定值電阻R上產生的焦耳熱之比。答案(1)21(2)4+423g應用四探究應用動量跟能量觀點解決滑軌類問題的方法【應用集訓】1.(2019湘贛十四校聯考,10,4分)如圖所示,左側接有定值電阻R的光滑導軌處于垂直導軌平面向上的勻強磁場中,磁感應強度為B,導軌間距為d,一質量為m、阻值為r的金屬棒在水平拉力F作用下由靜止開始運動,速度與位移始終滿足v=kx,棒與導軌接觸良好,則在金屬棒移動l的過程中()A.金屬棒的動量對時間的變化率增大B.拉力的沖量為B2C.通過R的電荷量為q=BdlD.電阻R上產生的焦耳熱為QR=kR答案ABD2.(2019雅禮中

24、學二模,25,19分)如圖所示,寬L=2.0 m、足夠長的金屬導軌MN和MN放在傾角=30的斜面上,在N和N之間連接一個R=2.0 的定值電阻,在AA處放置一根與導軌垂直、質量m=0.8 kg、電阻r=2.0 的金屬桿,桿和導軌間的動摩擦因數=34,導軌電阻不計,導軌處于磁感應強度B=1.0 T、方向垂直于導軌平面的勻強磁場中,用輕繩通過定滑輪將電動小車與桿的中點相連,滑輪與桿之間的連線平行斜面,開始時小車位于滑輪正下方水平面上的P處(小車可視為質點),滑輪離小車的高度H=4.0 m。啟動電動小車,使之沿PS方向以v=5.0 m/s的速度勻速前進,當桿滑到OO位置時的加速度a=3.2 m/s2

25、,AA與OO之間的距離d=1.0 m,(重力加速度g取10 m/s2)求(1)該過程中,通過電阻R的電荷量q;(2)桿通過OO時的速度大小;(3)桿在OO時,輕繩的拉力大小;(4)上述過程中,若拉力對桿所做的功為13 J,求電阻R上的平均電功率。答案(1)0.5 C(2)3 m/s(3)12.56 N(4)2.0 W創新篇守正出奇【創新集訓】1.如圖,兩條平行導軌所在平面與水平地面的夾角為,間距為L。導軌上端接有一平行板電容器,電容為C。導軌處于勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向垂直于導軌平面。在導軌上放置一質量為m的金屬棒,棒可沿導軌下滑,且在下滑過程中保持與導軌垂直并接觸良好。已知金屬棒

26、與導軌之間的動摩擦因數為,重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導軌上端由靜止開始下滑,求:(1)電容器極板上積累的電荷量與金屬棒速度大小的關系;(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關系。答案(1)Q=CBLv(2)v=m(2.(2017天津理綜,12,20分)電磁軌道炮利用電流和磁場的作用使炮彈獲得超高速度,其原理可用來研制新武器和航天運載器。電磁軌道炮示意如圖,圖中直流電源電動勢為E,電容器的電容為C。兩根固定于水平面內的光滑平行金屬導軌間距為l,電阻不計。炮彈可視為一質量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導軌間處于靜止狀態,并與導軌良好接觸。首先開關S接1,使電容器完全充電。然后

27、將S接至2,導軌間存在垂直于導軌平面、磁感應強度大小為B的勻強磁場(圖中未畫出),MN開始向右加速運動。當MN上的感應電動勢與電容器兩極板間的電壓相等時,回路中電流為零,MN達到最大速度,之后離開導軌。問:(1)磁場的方向;(2)MN剛開始運動時加速度a的大小;(3)MN離開導軌后電容器上剩余的電荷量Q是多少。答案(1)由題意,MN中電流從M流向N,炮彈向右加速,則磁場方向垂直于導軌平面向下。(2)BlEmR(3)【五年高考】A組基礎題組1.(2019課標,14,6分)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應現象中的具體體現?()A.電阻定律B.庫侖定律C.歐姆定律D.能量守恒定律答案D2.(2018

28、課標,19,6分)(多選)如圖,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關與電源連接,另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方,開關未閉合時小磁針處于靜止狀態。下列說法正確的是()A.開關閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動B.開關閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動答案AD3.(2015課標,19,6分)(多選)1824年,法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗

29、中將一銅圓盤水平放置,在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針,如圖所示。實驗中發現,當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時,磁針也隨著一起轉動起來,但略有滯后。下列說法正確的是()A.圓盤上產生了感應電動勢B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動C.在圓盤轉動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流,此電流產生的磁場導致磁針轉動答案AB4.(2015重慶理綜,4,6分)圖為無線充電技術中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數為n,面積為S。若在t1到t2時間內,勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應強度大小由B1均勻增加到B

30、2,則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差 a-b()A.恒為 nS(B2-B1)tC.恒為 -nS(B2-B1)t2答案C5.(2017天津理綜,3,6分)如圖所示,兩根平行金屬導軌置于水平面內,導軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面向下。現使磁感應強度隨時間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說法正確的是()A.ab中的感應電流方向由b到aB.ab中的感應電流逐漸減小C.ab所受的安培力保持不變D.ab所受的靜摩擦力逐漸減小答案D6.(2017課標,20,6分)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應強度方向與紙面垂直。邊長為

31、0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導線框abcd位于紙面內,cd邊與磁場邊界平行,如圖(a)所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應電流的方向為順時針時,感應電動勢取正)。下列說法正確的是()A.磁感應強度的大小為0.5 TB.導線框運動速度的大小為0.5 m/sC.磁感應強度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內,導線框所受的安培力大小為0.1 N答案BC7.(2015課標,15,6分)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強磁場中,磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬

32、框繞ab邊以角速度逆時針轉動時,a、b、c三點的電勢分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長度為l。下列判斷正確的是()A.UaUc,金屬框中無電流B.UbUc,金屬框中電流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-12Bl2,D.Uac=12Bl2,金屬框中電流方向沿答案CB組綜合題組1.(2019課標,20,6分)(多選)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場,其邊界如圖(a)中虛線MN所示。一硬質細導線的電阻率為、橫截面積為S,將該導線做成半徑為r的圓環固定在紙面內,圓心O在MN上。t=0時磁感應強度的方向如圖(a)所示;磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖(b)所示。則在t=0到t=t

33、1的時間間隔內()A.圓環所受安培力的方向始終不變B.圓環中的感應電流始終沿順時針方向C.圓環中的感應電流大小為BD.圓環中的感應電動勢大小為B答案BC2.(2019課標,21,6分)(多選)如圖,兩條光滑平行金屬導軌固定,所在平面與水平面夾角為,導軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導軌垂直,在ab與cd之間的區域存在垂直于導軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導體棒PQ、MN先后自導軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導軌垂直且接觸良好。已知PQ進入磁場時加速度恰好為零。從PQ進入磁場開始計時,到MN離開磁場區域為止,流過PQ的電流隨時間變化的圖像可能正確的是()答案AD3.(2019課標,19

34、,6分)(多選)如圖,方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內的足夠長的平行金屬導軌,兩相同的光滑導體棒ab、cd靜止在導軌上。t=0時,棒ab以初速度v0向右滑動。運動過程中,ab、cd始終與導軌垂直并接觸良好,兩者速度分別用v1、v2表示,回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是()答案AC4.(2018課標,18,6分)如圖,在同一水平面內有兩根平行長導軌,導軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區域,區域寬度均為l,磁感應強度大小相等、方向交替向上向下。一邊長為32l的正方形金屬線框在導軌上向左勻速運動。線框中感應電流i隨時間t變化的正確圖線可能是(答案D5.(2015福建理綜,18

35、,6分)如圖,由某種粗細均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內且處于方向豎直向下的勻強磁場B中。一接入電路電阻為R的導體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動,滑動過程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計摩擦。在PQ從靠近ad處向bc滑動的過程中()A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大答案C6.(2019天津理綜,11,18分)如圖所示,固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導軌,垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R,兩棒與導軌始終接觸良好。M

36、N兩端通過開關S與電阻為R的單匝金屬線圈相連,線圈內存在豎直向下均勻增加的磁場,磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側有垂直于導軌平面向下的勻強磁場,磁感應強度大小為B。PQ的質量為m,金屬導軌足夠長、電阻忽略不計。(1)閉合S,若使PQ保持靜止,需在其上加多大的水平恒力F,并指出其方向;(2)斷開S,PQ在上述恒力作用下,由靜止開始到速度大小為v的加速過程中流過PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。答案(1)Bkl3R(2)12mv2-2C組教師專用題組1.(2017上海單科,20,16分)如圖,光滑平行金屬導軌間距為L,與水平面夾角為,兩導軌上端用阻值為R的電阻相連,該裝置處于磁感應強度為

37、B的勻強磁場中,磁場方向垂直于導軌平面。質量為m的金屬桿ab以沿導軌平面向上的初速度v0從導軌底端開始運動,然后又返回到出發位置。在運動過程中,ab與導軌垂直且接觸良好,不計ab和導軌的電阻及空氣阻力。(1)求ab開始運動時的加速度a;(2)分析并說明ab在整個運動過程中速度、加速度的變化情況;(3)分析并比較ab上滑時間和下滑時間的長短。答案本題考查電磁感應、閉合電路歐姆定律。動力學分析、能量轉化與守恒定律。(1)利用楞次定律,對初始狀態的ab受力分析得:mg sin +BIL=ma對回路分析I=ER=BL聯立得a=g sin +B(2)上滑過程:由第(1)問中的分析可知,上滑過程加速度大小

38、表達式為:a上=g sin +B2上滑過程,a、v反向,做減速運動。利用式,v減小則a減小,可知,桿上滑時做加速度逐漸減小的減速運動。下滑過程:由牛頓第二定律,對ab受力分析得:mg sin -B2L2a下=g sin -B2因a下與v同向,ab做加速運動。由得v增加,a下減小,桿下滑時做加速度減小的加速運動。(3)設P點是上滑與下滑過程中經過的同一點P,由能量轉化與守恒可知:12mvP上2=12QR為ab從P滑到最高點到再回到P點過程中R上產生的焦耳熱。由QR0所以vP上vP下同理可推得ab上滑通過某一位置的速度大于下滑通過同一位置的速度,進而可推得v上由s=v上t上=v下tt上t0)穿過回

39、路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。答案(1)kt0SR(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B0【三年模擬】時間:40分鐘分值:95分一、選擇題(每題6分,共42分)1.(2019雅禮中學月考,7)隨著科技的不斷發展,無線充電已經進入人們的視線,小到手表、手機,大到電腦、電動汽車的充電,都已經實現了從理論研發到實際應用的轉化。如圖給出了某品牌的無線充電手機利用電磁感應方式無線充電的原理圖,關于無線充電,下列說法正確的是()A.無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對手機進行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與發射線圈中交變電流的頻率相

40、同D.無線充電技術違背能量守恒定律答案C2.(2020屆長郡中學月考,11)(多選)如圖所示,豎直面內有一個閉合導線框ACD(由細軟彈性電阻絲制成),端點A、D固定。在以水平線段AD為直徑的半圓形區域內,有磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場。設導線框的電阻恒為r,圓的半徑為R,用兩種方式使導線框上產生感應電流。方式一:將導線與圓周的接觸點C點以恒定角速度1(相對圓心O)從A點沿圓弧移動至D點;方式二:以AD為軸,保持ADC=45,將導線框以恒定的角速度2轉90,則下列說法正確的是()A.方式一中,在C沿圓弧移動到圓心O的正上方時,導線框中的感應電動勢為零B.方式一中,在C從A點

41、沿圓弧移動到圖中ADC=30位置的過程中,通過導線截面的電荷量為3C.方式二中,回路中的電動勢逐漸減小D.兩種方式回路中電動勢的有效值之比E1E答案ABD3.(2019湖南百所重點名校大聯考,20)(多選)如圖所示,cdef導體框固定在水平面上,豎直向下的勻強磁場磁感應強度為B,de端接有一個電阻R,其他電阻不計,一根質量不計也無電阻的輕桿ab橫放在導體框上,長為L,今在水平向右的拉力F作用下向右以加速度a勻加速運動了x(初速度為零),在此過程中,以下說法正確的是()A.拉力F大小與運動時間t成正比B.電阻的發熱功率P與ab桿運動的位移x成正比C.電阻的發熱量Q與ab桿運動的位移x成正比D.通

42、過電阻的電荷量q與ab桿運動的位移x成正比答案ABD4.(2019長郡中學等四校聯考,21)(多選)如圖所示,在豎直面內有方向垂直于紙面向里、高度為h的有界勻強磁場,磁場上、下邊界水平,將邊長為l(lv3B.若v1v2,則一定有v2v3C.若v1=v2,從ab離開磁場到cd離開磁場的過程中,線框內產生的焦耳熱為mghD.從ab進入磁場到cd離開磁場的過程中,線框內產生的焦耳熱為mgh+12mv12-答案ABC5.(2019長郡中學月考,10)(多選)如圖甲所示,等離子氣流由左方連續以v0射入M和N兩板間的勻強磁場中,ab直導線與M、N相連接,線圈A與直導線cd連接。線圈A內有隨圖乙所示的變化磁

43、場,且規定向左為磁場B的正方向,則下列敘述正確的是()甲乙A.01 s內ab、cd導線互相排斥B.12 s內ab、cd導線互相吸引C.23 s內ab、cd導線互相吸引D.34 s內ab、cd導線互相排斥答案BD6.(2019雅禮中學月考,12)(多選)根據實際需要,磁鐵可以制造成多種形狀,如圖就是一根很長的光滑圓柱形磁棒,在它的側面有均勻向外的輻射狀磁場。現將磁棒豎直固定在水平地面上,磁棒外套有一個粗細均勻的圓形金屬線圈,金屬線圈的質量為m,半徑為R,電阻為r,金屬線圈所在位置的磁場的磁感應強度大小為B。讓金屬線圈從磁棒上端由靜止釋放,經一段時間后與水平地面相碰(碰前金屬線圈已達最大速度)并原

44、速率反彈,又經時間t,上升到距離地面高度為h處速度減小到零,下列說法中正確的是()A.金屬線圈與地面撞擊前的速度大小為mgrB.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,通過金屬線圈某一截面的電荷量為m2grC.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,通過金屬線圈某一截面的電荷量為mD.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,金屬線圈中產生的焦耳熱為m3答案BD7.(2019湖南師大附中一模,21)(多選)如圖所示,ABCD為固定的水平光滑矩形金屬導軌,處在方向豎直向下,磁感應強度為B的勻強磁場中,AB間距為L,左右兩端均接有阻值為R的電阻,質量為m、長為L且不計電阻的導體棒MN放在導軌上,與導軌接觸良好,并與輕

45、質彈簧組成彈簧振動系統。開始時,彈簧處于自然長度,導體棒MN具有水平向左的初速度v0,經過一段時間,導體棒MN第一次運動到最右端,這一過程中AB間R上產生的焦耳熱為Q,則()A.初始時刻棒所受的安培力大小為BB.當棒再一次回到初始位置時,AB間電阻的熱功率為2C.當棒第一次到達最右端時,彈簧具有的彈性勢能為12mvD.當棒第一次到達最左端時,彈簧具有的彈性勢能小于12mv02答案CD二、非選擇題(共53分)8.(2020屆衡陽八中模擬,25)(14分)如圖所示,間距為L的水平平行金屬導軌上連有一定值電阻,阻值為R,兩質量均為m的導體棒ab和cd垂直放置在導軌上,兩導體棒電阻均為R,棒與導軌間動

46、摩擦因數均為,導軌電阻不計,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,整個導軌處在豎直向下的勻強磁場中,磁感應強度為B。現用某一水平恒力向右拉導體棒ab使其從靜止開始運動,當棒ab勻速運動時,棒cd恰要開始滑動,從開始運動到勻速的過程中通過棒ab的電荷量為q。(重力加速度為g)求:(1)棒ab勻速運動的速度大小;(2)棒ab從開始運動到勻速運動所經歷的時間;(3)棒ab從開始運動到勻速的過程中棒ab產生的焦耳熱。答案本題是一個綜合大題,考查學生利用運動和力的觀念、動量觀念、能量觀念來解決問題的能力,對學生處理綜合問題能力要求較高。(1)設棒ab速度為v,則棒ab中的感應電流I=BLvR+R2棒cd中的感應電

47、流為I2=BLv3cd棒受的安培力F1=BI2L=B2當棒cd恰要滑動時,F1=mg,即B2L2得v=3mgRB(2)設棒ab受恒定外力為F,勻速運動時棒ab中的電流為I,棒ab所受安培力為F2=BIL對棒cd:F1=BI2L=mg棒ab:F=F2+mg=2F1+mg由式得F=3mg對棒ab從開始運動到勻速過程,設運動時間為t由動量定理:(F-mg)t-BiLt=mv或(F-mg)t-BLIt=mv,而it=q故2mgt-BLq=mv由式解得t=3mR2B2L(3)棒ab所受安培力為F2=BIL=2B2L2v由動量定理:(F-mg)t-F2t=mv(F-mg)t-2B2L而vt=x由得:x=3

48、Rq2BLq=It=BLxtR設棒ab此過程克服安培力做功為W由動能定理:(F-mg)x-W=12mv2由得W=3mgqRBL-92由功能關系知,此過程電路產生的總焦耳熱等于W,棒ab此過程產生的焦耳熱Qab=23W由得棒ab產生的焦耳熱為2mgqRBL-32思路分析第一問中涉及了電磁感應的電路問題和平衡問題;第二問中涉及t,可以優先考慮動量定理:(F-mg)t-BILt=mv,因為涉及力的時間積累,所以此過程中安培力要用的是此段時間內的平均值,再結合q=It求解;第三問涉及焦耳熱,可以用功能關系求解,克服安培力做了多少功,電路中就產生了多少總的焦耳熱;安培力為變力,故用動能定理,而外力F與mg為恒力做功,W=Fx;對此過程的x再次利用q=It=R總9.(2020屆永州一模,17)(10分)如圖所示,有水平邊界的勻強磁場的磁感應強度為B=2T ,其上、下邊界間的距離為H=1.1 m,一個由同種材料、粗細均勻的導線做成的質量為m=0.5 kg、邊長為L=1 m、總電阻為R=1 的正方形導線框abcd,從磁場上方的某個位置處,由靜止開始下落,下落過程中,線框平面始終保持在同一個豎直面內,ab邊與磁場的水平邊界線平行,當ab邊剛進入磁場和ab邊剛穿出磁場時,線框加速度的大小都是