2020高考物理大二轮复习专题强化练：(十四) 电磁感应规律及综合应用 Word版含解析
通用版2020版高考物理大二复习专题强化练十四电磁感应规律及综合应用
答案 (1)2 V N点电势高 (2)a.4 . 2 J b.15 m (3) 证明见解析
10. (2019 山西晋中模拟 ) 如图所示 , 两根质量均为 m=2 kg 的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上 ,
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 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。
据右手定则可知 , N端为电源的正极 , 所以 N点电势高。
(2)a. 根据能量守恒可得回路产生的焦耳热
1
Q=2
mv02
-
12mv12,
R
解得 : Q=6. 3J, 则 QR=R + r Q=4. 2J。
b. 设导体棒移动的距离为 x, 所用时间为 t , 根据动量定理得 -BI L· t=mv1-mv0, 化简得 -BLq=mv1-mv0,
答案 B
7. ( 考点 3)( 多选 )(2019 河南焦作检测 ) 如图所示 , 两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置 , 间距
为 l= 1 m, cd 间、 de 间、 cf 间分别接着阻值 R=10 Ω 的电阻。一阻值 R=10 Ω 的导体棒 ab 以速度
v=4 m/s 匀速向左运动 , 导体棒与导轨接触良好 ; 导轨所在平面存在磁感应强度大小 B=0. 5 T 、方向
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版高考物理二轮复习专题四第2讲电磁感应规律及综合应用讲义增分练(含解析)(最新整理)
第2讲电磁感应规律及综合应用网络构建备考策略1.看到“磁感应强度B随时间t均匀变化”,想到“错误!＝k为定值”。
2.应用楞次定律时的“三看”和“三想”(1)看到“线圈(回路）中磁通量变化"时，想到“增反减同”。
（2)看到“导体与磁体间有相对运动”时，想到“来拒去留".(3）看到“回路面积可以变化”时，想到“增缩减扩”。
3。
抓住“两个定律"、运用“两种观点”、分析“一种电路”“两个定律”是指楞次定律和法拉第电磁感应定律;“两种观点"是指动力学观点和能量观点；“一种电路”是指电磁感应电路.楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用楞次定律的应用【典例1】(2019·浙江绍兴选考模拟）大小不等的两导电圆环P、Q均固定于水平桌面，Q 环位于P环内。
在两环间的范围内存在方向竖直向下、大小随时间均匀增强的匀强磁场B,则（)图1A。
Q环内有顺时针方向的感应电流B。
Q环内有逆时针方向的感应电流C。
P环内有顺时针方向的感应电流D.P环内有逆时针方向的感应电流解析由楞次定律可知P环内有逆时针方向的感应电流，Q环内没有感应电流产生,故A、B、C错误，D正确。
答案D【典例2】（2019·浙江海宁选考模拟)（多选）如图2所示，闭合导体环水平固定.条形磁铁S极向下以初速度v0沿过导体环圆心的竖直轴线下落，穿过导体环的过程中，关于导体环中的感应电流及条形磁铁的加速度，下列说法正确的是( )图2A.从上向下看,导体环中的感应电流的方向先顺时针后逆时针B.从上向下看，导体环中的感应电流的方向先逆时针后顺时针C.条形磁铁的加速度一直小于重力加速度D。
条形磁铁的加速度开始小于重力加速度，后大于重力加速度解析当条形磁铁的中心恰好位于导体环所在的水平面时，条形磁铁内部向上的磁感线都穿过了导体环，而条形磁铁外部向下穿过导体环的磁通量最少,所以此时刻穿过导体环的磁通量最大,因此全过程导体环中磁通量方向向上，先增大后减小，从上向下看,感应电流方向先顺时针后逆时针，A正确，B错误；导体环中的感应电流产生的磁场始终阻碍条形磁铁运动,所以条形磁铁的加速度一直小于重力加速度，C正确，D错误。
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新课标高考物理二轮总复习专题限时训练：1-4-1 电磁感应定律的综合应用
专题限时训练一、单项选择题1．如图所示，两个相同的闭合铝环M、N套在一根光滑的绝缘水平杆上，螺线管的轴线与铝环的圆心在同一直线上，闭合开关S后，向左快速移动滑动变阻器的滑片P，不考虑两环间的相互作用力，则在移动滑片P的过程中()A．M、N环向左运动，它们之间的距离增大B．M、N环向左运动，它们之间的距离减小C．M、N环向右运动，它们之间的距离增大D．M、N环向右运动，它们之间的距离减小答案：C2．(2019·北京海淀区高三二模)．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F 作用下匀速上升的一段时间内，金属棒受恒定大小的滑动摩擦力f，下列说法正确的是()A．通过电阻R的电流方向水平向右，棒受到的安培力方向竖直向上B．通过电阻R的电流方向水平向左，棒受到的安培力方向竖直向下C．棒机械能增加量的大小等于棒克服重力所做的功D．棒机械能的增加量等于恒力F和滑动摩擦力f做的总功答案：C解析：由右手定则可以判断，导体棒中的电流方向向左，所以通过电阻R的电流方向向右；再由左手定则可以判断出导体棒受到的安培力方向竖直向下，所以A 、B 错误；由题意知导体棒做匀速运动，故动能不变，所以导体棒机械能的增加量也就是重力势能的增加量，等于棒克服重力所做的功，所以C 正确；导体棒机械能的变化量等于除重力以外的力做的功，所以棒机械能的增加量等于恒力F 、安培力和滑动摩擦力f 做的总功，所以D 错误．3．(2018·山东德州一模改编)如图所示，半径为r 且水平放置的光滑绝缘的环形细管道内有一带电粒子．此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为B ＝B 0＋kt (k >0)．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对带电粒子将有沿圆环切线方向的作用力．粒子转动一周后的磁感应强度为B 1，则( )A ．此装置产生的感生电动势为(B 1－B 0)πr 2B ．此装置产生的感生电动势为k πr 2C ．感应电场的方向沿顺时针D ．粒子转动过程中一定是洛伦兹力提供向心力答案：B解析：根据法拉第电磁感应定律得感生电动势大小为 E 电＝ΔB Δt·πr 2＝k πr 2，选项A 错误，B 正确；根据楞次定律可知，电场方向逆时针，选项C 错误；感应电场对带电粒子将有沿圆环切线方向的作用力，使得粒子的速度逐渐变大，则圆形管道将对粒子产生压力，管道的压力和洛伦兹力的合力提供向心力，选项D 错误．4．如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD 位于纸面内且对角线AC 与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC 长均为d .现使线框沿AC 方向匀速穿过此磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C 点进入磁场到A 点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是()A B C D答案：D解析：线圈在进入磁场的过程中，根据楞次定律可知，感应电流的方向沿逆时针方向，为正值；在通过两个磁场的分界线时，根据楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向，为负值；线圈出磁场的过程中，根据楞次定律知，感应电流的方向为逆时针，为正值，故B、C错误．设BD＝L.在一半线圈进入磁场的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，当BD刚进入磁场时，感应电流最大为I1＝BL vR＝i0；在全部线圈进入磁场过程中，切割的有效长度均匀减小，感应电动势均匀减小，则感应电流均匀减小至零；线圈通过两个磁场的分界线时，切割的有效长度先均匀增大，感应电流均匀增大，当BD通过磁场分界线时，感应电流最大为I2＝2BL vR＝2i0；后均匀减小至零；在一半线圈出磁场到全部线圈出磁场的过程中，切割的有效长度先均匀增大后均匀减小，感应电流先均匀增大后均匀减小，此过程感应电流最大为I3＝BL vR＝i0，故D正确，A错误．5.某校科技小组的同学设计了一个传送带测速仪，测速原理如图所示．在传送带的下方固定有间距为L、长度为d的平行金属电极，电极间充满磁感应强度大小为B、方向垂直于传送带平面(纸面)向里、有理想边界的匀强磁场，且电极之间接有理想电压表和电阻R，传送带背面固定有若干根间距为d的平行细金属条，其电阻均为r，传送带运行过程中始终仅有一根金属条处于磁场中，且金属条与电极接触良好．当传送带以一定的速度匀速运动时，电压表的示数为U，则下列说法中正确的是()A．传送带匀速运动的速率为U BLB．电阻R产生焦耳热的功率为U2 R＋rC．金属条经过磁场区域受到的安培力大小为BUd R＋rD．每根金属条经过磁场区域的全过程中克服安培力做的功为BLUd R答案：D解析：由于金属条有电阻，所以电压表示数与感应电动势不相等，根据E＝BL v和U＝RR＋r E可知，传送带匀速运动的速率为(R＋r)URBL，A选项错误；电阻R产生焦耳热的功率为U2R，B选项错误；根据安培力公式F＝BIL可知，安培力大小为BLUR，C选项错误；安培力做的功W＝－Fd＝－BILd，所以克服安培力做的功为BLUdR，D选项正确．6．如图甲，光滑平行的、足够长的金属导轨ab、cd所在平面与水平面成θ角，b、c两端接有阻值为R的定值电阻．阻值为r的金属棒PQ垂直导轨放置，其他部分电阻不计．整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．从t＝0时刻开始，棒受到一个平行于导轨向上的外力F，使棒由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图象如图乙所示．下面分别给出了穿过回路PQcb的磁通量Φ、磁通量的变化率ΔΦΔt、电阻R两端的电势差U和通过棒上某横截面的总电荷量q随运动时间t变化的图象，其中正确的是()A B C D答案：B解析：由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而选项A描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，故A错误；回路中的感应电动势为E＝ΔΦΔt，感应电流为I＝ER＋r ＝ΔΦΔt(R＋r)，由图乙可知I＝kt，即ΔΦΔt(R＋r)＝kt，故有ΔΦΔt＝kt(R＋r)，所以选项B正确；I均匀增大，棒两端的电势差U ab＝IR＝ktR，则知U ab与时间t成正比，故C错误；通过导体棒的电荷量为Q＝It＝kt2，故Q－t图象为抛物线，并非过原点的直线，故D错误．二、多项选择题7．(2019·全国卷Ⅱ)如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为θ，导轨电阻忽略不计．虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场．将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好．从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是()A B C D答案：AD解析：如果PQ进入磁场时加速度为零，PQ做匀速运动，感应电流恒定．若PQ 出磁场时MN仍然没有进入磁场，则PQ出磁场后至MN进入磁场的这段时间，由于磁通量Φ不变，无感应电流．由于PQ、MN从同一位置释放，故MN进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，但方向相反，A正确，B错误．若PQ出磁场前MN已经进入磁场，由于磁通量Φ不变，无感应电流，PQ、MN均加速运动，PQ出磁场后，由于MN在磁场中的速度比进磁场时的速度大，故电流比PQ进入磁场时电流大，此后PQ做减速运动，电流减小，故C错误，D正确．8．如图所示，S和P是半径为a的环形导线的两端点，OP间电阻为R，其余电阻不计，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直环面．当金属棒OQ与环形导线接触，以角速度ω绕O点无摩擦匀速转动时，则()A．电阻R两端的电压为Bωa2 2B．电阻R消耗的功率为B2ω2a4 4RC．金属棒受的安培力为B2ωa2 2RD．外力对OQ做功的功率为B2ω2a4 2R答案：AB解析：Q端的线速度为v＝ωa，OQ杆切割磁感线的平均速度为v＝v2＝12aω，OQ杆转动切割磁感线产生的电动势为E＝BL v＝12Ba2ω，由于其他部分电阻不计，故选项A正确；电阻R消耗的功率P＝U2R ＝E2R＝B2ω2a44R，故选项B正确；根据闭合电路欧姆定律有I ＝E R ，则安培力F ＝BIL ＝B E R a ＝B 2a 3ω2R ，故选项C 错误；根据能量守恒定律，由于金属棒OQ 匀速转动，外力所做的功转化为电阻R 消耗的热量，故选项D 错误．9．如图所示，间距为L 、足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R ，匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，将ab 棒在导轨上无初速度释放，当ab 棒下滑到稳定状态时，速度为v ，通过电阻R 的电荷量为q ，电阻R 上消耗的功率为P ，导轨和导体棒电阻不计．下列判断正确的是( )A ．导体棒的a 端电势比b 端低B ．ab 棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动C ．ab 棒由开始释放到达到稳定状态的过程中，金属棒在导轨上发生的位移为qR BLD ．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab 棒下滑到稳定状态时，电阻R 消耗的功率将变为原来的2倍答案：BC解析：由右手定则可知，导体棒的a 端电势比b 端高，选项A 错误；ab 棒在开始时受竖直向下的重力和平行斜面向上的安培力作用，加速度为a ＝mg sin θ－B 2L 2v R m，随v 的增大，则a 减小，即达到稳定状态前做加速度减小的加速运动，选项B 正确；根据q ＝I ·Δt ＝E R ·Δt ＝ΔΦR ＝BLx R ，可得ab 棒由开始释放到达到稳定状态的过程中金属棒在导轨上发生的位移为x ＝qR BL ，选项C 正确；当ab 棒下滑到稳定状态时，满足mg sin θ＝B 2L 2v R ，电阻R 消耗的电功率P ＝(BL v )2R ＝m 2g 2R sin 2 θB 2L 2，若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则ab 棒下滑到稳定状态时，电阻R 消耗的功率将变为原来的4倍，选项D 错误．三、计算题10．(2019·北京海淀区高三二模)．如图所示，阻值忽略不计、间距为l 的两金属导轨MN 、PQ 平行固定在水平桌面上，导轨左端连接阻值为R 的电阻，一阻值为r 、质量为m 的金属棒ab 放置在金属导轨上，与导轨接触良好，动摩擦因数为μ，磁感应强度为B 的磁场垂直于导轨平面向里，给金属棒一水平向右的初速度v 0，金属棒运动一段时间后静止，水平位移为x ，导轨足够长，求整个运动过程中，安培力关于时间的平均值的大小F t .答案：B 2l 2xμmg m v 0(R ＋r )－B 2l 2x解析：由动量定理可知，I A ＝ΣBlI Δt ＝ΣBlq再根据：q ＝I t ＝ER ＋r t ＝n ΔΦR ＋r ＝Blx R ＋r ， 则I A ＝B 2l 2x R ＋r再根据动量定理：－μmgt －I A ＝0－m v 0，则t ＝m v 0－B 2l 2x R ＋r μmg解得：F t ＝I A t ＝B 2l 2xμmg m v 0(R ＋r )－B 2l 2x11．(2019·天津市和平区高三三模)如图甲所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN 、PQ 固定在同一水平面上，两导轨间距L ＝0.30 m ．导轨电阻忽略不计，其间连接有固定电阻R ＝0.40 Ω.导轨上停放一质量m ＝0.10 kg 、电阻r ＝0.20 Ω的金属杆ab ，整个装置处于磁感应强度B ＝0.50 T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下．用一外力F 沿水平方向拉金属杆ab ，使之由静止开始做匀加速运动，电压传感器可将R 两端的电压U 即时采集并输入电脑，获得电压U 随时间t 变化的关系如图乙所示．(1)计算加速度的大小；(2)求第2 s末外力F的瞬时功率；(3)如果水平外力从静止开始拉动杆2 s所做的功W＝0.35 J，求金属杆上产生的焦耳热．答案：(1)1 m/s2(2)0.35 W(3)5.0×10－2 J解析：(1)根据E＝BL v，v＝at，U R＝RR＋rE结合图乙所示数据，解得：a＝1 m/s2.(2)由图象可知在2 s末，电阻R两端电压为0.2 V通过金属杆的电流I＝U RR金属杆受安培力F安＝BIL设2 s末外力大小为F2，由牛顿第二定律，F2－F安＝ma 故2 s末时F的瞬时功率P＝F2v2＝0.35 W(3)设回路产生的焦耳热为Q，由能量守恒定律，W＝Q＋12m v22电阻R与金属杆的电阻r串联，产生焦耳热与电阻成正比金属杆上产生的焦耳热Q r＝rR＋rQ解得：Q r＝5.0×10－2 J .[满分设计](2016·全国卷Ⅰ，24,14分) 如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平①.右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中②，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ③，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑④.求：(1)作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2)金属棒运动速度的大小．[科学审题]关键点获取信息①两斜面倾斜角大小相同，可以分析出两棒所受摩擦力的方向②导体不受安培力③可以确定最大静摩擦力的大小④另一棒匀速上滑，两棒均处于平衡状态[对左右两根棒，线上拉力大小相等，ab棒在重力沿斜面的分力，线的拉力，滑动摩擦力和安培力作用下处于平衡状态，cd棒与ab棒相比，少受一个安培力，通过列两根棒的平衡方程，消掉拉力，即可从平衡角度求出金属棒ab上的安培力的大小；结合安培力公式及棒切割磁感线的速度与感应电动势的关系即可求出棒的速度．[规范解答](1)设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab 棒上的安培力的大小为F，左斜面对cd棒的支持力大小为N2，对于ab棒，由力的平衡条件得2mg sin θ＝μN1＋T＋F①(2分)N1＝2mg cos θ②(1分)对于cd棒，同理有mg sin θ＋μN2＝T③(2分)N 2＝mg cos θ ④(1分)联立①②③④式得F ＝mg (sin θ－3μcos θ) ⑤(2分)(2)由安培力公式得F ＝BIL ⑥(2分)这里I 是回路abdca 中的感应电流，ab 棒上的感应电动势为 E ＝BL v ⑦(1分)式中，v 是ab 棒下滑速度的大小，由欧姆定律得 I ＝E R ⑧(1分)联立⑤⑥⑦⑧式得v ＝(sin θ－3μcos θ)mgR B 2L 2 ⑨(2分)。
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届高考物理二轮复习专题练习卷：电磁感应规律及其综合应用
电磁感应规律及其综合应用一、选择题1．(2018·黄冈中学元月月考)如右图所示，ab是一个可以绕垂直于纸面的轴O转动的闭合矩形导体线圈，当滑动变阻器R的滑片P自左向右滑动的过程中，线圈ab将()A．静止不动B．顺时针转动C．逆时针转动D．发生转动，但电源的极性不明，无法确定转动方向2．(2018·乐山二诊)如右图所示，两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两环的运动情况是()A．同时向左运动，间距增大B．同时向左运动，间距减小C．同时向右运动，间距减小D．同时向右运动，间距增大3．(2019·珠海毕业班水平测试)如右图所示，金属杆ab水平放置在某高处，当它被平抛进入方向竖直向上的匀强磁场中时，以下说法中正确的是()A ．运动过程中感应电动势大小不变，且φa >φbB ．运动过程中感应电动势大小不变，且φa <φbC ．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且φa >φbD ．由于速率不断增大，所以感应电动势不断变大，且φa <φb4．(多选)(2019·德阳高三年级二诊)如图甲所示，质量m ＝3.0×10－3 kg 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、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D C ．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 C5．(2018·全国卷Ⅱ)如图，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( )6．(2019·江西六校联考)如图所示，两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，虚线间的距离为L，金属圆环的直径也为L.自圆环从左边界进入磁场开始计时，以垂直于磁场边界的恒定速度v穿过磁场区域．规定逆时针方向为感应电流i的正方向，则圆环中感应电流i随其移动距离x变化的i－x图像最接近图中的()7．(2019·黑龙江三市调研)如图甲所示，圆形金属线圈与定值电阻组成闭合回路，线圈处于均匀分布的磁场中，磁场方向与线圈平面垂直(取垂直纸面向里为正方向)，B－t图像如图乙所示，已知t1为0～t2的中间时刻，则定值电阻中的感应电流I(取通过定值电阻由上往下的方向为正方向)随时间t变化的图线是()8．(2019·石家庄质检二)如图甲所示，导体棒MN 置于水平导轨上，P 、Q 之间有阻值为R 的电阻，PQNM 所围的面积为S ，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t 0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN 始终处于静止状态．下列说法正确的是( )A ．在0～t 0和t 0～2t 0内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同B ．在t 0～2t 0内，通过电阻R 的电流方向为P 到QC ．在0～t 0内，通过电阻R 的电流大小为2B 0S Rt 0D ．在0～2t 0内，通过电阻R 的电荷量为B 0SR9．(多选)(2019·武汉市武昌区高三调研)如图1和图2所示，匀强磁场的磁感应强度大小均为B ，垂直于磁场方向均有一足够长的、间距均为l 的光滑竖直金属导轨，图1和图2的导轨上端分别接有阻值为R 的电阻和电容为C 的电容器(不会被击穿)，水平放置的、质量分布均匀的金属棒的质量均为m ，现使金属棒沿导轨由静止开始下滑，金属棒和导轨始终接触良好且它们的电阻均可忽略．以下关于金属棒运动情况的说法正确的是(已知重力加速度为g )( )A．图1中的金属棒先做匀加速直线运动，达到最大速度v m＝mgRB2l2后，保持这个速度做匀速直线运动B．图1中的金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，达到最大速度v m＝mgRB2l2后，保持这个速度做匀速直线运动C．图2中电容器相当于断路，金属棒做加速度大小为g的匀加速直线运动D．图2中金属棒做匀加速直线运动，且加速度大小为a＝mgm＋CB2l2二、非选择题10．(2019·天津卷)如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好．MN 两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k.图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B.PQ的质量为m，金属导轨足够长、电阻忽略不计．(1)闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；(2)断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ 的电荷量为q，求该过程安培力做的功W.11．如右图所示，两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为L.导轨上端接有一平行板电容器，电容为C.导轨处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面．在导轨上放置一质量为m的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触．已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g.忽略所有电阻．让金属棒从导轨上端由静止开始下滑，求：(1)电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系；(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系．参考答案1.B2.B3.A4.BD5.D6.A7.D8.D9.BD10.[答案] (1)Bkl 3R 方向水平向右 (2)12mv 2－23kq11.[答案] (1)Q ＝CBLv (2)v ＝m (sin θ－μcos θ)m ＋B 2L 2C gt。
高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习
专题九电磁感应定律及综合应用电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。
题型多为选择题、计算题。
主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。
本部分知识多结合电学、力学部分出压轴题，其命题形式主要是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用、电磁感应与能量守恒的综合应用。
复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电动势的计算，还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。
预测高考重点考查法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题．综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、电路分析、安培力等力学和电学知识．主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图象的问题等．此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引起重视。
知识点一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律的内容是感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比．在具体问题的分析中，针对不同形式的电磁感应过程，法拉第电磁感应定律也相应有不同的表达式或计算式．磁通量变化的形式表达式备注通过n 匝线圈内的磁通量发生变化E ＝n ·ΔΦΔt(1)当S 不变时，E ＝nS ·ΔB Δt (2)当B 不变时，E ＝nB ·ΔS Δt 导体垂直切割磁感线运动E ＝BLv 当v ∥B 时，E ＝0导体绕过一端且垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝12BL 2ω线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动E ＝nBSω·sin ωt 当线圈平行于磁感线时，E 最大为E ＝nBSω，当线圈平行于中性面时，E ＝0知识点二、楞次定律与左手定则、右手定则1．左手定则与右手定则的区别：判断感应电流用右手定则，判断受力用左手定则．2．应用楞次定律的关键是区分两个磁场：引起感应电流的磁场和感应电流产生的磁场．感应电流产生高考物理二轮复习：电磁感应定律及综合应用知识点解析及专题练习的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化，“阻碍”的结果是延缓了磁通量的变化，同时伴随着能量的转化．3．楞次定律中“阻碍”的表现形式：阻碍磁通量的变化(增反减同)，阻碍相对运动(来拒去留)，阻碍线圈面积变化(增缩减扩)，阻碍本身电流的变化(自感现象)．知识点三、电磁感应与电路的综合电磁感应与电路的综合是高考的一个热点内容，两者的核心内容与联系主线如图4－12－1所示：1．产生电磁感应现象的电路通常是一个闭合电路，产生电动势的那一部分电路相当于电源，产生的感应电动势就是电源的电动势，在“电源”内部电流的流向是从“电源”的负极流向正极，该部分电路两端的电压即路端电压，U ＝R R ＋rE .2．在电磁感应现象中，电路产生的电功率等于内外电路消耗的功率之和．若为纯电阻电路，则产生的电能将全部转化为内能；若为非纯电阻电路，则产生的电能除了一部分转化为内能，还有一部分能量转化为其他能，但整个过程能量守恒．能量转化与守恒往往是电磁感应与电路问题的命题主线，抓住这条主线也就是抓住了解题的关键．在闭合电路的部分导体切割磁感线产生感应电流的问题中，机械能转化为电能，导体棒克服安培力做的功等于电路中产生的电能．说明：求解部分导体切割磁感线产生的感应电动势时，要区别平均电动势和瞬时电动势，切割磁感线的等效长度等于导线两端点的连线在运动方向上的投影．高频考点一对楞次定律和电磁感应图像问题的考查例1、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·20)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图4(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 ＝t 1的时间间隔内()图4A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为B0rS4t0ρD．圆环中的感应电动势大小为B0πr24t0【举一反三】（2018年全国II卷）如图，在同一平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。
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第 1 页 共 9 页专题强化练(十四) 电磁感应规律及综合应用(满分:100分 时间:50分钟)一、选择题(共8小题,每小题8分,共64分)1.(考点1)(多选)(2018全国卷Ⅰ)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,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。
第 2 页 共 9 页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.(考点1)(多选)(2019贵州贵阳模拟)如图所示的电路中,电源电动势为E ,内阻为r ,线圈L的电阻不计。
以下判断正确的是( )A.闭合S,稳定后,电容器的a 极板带正电B.闭合S,稳定后,电容器两端电压小于EC.断开S 的瞬间,通过R 1的电流方向向右D.断开S 的瞬间,通过R 2的电流方向向右第 3 页 共 9 页S,稳定后,电容器相当于断路,线圈L 相当于短路,所以电容器b 极板与电源正极相连,带正电荷,A 项错误;电源有内阻,电容器两端电压等于电路的路端电压,小于电源电动势,B 项正确;断开S 瞬间,电容器与R 2构成回路放电,通过R 2的电流方向向左,D 项错误;断开S 瞬间,由于自感现象,线圈L 相当于临时电源,阻碍原来的电流减小,通过线圈的电流方向不变,R 1与线圈L 构成回路,所以通过R 1的电流方向向右,C 项正确。
3.(考点1)(2018全国卷Ⅰ)如图,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,则等于( )B 'B A.B. C. D.2543274q=得,q 1=,q 2=,因为q 1=q 2,解得B'=B ,故B 正确。
ΔΦR B ·14πr 2R =πBr 24R (B '-B )πr 22R324.(考点1、3)(2019黑龙江大庆模拟)在半径为r 、电阻为R 的圆形导线框内,以直径为界,左、右两侧分别存在着方向如图甲所示的匀强磁场。
以垂直纸面向外的磁场为正,两部分磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律分别如图乙所示。
则0~t 0时间内,导线框中( )第 4 页 共 9 页A.没有感应电流B.感应电流方向为逆时针C.感应电流大小为πr 2B 0t 0RD.感应电流大小为2πr 2B 0t 0R,左边的导线框的感应电流是顺时针方向,而右边的导线框的感应电流也是顺时针方向,则整个导线框的感应电流方向是顺时针,故A 、B 错误;由法拉第电磁感应定律,因磁场的变化,导致导线框内产生感应电动势,结合题意可知,产生感应电动势正好是两者之和,即为E=2×,πr 2B 02t 0再由闭合电路欧姆定律,可得感应电流大小为I=,故C 正确,D 错误。
E R =πr 2B 0t 0R 5.(考点2)(2019云南昆明联考)如图所示,导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v 向右匀速通过一正方形磁场区域abcd ,ac 垂直于导轨且平行于导体棒,ac 右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反。
导轨和导体棒的电阻均不计,下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是(规定电流从M经R到N 为正方向,安培力向左为正方向)( )E=BLv 可知,导体棒由b 运动到ac 过程中,切割磁感线有效长度L 均匀增大,感应电动势E 均匀增大,由欧姆定律可知,感应电流I 均匀增大。
由右手定则可知,感应电流方向由M 到N ,由左手定则可知,导体棒所受安培力水平向左,大小不断增大,故只有选项A 正确。
第 5 页 共 9 页6.(考点2、3)(2019江苏苏州模拟)在水平桌面上,一个面积为S 的圆形金属框置于匀强磁场中,线框平面与磁场垂直,磁感应强度B 随时间t 的变化关系如图乙所示,0~1 s 内磁场方向垂直线框平面向下,圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接,导轨上放置一根导体棒,导体棒的长为L 、电阻为R ,且与导轨接触良好,导体棒处于另一匀强磁场中,如图甲所示。
若导体棒始终保持静止,则其所受的静摩擦力F f随时间变化的图象是下图中的(设向右的方向为静摩擦力的正方向)( ),棒受的静摩擦力F f =F 安=BIL ,电动势E=S ,感应电流I=,0~1 s 和3~4 s ΔB Δt E R =ΔB Δt ·SR 内的感应电流大小和方向相同,电流从下向上通过导体棒,安培力向左,静摩擦力向右,为正;1~2 s 和4~5 s 内,感应电流为零,导体棒不受安培力,也不受静摩擦力;2~3 s 和5~6 s 内,电流从上向下流过导体棒,安培力向右,静摩擦力向左,为负,大小和0~1 s 内相同,所以B 正确。
7.(考点3)(多选)(2019河南焦作检测)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=1 m,cd 间、de 间、cf 间分别接着阻值R=10 Ω的电阻。
一阻值R=10 Ω的导体棒ab 以速度v=4 m/s 匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小B=0.5 T 、方向竖直向下的匀强磁场。
下列说法中正确的是( )第 6 页 共 9页A.导体棒ab 中电流的流向为由b 到aB.cd 两端的电压为1 VC.de 两端的电压为1 VD.fe 两端的电压为1 Vab 中电流方向为a →b ,A 错误;导体棒ab 切割磁感线产生的感应电动势E=Blv ,ab 为电源,cd 间电阻R 为外电路负载,de 和cf 间电阻中无电流,de 和cf 间无电压,因此cd 和fe 两端电压相等,即U=×R==1 V,B 、D正确,C 错误。
E 2R Blv28.(考点3)(2019湖北宜昌模拟)如图所示,MN 、PQ 是间距为L 的平行金属导轨,置于磁感应强度为B 、方向垂直导轨所在平面向里的匀强磁场中,M 、P 间接有一阻值为R 的电阻。
一根与导轨接触良好、有效阻值为的金属杆ab 垂直导轨放置,并在水平外力F 的作用下以速度v 向右匀速运动,则(不R 2计导轨电阻)( )A.通过电阻R 的电流方向为P →MB.a 、b 间的电压为BLvC.a 端电势比b 端电势高D.外力F 做的功等于电阻R 上产生的焦耳热第 7 页 共 9 页,由右手定则可判断出金属杆中产生的感应电流方向为从b 到a ,则通过电阻R 的电流方向为M →P ,选项A 错误;根据法拉第电磁感应定律,金属杆ab 中产生的感应电动势E=BLv ,根据闭合电路欧姆定律,R 中的电流I=,a 、b 间的电压U=E-,联立解得U=ER +R '2IR2BLv ,选项B 错误;根据功能关系,外力F 做的功等于电阻R 和金属杆上产生的焦耳热之和,即外力F 23做的功大于电阻R 上产生的焦耳热,选项D 错误;由于金属杆ab 相当于回路的电源,ab 中电流方向为从b 到a ,a 端相当于电源正极,则a 端电势比b 端电势高,选项C 正确。
二、计算题(9题18分,10题18分,共36分)9.(2019北京顺义区一模)固定在水平面内的两条平行光滑金属导轨,间距L=0.6 m,左端连接一阻值R=2.0 Ω的定值电阻,导轨所在空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T,其俯视图如图所示。
长度恰好等于导轨间距的导体棒MN 放在导轨上,其质量m=0.6 kg,电阻r=1.0 Ω,与导轨始终垂直且接触良好,导轨的电阻可忽略不计。
现用平行于导轨的拉力F 作用在导体棒上,使其沿导轨向右匀速运动,速度v 0=5 m/s 。
(1)求匀速运动过程中MN 两点的电势差,并且指出M 、N 两点哪点电势高;(2)某时刻撤去外力F ,求撤去外力F 后至速度变为v 1=2.0 m/s 的过程中a.电流流过外电阻R 产生的焦耳热;b.导体棒MN 向右移动的距离。
(3)在上述情景中,金属棒MN 相当于一个电源,这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关,请根据电动势的定义,推导金属棒MN 中的感应电动势E=BLv 。
切割磁感应线产生的感应电动势E=BLv 0=1×0.6×5 V =3 V,MN 两端的电势差大小U MN =ER R +r=2 V,根据右手定则可知,N 端为电源的正极,所以N 点电势高。
第 8 页 共 9 页(2)a.根据能量守恒可得回路产生的焦耳热Q=,12m v 02‒12m v 12解得:Q=6.3 J,则Q R =Q=4.2 J 。
R R +r b.设导体棒移动的距离为x ,所用时间为t ,根据动量定理得-B L ·t=mv 1-mv 0,I 化简得-BLq=mv 1-mv 0,根据电磁感应的电荷量推论公式q=,ΔΦR +r =BLx R +r 联立解得:x=15 m 。
(3)棒向右运动时,电子具有向右的分速度,受到沿棒向上的洛伦兹力为:f=evB在f 的作用下,电子从N 移动到M 的过程中,非静电力做功为:W=evBL根据电动势定义为:E=,解得:E=BLv 。
W q N 点电势高 (2)a.4.2 J b.15 m (3)证明见解析10.(2019山西晋中模拟)如图所示,两根质量均为m=2 kg 的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上,左、右两部分导轨间距之比为1∶2,导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场,两棒电阻与棒长成正比,不计导轨电阻,现用250 N 的水平拉力F 向右拉CD 棒,在CD 棒运动0.5 m 的过程中,CD 棒上产生的焦耳热为30 J,此时AB 棒和CD 棒的速度分别为v A 和v C ,且v A ∶v C =1∶2,立即撤去拉力F ,设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动,求:(1)在CD 棒运动0.5 m 的过程中,AB 棒上产生的焦耳热;(2)撤去拉力F 瞬间,两棒的速度v A 和v C 的大小;(3)撤去拉力F 后,两棒最终做匀速运动时的速度v A '和v C '的大小。