2019届高考物理复习专题四电路和电磁感应第12讲电磁感应规律及其应用练案

专题四第12讲电磁感应规律及其应用限时：40分钟一、选择题(本题共8小题，其中1～4题为单选，5～8题为多选)1．(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)一段导线abcde位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。

线段ab、bc、cd和de的长度均为L，且∠abc＝∠cde＝120°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。

导线段abcde 所受到的磁场的作用力的合力大小为( B )A．2BIL B．3BILC．(3＋2)BIL D．4BIL[解析]因为∠abc＝∠cde＝120°，根据几何关系可知∠bcd＝60°，故b与d之间的直线距离也为L，则导线段abcde有效长度为3L，故所受安培力的大小为：F＝3BIL，故ACD 错误，B正确，故选B。

2．(2018·安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)如图所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2>i1)，则下列图象中正确的是( A )[解析]当电键断开后，电感与灯泡形成回路，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流仍沿着原来方向，大小从i 2开始不断减小，流过灯泡A 的电流方向发生变化，故C 正确，ABD 错误，故选C 。

3．(2018·天津市高考压轴卷)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。

某同学另找器材再探究此实验。

他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是( D )A ．弹簧的劲度系数太小B ．磁铁的质量太小C ．磁铁的磁性太强D ．圆环的材料与老师用的不同[解析] 只要能够产生感应电流，都能对磁铁的运动产生阻碍作用，ABC 错；若圆环的材料为非金属材料，不能产生感应电流，无法对磁铁产生阻碍作用，故选D 。

4．(2018·厦门市高三下学期第二次质量检测)法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，原理如图所示。

铜质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带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R 连接起来形成回路，其他电阻均不计。

转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。

已知匀强磁场的磁感应强度为B ，圆盘半径为r ，电阻的功率为P 。

则( D )A ．圆盘转动的角速度为PR Br 2，流过电阻R 的电流方向为从c 到d B ．圆盘转动的角速度为PR Br 2，流过电阻R 的电流方向为从d 到c C ．圆盘转动的角速度为2PR Br 2，流过电阻R 的电流方向为从c 到dD ．圆盘转动的角速度为2PR Br2，流过电阻R 的电流方向为从d 到c [解析] 将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻R 的电流方向为从d到c ；根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势E ＝Br v ＝Br ·0＋ωr 2＝12Br 2ω，电阻消耗的电功率P ＝E 2R ＝12Br 2ω2R ，解得ω＝2PR Br2，D 正确。

5．(2018·陕西省西交大附中高三下学期期中)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N 极位于地理南极。

如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L 的正方形闭合导体线框abcd ，线框的ad 边沿南北方向，ab 边沿东西方向，下列说法正确的是( AC )A ．若使线框向东平移，则a 点电势比d 点电势低B ．若使线框向北平移，则a 点电势等于b 点电势C ．若以ad 边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb 方向D ．若以ab 边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb 方向[解析] 北半球的磁场方向由南向北斜向下分布。

A 项，若线框向东平动，根据右手定则，ad 边切割磁感线产生的电流方向沿ad 方向，在电源内部电流方向由低电势到高电势，所以a 点电势比d 点电势低，故A 对；若使线框向北平移，ab 边切割磁感线，所以会产生电势差，所以ab 两点电势不相等，故B 错；若以ad 边为轴，将线框向上翻转90°，穿过线圈平面的向下磁通量变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向始终为adcb 方向，故C 正确；若以ab 边为轴，将线框向上翻转90°，穿过线圈平面的向下磁通量先变大后变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向会发生变化，故D 错误。

故选AC 。

6．(2018·湖南省邵阳市高三下学期模拟)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B 的正方向，螺线管与U 形导线框cdef 相连，导线框cdef 内有一半径很小的金属圆环L ，圆环面积为S ，圆环与导线框cdef 在同一平面内。

当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法中正确的是( BD )A ．在t 1时刻，金属圆环L 内的磁通量最大，最大值Φm ＝B 0SB ．在t 2时刻，金属圆环L 内的磁通量最大C ．在t 1～t 2时间内，金属圆环L 有扩张的趋势D ．在t 1～t 2时间内，金属圆环L 内有顺时针方向的感应电流[解析] 当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框cdef 内产生感应电动势和感应电流，在t 1时刻，感应电流为零，金属圆环L 内的磁通量为零，选项A 错误；在t 2时刻，感应电流最大，金属圆环L 内的磁通量最大，选项B 正确；在t 1～t 2时间内，金属圆环L 有收缩的趋势，选项C 错误；由楞次定律，在t 1～t 2时间内，导线框cdef 内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L 内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L 内有顺时针方向的感应电流，选项D 正确。

7．(2018·山东省潍坊市高三下学期三模)如图所示，两平行导轨间距为L ，倾斜部分和水平部分长度均为L ，倾斜部分与水平面的夹角为37°，cd 间接电阻R ，导轨电阻不计。

质量为m 的金属细杆静止在倾斜导轨底端，与导轨接触良好，电阻为r 。

整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化关系为B ＝B 0＋kt (k >0)，在杆运动前，以下说法正确的是( BC )A ．穿过回路的磁通量为2(B 0＋kt )L 2B ．流过导体棒的电流方向为由b 到aC ．回路中电流的大小为1.8kL 2R ＋rD ．细杆受到的摩擦力一直减小[解析] 由Φ＝BS 效＝(B 0＋kt )·(L 2＋L 2cos37°)＝1.8(B 0＋kt )L 2，故A 错误；磁感应强度均匀增大，产生的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得E ＝nΔΦΔt ＝ΔB Δt ·S ＝k ·(L 2＋L 2cos37°)＝1.8KL 2，由全电路欧姆定律得I ＝E R ＋r ＝1.8kL 2R ＋r ，则C 正确；由楞次定律可得感应电流的方向俯视为顺时针方向，即电流流向为b 到a ，B 正确；因感应电流大小恒定，则细杆所受的安培力F ＝BIL 因B 逐渐增大而增大，由左手定则知方向水平向右，对杆的平衡知识可得mg sin θ＝f ＋BIL cos θ，则摩擦力先向上逐渐减小到零，后向下逐渐增大，D 错误。

故选BC 。

8．(2018·四川省凉山州高三第三次诊断试题)如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M ，边长为l ，电阻为R 的正方形均匀金属线框，BC 边与虚线PQ 平行，PQ 右侧有竖直向上的匀强磁场，磁场宽度大于l ，磁感应强度大小为B 。

线框通过一水平细线绕过光滑定滑轮悬挂一质量为m 的物体，现由静止释放物体，当线框有一半进入磁场时已匀速运动，当地的重力加速度为g ，线框从开始运动到AD 边刚进入磁场过程中( BCD )A ．刚释放线框的瞬间，线框的加速度为mg MB ．细绳拉力的最小值为Mmg M ＋mC ．线框恰全部进入磁场时，产生的热量等于mgl －m ＋M m 2g 2R 22B 4l 4 D ．线框有一半进入磁场时与线框AD 边刚进入磁场时BC 两端的电压大小之比为3∶4[解析] 刚释放线框的瞬间，设绳子拉力为T ，线框加速度为a 。

以m 为研究对象，mg －T ＝ma ，T ＝Ma ，可得a ＝mg M ＋m ，T ＝Mmg M ＋m。

进入磁场后加速度变小，故拉力变小，因此释放瞬间细绳拉力最小值为T ＝Mmg M ＋m；当全部进入磁场时，T ＝mg ，T ＝F A ，产生的电动势为E ＝BIv ，则I ＝E R ，F A ＝BIL ，可得匀速时速度v ＝mgR B 2l 2。

由能量守恒，mgl ＝12(M ＋m )v 2＋Q ，可得产生的热量Q ＝mgl －12(M ＋m )m 2g 2R 2B 4l 4；线框有一半进入磁场时，BC 两端的电压U ＝34Blv ，框AD 边刚进入磁场时，电路电流为零，BC 两端的电压U ＝Blv ，两次电压大小之比为3∶4。

综上分析，BCD 正确。

二、计算题(本题共2小题，需写出完整的解题步骤)9．(2018·广东省汕头市高三下学期4月模拟)如图，两平行金属导轨位于水平面上，相距L 左端与一阻值为R 的电阻相连。

整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向竖直向下。

一质量为m 、电阻为r 的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好。

已知电阻R 消耗的功率为P ，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g ，导轨的电阻可忽略。

求：(1)导体棒匀速运动的速率v ；(2)水平外力F 的大小。

[解析] (1)设回路中的电流为I ，对电阻R ，有P ＝I 2R①金属杆产生的电动势为 E ＝BLv②根据欧姆定律 I ＝E R ＋r③联立可得导体棒匀速运动的速率 v ＝R ＋r BL P R ④(2)金属杆在磁场中匀速运动，由牛顿第二定律得F ＝μmg ＋BIL⑤联立可得水平外力F 的大小 F ＝μmg ＋BL P R ⑥10．(2018·江西省新余市高三下学期模拟)在一水平面上，放置相互平行的直导轨MN 、PQ ，其间距L ＝0.2m ，R 1、R 2是连在导轨两端的电阻，R 1＝0.6Ω，R 2＝1.2Ω，虚线左侧3m 内(含3m 处)的导轨粗糙，其余部分光滑并足够长。