新高考物理专题11电磁感应备考强化训练31电磁感应定律动生电动势__切导的曲线运动二新人教版

新高考物理专题11电磁感应备考强化训练31电磁感应定律动生电动势__切导的曲线运动二新人教版本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。

其主要目的在于通过训练，更加熟练地掌握运用法拉第电磁感应定律、或、或、右手定则等确定动生电动势的大小和方向。

通过理论和实际的结合，不仅加深了对法拉第电磁感应定律的理解，也极大地提高我们分析问题、解决问题的能力。

全卷14题，总计120分，选做题6道备用。

t S B n E ∆∆=ω22121Bl Blv E ==ωBS E =t n B S E ωωs i n = 一、破解依据欲解“感应电动势的大小”一类问题，大致可用以下几条依据： ㈠产生感应电流的条件：⑴穿过回路的“磁通量发生变化”。

⑵回路是“闭合”的。

㈡动生电动势⑴大小：①其中，n 为回路匝数，为回路面积的变化率。

方向判定：“手心对N 极、拇指表运动、四指示动（生）电（流）”——右手定则。

与“手心对N 极、四指表通电、拇指示受力” ——左手定则显著不同。

t S B n E ∆∆=S B ∆⊥tS ∆∆ ②，其中，l 做定轴转动。

ω22121Bl Blv E ==l B ⊥③或，其中为动生电动势的最大值。

)ωBS E =t nBS E ωωsin =ωnBS E m =⑵方向：“手心对N 极、拇指表运动、四指示动（生）电（流）”——右手定则。

与“手心对N极、四指表通电、拇指示受力”——左手定则显著不同。

㈢此类问题常涉及外电路变换、变化以及电流、电压、功率、效益等，则需综合应用“恒定电流”的有关概念和规律。

㈣亦常涉及功能联系（如动能定理）、能量转化和守恒，则宜采用相应手段处理。

二、精选习题㈠选择题（每小题5分，共50分）⒈ (15新课标Ⅰ)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。

实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图-1所示。

实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。

下列说法正确的是（）A．圆盘上产生了感应电动势 B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动⒉（14日照一中）如图-2所示，直角坐标系的2、4象限有垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，在第3象限有垂直坐标系向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B。

现将半径为R，圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ在外力作用下以恒定角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动。

t=0时刻线框在图示位置，设电流逆时针方向为正方向。

则下列关于导线框中的电流随时间变化的图线，正确的是（）Oxy⒊（15新课标Ⅱ）如图-3，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。

当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知bc边的长度为l。

下列判断正确的是A．Ua> Uc，金属框中无电流B. Ub >Uc，金属框中电流方向沿a-b-c-aC .Ubc=-1/2Bl²ω，金属框中无电流D. Ubc=1/2Bl²w，金属框中电流方向沿a-c-b-a⒋（15山东）如图-4，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。

现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。

在圆盘减速过程中，以下说法正确的是A．处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B．所加磁场越强越易使圆盘停止转动C．若所加磁场反向，圆盘将加速转动D．若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动⒌（16全国Ⅲ）如图-5所示，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面．现使线框M、N在t＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则( )A．两导线框中均会产生正弦交流电B．两导线框中感应电流的周期都等于TC．在t＝时，两导线框中产生的感应电动势相等D．两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等⒍（13全国大纲版）纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化。

一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图-6所示。

若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是（）⒎矩形线圈abcd在匀强磁场中绕00'轴匀速转动，当t=0时，线圈恰好经过图-7中所示的位置，已知线圈为n匝，面积是S，电阻为R，磁感强度为B，转动角速度为ω。

(1）从t=0时开始计时，写出感应电动势瞬时值的表达式。

(2）由图示位置转过90°角的过程中时线圈上产生的热量？⒏（15西安交大附中）某兴趣小组设计了一种发电装置，如图-8所示．在磁极和圆柱状铁芯之间形成的两磁场区域的圆心角α均为π，磁场均沿半径方向．匝数为N的矩形线圈abcd的边长ab＝cd ＝L、bc＝ad＝2L线圈以角速度ω绕中心轴匀速转动，bc边和ad边同时进入磁场．在磁场中，两条边所经过处的磁感应强度大小均为B、方向始终与两边的运动方向垂直．线圈的总电阻为r，外接电阻为R。

则（）A．线圈切割磁感线时，感应电动势的大小Em=2BL2ωB．线圈切割磁感线时，bc边所受安培力的大小FC．线圈旋转一圈时，流过电阻R的净电荷量为零。

D9．（17天津）在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示-9正弦规律变化．设线圈总电阻为2 Ω，则( )A．t＝0时，线圈平面平行于磁感线 B．t＝1 s时，线圈中的电流改变方向C．t＝1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内线圈产生的热量为8π2 J⒑（16全国Ⅱ）法拉第圆盘发电机的示意图如图-10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㈡计算题（共70分）⒒（16江苏）（16分）据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间．照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见．如图-11所示，假设“天宫一号”正以速度v＝7.7 km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L＝20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v，MN所在平面的分量B＝1.0×10－5 T，将太阳帆板视为导体．(1)求M、N间感应电动势的大小E；(2)在太阳帆板上将一只“1.5 V，0.3 W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻．试判断小灯泡能否发光，并说明理由；(3)取地球半径R＝6.4×103 km，地球表面的重力加速度g＝9.8 m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)．⒓(15××区二练) （17分）航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统。

飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖拽力，它还能清理“太空垃圾”等。

从1967年至1999年17次试验中，飞缆系统试验已获得部分成功。

该系统的工作原理可用物理学的相关规律来解释。

如图-12所示为飞缆系统的简化模型示意图，图中两个物体P、Q 用长为l的柔性金属缆索连接，外有绝缘层，系统绕地球作圆周运动，运动一周的时间为T，运动过程中Q距地面高为h。

飞缆系统沿图示方向在地磁场中运动，缆索总保持指向地心，地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。

已知地球半径为R，地面的重力加速度为g。

不考虑地球自转，可认为缆索切割磁感线的速度等于缆索中点的速度。

（1）设缆索中无电流，问缆索P、Q哪端电势高？求P、Q两端的电势差；（2）设缆索的电阻为R1，如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流，相应的电阻为R2，求缆索所受的安培力多大；（3）若物体Q的质量为mQ，求缆索对Q的拉力FQ。

⒔(13广东)（18分）如图-13甲所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动,圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。

电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。

流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图-13乙所示,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。

ω>0代表圆盘逆时针转动。

已知:R=3.0Ω,B=1.0T,r=0.2m。

忽略圆盘、电流表和导线的电阻。

(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;(2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。

14．(14新课标Ⅱ)（19分）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-14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。

㈢选做题⒖.（12新课标）如图-15，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )A. B. C. D.⒗（2014·石家庄二检）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X21­3所示，用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( )A．回路中电流的大小变化，方向不变 B．回路中电流的大小不变，方向变化C．回路中电流的大小和方向都周期性变化D．回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表⒘(14浙江)某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图-17所示。