湖南版高中物理高考總復(fù)習(xí)專題十一電磁感應(yīng)教學(xué)講練

1、物理高考總復(fù)習(xí)PAGE PAGE 37學(xué)好數(shù)理化，走遍天下都不怕專題十一電磁感應(yīng)【考情探究】課標(biāo)解讀考情分析備考指導(dǎo)考點內(nèi)容電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律探究影響感應(yīng)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(nèi)容有電磁感應(yīng)現(xiàn)象的描述、電磁感應(yīng)方向的判斷、感應(yīng)電動勢大小的計算、自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象等。這部分是高考考查的重點內(nèi)容。在高考中,電磁感應(yīng)現(xiàn)象多與電路、動力學(xué)、能量等知識相結(jié)合,綜合性較高,因此,在復(fù)習(xí)時應(yīng)深刻理解各知識點內(nèi)容、注重訓(xùn)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(chǎn)科技相結(jié)合的實際應(yīng)用問題,便于全面提高分析解決綜合性問題和實際應(yīng)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(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、互感現(xiàn)象、自感及渦流現(xiàn)象、平衡條件、牛頓運動定律、函數(shù)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(xué)好本專題,可以極大地培養(yǎng)同學(xué)們數(shù)形結(jié)合的推理能力和電路分析能力。法拉第電磁感應(yīng)定律1.通過實驗,理解法拉第電磁感應(yīng)定律。2.通過實驗,了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用熟練掌握運動學(xué)、動力學(xué)、恒定電流、電磁感應(yīng)和能量等知識的綜合應(yīng)用?！菊骖}探秘】基礎(chǔ)篇固本夯基【基礎(chǔ)集訓(xùn)】考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律1.(20

3、17課標(biāo),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?qū)ΨQ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(xiàn)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(cè)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(huán)N,鋁環(huán)也處于水平面中,且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上。現(xiàn)讓橡膠圓盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時針加速轉(zhuǎn)動,下列說法正確的是()A.鋁環(huán)N對

4、橡膠圓盤M的作用力方向豎直向下B.鋁環(huán)N對橡膠圓盤M的作用力方向豎直向上C.鋁環(huán)N有擴大的趨勢,絲線對它的拉力增大D.鋁環(huán)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(dǎo)線與閉合金屬線框位于同一平面內(nèi),長直導(dǎo)線中的電流I隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。在0T2時間內(nèi),直導(dǎo)線中電流向上,則在T2T時間內(nèi),線框中感應(yīng)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(yīng)定律4.(2018全國100所名校聯(lián)考,2,4分)如圖所示為利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象對電容器進行充電。已知匝數(shù)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(nèi),磁感應(yīng)強度隨時間按B=0.6+0.02t(T)的規(guī)律變化。處于磁場外的電阻R=8 ,電容器的電容C=30 F,開關(guān)S閉合充電一段時間,最后達到穩(wěn)定狀態(tài)。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(wěn)定狀態(tài)后電阻R上的電壓為0.4 VD.斷開開關(guān)S,電容器放電答案B5.如圖所示,勻強磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確

6、的是()A.EaEb=41,感應(yīng)電流均沿逆時針方向B.EaEb=41,感應(yīng)電流均沿順時針方向C.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿逆時針方向D.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿順時針方向答案B考點三電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用6.(多選)如圖甲所示,間距為L的光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)軌左側(cè)連接一定值電阻R。垂直導(dǎo)軌的導(dǎo)體棒ab在水平外力F作用下沿導(dǎo)軌運動,F隨t變化的規(guī)律如乙圖所示。在0 t0時間內(nèi),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(dǎo)軌的電阻不計。則()A.在t0以后,導(dǎo)體棒一直做勻加速直線運動B.在t0以后,導(dǎo)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(nèi),導(dǎo)體棒的加速度大小為2D.在0t0時間內(nèi),通過導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體棒MN垂直于導(dǎo)軌放置,質(zhì)量為0.2 kg,接入電路的電阻為1 ,兩端與導(dǎo)軌接觸良好,與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5。在導(dǎo)軌間存在著垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為0.8 T。將導(dǎo)體棒MN由靜止釋放,運動一段時間后,小燈泡穩(wěn)定發(fā)光,此后導(dǎo)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(zhuǎn)換【綜合集訓(xùn)】拓展一電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律及其應(yīng)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(nèi),用絲線懸掛的鋁環(huán)M中產(chǎn)生感應(yīng)電流,則()甲乙A.從左向右看感應(yīng)電流的方向為順時針B.從左向右看感應(yīng)電流的方向為先順時針后逆時針C.感應(yīng)電流的大小先減小后增大D.感應(yīng)電流的大小一直減小答案A2.(2019湘贛十四校聯(lián)考,20,6分)(多選)如圖1,水平地面上邊長為L的正方形ABCD區(qū)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(yīng)電流。將線圈P靜置于A處,當(dāng)線圈平面與地面平行時,線圈中有感應(yīng)電流,當(dāng)線圈平面與射線AC成37角且保持靜止時,線圈中感應(yīng)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(dāng)它與地面的夾角為53時,P中的感應(yīng)電流可能最大答案CD拓展二磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢3.(2018雅禮中學(xué)、河南實驗中學(xué)聯(lián)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(guān)S原來接通,當(dāng)開關(guān)S斷開時,下面說法正確的是(不考慮電源內(nèi)阻)()A.L1立即變亮B.L2閃亮一下后恢復(fù)原來的亮度C.L3閃亮一下后恢復(fù)原來的亮度D.L3變暗一下后恢復(fù)原來的亮度答案AC4.(2019周南中學(xué)月考,8,4分)在如圖甲所示的電路中,螺線管匝數(shù)n=1 000,橫截面積S=20 cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r=1.0 ,R1=4.0 ,R2=5.0 ,C=30

11、 F。在一段時間內(nèi),垂直穿過螺線管的磁場的磁感應(yīng)強度B的方向如圖甲所示,大小按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說法中正確的是()A.螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1.2 VB.閉合K,電路中的電流穩(wěn)定后,電容器下極板帶負電C.閉合K,電路中的電流穩(wěn)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(guān)閉合,電路處于穩(wěn)定狀態(tài),在某時刻t1突然斷開開關(guān)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(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢的分析與計算6.(2018湖南十四校聯(lián)考,12,4)(多選)如圖所示,將一根絕緣硬

12、金屬導(dǎo)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(huán)與電阻不計的長直金屬桿導(dǎo)通,圖中a、b間距離為L,導(dǎo)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(nèi)存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于彎曲導(dǎo)線所在平面向里的勻強磁場,磁場區(qū)域的寬度為3L4。現(xiàn)在外力作用下導(dǎo)線沿桿以恒定的速度v向右運動,t=0時刻a環(huán)剛從O點進入磁場區(qū)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(nèi),流過導(dǎo)線截面的電荷量為答案BD7.(2019雅禮中學(xué)月考,5,4分)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán),半徑為a,總電阻為R(指拉直時兩端的電阻

13、),磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面,在環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為R2的導(dǎo)體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當(dāng)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(yīng)中的圖像問題8.(2019雅禮中學(xué)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(cè)為無場區(qū)域,右側(cè)是勻強磁場區(qū)域,如圖甲所示,現(xiàn)讓一個金屬線框在紙平面內(nèi)以垂直于MN的恒定速度從MN左側(cè)進入勻強磁場區(qū)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(qū)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(xué)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(nèi),電阻為R。圖中虛線區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場?，F(xiàn)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(qū)域?qū)挾却笥贚,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(yīng)用篇知行合一應(yīng)用一探究電磁感應(yīng)中的電路問題【應(yīng)用集訓(xùn)】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(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面內(nèi),一長為r、電阻為

15、2R、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的導(dǎo)體棒AB置于半圓軌道上面,BA的延長線通過導(dǎo)軌的圓心O,裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于磁感應(yīng)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(dǎo)體棒AB在水平外力作用下,以角速度繞O順時針勻速轉(zhuǎn)動,在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為,導(dǎo)軌電阻不計,重力加速度為g,則下列說法正確的是()A.導(dǎo)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(dǎo)體棒不動,要產(chǎn)生同方向的感應(yīng)電流,可使豎直向下的磁場的磁感應(yīng)強度增大,且變化得越來越慢答案BC2.(2019長

16、郡中學(xué)調(diào)研,10,6分)(多選)如圖所示,邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系為B=kt(常量k0)?；芈分谢瑒幼冏杵鱎的最大阻值為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(lián)。閉合開關(guān)S,電壓表的示數(shù)為U,不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢,則()A.正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)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(yīng)用二探究電磁感應(yīng)中的功能問題【應(yīng)用集訓(xùn)】1.(2019雅禮中學(xué)月考,11,4分)(多選)如圖所示,兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌傾斜

17、放置,導(dǎo)軌與水平面之間的夾角為,兩導(dǎo)軌間距離為L,底端接有一阻值為R的電阻,一質(zhì)量為m、長為L、阻值為r的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置,其中點處與一個上端固定、勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連,導(dǎo)軌所在平面與磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直,現(xiàn)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(dǎo)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(chǎn)生的總熱量為(答案ABC2.(2018長郡中學(xué)一模,25,18分)如圖甲所示,間距為l、電阻不計的光滑導(dǎo)軌固定在傾角為的斜面上。在區(qū)

18、域內(nèi)有方向垂直于斜面的勻強磁場,磁感應(yīng)強度恒為B;在區(qū)域內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強磁場,其磁感應(yīng)強度Bt的大小隨時間t變化的規(guī)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(dǎo)軌下滑,同時下端的另一金屬細棒cd在位于區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)軌上也由靜止釋放。在ab棒運動到區(qū)域的下邊界EF之前,cd棒始終靜止不動,兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好。已知cd棒的質(zhì)量為m、電阻為R,ab棒的質(zhì)量、阻值均未知,區(qū)域沿斜面的長度為2l,在t=t0,時刻(t0未知)ab棒恰好進入?yún)^(qū)域,重力加速度為g。求:(1)試判斷通過cd棒的電流方向和區(qū)域內(nèi)磁場的方向;(2)當(dāng)金屬ab在區(qū)域內(nèi)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(qū)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(chǎn)生總的熱量Q,某同學(xué)先求出ab棒的質(zhì)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(xué)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(yīng)用三探究電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題【應(yīng)用集訓(xùn)】1.(2019湖南十校教研聯(lián)考,4,4分)如圖所示,水平面(紙面)內(nèi)間距為L的平行光滑金屬導(dǎo)軌間接一阻值為R的電阻,質(zhì)量為m、長度為L的金屬桿放置于導(dǎo)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(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域。桿與導(dǎo)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(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=BLFD.進入磁場時,金屬桿中的感應(yīng)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(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌左端接有阻值R=2 的定值電阻,兩導(dǎo)軌的間距L=0.5 m,導(dǎo)軌平面處在豎直向上的勻強磁場中,磁場的

21、磁感應(yīng)強度B=1 T,一個質(zhì)量為m=0.1 kg,長也為0.5 m的導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上,現(xiàn)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(guān)系如圖乙所示,金屬棒在運動中始終與導(dǎo)軌接觸良好,滑動摩擦力等于最大靜摩擦力,不計導(dǎo)軌的電阻,g取10 m/s2,求:(1)金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù);(2)金屬棒的電阻r。甲乙答案(1)0.4(2)0.5 3.(2019雅禮中學(xué)月考,18,14分)如圖,一對表面粗糙的平行金屬導(dǎo)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(qū)域內(nèi)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(huán)套在軌道上,現(xiàn)使金屬桿CD以某一初速度豎直向上運動,穿過磁場區(qū)域后繼續(xù)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(jīng)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(qū)域就做勻速運動,重力加速度為g,金屬導(dǎo)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(jīng)過A3A4位置時的速度之比;(2)金屬桿CD向上運動經(jīng)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(jīng)過磁場區(qū)域的過程中定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱之比。答案(1)21(2)4+423g應(yīng)用四探究應(yīng)用動量跟能量觀點解決滑軌類問題的方法【應(yīng)用集訓(xùn)】1.(2019湘贛十四校聯(lián)考,10,4分)如圖所示,左側(cè)接有定值電阻R的光滑導(dǎo)軌處于垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,導(dǎo)軌間距為d,一質(zhì)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(dǎo)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(chǎn)生的焦耳熱為QR=kR答案ABD2.(2019雅禮中

24、學(xué)二模,25,19分)如圖所示,寬L=2.0 m、足夠長的金屬導(dǎo)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(dǎo)軌垂直、質(zhì)量m=0.8 kg、電阻r=2.0 的金屬桿,桿和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=34,導(dǎo)軌電阻不計,導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強度B=1.0 T、方向垂直于導(dǎo)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(zhì)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(dāng)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(chuàng)新篇守正出奇【創(chuàng)新集訓(xùn)】1.如圖,兩條平行導(dǎo)軌所在平面與水平地面的夾角為,間距為L。導(dǎo)軌上端接有一平行板電容器,電容為C。導(dǎo)軌處于勻強磁場中,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于導(dǎo)軌平面。在導(dǎo)軌上放置一質(zhì)量為m的金屬棒,棒可沿導(dǎo)軌下滑,且在下滑過程中保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知金屬棒

26、與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度大小為g。忽略所有電阻。讓金屬棒從導(dǎo)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(guān)系;(2)金屬棒的速度大小隨時間變化的關(guān)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(nèi)的光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為l,電阻不計。炮彈可視為一質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒MN,垂直放在兩導(dǎo)軌間處于靜止?fàn)顟B(tài),并與導(dǎo)軌良好接觸。首先開關(guān)S接1,使電容器完全充電。然后

27、將S接至2,導(dǎo)軌間存在垂直于導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)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(dāng)MN上的感應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)軌平面向下。(2)BlEmR(3)【五年高考】A組基礎(chǔ)題組1.(2019課標(biāo),14,6分)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)?()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(biāo),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(guān)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(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是()A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B.開關(guān)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(guān)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(guān)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(zhuǎn)動答案AD3.(2015課標(biāo),19,6分)(多選)1824年,法國科學(xué)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(zhuǎn)的磁針,如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn),當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時,磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來,但略有滯后。下列說法正確的是()A.圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B.圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C.在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中,磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)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(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動答案AB4.(2015重慶理綜,4,6分)圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S。若在t1到t2時間內(nèi),勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈,其磁感應(yīng)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(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)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(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)使磁感應(yīng)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(yīng)電流方向由b到aB.ab中的感應(yīng)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(biāo),20,6分)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)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(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖(a)所示。已知導(dǎo)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(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5 TB.導(dǎo)線框運動速度的大小為0.5 m/sC.磁感應(yīng)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(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N答案BC7.(2015課標(biāo),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(yīng)強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬

32、框繞ab邊以角速度逆時針轉(zhuǎn)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(biāo),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(zhì)細導(dǎo)線的電阻率為、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。t=0時磁感應(yīng)強度的方向如圖(a)所示;磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示。則在t=0到t=t

33、1的時間間隔內(nèi)()A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為BD.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為B答案BC2.(2019課標(biāo),21,6分)(多選)如圖,兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定,所在平面與水平面夾角為,導(dǎo)軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直,在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放,兩者始終與導(dǎo)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(qū)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(biāo),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(nèi)的足夠長的平行金屬導(dǎo)軌,兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)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(dǎo)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(biāo),18,6分)如圖,在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域,區(qū)域?qū)挾染鶠閘,磁感應(yīng)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(dǎo)軌上向左勻速運動。線框中感應(yīng)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(nèi)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(dǎo)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(dǎo)軌,垂直于導(dǎo)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(dǎo)軌始終接觸良好。M

36、N兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連,線圈內(nèi)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(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B。PQ的質(zhì)量為m,金屬導(dǎo)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(dǎo)軌間距為L,與水平面夾角為,兩導(dǎo)軌上端用阻值為R的電阻相連,該裝置處于磁感應(yīng)強度為

37、B的勻強磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面。質(zhì)量為m的金屬桿ab以沿導(dǎo)軌平面向上的初速度v0從導(dǎo)軌底端開始運動,然后又返回到出發(fā)位置。在運動過程中,ab與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,不計ab和導(dǎo)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(yīng)、閉合電路歐姆定律。動力學(xué)分析、能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。(1)利用楞次定律,對初始狀態(tài)的ab受力分析得:mg sin +BIL=ma對回路分析I=ER=BL聯(lián)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(shè)P點是上滑與下滑過程中經(jīng)過的同一點P,由能量轉(zhuǎn)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(chǎn)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(xué)月考,7)隨著科技的不斷發(fā)展,無線充電已經(jīng)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(jīng)實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖給出了某品牌的無線充電手機利用電磁感應(yīng)方式無線充電的原理圖,關(guān)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(yīng)”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(fā)射線圈中交變電流的頻率相

40、同D.無線充電技術(shù)違背能量守恒定律答案C2.(2020屆長郡中學(xué)月考,11)(多選)如圖所示,豎直面內(nèi)有一個閉合導(dǎo)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(qū)域內(nèi),有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的有界勻強磁場。設(shè)導(dǎo)線框的電阻恒為r,圓的半徑為R,用兩種方式使導(dǎo)線框上產(chǎn)生感應(yīng)電流。方式一:將導(dǎo)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(dǎo)線框以恒定的角速度2轉(zhuǎn)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(dǎo)線框中的感應(yīng)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(dǎo)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(lián)考,20)(多選)如圖所示,cdef導(dǎo)體框固定在水平面上,豎直向下的勻強磁場磁感應(yīng)強度為B,de端接有一個電阻R,其他電阻不計,一根質(zhì)量不計也無電阻的輕桿ab橫放在導(dǎo)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(fā)熱功率P與ab桿運動的位移x成正比C.電阻的發(fā)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(xué)等四校聯(lián)考,21)(多選)如圖所示,在豎直面內(nèi)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(nèi)產(chǎn)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(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為mgh+12mv12-答案ABC5.(2019長郡中學(xué)月考,10)(多選)如圖甲所示,等離子氣流由左方連續(xù)以v0射入M和N兩板間的勻強磁場中,ab直導(dǎo)線與M、N相連接,線圈A與直導(dǎo)線cd連接。線圈A內(nèi)有隨圖乙所示的變化磁

43、場,且規(guī)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(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥B.12 s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引C.23 s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相吸引D.34 s內(nèi)ab、cd導(dǎo)線互相排斥答案BD6.(2019雅禮中學(xué)月考,12)(多選)根據(jù)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(cè)面有均勻向外的輻射狀磁場。現(xiàn)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(zhì)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(yīng)強度大小為B。讓金屬線圈從磁棒上端由靜止釋放,經(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(dǎo)軌,處在方向豎直向下,磁感應(yīng)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(zhì)量為m、長為L且不計電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好,并與輕

45、質(zhì)彈簧組成彈簧振動系統(tǒng)。開始時,彈簧處于自然長度,導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0,經(jīng)過一段時間,導(dǎo)體棒MN第一次運動到最右端,這一過程中AB間R上產(chǎn)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(dāng)棒再一次回到初始位置時,AB間電阻的熱功率為2C.當(dāng)棒第一次到達最右端時,彈簧具有的彈性勢能為12mvD.當(dāng)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(dǎo)軌上連有一定值電阻,阻值為R,兩質(zhì)量均為m的導(dǎo)體棒ab和cd垂直放置在導(dǎo)軌上,兩導(dǎo)體棒電阻均為R,棒與導(dǎo)軌間動

46、摩擦因數(shù)均為,導(dǎo)軌電阻不計,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,整個導(dǎo)軌處在豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B?，F(xiàn)用某一水平恒力向右拉導(dǎo)體棒ab使其從靜止開始運動,當(dāng)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(jīng)歷的時間;(3)棒ab從開始運動到勻速的過程中棒ab產(chǎn)生的焦耳熱。答案本題是一個綜合大題,考查學(xué)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(xué)生處理綜合問題能力要求較高。(1)設(shè)棒ab速度為v,則棒ab中的感應(yīng)電流I=BLvR+R2棒cd中的感應(yīng)電

47、流為I2=BLv3cd棒受的安培力F1=BI2L=B2當(dāng)棒cd恰要滑動時,F1=mg,即B2L2得v=3mgRB(2)設(shè)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(shè)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(shè)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(guān)系知,此過程電路產(chǎn)生的總焦耳熱等于W,棒ab此過程產(chǎn)生的焦耳熱Qab=23W由得棒ab產(chǎn)生的焦耳熱為2mgqRBL-32思路分析第一問中涉及了電磁感應(yīng)的電路問題和平衡問題;第二問中涉及t,可以優(yōu)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(nèi)的平均值,再結(jié)合q=It求解;第三問涉及焦耳熱,可以用功能關(guān)系求解,克服安培力做了多少功,電路中就產(chǎn)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(yīng)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(dǎo)線做成的質(zhì)量為m=0.5 kg、邊長為L=1 m、總電阻為R=1 的正方形導(dǎo)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(nèi),ab邊與磁場的水平邊界線平行,當(dāng)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