新高考物理二輪復習重難點專練重難點12 電磁感應（原卷版）

重難點12電磁感應1.命題情境源自生產(chǎn)生活中的與電磁感應的相關(guān)的情境或科學探究情境，解題時能從具體情境中抽象出物理模型，正確應用楞次定律、法拉第電磁感應定律、左手定則、右手定則、安培定則、牛頓運動定律、運動學公式及動能定理、能量守恒定律、動量定理、動量守恒定律解決物理實際問題。2.選擇題命題中主要考查導體棒和導體框進出磁場時力電綜合問題、經(jīng)常結(jié)合圖像進行考查。3.命題中經(jīng)常注重物理建模思想的應用，具體問題情境中，抽象出物體模型。有切割磁感線的導體，分析等效電源和外電路的連接方式。安培力是變力時，安培力的沖量常常和電荷量結(jié)合，利用動量定理解題。（建議用時：30分鐘）一、單題1．（2023·吉林長春·統(tǒng)考一模）如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為l、電阻為R的正方形導線框，在導線框右側(cè)有一寬度為d（d＞l）的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導線框的左、右邊框平行，磁場方向豎直向下。導線框以某一初速度向右運動并穿過磁場，在穿過磁場區(qū)域過程中，下列描述該過程的v—x（速度—位移）圖像中，可能正確的是（）A． B．C． D．2．（2024·浙江·校聯(lián)考模擬預測）如圖甲所示，連接電流傳感器的線圈套在豎直放置的長玻璃管上。將強磁鐵從離玻璃管上端高為h處由靜止釋放，磁鐵在玻璃管內(nèi)下落并穿過線圈。如圖乙所示是實驗中觀察到的線圈中電流隨時間變化的圖像，則（

）A．t1~t3過程中線圈對磁鐵作用力方向先向上后向下B．磁鐵上下翻轉(zhuǎn)后重復實驗，電流方向先負向后正向C．線圈匝數(shù)加倍后重復實驗，電流峰值將加倍D．h加倍后重復實驗，電流峰值將加倍3．（2023·四川成都·石室中學?？寄M預測）如圖所示，MN、PQ是兩條水平平行放置的光滑金屬導軌，導軌的有端接理想變壓器的原線圈，變壓器的副線圈與電阻SKIPIF1<0組成閉合回路，變壓器原副線圈匝數(shù)之比SKIPIF1<0，導軌寬SKIPIF1<0，質(zhì)量SKIPIF1<0、電阻不計的導體棒ab垂直MN、PQ放在導軌上，在水平外力F作用下，從SKIPIF1<0時刻開始在圖示的兩虛線范圍內(nèi)往復運動，其速度隨時間變化的規(guī)律是SKIPIF1<0），垂直軌道平面的勻強磁場的磁感應強度B=4T，導軌、導線和線圈電阻均不計，則（）

A．a(chǎn)b棒中產(chǎn)生的電動勢的表達式為20sin20πt（V）B．電阻R上的電功率為2000WC．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0的時間內(nèi)，外力F所做的功為SKIPIF1<0D．從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為SKIPIF1<0J4．（2023·全國·模擬預測）如圖所示，間距SKIPIF1<0的光滑U形金屬導軌固定在絕緣斜面上，斜面傾角SKIPIF1<0。區(qū)域Ⅰ、Ⅱ分別以SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為邊界，均存在垂直于斜面向上的磁場，Ⅰ區(qū)中磁感應強度從0開始隨時間均勻增加，Ⅱ區(qū)中為勻強磁場，磁感應強度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0與SKIPIF1<0之間為無磁場區(qū)域。質(zhì)量SKIPIF1<0、電阻SKIPIF1<0的導體棒垂直于導軌放置，從兩磁場之間的無磁場區(qū)域由靜止釋放，經(jīng)過SKIPIF1<0進入Ⅱ區(qū)恰好勻速下滑。運動中棒與導軌始終保持良好接觸，導軌足夠長且電阻不計。重力加速度SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。則下列說法錯誤的是（）A．進入Ⅱ區(qū)后，導體棒中的電流SKIPIF1<0B．無磁場區(qū)域的面積至少為SKIPIF1<0C．前SKIPIF1<0導體棒產(chǎn)生的焦耳熱SKIPIF1<0D．若Ⅰ區(qū)磁場面積為SKIPIF1<0，則Ⅰ區(qū)的磁感應強度隨時間變化的表達式為SKIPIF1<0二、多選題5．（2023·廣西·校聯(lián)考模擬預測）如圖所示，兩足夠長的光滑平行金屬導軌固定在絕緣水平面上，導軌間距為L，導軌間有方向豎直向下的勻強磁場，磁場的磁感應強度大小為B，質(zhì)量均為m、有效電阻均為R的金屬棒SKIPIF1<0和SKIPIF1<0垂直于導軌放置，均處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)給SKIPIF1<0棒一個方向水平向左、大小為SKIPIF1<0的初速度，下列說法正確的是（）A．從SKIPIF1<0棒開始運動到回路無電流的過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0B．從SKIPIF1<0棒開始運動到回路無電流的過程中，回路產(chǎn)生的焦耳熱為SKIPIF1<0C．最終回路無電流通過后，兩棒間的距離比靜止時增大SKIPIF1<0D．最終回路無電流通過后，兩棒間的距離比靜止時增大SKIPIF1<06．（2023·廣東·模擬預測）如圖所示，光滑絕緣水平桌面上放置一邊長為L、質(zhì)量為m、阻值為R的正方形導體框ABCD，四條平行的水平虛線將空間分成五個區(qū)域，其中在虛線12、虛線34間分別存在垂直水平桌面向上、向下的勻強磁場，磁感應強度大小均為B。已知虛線12間（稱區(qū)域Ⅰ）、虛線23間、虛線34間（稱區(qū)域Ⅱ）的距離分別為L、2L、L。開始時導體框的CD邊與虛線1重合，SKIPIF1<0時刻給導體框一水平向右的瞬時沖量，最終導體框的AB邊與虛線4重合時，速度剛好減為零。下列說法正確的是（

）A．進入?yún)^(qū)域Ⅰ和離開區(qū)域Ⅱ時導體框中的電流方向相同B．導體框從AB邊剛離開區(qū)域Ⅰ到CD邊剛進入?yún)^(qū)域Ⅱ所用的時間為SKIPIF1<0C．導體框CD邊剛要離開區(qū)域Ⅱ時的加速度大小為SKIPIF1<0D．導體框經(jīng)過區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅱ的過程中，產(chǎn)生的焦耳熱之比為SKIPIF1<0三、解答題7．（2024·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）如圖甲所示，兩光滑金屬導軌SKIPIF1<0和SKIPIF1<0處在同一水平面內(nèi)，相互平行部分的間距為SKIPIF1<0，其中SKIPIF1<0上SKIPIF1<0點處有一小段導軌絕緣。交叉部分SKIPIF1<0和SKIPIF1<0彼此不接觸。質(zhì)量均為SKIPIF1<0、長度均為SKIPIF1<0的兩金屬棒SKIPIF1<0，通過長為SKIPIF1<0的絕緣輕質(zhì)桿固定連接成“工”形架，將其置于導軌左側(cè)。導軌右側(cè)有一根被鎖定的質(zhì)量為SKIPIF1<0的金屬棒SKIPIF1<0，T與SKIPIF1<0點的水平距離為SKIPIF1<0。整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，其磁感應強度大小隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示，SKIPIF1<0均為已知量。SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的電阻均為SKIPIF1<0，其余電阻不計。SKIPIF1<0時刻，“工”形架受到水平向右的恒力SKIPIF1<0作用，SKIPIF1<0時刻撤去恒力SKIPIF1<0，此時SKIPIF1<0恰好運動到SKIPIF1<0點。（1）求SKIPIF1<0時刻，“工”形架速度和SKIPIF1<0兩端電壓SKIPIF1<0；（2）求從SKIPIF1<0到SKIPIF1<0過程中“工”形架產(chǎn)生的焦耳熱；（3）求SKIPIF1<0運動至SKIPIF1<0點時的速度；（4）當SKIPIF1<0運動至SKIPIF1<0點時將SKIPIF1<0解除鎖定，求SKIPIF1<0從SKIPIF1<0點開始經(jīng)時間SKIPIF1<0后與SKIPIF1<0的水平距離。（此過程“工”形架和SKIPIF1<0均未運動至SKIPIF1<0交叉部分）。

8．（2023·浙江溫州·統(tǒng)考一模）如圖甲所示，間距為L=0.2m的平行金屬導軌由上方水平區(qū)域、左側(cè)豎直區(qū)域、下方傾斜區(qū)域依次對接組成。上方導軌右端連接電容C=0.1F的電容器，長度SKIPIF1<0的傾斜金屬導軌下端連接阻值R=1.8Ω的定值電阻。開關(guān)S斷開時，電容器極板所帶的電荷量q=0.08C質(zhì)量m=1g的導體桿ab靜止在水平導軌上。t=0時刻閉合開關(guān)S，導體桿ab受到安培力開始向左運動，經(jīng)過一段時間導體桿達到勻速；此后，t1時刻導體桿無碰撞通過對接點CC′進入豎直導軌運動，豎直導軌上端DD′略錯開CC′，t2時刻導體桿進入與水平方向成30°角的傾斜導軌勻速下滑。已知整個空間存在方向豎直向下的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示，其中B1=0.5T，B2=0.3T，t1、t2未知；與導軌始終垂直且接觸良好的導體桿ab的電阻r=0.9Ω，與豎直導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25；不計其余軌道摩擦阻力和電阻，導體桿ab通過軌道連接處無機械能損失。（1）導體桿ab在上方水平導軌向左勻速運動時，a、b兩端點的電勢φa_____φb（選填“>”或“<”）；在下方傾斜導軌向下滑行時，a、b兩端點的電勢φa_____φb（選填“>”或“<”）；（2）求導體桿ab在上方水平軌道勻速運動時，電容器極板所帶的電荷量q′；（3）求導體桿ab在下方傾斜導軌勻速下滑過程中，整個回路的熱功率P；（4）求導體桿ab在豎直導軌上運動的時間t。一、感應電流方向的判定1．用楞次定律判斷(1)楞次定律中“阻礙”的含義：(2)應用楞次定律的思路：2．用右手定則判斷該方法只適用于導體切割磁感線產(chǎn)生的感應電流，注意三個要點：(1)掌心——磁感線穿入；(2)拇指——指向?qū)w運動的方向；(3)四指——指向感應電流的方向．二、法拉第電磁感應定律的理解及應用1．若已知Φ－t圖像，則圖線上某一點的切線斜率為eq\f(ΔΦ,Δt).2．當ΔΦ僅由B的變化引起時，E＝neq\f(ΔB·S,Δt)，其中S為線圈在磁場中的有效面積．若B＝B0＋kt，則eq\f(ΔB,Δt)＝k.3．當ΔΦ僅由S的變化引起時，E＝nBeq\f(ΔS,Δt).4．當B、S同時變化時，則eq\x\to(E)＝neq\f(B2S2－B1S1,Δt)≠neq\f(ΔB·ΔS,Δt).求瞬時值是分別求出動生電動勢E1和感生電動勢E2并進行疊加．三、電磁感應中的電路問題1．電磁感應中的電源(1)做切割磁感線運動的導體或磁通量發(fā)生變化的回路相當于電源．電動勢：E＝Blv或E＝neq\f(ΔΦ,Δt)，這部分電路的阻值為電源內(nèi)阻．(2)用右手定則或楞次定律與安培定則結(jié)合判斷，感應電流流出的一端為電源正極．2．分析電磁感應電路問題的基本思路3．電磁感應中電路知識的關(guān)系圖四、電磁感應中電荷量的計算計算電荷量的導出公式：q＝eq\f(nΔФ,R總)在電磁感應現(xiàn)象中，只要穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化，閉合回路中就會產(chǎn)生感應電流，設在時間Δt內(nèi)通過導體橫截面的電荷量為q，則根據(jù)電流定義式eq\x\to(I)＝eq\f(q,Δt)及法拉第電磁感應定律eq\x\to(E)＝eq\f(nΔΦ,Δt)，得q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R總)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總Δt)Δt＝eq\f(nΔΦ,R總).即q＝neq\f(ΔΦ,R總)五、電磁感應中的圖像問題1．解題關(guān)鍵弄清初始條件、正負方向的對應變化范圍、所研究物理量的函數(shù)表達式、進出磁場的轉(zhuǎn)折點等是解決此類問題的關(guān)鍵．2．解題步驟(1)明確圖像的種類，即是B－t圖還是Φ－t圖，或者E－t圖、I－t圖等；對切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流的情況，還常涉及E－x圖像和i－x圖像；(2)分析電磁感應的具體過程；(3)用右手定則或楞次定律確定方向的對應關(guān)系；(4)結(jié)合法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律、牛頓運動定律等知識寫出相應的函數(shù)關(guān)系式；(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式，進行數(shù)學分析，如分析斜率的變化、截距等；(6)畫圖像或判斷圖像．3．常用方法(1)排