（浙江選考）2019年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題19電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用試題（含解析）.docx

電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用 電磁感應(yīng)概念 1電磁感應(yīng)現(xiàn)象當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時，電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的現(xiàn)象。2產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)條件：穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。(2)特例：閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場內(nèi)做切割磁感線運動。3產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實質(zhì)是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果回路閉合則產(chǎn)生感應(yīng)電流；如果回路不閉合，則只有感應(yīng)電動勢，而無感應(yīng)電流。 4楞次定律（1）內(nèi)容：感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。（2）運用楞次定律判定感應(yīng)電流方向的步驟：a明確穿過閉合電路的原磁場方向；b明確穿過閉合電路的原磁通量是如何變化的；c根據(jù)楞次定律確定感應(yīng)電流的磁場方向；d利用安培定則判定感應(yīng)電流的方向。1產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件(1)閉合回路；(2)磁通量發(fā)生變化。2磁通量發(fā)生變化的三種常見情況(1)磁場強弱不變，回路面積改變；(2)回路面積不變，磁場強弱改變；(3)回路面積和磁場強弱均不變，但二者的相對位置發(fā)生改變。3.楞次定律應(yīng)用的推廣楞次定律描述的是感應(yīng)電流與磁通量變化之間的關(guān)系，常用于判斷感應(yīng)電流的方向或其所受安培力的方向，一般有以下四種呈現(xiàn)方式：1阻礙原磁通量的變化“增反減同”；2阻礙相對運動“來拒去留”；3使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”；4阻礙原電流的變化（自感現(xiàn)象）“增反減同”。 站報道，明尼蘇達大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種具有獨特屬性的新型合金能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)化為電能。具體而言，只要略微提高溫度。這種合金就會變成強磁性合金，從而使環(huán)繞它的線圈中產(chǎn)生電流，其簡化模型如圖圖示.A為圓柱型合金材料，B為線圈。套在圓柱形合金材料上，線圈的半徑大于合金材料的半徑?，F(xiàn)對A進行加熱，則A變成兩端為磁極的強磁合金，下列判斷正確的是AB中一定產(chǎn)生逆時針方向的電流BB中一定產(chǎn)生順時針方向的電流CB線圈一定有收縮的趨勢DB線圈一定有擴張的趨勢【答案】D 法拉第電磁感應(yīng)定律1感應(yīng)電動勢(1)概念：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動勢。(2)產(chǎn)生條件：穿過回路的磁通量發(fā)生改變，與電路是否閉合無關(guān)。(3)方向判斷：感應(yīng)電動勢的方向用楞次定律或右手定則判斷。2法拉第電磁感應(yīng)定律(1)內(nèi)容：電路中感應(yīng)電動勢的大小與穿過這一電路的磁通量變化率成正比。(2)公式：En，其中n為線圈匝數(shù)。(3)感應(yīng)電流與感應(yīng)電動勢的關(guān)系：遵守閉合電路的歐姆定律，即I。3導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢(1)導(dǎo)體垂直切割磁感線時，感應(yīng)電動勢可用EBlv求出，式中l(wèi)為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度。(2)導(dǎo)體棒在磁場中轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體棒以端點為軸，在勻強磁場中垂直于磁感線方向勻速轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢EBlBl2(平均速度等于中點位置的線速度l)。一、法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用（1）磁通量的變化由磁場變化引起時，當(dāng)S=Lx，且n=1時，公式為導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=BLv（2）磁通量的變化由面積變化引起時，（3）磁通量的變化由磁場和面積變化共同引起時， （4）平均感應(yīng)電動勢二、E=BLv使用時注意的問題1公式E=BLv的使用條件：（1）勻強磁場；（2）L為切割磁場的有效長度；（3）B、L、v三者相互垂直；如不垂直，用E=BLvsin 求解，為B與v方向間的夾角。2瞬時性：（1）若v為瞬時速度，則E為瞬時感應(yīng)電動勢；（2）若v為平均速度，則E為平均感應(yīng)電動勢，即。3有效長度：導(dǎo)體與v垂直方向上的投影長度。圖中有效長度分別為：甲，；乙，沿v1方向運動時為，沿v2方向運動時為0；丙，沿v1方向運動時為，沿v2方向運動時為0，沿v3方向運動時為R。 1如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQMN所圍的成面積為S，PQ之間有阻值為R的電阻，不計導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強磁場，規(guī)定磁場方向豎直向上為正，在02t0時間內(nèi)磁感應(yīng)強度的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（）A在02t0時間內(nèi)，導(dǎo)軌棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向先向左后向右，大小不變B在0t0內(nèi)，通過導(dǎo)體棒的電流方向為N到MC在t02t0內(nèi)，通過電阻R的電流大小為D在02t0時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為【答案】B由圖乙所示圖象可知，0t0內(nèi)磁感應(yīng)強度減小，穿過回路的磁通量減小，由楞次定律可知，為阻礙磁通量的減少，導(dǎo)體棒具有向右的運動趨勢，導(dǎo)體棒受到向左的摩擦力，在t02t0內(nèi)，穿過回路的磁通量增加，為阻礙磁通量的增加，導(dǎo)體棒有向左的運動趨勢，導(dǎo)體棒受到向右的摩擦力，在兩時間段內(nèi)摩擦力方向相反；0t0內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與感應(yīng)電流的大小不變，但磁感應(yīng)強度是不會的，所以安培力是變化的，同理，在t02t0內(nèi)安培力也是變化的，所以02t0內(nèi)摩擦力的大小也是變化的，故A錯誤；由圖乙所示圖象可知，在0t0內(nèi)磁感應(yīng)強度減小，穿過閉合回路的磁通量減少，由楞次定律可知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，通過導(dǎo)體棒的電流方向為N到M，故B正確；由圖乙所示圖象，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在t02t0內(nèi)感應(yīng)電動勢：，感應(yīng)電流為：，故C錯誤；由圖乙所示圖象，應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律可得，在0t0內(nèi)感應(yīng)電動勢：；感應(yīng)電流為：，電荷量：；同理，在t02t0內(nèi)的電荷量：q2I2t0 ；由于在0t0內(nèi)的電流方向與t02t0內(nèi)感應(yīng)電流的方向相反，所以在02t0時間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為：qq2q1故D錯誤。故選B.2下列說法正確的是( )A處于靜電平衡的導(dǎo)體,內(nèi)部的電場強度和電勢均為零B電勢、電勢差、電勢能都是電能的概念,都與放入電場中的電荷無關(guān)C電動勢數(shù)值上就等于電源正負極之間的電壓D金屬中的渦流會產(chǎn)生熱量,生活中的電磁爐是利用這原理而工作的【答案】D【解析】處于靜電平衡的導(dǎo)體,內(nèi)部的電場強度為零，導(dǎo)體是等勢體，電勢不為零，選項A錯誤；電勢、電勢差、電勢能都是電能的概念，電勢、電勢差與放入電場中的電荷無關(guān)，而電勢能與放入電場中的電荷有關(guān)，選項B錯誤；電動勢數(shù)值上就等于外電路斷開時電源正負極之間的電壓，選項C錯誤；金屬中的渦流會產(chǎn)生熱量，生活中的電磁爐是利用這原理而工作的，選項D正確；故選D. 3如圖所示電路中，A、B是相同的兩小燈，L是一個帶鐵芯的線圈，電阻可不計，調(diào)節(jié)R，電路穩(wěn)定時兩燈都正常發(fā)光，則在開關(guān)合上和斷開時A斷開S時，A燈會突然閃亮一下后再熄滅B斷開S時，通過B燈的電流方向與跟電流方向相同C合上S時，B比A先到達正常發(fā)光狀態(tài)D兩燈同時點亮、同時熄滅【答案】C4如圖所示，電路中A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的自感線圈，則下列判斷正確的是AS閉合瞬間，B燈先亮，A逐漸變亮BS閉合后電路穩(wěn)定前，B先亮一下再逐漸變暗，A逐漸變暗CS閉合后電路穩(wěn)定后，A燈和B燈亮度相同DS閉合后電路穩(wěn)定后，再斷開S時，A燈要亮一下再熄滅【答案】D5如圖所示的電路中，A1和A2是兩個相同的燈泡，線圈L自感系數(shù)足夠大，電阻可以忽略不計。下列說法中正確的是（）A合上開關(guān)S時，A1和A2同時亮B斷開開關(guān)S時，A1和A2都要過一會兒才熄滅C斷開開關(guān)S時，A2閃亮一下再熄滅D斷開開關(guān)S時，流過A2的電流方向向右【答案】B【解析】當(dāng)開關(guān)S閉合時，燈A2立即發(fā)光，通過線圈L的電流增大，穿過線圈的磁通量增大，根據(jù)楞次定律線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與原來電流方向相反，阻礙電流的增大，電路的電流只能逐漸增大，燈A1逐漸亮起來，所以燈A2比燈A1先亮；由于線圈直流電阻忽略不計，當(dāng)電流逐漸穩(wěn)定時，線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，兩燈電流相等，亮度相同，故A錯誤；穩(wěn)定后當(dāng)開關(guān)S斷開后，由于自感，線圈中的電流只能慢慢減小，其相當(dāng)于電源，線圈L、燈A2與燈A1構(gòu)成閉合回路放電，兩燈都過一會兒熄滅，由于兩燈泡完全相同，線圈的電阻又不計，則燈A2不會出現(xiàn)閃亮一下，且流過燈A2的電流方向向左，故B正確，CD錯誤。所以B正確，ACD錯誤。6圖為演示自感現(xiàn)象實驗裝置的電路圖，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r。A是燈泡，L是一個自感系數(shù)很大的線圈，線圈的直流電阻小于燈泡A正常發(fā)光時的電阻。實驗時，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，燈泡A正常發(fā)光。下列說法正確的是A閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，燈泡A中電流等于線圈L中電流B閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，燈泡A中電流大于線圈L中電流C電路穩(wěn)定后突然斷開開關(guān)S，燈泡A立即熄滅D電路穩(wěn)定后突然斷開開關(guān)S，燈泡A閃亮一下再熄滅【答案】D1（浙江省普通高校2018年4月選考招生物理試卷）如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy坐標(biāo)系，在、范圍內(nèi)存在一具有理想邊界，方向垂直直面向內(nèi)的勻強磁場區(qū)域。一邊長、質(zhì)量、電阻的勻質(zhì)正方形剛性導(dǎo)線框abcd處于圖示位置，其中心的坐標(biāo)為?，F(xiàn)將線框以初速度水平向右拋出，線框在進入磁場過程中速度保持不變，然后在磁場中運動，最后從磁場右邊界離開磁場區(qū)域，完成運動全過程。線框在全過程中始終處于xOy平面內(nèi)，其ab邊與x軸保持平行，空氣阻力不計。求：（1）磁感應(yīng)強度B的大??；（2）線框在全過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q；（3）在全過程中，cb兩端的電勢差與線框中心位置的x坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系?！敬鸢浮浚?）2T（2）0.0375J（3） （2）全過程根據(jù)動量定理：而，聯(lián)立可得：而全過程根據(jù)能量守恒定律：聯(lián)立解得：故本題答案是：（1）2T（2）0.0375J（3）2（浙江省2018年 11月選考科目考試物理試題）如圖所示，在間距L=0.2m的兩光滑平行水平金屬導(dǎo)軌間存在方向垂直于紙面（向內(nèi)為正）的磁場，磁感應(yīng)強度為分布沿y方向不變，沿x方向如下： 導(dǎo)軌間通過單刀雙擲開關(guān)S連接恒流源和電容C=1F的未充電的電容器，恒流源可為電路提供恒定電流I=2A，電流方向如圖所示。有一質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌靜止放置于x0=0.7m處。開關(guān)S擲向1，棒ab從靜止開始運動，到達x3=0.2m處時，開關(guān)S擲向2。已知棒ab在運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直。求：（提示：可以用Fx圖象下的“面積”代表力F所做的功）（1）棒ab運動到x1=0.2m時的速度v1；（2）棒ab運動到x2=0.1m時的速度v2；（3）電容器最終所帶的電荷量Q?！敬鸢浮浚?）2m/s（2）（3） 【解析】（1）安培力，加速度，速度；（2）在區(qū)間，安培力，如圖所示安培力做功；根據(jù)動能定理可得，解得；（3）根據(jù)動量定理可得，電荷量，在處的速度，聯(lián)立解得；3（浙江省2017普通高校招生選考科目考試物理試題）間距為的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，如圖所示,傾角為的導(dǎo)軌處于大小為，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間中，水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3的“聯(lián)動雙桿”（由兩根長為的金屬桿，和，用長度為L的剛性絕緣桿連接而成），在“聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間，其長度大于L，質(zhì)量為，長為的金屬桿，從傾斜導(dǎo)軌上端釋放，達到勻速后進入水平導(dǎo)軌（無能量損失），桿與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞后桿和合在一起形成“聯(lián)動三桿”，“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進入磁場區(qū)間并從中滑出，運動過程中，桿、和與導(dǎo)軌始終接觸良好，且保持與導(dǎo)軌垂直。已知桿、和電阻均為。不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻，忽略磁場邊界效應(yīng)。求：（1）桿在傾斜導(dǎo)軌上勻速運動時的速度大?。唬?）聯(lián)動三桿進入磁場區(qū)間II前的速度大??；（3）聯(lián)動三桿滑過磁場區(qū)間II產(chǎn)生的焦耳熱 【答案】(1) (2) 1.5m/s (3)0.25J【解析】沿著斜面正交分解，最大速度時重力分力與安培力平衡 (1)感應(yīng)電動勢 電流 安培力 勻速運動條件 代入數(shù)據(jù)解得：（2）由定量守恒定律 解得： 綜上所述本題答案是：(1) (2) 1.5m/s (3)0.25J。 8（浙江省杭州市2019屆高三上學(xué)期物理模擬）當(dāng)下特斯拉旗下的美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）正在研發(fā)一種新技術(shù)，實現(xiàn)火箭回收利用，效削減太空飛行成本，其中有一技術(shù)難題是回收時如何減緩對地的碰撞，為此設(shè)計師馬斯克在返回火箭的底盤安裝了4臺電磁緩沖裝置，其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩火箭對地的沖擊力。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論：如圖所示，虛線框內(nèi)為該電磁緩的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖箭體在緩沖裝置的底板上，沿豎直方向固定著兩個光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN緩沖裝置的底部，安裝電磁鐵（圖中未畫出），能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度為B導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L假設(shè)緩沖車以速度v0與地面碰撞后，滑塊K立即停下，此后線圈與軌道的磁場作用力使火箭減速，從而實現(xiàn)緩沖，一切摩擦阻力不計，地球表面的重力加速度為g。（1）求滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電動勢的大??；（2）若緩沖車廂向前移動距離H后速度為零，則此過程中每個緩沖線圈中通過的電量和產(chǎn)生的焦耳熱各是多少？【答案】（1）nBLv0（2）n；mv02（2）由法拉第電磁感應(yīng)定律得：，其中=BL2由歐姆定律得： 又 代入整理得：此過程線圈abcd中通過的電量為：q=n由功能關(guān)系得：線圈產(chǎn)生的焦耳熱為：Q=mv029（浙江省杭州市2019屆高三上學(xué)期物理模擬 ）用導(dǎo)線繞一圓環(huán)，環(huán)內(nèi)有一用同樣導(dǎo)線折成的內(nèi)接正方形線框，圓環(huán)與線框絕緣，如圖1所示。圓環(huán)的半徑R=2 m，導(dǎo)線單位長度的電阻r0=0.2 /m。 把它們放在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，磁場方向垂直于圓環(huán)平面（紙面）向里。磁感應(yīng)強度B隨時間t變化如圖2所示。求：（1）正方形產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢；（2）在02.0 s內(nèi)，圓環(huán)產(chǎn)生的焦耳熱；（3）若不知道圓環(huán)半徑數(shù)值，在02.0 s內(nèi)，導(dǎo)線圓環(huán)中的電流與正方形線的電流之比?！敬鸢浮浚?）4V（2）31.75J（3） （3）正方形方框中的電流為： 導(dǎo)線圓環(huán)中的電流為： 導(dǎo)線圓環(huán)中的電流與正方形線框的電流之比：10（浙江省杭州八中2019屆上學(xué)期高三周末自測卷）某校航模興趣小組設(shè)計了一個飛行器減速系統(tǒng)，有摩擦阻力、電磁阻尼、空氣阻力系統(tǒng)組成，裝置如圖所示，匝數(shù)N=100匝、面積S=、電阻r=0.1的線圈內(nèi)有方向垂直于線圈平面向上的隨時間均勻增加的磁場，其變化率k=1.0T/s.線圈通過電子開關(guān)S連接兩根相互平行、間距L=0.5m的水平金屬導(dǎo)軌，右端連接R=0.2的電阻，其余軌道電阻不計。在導(dǎo)軌間的區(qū)域1中存在水平向右、長度為d=8m的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B2，大小在范圍內(nèi)可調(diào)；在區(qū)域2中存在長度足夠長、大小為0.4T、方向垂直紙面向里的勻強磁場。飛行器可在軌道間運動，其下方固定有一根長為L=0.5m、電阻也為R=0.2的導(dǎo)體棒AB，與導(dǎo)軌良好接觸，飛行器(含導(dǎo)體棒)總質(zhì)量m=0.5kg。在電子開關(guān)閉合的同時，飛行器以的初速度從圖示位置開始運動，已知導(dǎo)體棒在區(qū)域1中運動時與軌道間的動摩擦因素=0.5，其余各處摩擦均不計。(1)飛行器開始運動時，求AB棒上的電流方向和兩端的電壓U；(2)為使導(dǎo)體棒AB能通過磁場區(qū)域1，求磁感應(yīng)強度應(yīng)滿足的條件；(3)若導(dǎo)體棒進入磁場區(qū)域2左邊界PQ時，會觸發(fā)電子開關(guān)S斷開，同時飛行器會打開減速傘，已知飛行器受到的空氣阻力f與運動速度v成正比。即.當(dāng)取合適值時導(dǎo)體棒在磁場區(qū)域2中的位移最大，求此最大位移x.【答案】（1）10A ；2V （2）0.8T （3）8m【解析】(1)根據(jù)楞次定律。導(dǎo)體棒上電流B到A 線圈的感應(yīng)電動勢為 流過導(dǎo)體棒的電流導(dǎo)體棒兩端