2012高考物理 考前30天之備戰(zhàn)沖刺押題系列Ⅳ 專題10 電磁感應

1、專題十 電磁感應內容要求說明78電磁感應現(xiàn)象。磁通量。法拉第電磁感應定律。楞次定律79導體切割磁感線時的感應電動勢。右手定則80自感現(xiàn)象81. 日光燈IIIIII1導體切割磁感線時感應電動勢的計算，只限于l垂直于B、v的情況2在電磁感應現(xiàn)象里，不要求判斷內電路中各點電勢的高低名師解讀電磁感應是電磁學中最為重要的內容，也是高考命題頻率最高的內容之一。題型多為選擇題、計算題。主要考查電磁感應、楞次定律、法拉第電磁感應定律、自感等知識。本部分知識多結合電學、力學部分出壓軸題，其命題形式主要是電磁感應與電路規(guī)律的綜合應用、電磁感應與力學規(guī)律的綜合應用、電磁感應與能量守恒的綜合應用。復習中要熟練掌握感應

2、電流的產(chǎn)生條件、感應電流方向的判斷、感應電動勢的計算，還要掌握本部分內容與力學、能量的綜合問題的分析求解方法。樣題解讀【樣題1】如圖101所示，兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里，寬度為d，磁感應強度為B的勻強磁場質量為m，電阻為R的正方形線圈邊長為L（L d），線圈下邊緣到磁場上邊界的距離為h將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時刻的速度都生感應電流，因此不受安培力，在重力作用下加速運動，因此不可能一直勻速運動，A項錯誤；已知線圈下邊緣剛進入磁場和剛穿出磁場時刻的速度都是v0，由于線圈下邊緣到達磁場下邊界前一定是加速運動，所以只可能是先減速后加速，而不可能是先加速后減速，B項錯誤；

3、是安培力和重力平衡時所對應的速度，而本題線圈減速過程中不一定能達到這一速度，C項錯誤；從能量守恒的角度來分析，線圈穿過磁場過程中，當線圈上邊緣剛進入磁場時速度一定最小。從開始自由下落到線圈上邊緣剛進入磁場過程中用動能定理，設該過程克服安培力做的功為W，則有：mg(hL)Wmv2。再在線圈下邊緣剛進入磁場到剛穿出磁場過程中用動能定理，該過程克服安培力做的功也是W，而始、末動能相同，所以有：mgdW0。由以上兩式可得最小速度v， D項正確。答案 D【樣題2】如圖102所示的（a）、（b）、(c)中除導體棒ab可動外，其余部分均固定不動，（a）圖中的C原來不帶電。設導體棒、導軌和直流電源的電阻均可忽

4、略。導體棒和導軌間的摩擦也不計。圖中裝置均在水平面內，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向下的勻強磁場中，導軌足夠長，今給導體棒ab一個向右的初速度v0，在下列三種情形下導體棒ab的最終運動狀態(tài)是A 三種情況下導體棒ab最終均做勻速運動B （a）、（c）中，棒ab最終將以不同速度做勻速運動；(b)中ab棒最終靜止C （a）、（c）中，棒ab最終將以相同速度做勻速運動；(b)中ab棒最終靜止分析 圖（a）中導體棒ab向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，對電容器充電，同時電流流過電阻R生熱，導體棒由于受到安培力的阻礙作用而減速，感應電動勢BLv減小。隨著電容器C上的電壓增大，充電電流越來越小，當導體棒

5、上的感應電動勢與電容電壓相等時不再充電，導體棒ab將以一個小于v0且方向向右的速度做勻速運動。圖（b）中導體棒ab向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，電流流過電阻R生熱，導體棒一直受到安培力的阻礙作用而減速，最終靜止。圖（c）中導體棒ab向右運動切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，其方向與電源E相同，ab受到向左的安培力而減速，速度減小到零時，由于電源E的存在，電路中有b到a方向的電流，ab受到向左的安培力而向左加速，直到速度v滿足BLv時不再加速，而做勻速運動，由于最后速度方向向左，而速度是矢量，所以與圖（a）中向右勻速的速度不同。D項正確。答案 B解讀本題涉及到導體切割磁感線時的感應電動勢、右手定則、

6、閉合電路的歐姆定律、電容、受力分析、牛頓第二定律等知識點，考查理解能力、推理能力和分析綜合能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠鑒別關于概念和規(guī)律的似是而非的說法，理解相關知識的區(qū)別和聯(lián)系”、“能夠根據(jù)已知的知識和物理事實、條件，對物理問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結論或作出正確的判斷”和“能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有關條件”的能力要求。本題要從導體棒開始受力進行分析，結合牛頓定律，判斷出最終運動情況，三個圖形雖然相似，但結果截然不同，尤其是a、c兩中導體棒最后的運動方向相反，速度必然不同?！緲宇}3】一有界勻強磁場區(qū)域如

7、圖103甲所示，質量為m、電阻為R的長方形矩形線圈abcd邊長分別為L和2L，線圈一半在磁場內，一半在磁場外，磁感強度為B0。t=0時刻磁場開始均勻減小，線圈中產(chǎn)生感應電流，在磁場力作用下運動, vt圖像如圖103乙，圖中斜向虛線為過0點速度圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出，不考慮重力影響。求：（1）磁場磁感應強度的變化率。 分析 （1）由vt圖可知道，剛開始t=0時刻線圈加速度為 此時感應電動勢 感應電流 線圈此刻所受安培力為 得 （2）線圈從t2時刻開始做勻速直線運動，所以t3時刻有兩種可能：（a）線圈沒有完全進入磁場，磁場就消失，所以沒有感應電流，回路電功率P=0（b）磁場沒有消失，但線圈完全

8、進入磁場，盡管有感應電流，所受合力為零，同樣做勻速直線運動 答案 （1） （2）0或內，有磁感強度B0.50T、方向水平向里的勻強磁場，正方形線框abcd的質量m0.10kg、邊長L0.50m、電阻R0.50，線框平面與豎直平面平行，靜止在位置I時，cd邊跟磁場下邊緣有一段距離?，F(xiàn)用一豎直向上的恒力F4.0N向上提線框，該框由位置無初速度開始向上運動，穿過磁場區(qū)，最后到達位置（ab邊恰好出磁場），線框平面在運動中保持在豎直平面內，且cd邊保持水平。設cd邊剛進入磁場時，線框恰好開始做勻速運動（g取10ms2）。求：（1）線框進入磁場前距磁場下邊界的距離H。 （2）線框由位置到位置的過程中，恒力

9、F做的功是多少？線框內產(chǎn)生的熱量又是多少?分析 （1）在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運動，設線圈的加速度為a，據(jù)牛頓第二定律有：Fmgma 解得a30m/s2從線圈進入磁場開始做勻速運動，速度為v1，則cd邊產(chǎn)生的感應電動勢為BLv1線框中產(chǎn)生的感應電流為 I /R線框所受的安培力為 F安BIL因線框做勻速運動，則有FF安+mg聯(lián)立上述幾式，可解得 24m/s由v122aH解得H9.6m（2）恒力F做的功 WF（H+L+h）42.4J從cd邊進入磁場到ab邊離開磁場的過程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢能和產(chǎn)生的熱量Q，即F（L+h）mg（L+h）+Q解得：Q（Fmg）（L+h）3

10、.0J或QI2Rt3.0J答案 （1）9.6m （2）42.4J，3.0J解讀本題涉及到導體切割磁感線時的感應電動勢、歐姆定律、安培力、勻速運動、勻變速直線運動、牛頓第二定律、功能關系等知識點，考查推理能力、分析綜合能力和應用數(shù)學處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠把一個復雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關系式，進行推導和求解，并根據(jù)結果得出物理結論”的能力要求。求解時先從受力分析入手，利用牛頓定律，得出線框進入磁場中做勻速運動，再應用能量關系就簡單了?！緲宇}5】如圖105所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角300，在其上放置一矩形金屬

11、線框abcd，ab的邊長l11m，bc的邊長l20.6m，線框的質量m1kg，電阻R0.1，線框通過細線繞過定滑輪與重物相連，細線與斜面平行且靠近；重物質量M2kg，離地面的高度為H4.8m；斜面上efgh區(qū)域是有界勻強磁場，磁感應強度的大小為0.5T,方向垂直于斜面向上；已知AB到ef的距離為4.2m，ef到gh的距離為0.6m，gh到CD的距離為3.2m，取g10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止開始運動(開始時刻，cd邊與AB邊重合)，求：（1）通過計算，在圖106中畫出線框從靜止開始運動到cd邊與CD邊重合時（不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉），線框的速度時間圖像。（2）線框abcd在整個運動過

12、程中產(chǎn)生的焦耳熱。 H=4.8medBCDMabcfghAQP圖105t/sv/ms100.51.01.52.02.04.06.0圖106 分析 （1）線框abcd由靜止沿斜面向上運動到ab與ef線重合的過程中，線框和重物在恒力作用下以共同的加速度做勻加速運動。設ab恰好要進入磁場時的速度為，對線框和重物的整體在這一過程運用動能定理解得 m/s 該過程的時間為 ab邊剛進入磁場時由于切割磁感線而產(chǎn)生電流，所以線框受到沿斜面向下的安培力作用 故此時，故線框進入磁場后，做勻速直線運動，直到cd邊離開gh的瞬間為止。s （2）線框abcd只在磁場中運動時產(chǎn)生焦耳熱18J。 答案 （1）如圖107所示

13、 （2）18J解讀本題涉及到導體切割磁感線時的感應電動勢、安培力、勻速運動、勻變速直線運動、牛頓第二定律、速度時間圖像、動能定理等知識點，考查推理能力、分析綜合能力和應用數(shù)學處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠把一個復雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“必要時能運用幾何圖形、函數(shù)圖像進行表達、分析”的能力要求。本題綜合性很強，需要分段求解，關鍵是確定各段的運動情況和所用的時間。 【2012名師預測】 1電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電流，關于能量轉化問題以下說法中正確的是 ()A一定是磁場能轉化為電能B一定是電場能轉化為電能C一定是機械能轉化為電能D以上說法均不正確答案D解析

14、發(fā)電機是機械能轉化為電能，變壓器是電能從一個螺線管轉移給另一個螺線管2在下圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動變阻器、電池構成閉合電路，a、b、c為三個閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場全部集中在鐵芯內，則當滑動變阻器的滑片左、右滑動時，能產(chǎn)生感應電流的金屬圓環(huán)是()Aa、b兩個環(huán) Bb、c兩個環(huán)Ca、c兩個環(huán) Da、b、c三個環(huán)答案A解析當滑片左右滑動時，通過a、b的磁通量變化，而通過c環(huán)的合磁通量始終為零，故a、b兩環(huán)中產(chǎn)生感應電流，而c環(huán)中不產(chǎn)生感應電流3繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個鋁環(huán)，線圈與電源、電鍵相連，如圖所示線圈上端與電源正極相連，閉合電鍵的瞬間，鋁環(huán)向上跳起

15、則下列說法中正確的是()A若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)不斷升高B若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)停留在某一高度C若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落D如果電源的正、負極對調，觀察到的現(xiàn)象不變答案CD解析若保持電鍵閉合，磁通量不變，感應電流消失，所以鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落；正、負極對調，同樣磁通量增加，由楞次定律可知，鋁環(huán)向上跳起4如圖所示，均勻的長方形金屬框從勻強磁場中以勻速v拉出，它的兩邊固定有帶金5如圖所示，在水平桌面上放置兩根相距L的光滑平行金屬導軌ab與cd，阻值為R的電阻與導軌的a、c端相連金屬滑桿MN垂直于導軌并可在導軌上滑動整個裝置放于勻強磁場中，磁場的方向豎直向上，磁感應強度的大小

16、為B.金屬滑桿與導軌電阻不計，金屬滑桿的中點系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在某邊的光滑輕滑輪后，與一質量為m的物塊相連，拉金屬滑桿的繩處于水平拉直狀態(tài)現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用I表示回路中的感應電流，g表示重力加速度，則在物塊下落過程中物塊的速度可能()A小于 B等于C小于 D大于答案ABC解析MN的最大速度就是安培力等于重力時對應的速度，即BILmg，B2L2v/Rmg，v，故A、B正確又I，v，C正確D錯誤6在右圖所示的電路中，兩個靈敏電流表和的零點都在刻度盤中央，當電流從“”接線柱流入時，指針向右擺；電流從“”接線柱流入時，指針向左擺在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實際情況的是

17、()A表指針向左擺，表指針向右擺B表指針向右擺，表指針向左擺C 、表的指針都向左擺D、表的指針都向右擺答案B解析電路接通后線圈中電流方向向右，當電路斷開時，線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動勢，與和電阻組成閉合回路，所以中電流方向向右，中電流方向向左，即指針向右擺，指針向左擺7如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強磁場，磁感應強度為B，質量為m、電阻為R的正方形線圈abcd邊長為L(Ld)，將線圈在磁場上方高h處由靜止釋放，cd邊剛進入磁場時速度為v0，cd邊剛離開磁場時速度也為v0，則線圈穿越磁場的過程中(從cd邊剛入磁場一直到ab邊剛離開磁場)()A感應

18、電流做功為mglB感應電流做功為2mgdC線圈的最小速度可能為D線圈的最小速度一定為答案BCD解析根據(jù)cd邊剛進入磁場和cd邊剛離開磁場時速度大小相等，對這一過程應用動能定理可得線圈進入磁場的過程克服安培力做功為mgd，出磁場的過程同樣要克服安培力做功mgd，所以總共產(chǎn)生電能2mgd，則感應電流做功2mgd，所以A錯誤、B正確；若進入過程中出現(xiàn)勻速運動情況，則安培力與重力相等，所以存在最小速度為的可能，C正確；對整個過程應用動能定理可得D正確8如圖所示，ab、cd是固定在豎直平面內的足夠長的金屬框架除bc段電阻為R，其余電阻均不計，ef是一條不計電阻的金屬桿，桿兩端與ab和cd接觸良好且能無摩

19、擦下滑，下滑時ef始終處于水平位置，整個裝置處于垂直框面的勻強磁場中，ef從靜止下滑，經(jīng)過一段時間后閉合開關S，則在閉合S后()Aef的加速度可能大于gB閉合S的時刻不同，ef的最終速度也不同C閉合S的時刻不同，ef最終勻速運動時電流的功率也不同Def勻速下滑時，減少的機械能等于電路消耗的電能答案AD解析閉合前，ef自由落體，到閉合時，設瞬時速度為v，此時ef所受安培力F安，F(xiàn)安可能出現(xiàn)大于2mg的情況，故A正確不同時刻閉合S，可能會出現(xiàn)三種情況：(1)F安mg時，ef正好從此時勻速運動，速度v(2)F安mg時，ef減速至F安mg后再勻速運動，此時速度v.所以最終速度v及最大功率P與S閉合時刻

20、無關勻速下滑時重力勢能電能內能所以應選A、D.9由于國際空間站的運行軌道上各處的地磁場強弱及方向均有所不同，所以在運行過程中，穿過其外殼的地磁場的磁通量將不斷變化，這樣將會導致_現(xiàn)象發(fā)生，從而消耗國際空間站的能量為了減少這類消耗，國際空間站的外殼材料的電阻率應盡可能_(填“大”或“小”)一些答案電磁感應大 (2)當桿速度為v1時離最初靜止時位置的距離L1；(3)桿由初速度v0開始運動直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案(1)(2)(3)mv解析(1)由EBLv0；I0可得I0.(2)設桿最初靜止不動時彈簧伸長x0，kx0mgsin當桿的速度為v1時彈簧伸長x1，kx1mgsinBI1L此

21、時I1，L1x1x0得L1.(3)桿最后靜止時，桿在初始位置，由能量守恒可得Qmv11.如圖甲所示，長為a、寬為b，單位長度電阻為r的均勻線框從磁感應強度為B的勻強磁場中以速度v勻速拉出，求拉力做的功及PQ兩點間的電勢差如果線框以圖乙方式勻速拉出，為使外力做的功與圖甲方式相同，拉出的速度v1應為多大？此時PQ兩點間的電，UPQIar，解得UPQW1FaBIba，解得W1v.由題圖乙知：EBav1，I，W2FbBIbav1W1，解得v1vUPQIar，解得UPQ12如圖所示，M、N為豎直放置的兩平行金屬板，兩板相距d0.4m.EF、GH為水平放置的且與M、N平行的金屬導軌，其右端(即F、H處)接有一R0.3的電阻