（高中物理）L單元　電磁感應(yīng)

1、L單元電磁感應(yīng)L1 電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律16L1N3·卷 如下列圖，在鐵芯P上繞著兩個線圈a和b，那么()A線圈a輸入正弦交變電流，線圈b可輸出恒定電流B線圈a輸入恒定電流，穿過線圈b的磁通量一定為零C線圈b輸出的交變電流不對線圈a的磁場造成影響D線圈a的磁場變化時，線圈b中一定有電場16D解析 當(dāng)線圈a輸入正弦交變電流時，線圈b輸出同頻率的正弦交變電流，A錯誤；當(dāng)線圈a輸入恒定電流時，線圈a產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，通過線圈b的磁通量不變，但不是零，B錯誤；由于互感，每個線圈的交變電流都對另外一個線圈的磁場產(chǎn)生影響，C錯誤；根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，變化的磁場一定產(chǎn)生電場，D正確圖620L1

2、·課標(biāo)全國卷 如圖，一載流長直導(dǎo)線和一矩形導(dǎo)線框固定在同一平面內(nèi)，線框在長直導(dǎo)線右側(cè)，且其長邊與長直導(dǎo)線平行在t0到tt1的時間間隔內(nèi)，直導(dǎo)線中電流i發(fā)生某種變化，而線框中的感應(yīng)電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平向右設(shè)電流i正方向與圖中箭頭所示方向相同，那么i隨時間t變化的圖線可能是()ABCD20A解析 由楞次定律可判斷出B、D選項(xiàng)對應(yīng)的線框中對應(yīng)的感應(yīng)電流總是沿逆時針方向，B、D錯誤；C選項(xiàng)對應(yīng)的線框受到的安培力的合力始終水平向左，C錯誤；故只有A正確18.L1、L2·卷 如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵

3、，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合假設(shè)取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸，那么圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖象是()ABCD甲乙18B解析 根據(jù)條形磁鐵的磁感線分布情況，線圈的運(yùn)動可以分為3個階段，根據(jù)楞次定律可以作出如下判斷：過程B的方向的變化I感的方向AB向上增加順時針BC向上增加順時針C點(diǎn)向上到達(dá)最大值無CD向上減小逆時針在坐標(biāo)原點(diǎn)O處感應(yīng)電流的方向發(fā)生改變，D錯；這一過程可以看作是線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，在AB過程中，線圈加速下降，有a，B、v逐漸增大，線圈向下做加速度不斷減小的變加速運(yùn)動，由I感可知線圈的感應(yīng)電流不斷增大

4、但變化率在減小，A錯；對于B、D兩點(diǎn)，由于磁場的對稱性，兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是相同的，由于vDvB，由I感可知D處的感應(yīng)電流比較大，所以B對、C錯 L2 法拉第電磁感應(yīng)定律、自感21L2·卷 如下列圖，正方形區(qū)域MNPQ內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場在外力作用下，一正方形閉合剛性導(dǎo)線框沿QN方向勻速運(yùn)動，t0時刻，其四個頂點(diǎn)M、N、P、Q恰好在磁場邊界中點(diǎn)以下列圖象中能反映線框所受安培力f的大小隨時間t變化規(guī)律的是()ABCD21B解析 第一段時間從初位置到MN離開磁場，圖甲表示該過程的任意一個位置，切割磁感線的有效長度為M1A與N1B之和，即為M1M長度的2倍，此時電動勢E2Bvtv，線

5、框受的安培力f2BIvt，圖象是開口向上的拋物線，CD錯誤；如圖乙所示，線框的右端M2N2剛好出磁場時，左端Q2P2恰與MP共線，此后一段時間內(nèi)有效長度不變，一直到線框的左端與MN重合，這段時間內(nèi)電流不變，安培力大小不變；最后一段時間如圖丙所示，從勻速運(yùn)動至M2N2開始計(jì)時，有效長度為ACl2vt，電動勢EB(l2vt)v，線框受的安培力F，圖象是開口向上的拋物線，A錯誤，B正確甲乙丙19L2·課標(biāo)全國卷 如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角

6、速度勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為()圖5A.B.C. D.19C解析 當(dāng)導(dǎo)線框在磁場中轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EB0R2，當(dāng)導(dǎo)線框在磁場中不轉(zhuǎn)動而磁場變化時，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E·R2，故，C正確18.L1、L2·卷 如圖甲，一圓形閉合銅環(huán)由高處從靜止開始下落，穿過一根豎直懸掛的條形磁鐵，銅環(huán)的中心軸線與條形磁鐵的中軸線始終保持重合假設(shè)取磁鐵中心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立豎直向下為正方向的x軸，那么圖乙中最能正確反映環(huán)中感應(yīng)電流i隨環(huán)心位置坐標(biāo)

7、x變化的關(guān)系圖象是()ABCD甲乙18B解析 根據(jù)條形磁鐵的磁感線分布情況，線圈的運(yùn)動可以分為3個階段，根據(jù)楞次定律可以作出如下判斷：過程B的方向的變化I感的方向AB向上增加順時針BC向上增加順時針C點(diǎn)向上到達(dá)最大值無CD向上減小逆時針在坐標(biāo)原點(diǎn)O處感應(yīng)電流的方向發(fā)生改變，D錯；這一過程可以看作是線圈切割磁感線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，在AB過程中，線圈加速下降，有a，B、v逐漸增大，線圈向下做加速度不斷減小的變加速運(yùn)動，由I感可知線圈的感應(yīng)電流不斷增大但變化率在減小，A錯；對于B、D兩點(diǎn)，由于磁場的對稱性，兩點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是相同的，由于vDvB，由I感可知D處的感應(yīng)電流比較大，所以B對、C錯19L2

8、L、開關(guān)S和電源用導(dǎo)線連接起來后，將一金屬套環(huán)置于線圈L上，且使鐵芯穿過套環(huán)閉合開關(guān)S的瞬間，套環(huán)立刻跳起A線圈接在了直流電源上B電源電壓過高C所選線圈的匝數(shù)過多19D解析 只要線圈中的電流增大，金屬套環(huán)中的磁通量增大，就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知，套環(huán)受到斥力的作用，向上彈起接在直流電源上，在閉合開關(guān)的過程中，電流也有增大的過程，A項(xiàng)錯誤；電壓越大，匝數(shù)越多，效果越明顯，B、C項(xiàng)錯誤；要是選用絕緣材料，那么不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，D項(xiàng)正確 L3 電磁感應(yīng)與電路的綜合20L3·卷 半徑為a右端開小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長為2a的導(dǎo)體直桿，單位長度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個內(nèi)部區(qū)域分布

9、著豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動，桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開始，桿的位置由確定，如下列圖那么()A0時，桿產(chǎn)生的電動勢為2BavB時，桿產(chǎn)生的電動勢為BavC0時，桿受的安培力大小為D時，桿受的安培力大小為20AD解析 當(dāng)0時，桿在圓心位置，切割磁感線的有效長度等于圓環(huán)直徑，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2Bav，A正確；當(dāng)時，桿切割磁感線的有效長度等于圓環(huán)半徑，桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為EBav，B錯誤；當(dāng)0時，回路的總電阻R1(2aa)R0，桿受的安培力F1BI1lB··2a，C錯誤；當(dāng)時，回路的總電阻R2(aa

10、)R0，桿受的安培力F2BI2lB··a，D正確20L3·卷 如下列圖，相距為L的兩條足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度到達(dá)v時開始勻速運(yùn)動，此時對導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以2v的速度勻速運(yùn)動導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g.以下選項(xiàng)正確的選項(xiàng)是()AP2mgvsinBP3mgvsinC當(dāng)導(dǎo)體棒速度到達(dá)時加速度大小為sinD在速度到達(dá)2v以后勻速運(yùn)動的過程中， R上產(chǎn)生的焦耳熱等于

11、拉力所做的功圖甲20AC解析 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度到達(dá)v時，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖甲所示mgsinBILI所以mgsin當(dāng)導(dǎo)體棒的速度到達(dá)2v時，對導(dǎo)體棒進(jìn)行受力分析如圖乙所示圖乙mgsinF由可得Fmgsin功率PF×2v2mgvsin，故A正確當(dāng)導(dǎo)體棒速度到達(dá)時，對導(dǎo)體棒受力分析如圖丙所示圖丙a由可得 agsin故C正確當(dāng)導(dǎo)體棒的速度到達(dá)2v時，安培力等于拉力和mgsin之和，所以以后勻速運(yùn)動的過程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力和重力做功之和，故D錯誤 L4 電磁感應(yīng)與力和能量的綜合 L5 電磁感應(yīng)綜合11L5·卷 如下列圖，一對光滑的平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距

12、l0.5 m，左端接有阻值R0.3 的電阻，一質(zhì)量m0.1 kg，電阻r0.1 的金屬棒MN放置在導(dǎo)軌上，整個裝置置于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.4 T棒在水平向右的外力作用下，由靜止開始以a2 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒的位移x9 m時撤去外力，棒繼續(xù)運(yùn)動一段距離后停下來，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221.導(dǎo)軌足夠長且電阻不計(jì)，棒在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：(1)棒在勻加速運(yùn)動過程中，通過電阻R的電荷量q；(2)撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2；(3)外力做的功WF.11解析 (1)設(shè)棒勻加速運(yùn)動的時間為t，回路的磁通量變化量為

13、，回路中的平均感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律得其中Blx設(shè)回路中的平均電流為，由閉合電路的歐姆定律得那么通過電阻R的電荷量為qt聯(lián)立各式，代入數(shù)據(jù)得q4.5 C(2)設(shè)撤去外力時棒的速度為v，對棒的勻加速運(yùn)動過程，由運(yùn)動學(xué)公式得v22ax設(shè)棒在撤去外力后的運(yùn)動過程中安培力做功為W，由動能定理得W0mv2撤去外力后回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q2W聯(lián)立各式，代入數(shù)據(jù)得Q21.8 J(3)由題意知，撤去外力前后回路中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q221，可得Q13.6 J在棒運(yùn)動的整個過程中，由功能關(guān)系可知WFQ1Q25.4 J35L5·卷 如圖9所示，質(zhì)量為M的導(dǎo)體棒ab，垂直放在相距為l 的平行光

14、滑金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為，并處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強(qiáng)磁場中，左側(cè)是水平放置、間距為d的平行金屬板，R和Rx分別表示定值電阻和滑動變阻器的阻值，不計(jì)其他電阻(1)調(diào)節(jié)RxR，釋放導(dǎo)體棒，當(dāng)棒沿導(dǎo)軌勻速下滑時，求通過棒的電流I及棒的速率v.(2)改變Rx，待棒沿導(dǎo)軌再次勻速下滑后，將質(zhì)量為m、帶電量為q的微粒水平射入金屬板間，假設(shè)它能勻速通過，求此時的Rx.圖935(1)導(dǎo)體棒勻速下滑時，MgsinBIlI設(shè)導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E0，那么E0BLv由閉合電路歐姆定律得：I聯(lián)立，得v(2)改變Rx，由式可知電流不變設(shè)帶電微粒在金屬板間勻速通過時，板間電壓

15、為U，電場強(qiáng)度大小為EUIRxEmgqE聯(lián)立，得Rx22L5·卷 如圖甲，在圓柱形區(qū)域內(nèi)存在一方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，在此區(qū)域內(nèi)，沿水平面固定一半徑為r的圓環(huán)形光滑細(xì)玻璃管，環(huán)心O在區(qū)域中心一質(zhì)量為m、帶電荷量為q(q0)的小球，在管內(nèi)沿逆時針方向(從上向下看)做圓周運(yùn)動磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，其中T0.設(shè)小球在運(yùn)動過程中電荷量保持不變，對原磁場的影響可忽略(1)在t0到tT0這段時間內(nèi)，小球不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，求小球的速度大小v0；(2)在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大過程中，將產(chǎn)生渦旋電場，其電場線是在水平面內(nèi)一系列沿逆時針方向的同心圓，同一

16、條電場線上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等試求tT0到tT0這段時間內(nèi)：細(xì)管內(nèi)渦旋電場的場強(qiáng)大小E；電場力對小球做的功W.22解析 (1)小球運(yùn)動時不受細(xì)管側(cè)壁的作用力，因而小球所受洛倫茲力提供向心力qv0B0m由式解得v0(2)在T0T0這段時間內(nèi)，細(xì)管內(nèi)一周的感應(yīng)電動勢E感r2由圖乙可知由于同一條電場線上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等，所以E由式及T0得E在T0T0時間內(nèi)，小球沿切線方向的加速度大小恒為a小球運(yùn)動的末速度大小vv0at由圖乙tT0，并由式得vv0由動能定理，電場力做功為Wmv2mv由式解得Wmv25L5·卷 為了提高自行車夜間行駛的平安性，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一種“閃爍裝置如下列圖，自行車后輪由

17、半徑r15.0×102 m的金屬內(nèi)圈、半徑r20.40 m的金屬外圈和絕緣輻條構(gòu)成后輪的內(nèi)、外圈之間等間隔地接有4根金屬條，每根金屬條的中間均串聯(lián)有一電阻值為R的小燈泡在支架上裝有磁鐵，形成了磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.10 T、方向垂直紙面向外的“扇形勻強(qiáng)磁場，其內(nèi)半徑為r1、外半徑為r2、張角.后輪以角速度2 rad/s相對于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動假設(shè)不計(jì)其他電阻，忽略磁場的邊緣效應(yīng)(1)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形磁場時，求感應(yīng)電動勢E，并指出ab上的電流方向；(2)當(dāng)金屬條ab進(jìn)入“扇形磁場時，畫出“閃爍裝置的電路圖；(3)從金屬條ab進(jìn)入“扇形磁場時開始，經(jīng)計(jì)算畫出輪子轉(zhuǎn)一圈過程中，內(nèi)圈與外圈之間電勢差U

18、ab隨時間t變化的Uabt圖象；(4)假設(shè)選擇的是“1.5 V、0.3 A的小燈泡，該“閃爍裝置能否正常工作？有同學(xué)提出，通過改變磁感應(yīng)強(qiáng)度B、后輪外圈半徑r2、角速度和張角等物理量的大小，優(yōu)化前同學(xué)的設(shè)計(jì)方案，請給出你的評價.解析 (1)金屬條ab在磁場中切割磁感線時，所構(gòu)成的回路的磁通量變化設(shè)經(jīng)過時間t，磁通量變化量為，由法拉第電磁感應(yīng)定律EBSB(rr)聯(lián)立解得：EB(rr)4.9×102 V根據(jù)右手定那么(或楞次定律)，可得感應(yīng)電流方向?yàn)閎a.(2)通過分析，可得電路圖為(3)設(shè)電路中的總電阻為R總，根據(jù)電路圖可知R總RRRab兩端電勢差UabEIRERE1.2×1

19、02 V設(shè)ab離開磁場區(qū)域的時刻為t1，下一根金屬條進(jìn)入磁場區(qū)域的時刻為t2，那么t1 st2 s設(shè)輪子轉(zhuǎn)一圈的時間為T，那么T1 s在T1 s內(nèi)，金屬條有四次進(jìn)出，后三次與第一次相同可畫出Uabt圖象如下列圖(4)“閃爍裝置不能正常工作(金屬條的感應(yīng)電動勢只有4.9×102 V，遠(yuǎn)小于小燈泡的額定電壓，因此無法工作)B增大，E增大，但有限度；r2增大，E增大，但有限度；增大，E增大，但有限度；增大，E不變1·柳鐵月考如下列圖，先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈水平拉出有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域，且v12v2，那么在先后兩種情況下()A線圈中的感應(yīng)電動勢之比為E1E221B線圈中的

20、感應(yīng)電流之比為I1I212C線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1Q214D通過線圈某截面的電荷量之比q1q2111AD解析 根據(jù)EBLvv以及v12v2，可知，選項(xiàng)A正確；因?yàn)镮E，所以I1I221，選項(xiàng)B錯誤；線圈中產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rtt·v，所以Q1Q221，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)qIt·t或者根據(jù)qItt·，可見q1q211，選項(xiàng)D正確2·檢測如下列圖，足夠長的U形光滑金屬導(dǎo)軌平面與水平面成角(090°)，其中MN與PQ平行且間距為L，導(dǎo)軌平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬棒ab由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，并與兩導(dǎo)軌始終保持垂直且良好接觸

21、，ab棒接入電路的電阻為R，當(dāng)流過ab棒某一橫截面的電荷量為q時，棒的速度大小為v，那么金屬棒ab在這一過程中()A加速度大小為B下滑位移大小為C產(chǎn)生的焦耳熱為qBLvD受到的最大安培力大小為sin2B解析 金屬棒ab在這一過程中做的并非勻變速直線運(yùn)動，所以加速度大小不是，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)qttt可得，下滑位移大小為x，選項(xiàng)B正確；產(chǎn)生的焦耳熱等于電流做的功，而感應(yīng)電動勢是變化的，并不總等于BLv，選項(xiàng)C錯誤；根據(jù)F安BIL，I，EBLv，可得F安，可見，當(dāng)速度最大時，安培力最大，F(xiàn)安m，選項(xiàng)D錯誤3·聯(lián)考如下列圖，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，有兩根豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌，頂端

22、用一電阻R相連，兩根導(dǎo)軌所在的豎直平面與磁場方向垂直一根金屬棒ab以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動，到某一高度后又向下運(yùn)動返回到原出發(fā)點(diǎn)整個過程中金屬棒與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好，導(dǎo)軌與棒間的摩擦及它們的電阻均可忽略不計(jì)那么在金屬棒整個上行與整個下行的兩個過程中，以下說法不正確的選項(xiàng)是()A回到出發(fā)點(diǎn)的速度v等于初速度v0B上行過程中通過R的電荷量等于下行過程中通過R的電荷量C上行過程中R上產(chǎn)生的熱量大于下行過程中R上產(chǎn)生的熱量D上行的運(yùn)動時間小于下行的運(yùn)動時間3A解析 在金屬棒上行與下行的過程中，金屬棒將一局部動能轉(zhuǎn)化為電能，所以回到出發(fā)點(diǎn)的速度v小于初速度v0，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)關(guān)系式qttt可

23、知，上行過程中通過R的電荷量等于下行過程中通過R的電荷量，選項(xiàng)B正確；上行過程和下行過程產(chǎn)生的熱量都等于克服安培力做的功在同一位置，上行過程中金屬棒所受的安培力均大于下行過程中金屬棒所受的安培力，所以上行過程中R上產(chǎn)生的熱量大于下行過程中R上產(chǎn)生的熱量，選項(xiàng)C正確；金屬棒在上行過程和下行過程中，經(jīng)過同一位置時，上行時的速度大小總要大于下行時的速度大小，所以上行的運(yùn)動時間小于下行的運(yùn)動時間，選項(xiàng)D正確4·聯(lián)考如下列圖，足夠長的光滑U形導(dǎo)軌寬度為L，其所在平面與水平面的夾角為，上端連接一個阻值為R的電阻勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上今有一質(zhì)量為m、有效電阻r的金屬桿沿框架由靜止下滑，設(shè)磁場區(qū)域無限大，當(dāng)金屬桿下滑到達(dá)最大速度vm時，運(yùn)動的位移為x，那么()A金屬桿下滑的最大速度vmB在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為