統(tǒng)考版2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題五電路與電磁感應(yīng)第11講電磁感應(yīng)規(guī)律及其應(yīng)用素養(yǎng)培優(yōu)教師用書

素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題電磁感應(yīng)規(guī)律在生活、生產(chǎn)、科技中的應(yīng)用隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，生活中的許多應(yīng)用都涉及電磁感應(yīng)現(xiàn)象．例如生活應(yīng)用中、現(xiàn)代傳感器應(yīng)用中、交通運(yùn)輸中．分析這些問題都要用到電磁感應(yīng)的原理．情境1[2024·重慶市沙坪壩區(qū)模擬](多選)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖(a)和圖(b)所示，圖(b)為磁鐵和線圈部分的右視圖，線圈與一電容器的兩端相連．當(dāng)人對(duì)著紙盆說話，紙盆帶著線圈左右運(yùn)動(dòng)能將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)．已知線圈有n匝，線圈半徑為r，線圈所在位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，則下列說法正確的是()A．紙盆向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器的上極板電勢(shì)比下極板電勢(shì)高B．紙盆向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，電容器的上極板電勢(shì)比下極板電勢(shì)低C．紙盆向右運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nrBvD．紙盆向右運(yùn)動(dòng)速度為v時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為2nπrBv情境2[2024·東北三省三校一模](多選)如圖為投幣機(jī)中一種測(cè)量硬幣某種特性的裝置，硬幣可豎直通過兩線圈中間的狹縫．放射線圈L1的匝數(shù)為N1，接有頻率為f、電壓為U1的低頻溝通電．接收線圈L2的匝數(shù)為N2，在不同狀況下，接收線圈輸出的電壓U2會(huì)發(fā)生變更，下列說法正確的是()A．無硬幣通過時(shí)，若L1與L2為完全相同的線圈，則U2＝U1B．無硬幣通過時(shí)，若只增大U1，則U2也增大C．硬幣通過狹縫時(shí)，硬幣中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流D．硬幣通過狹縫的全過程中，其加速度不變情境3(多選)如圖是馬路上安裝的一種測(cè)速“電子眼”的原理示意圖，在“電子眼”前方路面下間隔一段距離埋設(shè)兩個(gè)通電線圈，當(dāng)車輛通過線圈上方的道路時(shí)，會(huì)引起線圈中電流的變更，系統(tǒng)依據(jù)兩次電流變更的時(shí)間及線圈之間的距離，對(duì)超速車輛進(jìn)行抓拍，下列推斷正確的是()A．車輛經(jīng)過線圈時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生B．“電子眼”測(cè)量的是車輛經(jīng)過其次個(gè)線圈時(shí)的瞬時(shí)速率C．線圈中電流的變更是車輛經(jīng)過線圈時(shí)發(fā)生電磁感應(yīng)引起的D．假如某個(gè)線圈出現(xiàn)故障，沒有電流通過，“電子眼”還可以正常工作情境4[2024·浙江省寧波市選考模擬]電磁減震器是利用電磁感應(yīng)原理的一種新型智能化汽車獨(dú)立懸架系統(tǒng)．某同學(xué)也設(shè)計(jì)了一個(gè)電磁阻尼減震器，圖為其簡(jiǎn)化的原理圖．該減震器由絕緣滑動(dòng)桿及固定在桿上的多個(gè)相互緊靠的相同矩形線圈組成，滑動(dòng)桿及線圈的總質(zhì)量m＝1.0kg.每個(gè)矩形線圈abcd匝數(shù)n＝100匝，電阻值R＝1.0Ω，ab邊長(zhǎng)L＝20cm，bc邊長(zhǎng)d＝10cm，該減震器在光滑水平面上以初速度v0＝1.0m/s向右進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.1T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．求：(1)剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)減震器的加速度大??；(2)其次個(gè)線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，減震器的速度大小；(3)若減震器的初速度v＝5.0m/s，則滑動(dòng)桿上需安裝多少個(gè)線圈才能使其完全停下來？求第1個(gè)線圈和最終1個(gè)線圈產(chǎn)生的熱量比k？不考慮線圈個(gè)數(shù)變更對(duì)減震器總質(zhì)量的影響．素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題情境1解析：依據(jù)右手定則，可知上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，因此下極板電勢(shì)更高，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；切割長(zhǎng)度為2πr，則E＝2πnBvr，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確．答案：BD情境2解析：無硬幣通過時(shí)，若L1、L2為完全相同的線圈，兩線圈的匝數(shù)相同，由于兩線圈之間存在磁損，因此通過L1與L2的磁通量與L2的磁通量不同，則U2與U1不相等，A項(xiàng)錯(cuò)誤；無硬幣通過時(shí)，只增大U1，L2磁通量的變更率增大，因此U2也增大，B項(xiàng)正確；硬幣通過狹縫時(shí)，硬幣中的磁通量會(huì)變更，因此硬幣中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，C項(xiàng)正確；硬幣通過狹縫的全過程中，硬幣中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，硬幣受到的安培力發(fā)生變更，硬幣所受的合力發(fā)生變更，依據(jù)牛頓其次定律，其加速度發(fā)生變更，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：BC情境3解析：車輛上有許多金屬部件，當(dāng)這些金屬部件經(jīng)過通電線圈時(shí)，使線圈中的磁場(chǎng)發(fā)生變更，故車輛經(jīng)過線圈時(shí)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，選項(xiàng)A正確；因?yàn)橄到y(tǒng)是依據(jù)兩次電流發(fā)生變更的時(shí)間以及線圈之間的距離推斷車輛是否超速，故測(cè)量的是車輛在兩個(gè)線圈之間的平均速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；車輛經(jīng)過線圈上方會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，會(huì)引起線圈中的電流發(fā)生變更，選項(xiàng)C正確；假如某個(gè)線圈出現(xiàn)故障，沒有電流通過，就會(huì)無計(jì)時(shí)起點(diǎn)或終點(diǎn)，無法計(jì)時(shí)，“電子眼”不能正常工作，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC情境4解析：（1）減震器受到的安培力為F安＝nBIL＝nB·eq\f(nBLv,R)·L＝eq\f(n2B2L2v,R)剛進(jìn)入磁場(chǎng)減速瞬間減震器的加速度為a＝eq\f(F安,m)＝eq\f(n2B2L2v,mR)＝4m/s2.（2）設(shè)向右為正方向，對(duì)減震器進(jìn)行分析，由動(dòng)量定理I＝Δp可得F安t＝－·t＝－eq\f(n2B2L2,R)·2d＝mv′－mv0解得v′＝v0－eq\f(2n2B2L2d,mR)＝0.2m/s.（3）由上述小題得，每一個(gè)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中，減震器速度減小量Δv＝0.4m/s線圈的個(gè)數(shù)為N＝eq\f(10,0.4)＝12.5個(gè)則須要13個(gè)線圈，只有進(jìn)入磁場(chǎng)的線圈產(chǎn)生熱量，線圈產(chǎn)生的熱量等于動(dòng)能的削減量．第一個(gè)線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)v1＝v－Δv＝4.6m/s最終一個(gè)線圈剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)v13＝0