高考物理二輪復習專項訓練模型60自感現象和磁感應強度變化模型（解析版）

模型60自感現象和磁感應強度變化模型1.（2023高考湖北卷）近場通信（NFC）器件應用電磁感應原理進行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內到外逐漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，圖中線圈外線接入內部芯片時與內部線圈絕緣。若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應強度變化率為SKIPIF1<0，則線圈產生的感應電動勢最接近（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】B【名師解析】根據法拉第電磁感應定律可知SKIPIF1<0，B正確。2．（2023高考北京卷）如圖所示，L是自感系數很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關（）A．P與Q同時熄滅B．P比Q先熄滅C．Q閃亮后再熄滅D．P閃亮后再熄滅【參考答案】D【名師解析】根據題述，開關S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，說明線圈L中通過的電流大于燈泡P中電流。斷開開關，線圈L中產生自感電動勢，與燈泡P形成閉合回路，所以P閃亮后再熄滅，Q立即熄滅，D正確ABC錯誤。最新模擬題1.（2024貴州遵義重點高中期末）近場通信（NFC）器件依據電磁感應原理進行通信，其內部裝有類似于壓扁的線圈作為天線。如圖所示，這種線圈從內到外逐漸擴大，構成正方形。在這個正方形NFC線圈中，共有3圈，它們的邊長分別為a、b、c（SKIPIF1<0），需要注意的是，圖中線圈接入內部芯片時與芯片內部線圈絕緣，從而能夠正確地連接到內置芯片。若勻強磁場垂直穿過該線圈時，磁感應強度隨時間變化規(guī)律為SKIPIF1<0（k為常數）。則整個線圈產生的感應電動勢最接近（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】：B【名師解析】：根據法拉第電磁感應定律可知，3圈線圈產生的電動勢大小分別為SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0由圖可知3圈線圈產生的電動勢方向相同，則整個線圈產生的感應電動勢為SKIPIF1<0故選B。2.（2024江西紅色十校9月聯考）邊長為L的單匝正方形線框處在勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直，磁感應強度隨時間變化規(guī)律如圖所示（前半個周期為正弦波形的一半），線框的電阻為R，則線框中感應電流的功率為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<0【參考答案】D【名師解析】根據題意可知，前半個周期感應電動勢最大值為SKIPIF1<0則前半個周期感應電動勢有效值為SKIPIF1<0后半個周期感應電動勢大小恒定不變，則有SKIPIF1<0線框一個周期內產生的焦耳熱為SKIPIF1<0聯立可得線框中感應電流的功率為SKIPIF1<0故選D。3.（2024山西部分學校10月聯考）如圖所示，螺線管豎直固定，螺線管正下方水平地面上有一金屬圓環(huán)，螺線管的軸線通過圓環(huán)的圓心，給螺線管通入如圖所示方向的電流，電流均勻增大，圓環(huán)保持不動，則下列說法正確的是A．從上往下看，圓環(huán)中有順時針方向的感應電流 B．圓環(huán)中磁通量均勻增大C．圓環(huán)中感應電流均勻增大 D．圓環(huán)受到的安培力均勻增大【參考答案】BD【名師解析】根據楞次定律可以判斷，圓環(huán)中有逆時針方向的感應電流，A項錯誤；螺線管中電流均勻增大，產生的磁場均勻增大，因此圓環(huán)中磁通量均勻增大，B項正確；圓環(huán)中感應電動勢恒定，感應電流恒定，C項錯誤；感應電流恒定，磁場均勻增大，因此圓環(huán)受到的安培力均勻增大，D項正確.4.（2023北京朝陽一模）13．某同學利用電壓傳感器來研究電感線圈工作時的特點。圖甲中三個燈泡完全相同，不考慮溫度對燈泡電阻的影響。在閉合開關S的同時開始采集數據，當電路達到穩(wěn)定狀態(tài)后斷開開關。圖乙是由傳感器得到的電壓u隨時間t變化的圖像。不計電源內阻及電感線圈L的電阻。下列說法正確的是（）

A．開關S閉合瞬間，流經燈D2和D3的電流相等

B．開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈D1的電流保持不變

C．開關S斷開瞬間，燈D2閃亮一下再熄滅

D．根據題中信息，可以推算出圖乙中u1與u2的比值【參考答案】．D

【名師解析】開關S閉合瞬間，由于電感線圈的阻礙作用，燈D3逐漸變亮，通過燈D3的電流緩慢增加，待穩(wěn)定后，流經燈和的電流相等；故從開關S閉合瞬間至斷開前，流經燈D1的電流也是逐漸增加，A、B錯誤；開關S斷開瞬間，由于電感線圈阻礙電流減小的作用，由電感線圈繼續(xù)為燈D2和D3提供電流，又因為電路穩(wěn)定的時候，流經燈D2和D3的電流相等，所以燈逐漸熄滅，C錯誤；開關S閉合瞬間，燈D1和D2串聯，電壓傳感器所測電壓為D2兩端電壓，由歐姆定律

電路穩(wěn)定后，流過D3的電流為

開關S斷開瞬間，電感線圈能夠為D2和D3提供與之前等大電流，故其兩端電壓為

所以，故可以推算出圖乙中u1與u2的比值，D正確。5.(2023·湖南省長郡中學模擬)某同學想對比自感線圈和小燈泡對電路的影響，他設計了如圖甲所示的電路，電路兩端電壓U恒定，A1、A2為完全相同的電流傳感器．先閉合開關K得到如圖乙所示的i－t圖像，等電路穩(wěn)定后，斷開開關(斷開開關的實驗數據未畫出)．下列關于該實驗的說法正確的是()A．閉合開關時，自感線圈中電流為零，其自感電動勢也為零B．圖乙中的a曲線表示電流傳感器A2測得的數據C．斷開開關時，小燈泡會明顯閃亮后逐漸熄滅D．t1時刻小燈泡與線圈的電阻相等【參考答案】D【名師解析】閉合開關時，其線圈自感電動勢等于電源電動勢，自感線圈中電流為零，故A錯誤；A2中電流等于自感線圈中電流，自感線圈中電流從零開始逐漸增大，最后趨于穩(wěn)定，故A2中數據應為題圖乙中b曲線，故B錯誤；斷開開關前，兩支路中電流相等，剛斷開開關時，回路中的電流不變，故燈泡不會發(fā)生明顯閃亮，而是逐漸熄滅，故C錯誤；t1時刻，兩支路中電壓相等，電流相等，則電阻相等，即小燈泡與線圈的電阻相等，故D正確．分析自感問題的三個技巧6.（2023河北張家口宣化一中二模）如圖所示，A、B、C是三個完全相同的燈泡，L是一自感系數較大的線圈（直流電阻可忽略不計）。電源內阻不計，則（）A.S閉合時，A燈立即亮，亮度保持不變B.S閉合時，B燈立即亮，然后亮度逐漸加大C.S閉合時，C燈立即亮，然后亮度逐漸減弱D.電路接通穩(wěn)定后，S斷開時，B、C燈立即熄滅，A燈逐漸熄滅【參考答案】B【名師解析】電源內阻不計，電路接通時，C燈兩端電壓不變，C燈亮度不變，A燈立即亮，L直流電阻不計，穩(wěn)定后，L直流電阻為零，L將A燈短接，A燈熄滅。接通S，在電路達到穩(wěn)定的過程中，A和L并聯，然后和B串聯，串聯兩端電壓不變，A燈兩端電壓逐漸減小，B燈兩端電壓逐漸增大，電鍵S閉合后，B燈立即亮，然后亮度逐漸加大，故AC錯誤，B正確；斷開S瞬間，L由于自感作用，線圈L充當電源對三個燈泡供電，A燈閃亮，然后逐漸熄滅。B燈、C燈的電流均瞬間減小，然后再逐漸減為零，B燈、C燈亮度均瞬間降低，然后逐漸熄滅，故D錯誤。7．(2024江蘇鹽城期初摸底質檢)如圖甲所示，兩足夠長的光滑平行導軌固定在水平面內，處于磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場中，導軌間距為L，一端連接阻值為R的電阻。一金屬棒垂直導軌放置，質量為m，接入電路的電阻為r。在金屬棒中點對棒施加一個水平向右、平行于導軌的拉力，棒與導軌始終接觸良好，導軌電阻不計，金屬棒在水平拉力作用下，速度v隨時間t按余弦規(guī)律變化，如圖乙所示，取水平向右為正方向，重力加速度為g。在t=0到t=T（1）拉力做的功；（2）拉力沖量的大小?！久麕熃馕觥浚?）速度隨時間的變化關系為電路中產生正弦式電流，電動勢的峰值電動勢的有效值產生的熱量解得安培力做的功由動能定理有解得（2）單匝線圈在勻強磁場中轉動產生交變電流的模型中，從平行磁感線位置開始轉動后的四分之一周期內，流過線圈的電量為（其中）將本題由于速度變化產生交變電流的情景與單匝線圈在勻強磁場中轉動產生交變電流的模型類比，可得根據動量定理又解得8.(2023湖南常德漢壽縣一中質檢)．（14分）如圖甲，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0為平行放置的水平金屬導軌，導軌間距SKIPIF1<0，左端接有SKIPIF1<0的定值電阻。寬度SKIPIF1<0的SKIPIF1<0區(qū)域I分布著方向豎直向上的勻強磁場SKIPIF1<0，其變化規(guī)律如圖乙所示。寬度SKIPIF1<0的SKIPIF1<0區(qū)域II無磁場，導軌SKIPIF1<0、SKIPIF1<0與金屬棒的動摩擦因數SKIPIF1<0，其余導軌均光滑。SKIPIF1<0右側區(qū)域III分布著足夠長的SKIPIF1<0的勻強磁場，其方向豎直向上。質量均為SKIPIF1<0，電阻均為SKIPIF1<0的導體棒CD、SP分別緊靠SKIPIF1<0右側、SKIPIF1<0左側。SKIPIF1<0時，CD在與導軌平行的恒力SKIPIF1<0的作用下由靜止開始運動，與SP碰撞前瞬間撤去F，之后CD與SP發(fā)生彈性碰撞，運動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且與導軌垂直，不計導軌電阻和空氣阻力，重力加速度取SKIPIF1<0，求：（1）CD從開始運動到即將與SP碰撞所用時間t；（2）SKIPIF1<0過程中CD上產生的焦耳熱Q；（3）整個運動過程中通過定值電阻R的電荷量。

【參考答案】．（1）0.5s；（2）1J；（3）3.2C【名師解析】（1）對導體棒CD，根據牛頓第二定律SKIPIF1<0而SKIPIF1<0解得a=8m/s，t=0.5s（2）在SKIPIF1<0內，根據法拉第電磁感應定律SKIPIF1<0由于CD、SP并聯后再與R串聯，因此干路電流強度SKIPIF1<0CD上產生的焦耳熱SKIPIF1<0（3）在SKIPIF1<0內，通過定值電阻R的電荷量SKIPIF1<0CD與SP碰前的速度SKIPIF1<0由于CD與SP質量相等，發(fā)生彈性碰撞，根據動量守恒和機械能守恒可知速度互換，碰后CD停止運動，而SP以v0的速度進入磁場B2，此時CD與R并聯，對導體棒SP，根據動量定理SKIPIF1<0而SKIPIF1<0聯立解得SKIPIF1<0而流過定值電阻R的電荷量SKIPIF1<0整個運動過程中通過定值電阻R的電荷量SKIPIF1<0.9.（2023遼寧教研聯盟二模）如圖（a），兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為L，底端接有一阻值為R的電阻。將一質量為m、阻值為R、長度也為L的金屬棒通過絕緣細繩懸掛在距離導軌底端h高度處?？臻g中存在方向垂直于導軌平面向里的勻強磁場，其磁感應強度B隨時間t變化，如圖（b）所示。已知在t0時刻，細繩剛好斷開，金屬棒開始向下運動，下落高度為d時達到最大速度（d<h）。金屬棒始終與軌道垂直且保持良好接觸。則下列說法正確的是（）A.金屬棒下落的最大速度為SKIPIF1<0B.金屬棒運動過程中機械能守恒C.細繩斷裂前電路的總功率為SKIPIF1<0D.細繩斷裂后至金屬棒達到最大速度的過程中，電路中產生的總熱量為SKIPIF1<0【參考答案】AC【名師解析】．金屬棒在下落的運動中，受重力和安培力的作用，由靜止開始做加速度減小的運動，當加速度減小到零時，金屬棒的速度最大，此時重力與安培力大小相等，則有SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0A正確；B．金屬棒運動過程中有重力做正功，安培力做負功，機械能不守恒，B錯誤；C．細繩斷裂前，由電磁感應定律可得，感應電動勢大小為SKIPIF1<0由電功率公式，可得電路中的電功率為SKIPIF1<0C正確；D．金屬棒向下運動到達到最大速度的過程中，由能量守恒定律可得SKIPIF1<0電路中產生的總熱量為SKIPIF1<0D錯誤。。10.（2023湖南衡陽二模）如圖所示，兩勻強磁場的磁感應強度SKIPIF1<0和SKIPIF1<0大小相等、方向相反，金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合。下列變化會在環(huán)中產生逆時針方向感應電流的是（）A同時增大SKIPIF1<0，減小SKIPIF1<0 B.同時減小SKIPIF1<0，增大SKIPIF1<0C.同時以相同的變化率增大SKIPIF1<0和SKIPIF1<0 D.同時以相同的變化率減小SKIPIF1<0和SKIPIF1<0【參考答案】A【名師解析】【詳解】AB.由于兩勻強磁場的磁感應強度SKIPIF1<0和SKIPIF1<0大小相等、方向相反，金屬圓環(huán)的直徑與兩磁場的邊界重合，變化前金屬圓環(huán)的磁通量為0，要使環(huán)中產生感應電流，金屬圓環(huán)的磁通量一定增大，并且環(huán)中產生逆時針方向感應電流,，感應電流產生的感應磁場方向垂直紙面向外，根據楞次定律可知，金屬圓環(huán)的磁通量變化只能向里增大，可能的變化如下：①SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同時增大，SKIPIF1<0增大比SKIPIF1<0增大快；②SKIPIF1<0和SKIPIF1<0同時減小，SKIPIF1<0減小比SKIPIF1<0減小慢；③同時增大SKIPIF1<0，減小SKIPIF1<0；選項A正確，B錯誤；同時以相同的變化率增大SKIPIF1<0和SKIPIF1<0或同時以相同的變化率減小SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，金屬圓環(huán)的磁通量始終為0，不會產生感應電流，選項CD錯誤。。11．（2023年河北示范性高中調研）如圖甲所示，間距為L＝1m的長直平行金屬導軌PQ、MN水平放置，其右端接有阻值為R＝1.5Ω的電阻，一阻值為r＝0.5Ω、質量為m＝0.2kg、長度為L的金屬棒ab垂直導軌放置于距導軌右端d＝2m處，與兩導軌保持良好接觸。整個裝置處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度的大小隨時間變化的情況如圖乙所示。在0~1.0s內金屬棒ab保持靜止，1.0s后金屬棒在水平外力的作用下運動，使回路的電流為零。導軌電阻不計，重力加速度SKIPIF1<0，滑動摩擦力等于最大靜摩擦力。下列說法正確的是（）A．動摩擦因數需等于0.5 B．前2s內通過電阻R的電荷量為2CC．1s后金屬棒做勻加速直線運動 D．第2s內金屬棒的位移為1m【參考答案】．D【名師解析】：在0~1.0s內，由法拉第電磁感應定律可得電動勢為SKIPIF1<0由閉合電路的歐姆定律得電流的大小為SKIPIF1<0由金屬棒靜止可知最大靜摩擦力大于等于安培力SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0，A選項錯誤。0~1s內電流恒定為