秘籍12-楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律-備戰(zhàn)2020年高考物理之搶分秘籍(原卷版)

秘籍12楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律高考頻度：★★★★☆難易程度：★★★★★考向一楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律真題演練【典例1】（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅰ卷）空間存在一方向與直面垂直、大小隨時(shí)間變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其邊界如圖（a）中虛線MN所示，一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上。t=0時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖（a）所示。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖（b）所示，則在t=0到t=t1的時(shí)間間隔內(nèi)A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時(shí)針?lè)较駽．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求解的是一個(gè)回路中某段時(shí)間內(nèi)的平均電動(dòng)勢(shì)，在磁通量均勻變化時(shí)，瞬時(shí)值才等于平均值．(2)利用公式E＝nSeq\f(ΔB,Δt)求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積．(3)通過(guò)回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路電阻R有關(guān)，與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，與Φ是否均勻變化無(wú)關(guān)．推導(dǎo)如下：q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(nΔΦ,ΔtR)Δt＝eq\f(nΔΦ,R).模擬精煉（2019·山東省濰坊市教科院高三高考模擬）如圖甲所示，絕緣的水平桌面上放置一金屬圓環(huán)，在圓環(huán)的正上方放置一個(gè)螺線管，在螺線管中通入如圖乙所示的電流，電流從螺線管a端流入為正。以下說(shuō)法正確的是A．0~1s內(nèi)圓環(huán)面積有擴(kuò)張的趨勢(shì)B．1s末圓環(huán)對(duì)桌面的壓力小于圓環(huán)的重力C．1~2s內(nèi)和2~3s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向相反D．從上往下看，0~2s內(nèi)圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?、后沿逆時(shí)針?lè)较蚩枷蚨姶鸥袘?yīng)中的圖像問(wèn)題真題演練【典例2】（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷）如圖，兩條光滑平行金屬導(dǎo)軌固定，所在平面與水平面夾角為θ，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)。虛線ab、cd均與導(dǎo)軌垂直，在ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。將兩根相同的導(dǎo)體棒PQ、MN先后自導(dǎo)軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。已知PQ進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)加速度變小恰好為零，從PQ進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到MN離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域?yàn)橹?，流過(guò)PQ的電流隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是電磁感應(yīng)圖像問(wèn)題解題“5步曲”第1步：明確圖像的種類．是Bt圖、It圖、vt圖、Ft圖或是Et圖等；第2步：分析電磁感應(yīng)的具體過(guò)程．明確運(yùn)動(dòng)分成幾個(gè)階段(根據(jù)磁通量的變化特征或切割特點(diǎn)分析)；第3步：寫出函數(shù)方程．結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律等寫出函數(shù)方程；第4步：進(jìn)行數(shù)學(xué)分析．根據(jù)函數(shù)方程進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，例如分析斜率的變化、截距等；第5步：得結(jié)果．畫圖像或判斷圖像．模擬精煉(多選)有一變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于如圖甲所示的線圈平面，若規(guī)定磁場(chǎng)垂直線圈平面向里為磁感應(yīng)強(qiáng)度B的正方向，電流從a經(jīng)R流向b為電流的正方向．現(xiàn)已知R中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，那么垂直穿過(guò)線圈平面的磁場(chǎng)可能是圖中的()考向三電磁感應(yīng)中的電路和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題真題演練【典例3】（2019·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷）如圖，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩根位于同一水平面內(nèi)的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌，兩相同的光滑導(dǎo)體棒ab、cd靜止在導(dǎo)軌上。t=0時(shí)，棒ab以初速度v0向右滑動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用v1、v2表示，回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是“四步法”分析電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題解決電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的一般思路是“先電后力”，具體思路如下：(1)“源”的分析：分離出電路中由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的電源，確定電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.(2)“路”的分析：弄清串、并聯(lián)關(guān)系，由閉合電路的歐姆定律求電流，確定安培力F安．(3)“力”的分析：確定桿或線圈的受力情況，求合力．(4)“運(yùn)動(dòng)”的分析：由力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系確定運(yùn)動(dòng)模型．模擬精煉如圖所示，兩根與水平面成θ＝30°角的足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)＝2m，導(dǎo)軌底端接有阻值為1Ω的電阻R，導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì)．整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T．現(xiàn)有一長(zhǎng)度也為L(zhǎng)、質(zhì)量為m＝0.4kg、電阻不計(jì)的金屬棒用輕質(zhì)細(xì)繩通過(guò)光滑輕質(zhì)定滑輪與質(zhì)量為M＝0.8kg的物體相連，滑輪與金屬棒之間的細(xì)繩與導(dǎo)軌平面平行且與金屬棒垂直．將金屬棒與物體M由靜止釋放，棒沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)一段距離后以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，棒與兩導(dǎo)軌始終保持垂直接觸，不計(jì)空氣阻力．(取重力加速度(1)求金屬棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v大??；(2)當(dāng)棒的速度為0.5v時(shí)，求棒的加速度大?。枷蛩碾姶鸥袘?yīng)中的能量問(wèn)題真題演練【典例4】(2019·天津卷)如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長(zhǎng)度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好．MN兩端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內(nèi)存在豎直向下均勻增加的磁場(chǎng)，磁通量變化率為常量k.圖中虛線右側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.PQ的質(zhì)量為m，金屬導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)、電阻忽略不計(jì)．(1)閉合S，若使PQ保持靜止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；(2)斷開(kāi)S，PQ在上述恒力作用下，由靜止開(kāi)始到速度大小為v的加速過(guò)程中流過(guò)PQ的電荷量為q，求該過(guò)程安培力做的功W.電磁感應(yīng)與能量問(wèn)題的解題方法(1)安培力做的功是電能和其他形式的能之間相互轉(zhuǎn)化的“橋梁”，用框圖表示如下：電能eq\o(→,\s\up7(W安),\s\do5(W安))eq\o(*,\s\up7(>0),\s\do5(<0))其他形式的能(2)明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化．如有摩擦力做功，必有內(nèi)能產(chǎn)生；有重力做功，重力勢(shì)能必然發(fā)生變化；安培力做負(fù)功，必然有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能；(3)根據(jù)不同物理情景選擇動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系，列方程求解問(wèn)題．模擬精煉(2020·廣東省惠州市模擬)如圖所示，足夠長(zhǎng)的粗糙絕緣斜面與水平面成θ＝37°角放置，在斜面上虛線aa′和bb′與斜面底邊平行，在aa′、bb′圍成的區(qū)域有垂直斜面向上的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1T；現(xiàn)有一質(zhì)量為m＝10g、總電阻R＝1Ω、邊長(zhǎng)d＝0.1m的正方形金屬線圈MNQP，讓PQ邊與斜面底邊平行，從斜面上端靜止釋放，線圈剛好勻速穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域．已知線圈與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.5，(取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos(1)線圈進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)的速度大??；(2)線圈釋放時(shí)，PQ邊到bb′的距離；(3)整個(gè)線圈穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，線圈上產(chǎn)生的焦耳熱．橫掃千軍1．(2019·河南濮陽(yáng)一模)如圖甲所示，光滑“∠”形金屬支架ABC固定在水平面上，支架處在垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一金屬導(dǎo)體棒EF放在支架上，用一輕桿將導(dǎo)體棒與墻固定連接，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直于水平面向下為正方向，則下列說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力最大B．t2時(shí)刻輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力最大C．t2到t3時(shí)間內(nèi)，輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小D．t2到t4時(shí)間內(nèi)，輕桿對(duì)導(dǎo)體棒的作用力方向不變2．(2019·山東日照聯(lián)考)如圖甲所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，若線圈ab中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線如圖乙所示，則在這段時(shí)間內(nèi)，下列關(guān)于線圈cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流icd與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是()3．(2019·遼寧沈陽(yáng)聯(lián)考)如圖所示，有兩個(gè)相鄰的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B，磁場(chǎng)方向相反，且與紙面垂直，磁場(chǎng)區(qū)域在x軸方向?qū)挾染鶠閍，在y軸方向足夠?qū)?，現(xiàn)有一高為a的正三角形導(dǎo)線框從圖示位置開(kāi)始向右勻速穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．若以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍谙铝羞x項(xiàng)中，線框中感應(yīng)電流i與線框移動(dòng)距離x的關(guān)系圖象正確的是()4．如圖所示，有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框abcd，由距勻強(qiáng)磁場(chǎng)上邊界H處?kù)o止釋放，其下邊剛進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)恰好能做勻速直線運(yùn)動(dòng)．勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾纫矠長(zhǎng).ab邊開(kāi)始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)記為t1，cd邊出磁場(chǎng)時(shí)記為t2，忽略空氣阻力，從線框開(kāi)始下落到cd邊剛出磁場(chǎng)的過(guò)程中，線框的速度大小v、加速度大小a、ab兩點(diǎn)的電壓大小Uab、線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q隨時(shí)間t的變化圖象可能正確的是()5．(多選)如圖甲所示，左側(cè)接有定值電阻R＝3Ω的水平平行且足夠長(zhǎng)的粗糙導(dǎo)軌處于垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，導(dǎo)軌間距L＝1m．一質(zhì)量m＝2kg、接入電路的阻值r＝1Ω的金屬棒在拉力F的作用下由靜止開(kāi)始從CD處沿導(dǎo)軌向右加速運(yùn)動(dòng)，金屬棒的v-x圖象如圖乙所示．若金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，取g＝10m/s2，則金屬棒從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)的位移為x1＝1m的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．金屬棒中感應(yīng)電流的方向?yàn)镃→DB．拉力F做的功為16JC．通過(guò)電阻的電荷量為0.25CD．定值電阻產(chǎn)生的焦耳熱為0.75J6．(多選)(2019·河南洛陽(yáng)一模)如圖所示，在傾角為θ的斜面上固定兩根足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ和MN，兩導(dǎo)軌間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌處于磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．有兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a、b，先將a棒垂直導(dǎo)軌放置，用跨過(guò)光滑定滑輪的細(xì)線與物塊c連接，連接a棒的細(xì)線平行于導(dǎo)軌，由