（浙江选考）2019年高考物理二轮复习专题19电磁感应规律及其应用试题（含解析）.docx

电磁感应规律及其应用 电磁感应概念 1电磁感应现象当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中有感应电流产生的现象。2产生感应电流的条件(1)条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化。(2)特例：闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线运动。3产生电磁感应现象的实质电磁感应现象的实质是产生感应电动势，如果回路闭合则产生感应电流；如果回路不闭合，则只有感应电动势，而无感应电流。 4楞次定律（1）内容：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（2）运用楞次定律判定感应电流方向的步骤：a明确穿过闭合电路的原磁场方向；b明确穿过闭合电路的原磁通量是如何变化的；c根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；d利用安培定则判定感应电流的方向。1产生感应电流的条件(1)闭合回路；(2)磁通量发生变化。2磁通量发生变化的三种常见情况(1)磁场强弱不变，回路面积改变；(2)回路面积不变，磁场强弱改变；(3)回路面积和磁场强弱均不变，但二者的相对位置发生改变。3.楞次定律应用的推广楞次定律描述的是感应电流与磁通量变化之间的关系，常用于判断感应电流的方向或其所受安培力的方向，一般有以下四种呈现方式：1阻碍原磁通量的变化“增反减同”；2阻碍相对运动“来拒去留”；3使线圈面积有扩大或缩小的趋势“增缩减扩”；4阻碍原电流的变化（自感现象）“增反减同”。 站报道，明尼苏达大学的研究人员发现，一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言，只要略微提高温度。这种合金就会变成强磁性合金，从而使环绕它的线圈中产生电流，其简化模型如图图示.A为圆柱型合金材料，B为线圈。套在圆柱形合金材料上，线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热，则A变成两端为磁极的强磁合金，下列判断正确的是AB中一定产生逆时针方向的电流BB中一定产生顺时针方向的电流CB线圈一定有收缩的趋势DB线圈一定有扩张的趋势【答案】D 法拉第电磁感应定律1感应电动势(1)概念：在电磁感应现象中产生的电动势。(2)产生条件：穿过回路的磁通量发生改变，与电路是否闭合无关。(3)方向判断：感应电动势的方向用楞次定律或右手定则判断。2法拉第电磁感应定律(1)内容：电路中感应电动势的大小与穿过这一电路的磁通量变化率成正比。(2)公式：En，其中n为线圈匝数。(3)感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I。3导体切割磁感线时的感应电动势(1)导体垂直切割磁感线时，感应电动势可用EBlv求出，式中l为导体切割磁感线的有效长度。(2)导体棒在磁场中转动时，导体棒以端点为轴，在匀强磁场中垂直于磁感线方向匀速转动产生感应电动势EBlBl2(平均速度等于中点位置的线速度l)。一、法拉第电磁感应定律的应用（1）磁通量的变化由磁场变化引起时，当S=Lx，且n=1时，公式为导体切割磁感线产生的感应电动势E=BLv（2）磁通量的变化由面积变化引起时，（3）磁通量的变化由磁场和面积变化共同引起时， （4）平均感应电动势二、E=BLv使用时注意的问题1公式E=BLv的使用条件：（1）匀强磁场；（2）L为切割磁场的有效长度；（3）B、L、v三者相互垂直；如不垂直，用E=BLvsin 求解，为B与v方向间的夹角。2瞬时性：（1）若v为瞬时速度，则E为瞬时感应电动势；（2）若v为平均速度，则E为平均感应电动势，即。3有效长度：导体与v垂直方向上的投影长度。图中有效长度分别为：甲，；乙，沿v1方向运动时为，沿v2方向运动时为0；丙，沿v1方向运动时为，沿v2方向运动时为0，沿v3方向运动时为R。 1如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的成面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是（）A在02t0时间内，导轨棒受到的导轨的摩擦力方向先向左后向右，大小不变B在0t0内，通过导体棒的电流方向为N到MC在t02t0内，通过电阻R的电流大小为D在02t0时间内，通过电阻R的电荷量为【答案】B由图乙所示图象可知，0t0内磁感应强度减小，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律可知，为阻碍磁通量的减少，导体棒具有向右的运动趋势，导体棒受到向左的摩擦力，在t02t0内，穿过回路的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，导体棒有向左的运动趋势，导体棒受到向右的摩擦力，在两时间段内摩擦力方向相反；0t0内产生的感应电动势与感应电流的大小不变，但磁感应强度是不会的，所以安培力是变化的，同理，在t02t0内安培力也是变化的，所以02t0内摩擦力的大小也是变化的，故A错误；由图乙所示图象可知，在0t0内磁感应强度减小，穿过闭合回路的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，通过导体棒的电流方向为N到M，故B正确；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在t02t0内感应电动势：，感应电流为：，故C错误；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在0t0内感应电动势：；感应电流为：，电荷量：；同理，在t02t0内的电荷量：q2I2t0 ；由于在0t0内的电流方向与t02t0内感应电流的方向相反，所以在02t0时间内，通过电阻R的电荷量为：qq2q1故D错误。故选B.2下列说法正确的是( )A处于静电平衡的导体,内部的电场强度和电势均为零B电势、电势差、电势能都是电能的概念,都与放入电场中的电荷无关C电动势数值上就等于电源正负极之间的电压D金属中的涡流会产生热量,生活中的电磁炉是利用这原理而工作的【答案】D【解析】处于静电平衡的导体,内部的电场强度为零，导体是等势体，电势不为零，选项A错误；电势、电势差、电势能都是电能的概念，电势、电势差与放入电场中的电荷无关，而电势能与放入电场中的电荷有关，选项B错误；电动势数值上就等于外电路断开时电源正负极之间的电压，选项C错误；金属中的涡流会产生热量，生活中的电磁炉是利用这原理而工作的，选项D正确；故选D. 3如图所示电路中，A、B是相同的两小灯，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计，调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时A断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭B断开S时，通过B灯的电流方向与跟电流方向相同C合上S时，B比A先到达正常发光状态D两灯同时点亮、同时熄灭【答案】C4如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断正确的是AS闭合瞬间，B灯先亮，A逐渐变亮BS闭合后电路稳定前，B先亮一下再逐渐变暗，A逐渐变暗CS闭合后电路稳定后，A灯和B灯亮度相同DS闭合后电路稳定后，再断开S时，A灯要亮一下再熄灭【答案】D5如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（）A合上开关S时，A1和A2同时亮B断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭C断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭D断开开关S时，流过A2的电流方向向右【答案】B【解析】当开关S闭合时，灯A2立即发光，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来，所以灯A2比灯A1先亮；由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A错误；稳定后当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左，故B正确，CD错误。所以B正确，ACD错误。6图为演示自感现象实验装置的电路图，电源的电动势为E，内阻为r。A是灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻。实验时，闭合开关S，电路稳定后，灯泡A正常发光。下列说法正确的是A闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流等于线圈L中电流B闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流大于线圈L中电流C电路稳定后突然断开开关S，灯泡A立即熄灭D电路稳定后突然断开开关S，灯泡A闪亮一下再熄灭【答案】D1（浙江省普通高校2018年4月选考招生物理试卷）如图所示，在竖直平面内建立xOy坐标系，在、范围内存在一具有理想边界，方向垂直直面向内的匀强磁场区域。一边长、质量、电阻的匀质正方形刚性导线框abcd处于图示位置，其中心的坐标为。现将线框以初速度水平向右抛出，线框在进入磁场过程中速度保持不变，然后在磁场中运动，最后从磁场右边界离开磁场区域，完成运动全过程。线框在全过程中始终处于xOy平面内，其ab边与x轴保持平行，空气阻力不计。求：（1）磁感应强度B的大小；（2）线框在全过程中产生的焦耳热Q；（3）在全过程中，cb两端的电势差与线框中心位置的x坐标的函数关系。【答案】（1）2T（2）0.0375J（3） （2）全过程根据动量定理：而，联立可得：而全过程根据能量守恒定律：联立解得：故本题答案是：（1）2T（2）0.0375J（3）2（浙江省2018年 11月选考科目考试物理试题）如图所示，在间距L=0.2m的两光滑平行水平金属导轨间存在方向垂直于纸面（向内为正）的磁场，磁感应强度为分布沿y方向不变，沿x方向如下： 导轨间通过单刀双掷开关S连接恒流源和电容C=1F的未充电的电容器，恒流源可为电路提供恒定电流I=2A，电流方向如图所示。有一质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨静止放置于x0=0.7m处。开关S掷向1，棒ab从静止开始运动，到达x3=0.2m处时，开关S掷向2。已知棒ab在运动过程中始终与导轨垂直。求：（提示：可以用Fx图象下的“面积”代表力F所做的功）（1）棒ab运动到x1=0.2m时的速度v1；（2）棒ab运动到x2=0.1m时的速度v2；（3）电容器最终所带的电荷量Q。【答案】（1）2m/s（2）（3） 【解析】（1）安培力，加速度，速度；（2）在区间，安培力，如图所示安培力做功；根据动能定理可得，解得；（3）根据动量定理可得，电荷量，在处的速度，联立解得；3（浙江省2017普通高校招生选考科目考试物理试题）间距为的两平行金属导轨由水平部分和倾斜部分平滑连接而成，如图所示,倾角为的导轨处于大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间中，水平导轨上的无磁场区间静止放置一质量为3的“联动双杆”（由两根长为的金属杆，和，用长度为L的刚性绝缘杆连接而成），在“联动双杆”右侧存在大小为，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区间，其长度大于L，质量为，长为的金属杆，从倾斜导轨上端释放，达到匀速后进入水平导轨（无能量损失），杆与“联动双杆”发生碰撞后杆和合在一起形成“联动三杆”，“联动三杆”继续沿水平导轨进入磁场区间并从中滑出，运动过程中，杆、和与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆、和电阻均为。不计摩擦阻力和导轨电阻，忽略磁场边界效应。求：（1）杆在倾斜导轨上匀速运动时的速度大小；（2）联动三杆进入磁场区间II前的速度大小；（3）联动三杆滑过磁场区间II产生的焦耳热 【答案】(1) (2) 1.5m/s (3)0.25J【解析】沿着斜面正交分解，最大速度时重力分力与安培力平衡 (1)感应电动势 电流 安培力 匀速运动条件 代入数据解得：（2）由定量守恒定律 解得： 综上所述本题答案是：(1) (2) 1.5m/s (3)0.25J。 8（浙江省杭州市2019届高三上学期物理模拟）当下特斯拉旗下的美国太空探索技术公司（SpaceX）正在研发一种新技术，实现火箭回收利用，效削减太空飞行成本，其中有一技术难题是回收时如何减缓对地的碰撞，为此设计师马斯克在返回火箭的底盘安装了4台电磁缓冲装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓火箭对地的冲击力。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，虚线框内为该电磁缓的结构示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的缓冲箭体在缓冲装置的底板上，沿竖直方向固定着两个光滑水平绝缘导轨PQ、MN缓冲装置的底部，安装电磁铁（图中未画出），能产生垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L假设缓冲车以速度v0与地面碰撞后，滑块K立即停下，此后线圈与轨道的磁场作用力使火箭减速，从而实现缓冲，一切摩擦阻力不计，地球表面的重力加速度为g。（1）求滑块K的线圈中最大感应电动势的大小；（2）若缓冲车厢向前移动距离H后速度为零，则此过程中每个缓冲线圈中通过的电量和产生的焦耳热各是多少？【答案】（1）nBLv0（2）n；mv02（2）由法拉第电磁感应定律得：，其中=BL2由欧姆定律得： 又 代入整理得：此过程线圈abcd中通过的电量为：q=n由功能关系得：线圈产生的焦耳热为：Q=mv029（浙江省杭州市2019届高三上学期物理模拟 ）用导线绕一圆环，环内有一用同样导线折成的内接正方形线框，圆环与线框绝缘，如图1所示。圆环的半径R=2 m，导线单位长度的电阻r0=0.2 /m。 把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面（纸面）向里。磁感应强度B随时间t变化如图2所示。求：（1）正方形产生的感应电动势；（2）在02.0 s内，圆环产生的焦耳热；（3）若不知道圆环半径数值，在02.0 s内，导线圆环中的电流与正方形线的电流之比。【答案】（1）4V（2）31.75J（3） （3）正方形方框中的电流为： 导线圆环中的电流为： 导线圆环中的电流与正方形线框的电流之比：10（浙江省杭州八中2019届上学期高三周末自测卷）某校航模兴趣小组设计了一个飞行器减速系统，有摩擦阻力、电磁阻尼、空气阻力系统组成，装置如图所示，匝数N=100匝、面积S=、电阻r=0.1的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的磁场，其变化率k=1.0T/s.线圈通过电子开关S连接两根相互平行、间距L=0.5m的水平金属导轨，右端连接R=0.2的电阻，其余轨道电阻不计。在导轨间的区域1中存在水平向右、长度为d=8m的匀强磁场，磁感应强度为B2，大小在范围内可调；在区域2中存在长度足够长、大小为0.4T、方向垂直纸面向里的匀强磁场。飞行器可在轨道间运动，其下方固定有一根长为L=0.5m、电阻也为R=0.2的导体棒AB，与导轨良好接触，飞行器(含导体棒)总质量m=0.5kg。在电子开关闭合的同时，飞行器以的初速度从图示位置开始运动，已知导体棒在区域1中运动时与轨道间的动摩擦因素=0.5，其余各处摩擦均不计。(1)飞行器开始运动时，求AB棒上的电流方向和两端的电压U；(2)为使导体棒AB能通过磁场区域1，求磁感应强度应满足的条件；(3)若导体棒进入磁场区域2左边界PQ时，会触发电子开关S断开，同时飞行器会打开减速伞，已知飞行器受到的空气阻力f与运动速度v成正比。即.当取合适值时导体棒在磁场区域2中的位移最大，求此最大位移x.【答案】（1）10A ；2V （2）0.8T （3）8m【解析】(1)根据楞次定律。导体棒上电流B到A 线圈的感应电动势为 流过导体棒的电流导体棒两端