高三物理二轮复习 课前诊断-电磁感应综合问题.doc

课前诊断电磁感应综合问题考点一楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用1.考查法拉第电磁感应定律的应用(2014江苏高考)如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()A.B.C. D.解析：选B由Enn可得：En，B正确。2考查楞次定律及其应用(多选)(2016镇江模拟)航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示。当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去。现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率铜铝。则合上开关S的瞬间()A从右侧看，环中产生沿逆时针方向的感应电流B铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力C若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射D电池正、负极调换后，金属环仍能向左弹射解析：选BCD闭合开关S的瞬间，金属环中向右的磁场磁通量增大，根据楞次定律，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，A错误；由于电阻率铜铝，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，铜环中产生的感应电流大于铝环中产生的感应电流，由安培力公式可知，铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力，B正确；若将金属环置于线圈右侧，则闭合开关S的瞬间，从右侧看，环中产生沿顺时针方向的感应电流，环将向右弹射，C正确；电池正、负极调换后，同理可以得出金属环仍能向左弹射，D正确。3考查法拉第电磁感应定律与楞次定律的综合应用(多选)(2016全国甲卷)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍解析：选AB由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势EBl2知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由PI2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误。 4考查导体棒切割磁感线产生的电动势大小和方向分析(2016杭州市五校联盟“一诊”)如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆PQ以速度v向右匀速移动，已知磁场的磁感应强度为B、方向垂直于导轨平面(即纸面)向外，导轨间距为l，闭合电路acQPa中除电阻R外，其他部分的电阻忽略不计，则()A电路中的感应电动势EIlBB电路中的感应电流IC通过电阻R的电流方向是由a向cD通过PQ杆中的电流方向是由Q向P解析：选B导体杆垂直切割磁感线，产生的感应电动势为：EBlv，故A错误；电路中的感应电流为：I，故B正确；由右手定则可知，PQ中产生的感应电流从P流向Q，通过R的电流方向从c流向a，故C、D错误。考点二电磁感应中的图像问题5.考查电磁感应中感应电流的图像(2016邯郸调研)如图中有A、B两个线圈。线圈B连接一电阻R，要使流过电阻R的电流大小恒定，且方向由c点流经电阻R到d点。设线圈A中电流i从a点流入线圈的方向为正方向，则线圈A中的电流随时间变化的图像是()解析：选A要产生流过电阻R的电流大小恒定，且方向由c点流经电阻R到d点，则有先从b电流流入，且大小减小，根据楞次定律与右手螺旋定则可知，符合要求，故A正确。当电流i从a点流入线圈，且大小减小时，根据楞次定律可知，电流从d点流经电阻R到c点，故B错误。要使流过电阻R的电流大小恒定，根据法拉第电磁感应定律，则通入电流必须均匀变化，故C、D错误。6考查电磁感应中感应电流和安培力的图像问题(多选)(2016江西省重点中学盟校联考)如图甲所示，正六边形导线框abcdef放在匀强磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。t0时刻，磁感应强度B的方向垂直纸面向里，设产生的感应电流顺时针方向为正、竖直边cd所受安培力的方向水平向左为正。则下面关于感应电流i和cd所受安培力F随时间t变化的图像正确的是()解析：选AC02 s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向，为正值。根据法拉第电磁感应定律，EB0S为定值，则感应电流为定值，I0。在23 s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为顺时针方向，为正值，大小与02 s内相同。在34 s内，磁感应强度垂直纸面向外，且逐渐减小，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与02 s内相同。在46 s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针方向，为负值，大小与02 s内相同。故A正确，B错误。在02 s内，磁场的方向垂直纸面向里，且逐渐减小，电流恒定不变，根据安培力公式FBIL，则安培力逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值。0时刻安培力大小为F2B0I0L。在23 s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐增大，根据FBIL，则安培力逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，为正值，3 s末安培力大小为B0I0L。在34 s内，磁感应强度方向垂直纸面向外，且逐渐减小，则安培力大小逐渐减小，cd边所受安培力方向向右，为负值，第4 s初的安培力大小为B0I0L。在46 s内，磁感应强度方向垂直纸面向里，且逐渐增大，则安培力大小逐渐增大，cd边所受安培力方向向左，6 s末的安培力大小2B0I0L。故C正确，D错误。7考查电磁感应中各物理量随时间变化图像问题(2016北京四中高三期末)如图甲所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成角，M、P两端接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图像如图乙所示。下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量、磁通量的变化率、棒两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图像，其中正确的是()解析：选B由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而A图描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，故A错误；回路中的感应电动势为E感应电流为：I，由图可知：Ikt，即kt，故有：k(Rr)t，所以图像B正确；I均匀增大，棒两端的电势差UabIRkRt，则知Uab与时间t成正比，故C错误。通过导体棒的电量为：qItkt2，故q t图像为抛物线，并非过原点的直线，故D错误。考点三电磁感应中的电路综合问题8.考查电源的电动势与其路端电压的关系(2016衡水市冀州中学检测)如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为()A. B.C. DBav解析：选A当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为：EB2a2BaBav；金属环并联的电阻为：R并RRAB两端的电压是路端电压，AB两端的电压大小为：UEBav，A正确。9考查电磁感应现象与带电粒子的偏转(2016汕头模拟)如图所示，质量为M的导体棒ab的电阻为r，水平放在相距为l的竖直光滑金属导轨上。导轨平面处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向外的匀强磁场中。左侧是水平放置、间距为d的平行金属板，导轨上方与一可变电阻R连接，导轨电阻不计，导体棒与导轨始终接触良好。重力加速度为g。(1)调节可变电阻的阻值为R13r，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，将带电荷量为q的微粒沿金属板间的中心线水平射入金属板间，恰好能匀速通过。求棒下滑的速率v和带电微粒的质量m。(2)改变可变电阻的阻值为R24r，同样在导体棒沿导轨匀速下滑时，将该微粒沿原来的中心线水平射入金属板间，若微粒最后碰到金属板并被吸收。求微粒在金属板间运动的时间t。解析：(1)棒匀速下滑，有MgBIl，解得I，又I，将R13r代入，两式联立解得v。带电微粒在板间匀速运动，有mgq，UIR1I3r，联立解得带电微粒的质量m。(2)导体棒沿导轨匀速下滑，回路电流保持不变，金属板间的电压UIR2I4r，电压增大使微粒射入后向上偏转，有qmgma，at2，联立解得微粒在金属板间运动的时间t 。答案：(1)(2) 考点四电磁感应中的动力学问题10.考查倾斜导轨上单杆切割磁感线的情况(多选)(2016唐山第二次模拟)如图所示，固定倾斜放置的平行导轨足够长且电阻不计，倾角为，导轨间距为L，两阻值均为R的导体棒ab、cd置于导轨上，棒的质量均为m，棒与导轨垂直且始终保持良好接触。整个装置处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，开始时导体棒ab、cd均处于静止状态，现给cd一平行于导轨平面向上的恒力F，使cd向上做加速运动。到t0时刻时，cd棒的位移为x，速度达到v0，ab棒刚好要向上滑动。棒与导轨的动摩擦因数均为，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则在0t0的过程中() Aab棒受到的安培力一直增大Bab棒受到导轨的摩擦力一直增大Ccd棒克服安培力的功为Fxmgxcos mv02D在t0时刻突然撤去拉力的一瞬间，cd棒的加速度为解析：选ADcd向上做加速运动，速度逐渐增大，切割磁感线产生的感应电动势逐渐增大，回路中的感应电流逐渐增大，由F安BIL可知，ab棒受到的安培力一直增大，故A正确；ab棒受到导轨的摩擦力先沿导轨平面向上，后沿导轨平面向下，其大小先变小后变大，故B错误；设克服安培做的功为W安，则由动能定理得FxW安mgxcos mgxsin mv02，W安Fxmgxcos mgxsin mv02，故C错误；在t0时刻突然撒去拉力的一瞬间，感应电动势EBLv0，回路电流I，cd棒所受安培力F安BIL，由牛顿第二定律得mgsin mgcos F安ma，ab棒刚好要向上滑动，则有mgsin mgcos F安，联立解得a，故D正确。11考查水平导轨上单杆切割磁感线的情况(2016河南省中原名校高三第三次联考)如图甲所示，在水平桌面上固定着两根相距L20 cm、相互平行的无电阻轨道P、Q，轨道一端固定一根电阻r0.02 的导体棒a，轨道上横置一根质量m40 g、电阻可忽略不计的金属棒b，两棒相距也为L20 cm。该轨道平面处在磁感应强度大小可以调节的竖直向上的匀强磁场中。开始时，磁感应强度B00.10 T。设棒与轨道间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g10 m/s2。(1)若保持磁感应强度B0的大小不变，从t0时刻开始，给b棒施加一个水平向右的拉力，使它由静止开始做匀加速直线运动。此拉力F的大小随时间t变化关系如图乙所示。求b棒做匀加速运动的加速度及b棒与导轨间的滑动摩擦力。(2)若从t0开始，磁感应强度B随时间t按图丙中图像所示的规律变化，求在金属棒b开始运动前，这个装置释放的热量是多少？解析：(1)由图像可得到拉力F与t的大小随时间变化的函数表达式为FF0t0.40.1t当b棒匀加速运动时，根据牛顿第二定律有：FfF安ma，F安B0ILIva