2017年高考物理(考点解读+命题热点突破)专题11电磁感应定律及其应用

1、专题 11 电磁感应定律及其应用【考向解读】 电磁感应是电磁学中最为重要的内容，也是高考命题频率最高的内容之一。题型多为选择题、 计算题。主要考查电磁感应、楞次定律、法拉第电磁感应定律、自感等知识。本部分知识多结合电学、力 学部分出压轴题，其命题形式主要是电磁感应与电路规律的综合应用、电磁感应与力学规律的综合应用、 电磁感应与能量守恒的综合应用。复习中要熟练掌握感应电流的产生条件、感应电流方向的判断、感应电 动势的计算，还要掌握本部分内容与力学、能量的综合问题的分析求解方法。预测高考基础试题重点考查 法拉第电磁感应定律及楞次定律和电路等效问题综合试题还是涉及到力和运动、动量守恒、能量守恒、 电

2、路分析、安培力等力学和电学知识主要的类型有滑轨类问题、线圈穿越有界磁场的问题、电磁感应图 象的问题等此除日光灯原理、磁悬浮原理、电磁阻尼、超导技术这些在实际中有广泛的应用问题也要引 起重视。【命题热点突破一】电磁感应图象问题例 1、【2016 四川卷】如图 1-所示，电阻不计、间距为I的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=FO+kv（F。、量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好金属棒中感应电流为电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有（）方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R质量为m

3、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到k是常i，受到的安培力大小为FA,电阻R两端的【答BC【解析】设金属棒在某一时刻速度为V,由题意可知，感应电动势E=Blv，感应电流1= 占Bl由2BIR即1-v；安培力FA=BI1=希v，方向水平向左，即FA反v；R两端电压XIR=丽v,即v；v,感应电流功率P=EI=，即Pxv2.X X X XRX X X X XND2因为金属棒从静止出发，所以FoO，且F合0,即a0,加速度方向水平向右.2 2BlFO一一(1)若k=,F合=呂，即a= ,金属棒水平向右做匀加速直线运动，有v=at，说明v*t,即卩I*t,R+rmFA*t,UR*t,P*t2,所以在此

4、情况下没有选项符合;(2)若 泻三F龐丫増大而増大，即盘随丫増大而増大，说明金属棒在做加速度增大的加速运动，根据四 ATr个物理量与速度的关系可知 3 选项符合；若 B 咚随丫増大而减小，即授随丫増大而减小，说明金属棒在做加速度减小的加速运动，直到加AT*速度减小为 D 后金属棒俶匀速直线运动，根据四个物理量与速度关系可知 C 选项符合；综上所述臥 C 选项符合題意.【变式探究】(2015 高考山东卷)如图甲，R 为定值电阻，两金属圆环固定在同一绝缘平面内左端连接在一周期为TO的正弦交流电源上，经二极管整流后，通过R)的电流i始终向左，其大小按图乙所示规律变化. 规【解析】圆环内磁场的变化周期

5、为0.5TO,则产生的感应电动势的变化周期也一定是0.5TO，四个图象中,只有 C 的变化周期是 0.5TO，根据排除法可知，C 正确.分析金由牛顿第二定律可得22Bl2 2RT7v，而加速度a=葺Uabt图象可能正确的是3解析：在线框进入啟场时，切割硯感线的有效长度逐渐増加，当线框即将完全进入蹴场时切割磁感线的有效长度最犬，产生的感应电流最大，此过程电流方冋为逆时针方向-整个线框在磁场中运动时，不产生 感应电渍.当线框离幵磁场时，产生的感应电渍方向为顺时针方向，目切割晞感线的有效长度逐渐减小， 产生的感应电流逐渐减小，所 tA 选项D正确.答案：D【总结提升】分析电磁感应图象问题要注意的四点

6、(1)注意初始时刻的特征，如初始时刻感应电流是否为零，感应电流的方向如何.注意看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应.(3) 注意观察图象的变化趋势，看图象斜率的大小、图象的曲直是否和物理过程相对应.(4) 优先采取排除法.【命题热点突破二】电磁感应电路问题的分析与计算例 2、【2016 全国卷川】如图所示，M为半圆形导线框，圆心为OM; N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为 ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内；两圆弧半径相等； 过直线 QO 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面现使线框M N在t= 0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴

7、，以相同的周期T逆时针匀速转动，则()【答案】C【变式探如图所示，边长为 21的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个边长为的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框的一条对角线和虚线框的一条对角线恰好在同一直线上.从t=0 开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向移动进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域.I表示导线框中的感应电流(以逆时针方向为正)则下列表示It关系的图线中，正确的是07 4图 1-A. 两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于Tc.在t=T时，两导线框中产生的感应电动势相等8D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等

8、【答案】BC【解析】设导线圈半径为角速度为他两导线框切害畸感线的等效长度始终等于圆弧半径，因此在产生1感应电动势时亘瞬时感应电动势知站终为 X 新必但进晞场和出盛场时电流方问相瓦所叹线框中应. 该产生方波交流式电,如團所示，A 错误 i 由&普可純 两导线框中感应电流的周期相同，均为匚 B 正 圖在尸自寸两导线框均在切害厳感线，故两导线框中产生的愍应电动势均为如& C 正确,对于瘫 血 有号 2+专=芹翌爲解得 5 .尸岛 对于线框阴 有号彳+0+专专十二专解得 s 尸零& 故两导线框中感应电溢的有效值并不相等，D 错误.EE :。-7- !-!【变式探究】（2015

9、高考安徽卷）如图所示，abed为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为I,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B,导轨电阻不计，已知金属杆MN顷斜放置，与导轨成0角，单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于ed的方向滑动（金属杆滑动过程中与导XXXXXXxXXXXXXXMN+ 亠亠_5轨接触良好）.则A.电路中感应电动势的大小为-BXsin 6r2 . .c.金属杆所受安培力的大小为Blvsinr2 2D .金属杆的热功率为旦也r sin日【解析】金属杆册切害幅感线的有效长度为h产生的感应电动势片刃厂必错误；金属杆櫛的有效电阻片严和故回路中的感应电溢尸=刃也：=恥山 餐&

10、amp;正确；金属杆受到的安 t 訪 Q肮1尸smRTJrsm3Bl厅 psin &4 .口亠.TJ. ., Fsin 0jlrsin召17- - 一,c 错误；金属杆的热功率Q 片r- -,D 错误.sin甘mhrsm 忖T【答案】B【变式探究】如图所示，用同种电阻丝制成的正方形闭合线框1 的边长与圆形闭合线框 2 的直径相等，m和n是 1 线框下边的两个端点，p和q是 2 线框水平直径的两个端点，1 和 2 线框同时由静止开始释放并进入上边界水平、足够大的匀强磁场中，进入过程中m n和p、q连线始终保持水平当两线框完全进入磁场以后，下面说法正确的是（）A.m n和p、q电势的关系一

11、定有UvU,UPvUqB.m n和p、q间电势差的关系一定有Lk=UPqC.进入磁场过程中流过1 和 2 线框的电荷量 Q QD.进入磁场过程中流过1 和 2 线框的电荷量 Q= Q解析：当两线框完全进入磁场以后，根据右手定则知unUmuqup,A正确；两线框完全进入磁场后，由于两线框的速度关系无法确定，故不能确定两点间的电势差的关系，B 错误；设m n间距离为a,由Q=P|BaSR=f得进入磁场过程中流过 1、2 线框的电荷量都为，C 错误，D 正确.S4p答案：AD【方法技巧】解决电磁感应中电路问题的思路（1）源”的分析：用法拉第电磁感应定律算出E的大小，用楞次定律或右手定则确定感应电动势

12、的方向（感B.电路中感应电流的大小为Bvsin71X XXX XXXXX XXX XXXX XXXXX XXX XXXX7应电流方向是电源内部电流的方向），从而确定电源正负极，明确内阻r.(2) “路”的分析：根据“等效电源”和电路中其他各元件的连接方式画出等效电路.根据E=BLv或E=np，结合闭合电路欧姆定律、串并联电路知识和电功率、焦耳定律等关系式联立求解.【命题热点突破三】电磁感应过程中的动力学问题例 3、【2016 全国卷I】如图 1-，两固定的绝缘斜面倾角均为0，上沿相连.两细金属棒ab(仅标出a端)和cd(仅标出c端)长度均为L,质量分别为 2m和m用两根不可伸长的柔软轻导线将它

13、们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平右斜面上存在匀强 磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑.求：()(1) 作用在金属棒ab上的安培力的大小；(2) 金属棒运动速度的大小.【答案】(1)mgsin0 3 cos0)(s inmgR0 3(1cos0)B2L2【解析】设导线的张力的大小为门右斜面对处棒的支持力的大小为门 作用在卅棒上的安培力的大小为厂左斜面对加棒的支持力大小为圧，对于阮棒，由力的平衡条件得 助 8

14、=心 4-I+F对于岀棒：同理有wigjjn 0 +QQT = cos & 联立式得F= mgisin06(2) 由安培力公式得F=BIL这里I是回路abdca中的感应电流，ab棒上的感应电动势为8e =BLv9式中，V是ab棒下滑速度的大小，由欧姆定律得I=-R联立式得mgR v=(sin0 3cos0)B【变式探究】如图甲所示，水平面内的直角坐标系的第一象限有磁场分布，方向垂直于水平面向下，磁感应强度沿y轴方向没有变化，沿x轴方向B与x成反比，如图乙所示顶角0= 45的光滑金属长导轨MO固定在水平面内，ON与x轴重合，一根与ON垂直的长导体棒在水平向右的外力作用下沿导轨向右滑动，导

15、体棒在滑动 过程中始终与导轨接触已知t= 0 时，导体棒位于顶点O处，导体棒的质量为 m= 1 kg，回路接触点总电阻恒为R= 0.5Q,其余电阻不计回路电流I与时间t的关系如图丙所示，图线是过原点的直线求：(3)导体棒滑动过程中水平外力F的瞬时功率F(单位:解析：根 IB Z- f E 象可知:尸 当 f=2 s 时，回路电流込=4 止 根据歐姆定律：片 EQ2 V.流过回路的电荷量q=I tr=2解得：q=号(2)0 2 s时间内q和导体棒的位移X1；W)与横坐标x(单位：m)的关系式.时回路的电动势E;(1)t= 2 s10解得：v=kiRk= 1 m/s2,再根据v=vo+at,可得a

16、= 1 m/s可知导体棒做匀加速直线运动12则 02 s 时间内导体棒的位移xi= ?at= 2 m.棒受到的安培力F尸3口根擔牛顿第二定律； 根据2 ax vPFv解得：片|空孕十加社二=4卄换(叭X JrJ答案：(1)2 V (2)4 C 2 m (3)P= 4x+2x(W)【总结提升】电磁感应中的动力学问题的解题思路(1) 找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求解感应电动势的大小和方向.(2) 根据等效电路图，求解回路中电流的大小及方向.(3) 分析安培力对导体棒运动速度、加速度的影响，从而推理得出对电路中的电流有什么影响，最后定性分析导体棒的最终运动情况.(4) 列牛顿第二定

17、律或平衡方程求解.【命题热点突破四】用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题例 4、【2016 浙江卷】小明设计的电磁健身器的简化装置如图1-10 所示，两根平行金属导轨相距I= 0.50m,倾角0= 53,导轨上端串接一个R=0.05Q的电阻.在导轨间长d= 0.56 m 的区域内，存在方向垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B= 2.0 T.质量m= 4.0 kg 的金属棒CD水平置于导轨上，用绝缘绳索通过定滑轮与拉杆GH相连.CD棒的初始位置与磁场区域的下边界相距s= 0.24 m 一位健身者用恒力F= 80 N 拉动GH杆，CD棒由静止开始运动，上升过程中CD棒始终保持与导轨垂直当CD

18、棒到达磁场上边界时健身者松手，触发恢复装置使CD棒回到初始位置(重力加速度g取 10 m/s2, sin 53 = 0.8，不计其他电阻、摩擦力以及拉杆和绳索的质量)求：(1)CD棒进入磁场时速度v的大小；当t= 2 s 时，q= 4 C 由欧姆定律得:BlvI=l=xtan 45R根据Bx图象可知:k2B=x(k2=1 Tm)由于11CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小；在拉升CD棒的过程中，健身者所做的功W和电阻产生的焦耳热Q图 1-10【答案】(1)2.4 m/s (2)48 N (3)64 J 26.88 JFmgsin02【解析】由牛顿定律a=m=12 m/s 进入磁场时的速度v=

19、 2as= 2.4 m/s2 憾应电动势E=Bh感应电流 I 二誓安培力F&=代入得A=Jr-2=4SN僅身者做功 Fr=5(5 + =64J宙牛顿定律 F-嗎丸忌=0 CD棒在盅场区做匀速运动在磁场中运动时间三=兰y焦耳 0=5=26.SS J【变式探究】如图甲所示，MN PQ是相距d= 1 m 的足够长平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面成某一夹角，导轨电阻不计；长也为 1 m 的金属棒ab垂直于MN PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，ab的质 量m=0.1kg、电阻R= 1Q;MN PQ的上端连接右侧电路， 电路中F2为一电阻箱；已知灯泡电阻FL= 3Q, 定值电阻R= 7Q

20、,调节电阻箱使F2= 6Q,重力加速度g= 10 m/s2.现断开开关 S,在t= 0 时刻由静止释放ab,在t= 0.5 s 时刻闭合 S,同时加上分布于整个导轨所在区域的匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面12(1)求斜面倾角a及磁感应强度B的大小;13（2）ab由静止下滑x= 50 m（此前已达到最大速度）的过程中，求整个电路产生的电热；（3）若只改变电阻箱R的值，当R2为何值时，ab匀速下滑中R2 消耗的功率最大？消耗的最大功率为多少？解析:（1） S 断幵时，ab做匀加速直线运动，从團乙得尸会m/s：（1分）由牛顿第二走律有卿 sin0=科（1 分）所以有 gin即 0=37 ,（1分）

21、f=0. 5s时刃合且加了磁场，分析可知，此后甜将先做加遠度厢小的加速运动当速度达到最大厶 -6 后接看做匀速运动.匀速运动时由平衡条件知昭凋（1 分）又戶響 U 分）乳=时氏十黑汙 10分）联立以上四式有商炉in ina=Bdl（1 分）所以I= 0.6 A（1 分）R通过R的电流为12=RHRI（1分）艮消耗的功率为P=丨2（1 分）2氏尺2RL联立解得P=I（R.R）2= I -（1 分）（R+艮）理厂当=R?,I卩 R=R= 3Q时，艮消耗的功率最大，（1 分）所以Pm= 0.27 W . （2 分）【答案】（1）37 1 T （2）28.2 J （3）3Q0.27 W【方法技巧】求解

22、焦耳热的三个途径141感应电路为纯电阻电路时产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即2感应电路中电阻产生的焦耳热等于电流通过电阻做的功，即Q=I2Rt.3感应电路中产生的焦耳热可通过能量守恒定律列方程求解.【变式探究】如图所示，两条足够长的平行金属导轨相距L,与水平面的夹角为 0，整个空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B,虚线上方轨道光滑且磁场方向向上，虚线下方轨道粗糙且磁场方向向下.当导体棒EF以初速度vo沿导轨上滑至最大高度的过程中，导体棒MN-直静止在导轨上若两导体棒质量均为m电阻均为R,导轨电阻不计，重力加速度为g,在此过程中导体棒EF上产生的焦耳热为Q,求：Qi= Ws

23、安.15(1) 导体棒MN受到的最大摩擦力；(2) 导体棒EF上升的最大高度.解析：(1)F 获得向上的初速度吧时，感应电动势电路中电流为h由闭合电路欣姆定律：尸名2JT此时对导体棒腳受力分析，由平衡条件:4-jagsinFtffTVe解得：Ft(2)导体棒EF上升过程MN一直静止，对系统由能量的转化和守恒定律知12?mv=mgh2Q解得：h=2mv4Q2mg.答案:BVvo2R2mv 4Q2mg【易错提用动力学和能量观点解决电磁感应综合问题极易从以下几点失分：不会分析电源和电路结构，求不出电动势、电流等电学量；错误分析导体(或线圈)受力情况，尤其是安培力的大小和方向；不能正确地把机械运动过程

24、、电磁感应过程和能量转化过程相联系；思维混乱，错用公式，求不出结果.16可以从以下几点进行防范：从“三个角度”看问题，即力与运动角度（动力、阻力、加速度、匀速还是变速），电磁感应角度（电动势、电流、磁场强弱和方向、动生电还是电生动），能量转化角度（什么力做了什么功、什么能转化成什么能）；从“四个分析”理思路，即“源”、“路”、“力”、“能”的分析，以力的分析为核心，力找对了，导体的运动情况和电磁感应过程就基本清楚了；从“五个定律”搞突破，即电磁 感应定律、楞次定律、欧姆定律、牛顿第二定律、能量守恒定律.【高考真题】1.【2016 北京卷】如图 1-所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向

25、与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为2 : 1，圆环中产生的感应电动势分别为吕和 E）,不考虑两圆A.E:Eb= 4： 1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea:E= 4： 1,感应电流均沿顺时针方向C.Ea:Eb= 2 ： 1,感应电流均沿逆时针方向D.Ea:Eb= 2 ： 1,感应电流均沿顺时针方向【答案】3【解析】由法拉第电就感应定律可知=普，则 沪老使由于&：貢产 由楞次定律和安培定则可以判断产生顺时针方向的电漪*选项 B 正确”2 .【2016 江苏卷】 电吉他中电拾音器的基本结构如图1-所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时,在线圈中产生感应电流，

26、电流经电路放大后传送到音箱发出声音A.选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B.取走磁体，电吉他将不能正常工作F 列说法正确的有图 1-17C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.磁振动过程中，线圈中的电流方向不断变化【答案】BCD【解析】选用铜质弦时，不会被磁化，不会产生电磁感应现象，电吉他不能正常工作，选 项盘错误；取走磁体时.金属弦磁性消失，电吉他不能正常工作，选项 B 正确；根据法拉第电磁感应定律 可知，增加线圈匝数可臥増犬线圈中的感应电动势，选项 E 正确,根据楞次定律可知，磁振动过程中，线 圈中的电浚方向不断娈化，选项 D 正确.3 .【2016 全国卷n】法拉第圆盘发电机的示意图如

27、图1-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电流，下列说法正确的是（）图 1-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【答案】AB【解析】将圆盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，当圆盘顺时针转动时（从上往下看），根据右手定则可判断，圆盘上感应电流从边缘向中心，流一12E过电阻R的电流方向

28、从a到b, B 正确；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=BLv=尹Lo，而|=R12故 A 正确，C 错误；当角速度3变为原来的 2 倍时，感应电动势E=-BL变为原来的 2 倍，感应电流I变为原来的 2 倍，电流在R上的热动率P=|2R变为原来的 4 倍，D 错误.4.【2016 全国卷川】如图所示，M为半圆形导线框，圆心为 O;N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O;两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OQ的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向 垂直于纸面.现使线框M N在t=0 时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过O和O的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则（）B

29、中.圆盘旋转时，关于流过电阻R的18X X X X X X x图 1-A. 两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于Tc.在t=T时，两导线框中产生的感应电动势相等8D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等【答案】BC【解析】设导线圈半径为技角速度为孙两导线框切害 q 磁惑线的等效长度始终等于圆弧半径, 因此在产生惑应电动势时其瞬时感应电动势大小始终为迟二韌加但进碗场和出晞场时电流方向相反，所 以线框中应该产生方波交流式电，如图所示，A 错误,由了二普可知，两导框中感应电流的周期相同，均 GJ为门 B 正确；在尸时 两导线框均在切割勰线故两导线框中产生的

30、感应电动势均为品 h C 正确, 对于线框场 有詩+备彳=门解得L：壬尸对于线框肓有亍+0 +备+0=7J解得故两导线框中感应电流的有效值并不相等，D 错误.零框M绕框w5.【2016 江苏卷】据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间.照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见.如图所示，假设“天宫一号”正以速度v= 7.7 km/s 绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M N的连线垂直，M N间的距离L= 20 m，地磁场的磁感应强度垂直于v,MN所在平面的分量B= 1.0X105T，将太阳帆板视为导体.I?图 1-(1)求M N间感应电动势的大小E；在太阳帆板上将一

31、只1.5 V , 0.3 W”的小灯泡与M N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电19阻试判断小灯泡能否发光，并说明理由；（3）取地球半径R= 6.4x103km，地球表面的重力加速度g= 9.8 m/s2,试估算“天宫一号”距离地球表面 的高度h（计算结果保留一位有效数字）【答案】（1）1.54 V （2）不能，理由见解析（3）4x105m【解析】（1）法拉第电磁感应定律K 詆,代入数將得 S= 1 54 V不能，因为穿过闻合回路的蹴通重不变.不产生感应电流.卩在地球表面有謬匀速圆周运动 G 拌丁誓解得 Rg 丰-局代入数据得頁 4数量级正确都算对）6 【2016 浙江卷】如图 1-2

32、所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10 匝，边长la= 31b,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（）X K M X X XX K口X X X X图 1-2A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为 9：1C.a、b线圈中感应电流之比为 3：4D.a、b线圈中电功率之比为 3：1【答案】B【解析】由楞次定律可判断，两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向，选项A 错误；由E=lE百n -S, S=l2, R=p ,I= ,P=，可知Ea：Eb= 9: 1,la：lb= 3: 1,Pa：R=

33、27: 1,选项 B 正确，选tS R R项 C D 错误.7.【2016 -全国卷I】如图 1-,两固定的绝缘斜面倾角均为0，上沿相连.两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L,质量分别为 2m和m用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平.右斜面上存在匀强 磁场，磁感应强度大小为B,方向垂直于斜面向上，已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R,两金属20棒与斜面间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g,已知金属棒ab匀速下滑.求：（）作用在金属棒ab上的安培力的大小;（2）金属棒运动速度的大小

34、.图 1-【答案】 (1)mgsin0 3 卩 cos0)(s inmgR0 3cos0)BL2【解析】 （1）设导线的张力的大小为T,右斜面对ab棒的支持力的大小为N,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力大小为2,对于ab棒，由力的平衡条件得2mgsin0=N+T+FNi=2mgpos0对于cd棒，同理有mgsin0+ 口N2=TNz=mgtos0联立式得F=mgsin0 3 卩 cos0）由安培方公式得F=BIL 这里丁罡回路 中的感应电流，於棒上的虧应电动势为s-BLv式中，丫罡也棒下滑速度的大小，由欧姆定律得1=2 A联立式得T=sm 0 3*8 s8.【2016

35、全国卷n】如图 1-所示，水平面（纸面）内间距为I的平行金属导轨间接一电阻，质量为m长度为I的金属杆置于导轨上.t= 0 时，金属杆在水平向右、 大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.tc时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速21运动.杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为卩.重力加速度大小为g.求：（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;（2）电阻的阻值.图 1-.-F、BVto【答案】（i）Bitom-ug 冇【解析】（1）设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得ma= F口mg

36、设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=ato当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为E=Blv联立式可得IFE=Bito一一卩g（刀设金属杆在磁场区域中匀速运动时金属杆中的电淡为 X 根据欧姆定律式中 R 为电阻的阻值金属杆所受的安培力为.匸财因金属杆做匀速运动，由牛顿运动左律得F联立式得爲=唾m9.【2016 四川卷】如图 1-所示，电阻不计、间距为I的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R质量为m电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度

37、v的关系是F=Fo+kv（F。、k是常22量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好.金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有（）23MXX X X X XFBXXXXXX X X X Xv,即IXV；安培力FA=BIl=RB-v,方向水平向左，即FAXv；R两端电压3= IR=黑v,即v;R+ rR+r感应电流功率P=EI=RBjv2,即卩PXv2.IR r分析金属棒运动情况， 由牛顿第二定律可得F合=F-FA=FO+kvRgv=Fo+k-Bl因为金属棒从静止出发，所以FoO，且F合0,即a0,加速度方向水平向右.若

38、匸賠F尸尬即心=2 金属棒水平向右做匀加速直线运动，有 T 二明说 p 月即 A+rMIUE Pg所以在此情况下没有选项符合；2 弗堆g J随丫増大而増大，即样随 Y 増大而増犬，说明金属棒在做加速度増大的加速运动，根擔四个物理量与遠度的关系可知 B 选项符合；若kto)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小.ktoS(1)(2)B0lvo(tto) +kStR【解析】(1)在金属棒未越过一炷 v 之前，时刻穿过回路的碣通童为 0=右设在从 f 时亥倒 f+Ar 的时间间隔内回路晞通量的变化量为 2,流过电阻丘的电荷量为*由法拉第电盅 感应定律有应=警由欧姆定律有三由电浇的定义有：=

39、詈 联立式得也=却由式得，在 r=0 到 r=f的时间间隔内，溢过电阻氏的电荷量q的绝对值为型二盲(2)当tto时，金属棒已越过MN由于金属棒在MN右侧做匀速运动，有f=F式中，f是外加水平恒力，F是匀强磁场施加的安培力.设此时回路中的电流为I,F的大小为F=BOI1此时金属棒与MN之间的距离为s=vo(tto) 匀强磁场穿过回路的磁通量为=BOls回路的总磁通量为t=+式中，仍如式所示.由？式得，在时刻t(tto)穿过回路的总磁通量为t=BOlvo(tto) +kSt?在t到t+At的时间间隔内，总磁通量的改变t为t=(BOlvo+kS)At?【答BOl(BOlvo+kS) -R图 1-26

40、由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为 由欧姆定律有1=R?联立？式得f=(Blv+kS)BR ?R【2015 上海 24】1 如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为 平面上以V。=2m/s、与导线成 60。角的初速度运动，其最终的运 动状态是J 的电能。1 【答案】匀速直线运动；0.03【解析】金属环最终会沿与通电直导线平行的直线 j 做匀速直 2 雄动，最终速度挪由能重守恒定律,得环中最多能产生电能 E=AK 冋【2015 浙江 16】2如图所示为静电力演示仪，两金属极板分别固定于绝缘支架上，且正对平行放置。工作时两板分别接高压直流电源的正负极，表面镀铝的乒乓

41、球用绝缘细线悬挂在金属极板中间，则A. 乒乓球的左侧感应 出负电荷B. 乒乓球受到扰动后，会被吸在左极板上C. 乒乓球共受到电场力，重力和库仑力三个力的作用D. 用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，放开后乒乓球会在两极板间来回碰撞2 .【答案】D【解析】从图中可知金属板右侧连接电源正极，所以电场水平向左，故乒乓球上的电子移动到右侧，即乒0.02kg，在该,环中最多能产生*6土A流电A27乓球的右侧感应出负电荷，A 错误；乒乓球右侧带负电，受到的电场力向右，乒乓球左侧带正电，受到的电场力向左，因为左右两侧感应出的电荷量相等，所以受到的电场力相等，乒乓球受到扰动后，最终仍会静止，不会吸附到左极板上，

42、B 错误；乒乓球受到重力和电场力作用，库仑力即为电场力，C 错误；用绝缘棒将乒乓球拨到与右极板接触，乒乓球带正电，在电场力作用下，与左极板接触，然后乒乓球带负电，又在 电场力作用下，运动到右极板，与右极板接触后乒乓球带正电，在电场力作用下，运动到左极板，如此重 复，即乒乓球会在两极板间来回碰撞，D 正确。【2015 海南 2】3.如图所示，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小，将此棒弯成两段长度相等且相互端的感应电动势大小为，则一等于（）A.1/2 B3 .【答案】【解析】设折音前导体切割常感线的长度为折弯后

43、导体切割磁场的有效长度为【2015 上海 20】5.如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力功WF，磁场力对导体棒做功W，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q导体棒获得的动能为EK。则垂直的折弯，置于磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时,棒两+.鶯2 ,匕丿,故产生的感应电动势为28题4图A.恒为nS(B2-Bl)t2 7从 0 均匀变化到nS(B2 Bi)t2 76 .【答案】C.从 0 均匀变化到【解析】穿过

44、线圈的磁场均匀增加，将产生大小恒定的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得E*tt2 ti，而等效电源内部的电流由楞次定理知从ab，即 b 点是等效电源的正极，即A.W| = Q B.W2- W = Q C.W = EKD.WFWG= EK Q5.【答案】BCD【解析】由能量守恒定律可外 磁铁克服晞场力做功 W 等于回路的电能 j 电能一部般专化为内寵 另一 部分转化导体榛的机械能所 DnwQ,故人错误，弓正确；以导体棒为对象由动能定理可知嵐场 力对导体棒做功 W:=Ek故 C 正确外力对磁铁做功与重力对越铁俶功之和为回路中的电能，也等于焦耳 势和导体棒的内能，故 D 正确。【2015 重庆 4】

45、6.题 4 图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由圈两端a和b之间的电势差-a- 线圈匝数为n,面积为 S.若在t1到Bi均匀增加到B2，则该段时间线29nS（Bi）t2 7，故选G方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度3逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为U、U、A.uauc,金属框中无电流B.UbUc,金属框中电流方向沿a-b-c-aC.Ubc=-1/2B123,金属框中无电流【2015 全国新课标n15】7.如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B,UL。已知bc边的长度为l。下列判断

46、正确的是V30D.Ubc=i/2Bl2w,金属框中电流方向沿a-c-b-a7 .【答案】C【解析】当金属框绕訪边以角速度也逆时船动时，穿过直角三角形金属框血亡的磁通量恒为 0,所以没% S%育感应电流，由右手定则可知，f 点电势高”2，故 c 正确，九 D 错误。【2015 全国新课标1 19】8. 1824 年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘 在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的 是A. 圆盘上产生了感应电动势B. 圆盘

47、内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C. 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D. 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动8.【答案】AB【解析】圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A对，圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流产生，选项B对。圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C 错。圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D 错。【2015 福建 18】9如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框

48、abed，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场B中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ在水平拉力作用下沿ab、de以速度 v 匀速滑动，滑动过程PQ台终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向be滑动的过程中（）31TTTA.PQ中电流先增大后减小B.PQ两端电压先减小后增大C.PQ上拉力的功率先减小后增大D. 线框消耗的电功率先减小后增大9 .【答案】C32【解析】设 PQ 左侧电路的电阻为也则右侧电路的电阻为以嘔 所汰外电路的总电阻対左 _R=（3R- &）艮,外电路电阻先増大后减小，所以路端电性先増犬后减小，所 tA 弓错误,电路的总电阻 先増大后减卜 再根

49、据闭合电路的欣姆定律可得PQ中的电流:R + R先较小后増犬，故A错误,由 于导体椎做匀速运动，拉力等于安培力，即 F=B1L,拉力的功率 P=EILvr先减小后増大所以 C 正确；外屮二崽i-Rj电路的总电阻 3R 最大为 3R4,刃吁电源内阻 R,又外电胆先増大后减小，所以外电路消耗【2015 北京 20】10.利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（ IC 卡）的工作原理及相关 问题。IC 卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC的振荡电路。公交卡上的读卡机（刷卡时嘀”的 响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC 卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一

50、定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（）A.IC 卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池B.仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时， IC 卡才能有效工作C.若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈L中不会产生感应电流D. IC 卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息10.【答案】B【解析】IC 卡中有一个 LC 线圈和电容，当读卡机发出的电礒波披 LC 电路接收到使得 IC 卡汇总的电踣 充电所臥氏卡师瞳来源于读卡机发射的电晞疝 选项為错误。B.LC 振荡电踣接收与苴固有频率相同/ = =的电磁波，读卡机发出的电晞波频率与之匹配，才能得到最优的充

51、电效果，便电容电压达到预定值，才能溜亍数 1S 传输，选项弓正确。u 如果是其它频率的电磁波，根据法拉第电晞感应定律，穿过 线圈的礒通量发生了变换，依瘁会有感应电流，选项亡错误 D 一据题意电容达到一定电压之后，驱动卡芯 片进行数据33传输，选项 D 错误。故选氏34【2015 安徽 19】11 如图所示，abed为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为I。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B,导轨电阻不计。已知金属杆MN顷斜放置，与导轨成 v 角，v沿平行于ed的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)11.【答案】BBvs in vlF =BI -故 B 正确；所受的安

52、培力为si nrQ=|2rr，故 C 错误；金属杆的热功率si nr故 D 错误。1. (2014 上海)17.如图，匀强磁场垂直于软导线回路平面，由于磁场发生变化，回路变为圆形。则磁场【解析】 导体棒切割磁感线产生感应电动势E = Blv，故A错误；感应电流的大小si n：单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度A.Blvsin vB.电路中感应电流的大小为C. 金属杆所受安培力的大小为BvsinrBivsinr2 2BlvD .金属杆的热功率为rsin.B2vlB2v2sin二(A)逐渐增强，方向向外(C)逐渐减弱，方向向外(B)逐渐增强，方向向里(D)逐渐减弱，方向向里电路中感应电动势的大小

53、为35【答案】CD36【解析】本题考查了楞次定律，感应电茨的碣场方向总是阻碍引起冈合回路中磁通量的变化体现在面积 上是増缩瀟严,而回路变为圆形，面积罡増抑了，说明磁场罡在逐减弱-因不知回路中电流方向， 故无法判定晞场方向，故 CD 都有可能。2. 【2014 新课标全国卷I】在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（）A. 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B. 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C. 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流 表的变化D. 绕

54、在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化【答案】D【解析】产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流.本题中的 A、B 选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确.C 选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁 通量不再发生变化，故观察不到感应电流.在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产 生感应电流，因此 D 选项正确.3. 【2014 新课标全国卷I】如图 所示，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上.在ab线圈中通

55、以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示.已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描 述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是（）37【答案】C【解析】 本题考查了电磁感应的图像.根据法拉第电磁感应定律， 於线圈电浚的变化率与线圈加上的波 形團一致，线圈曲上的波形團是方波，於线圈电流只能是线性变化的，所以 C 正确.4.【2014 江苏卷】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（）X X MX X ; AuaXX

56、；xxxMT5.【2014 山东卷】如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直 绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过A.Ba2t2nBaB.2ZTC.2 2nBa2nBatD. t【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律知E=nF=nTT，这里的S指的是线圈在磁场中的有效面积，即2a丄S= 2，故E=n(2B B)StnBa2At，因此 B 项正确.M N两区的过程中，导体38棒所受安培力分别用FMFN表示不计轨道电阻以下叙述正确的是（）C.FM逐渐增大 D .FN逐渐减小【答案】BCD【解析】根据安培定则可判断出，通电导线在対

57、区产生竖直向上的腐场，在兀区产生竖直向下的議场当 导体棒匀速通过站区时，由撈次定律可矩导体棒受到的安培力向左.当导体棒匀速通过 X 区时，由楞次定 律可知导体棒受到的安培力也向左-选项黔正确.设导体棒的电阻为片轨道的宽度为 6 导体棒产生的感 应电流为八贝 U 导体棒受到的安培力尸尸肿L=BL=t在导体棒从左到右匀速通过赵区时磁 场由弱到强，所以逐渐増犬；在导体棒从左到右匀速通过州区时，磁场由强到亂所以用逐渐减小.选 项 G D 正确.6 .【2014 四川卷】如图所示，不计电阻的光滑U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板HP固定在框上，H P的间距很小.质量为 0.2 kg 的细金属杆CD

58、恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好 并围成边长为 1m 的正方形，其有效电阻为 0.1Q.此时在整个空间加方向与水平面成30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B= (0.4 0.2t) T，图示磁场方向为正方向.框、挡板和杆不计形变.则()A.t= 1 s 时，金属杆中感应电流方向从C到DB.t= 3 s 时，金属杆中感应电流方向从D到CC.t= 1 s 时，金属杆对挡板P的压力大小为 0.1 ND.t= 3 s 时，金属杆对挡板H的压力大小为 0.2 N【答案】AC【解析】 由于B= (0.4 0.2t) T,在t= 1 s 时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据

59、楞次定律可以判断, 金属杆中感7M :n_习r1 LV；fli:；RA.FM向右 B .FN向左39应电流方向从C到D,A 正确.在t= 3 s 时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可40以判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C到D,B 错误.由法拉第电磁感应定律得=-Bssin 30=0.1 V，由闭合电路的欧姆定律得电路电流1=R= 1 A，在t= 1 s 时，B= 0.2 T，方向斜向下，电流方向从C到D,金属杆对挡板P的压力水平向右，大小为FP=BILsin 30 = 0.1 N , C 正确.同理，在t= 3 s 时，金属杆对挡板H的压力水平向左，大小为BILsin 30 =

60、0.1 N , D 错误.7.【2014 安徽卷】英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的2A.0B.qk【答案】D【解析】本题考查电磁感应、动能定理等知识点，考查对变化的磁场产生电场”的理解能力与推理能力宙电场的力链作用，应用动龍定理可得=殖尸*护选项 D 正确。8.【2014 全国卷】很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒.一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐.让条形磁铁从静止开始下落.条形磁铁在圆