高考物理电磁感应及其综合问题全系列解析

1、2007年高考电磁感应及其综合问题全系列解析三原东郊中学王春生概述：2007年高考命题十分重视分析、综合能力的考查。多数电磁感应问题综合性较强,物理过程比较复杂，难度较高。多数试题设问角度灵活、少数试题具有新意，对能力要求较 高。所涉及的主要题型为导轨或滑杆问题；计算题所涉及的磁场多属于稳定匀强磁场（仅一道题涉及均匀变化的匀强磁场）；所涉及的线框或线圈多为矩形，既有线框或线圈平面与磁 场方向垂直的情况， 也有平行的情况； 所考查的知识大多属于力学和电学的主干规律，如匀变速直线运动公式、牛顿第二定律、机械能守恒定律、动量定理、欧姆定律、左手定则、法 拉第电磁感应定律、楞次定律或右手定则、能的转化

2、和守恒定律等等。一、选择题部分1.【全国理综I 21如图所示，LOO L 为一折线，它所形成的两个角/LOO 和/ OO L 均为45。折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直于纸面向里。一边长为 l的正方形导线框沿垂直于OO的方向以速度u做匀速直线运动， 在t=0时刻恰好位于图中所示位置。 以逆时针方 向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流-时间（I-t）关系的是（时【解析】该题属于电磁感应中的图像问题，要求依据题设条件和过程选出正确的I t图像。由右手定则知t = 0时导线框上下两边 产生的电动势方向相同（向左）；依据动生电动势公式E = BLusin 0 （ 8 =90）知导

3、线框上下两边产生的电动势大小也相同，据“叠加原理”知该时刻导线框回路的等效电动势E总=0;依据闭合电路欧姆定律知该时刻回路的电流为零，所以选项A、C错。观察图像B、D的区别，只需分析第三阶段即导线框移出磁场区 域的过程，如图示。依据右手定则或楞次定律知导线框中电流方向 与规定正方向相同亦即沿逆时针方向，故选项D正确。注：电流随时间线性变化分析：以第一阶段为例，经时间 t线框位移x=ut, 由几何知识知线框的等效切割长度y = x ,所以线框回路的等效电动势 E = Byo = Bu2t ,由I 得I R t。x2.【全国理综n 21如图所示，在PQ、QR区域中存在着磁感 应强度大小相等、方向相

4、反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸 面。一导线框 abcdef位于纸面内，况的邻边都相互垂直，bc边与磁场的边界P重合。导线框与磁场区域的尺寸如图所示。从t=0时刻开始，线框匀速横穿两个磁场区域。以a一 b-c一d一e-f为线框中的电动势e的正方向，以下四个名t(l/u)关系示意图中正确的是,C.A .D.t3 4; iB.【解析】该题也属于电磁感应中的图像问题，要求依据题设条件和过程选出正确的像。由右手定则知在时间 0 Mt l内，导线框产生的电流或电动势方向与题设正方向相反，V l 2l 排除选项Do在第二阶段即 wt内，因ed、cb边产生的电动势大小相等、方向相反,2l 3l所以等效电动势

5、为零，排除选项A。在第二即段即 W t 一内，ed边的电动势方向与正向一致，排除选项 Bo所以选项C正确。注：(1)应考时，第四阶段则不必分析。上述问题常会涉及电动势或电流的叠加。若所给图像为同一物理量，则正确选项只有一个。相关的图像还有i x、 x等。MMb Nc Nd N.【山东理综 21.】用相同导线绕制的 边长为L或2L的四个闭合导体线框，以M、相同的速度匀速进入右侧匀强磁场， 所示。在每个线框进入磁场的过程中,N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud.下列判断正确的是A. UaUbUcUdB . UaUbUdUcC. Ua=UbUc=UdD. UbUaUdUc【解析】该题属于电磁感

6、应与电路问题的综合问题。设线框a产生的电动势大小、总电阻、电流强度大小、外路电阻、MN两端电压(电势差的绝对值)均为“ 1”个单位，依据动生电动势公式E=BLusin日、电阻定律R=Pl、闭合电路欧姆定律 I = E 、部分电路SR r欧姆定律I =U,可得四个线框进入磁场的过程中，上面几个物理量的相对比值如下表所示：RabcdE1122%132232Ii23i4W国i53243U MNiio92i69可见，Ua Ub Ud Uc ,所以选项B正确。.【宁夏理综20.】电阻R、电容C与一线圈连接成闭合回路，条形磁 铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上

7、端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是A.从B.从 C.从D.从a到 a到 b到 b到b, b, a, a,上极板带正电 下极板带正电 上极板带正电 下极板带正电Rbb【解析】该题属于电磁感应基本问题之一。磁铁开始自由下落穿过线圈的磁通量在增加，发生电磁感应的线圈相当于电源。流的磁场方向向上（与原磁通量方向相反） 圈中所产生的感应电流由上端流向下端，,再依据安培定则N极接近线圈上端的过程中，依据楞次定律知：线圈感应电（逆用）及线圈的绕向知：线即线圈（相当于电源）上、下端分别为电源的负极、A.线圈绕 B.线圈绕 C.线圈绕 D.线圈绕【解析】该题属于电磁感应规律的应用问题。设ab、

8、cd 边长为 L ,ad、bc边长为L,线圈面正极，故选项D正确。,再据安培定则确注：该题也可先依据楞次定律的推论“来拒去留”判断出线圈的“磁极” 定感应电流或电动势的方向。.【四川理综15.】如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴Pi和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时Pi转动时的电流等于绕 P2转动时的电流Pi转动时的电动势小于绕 P2转动时的电动势Pi和P2转动时电流的方向相同，都是a-b-c一 dPi转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力积为S、电阻为R,则在图示时刻，线圈绕 Pi转动时的电动势 Ei = BLoc

9、d = BLL6 = B8：；绕 P2 转动时的电动势 E2 = BLUab +BLcd = BLULE + BL_L = BLL = BS。,22线圈中电流I =E，所以选项A对、B错。R依据右手定则知：线圈绕Pi和P2转动时电流的方向相同， 但沿顺时针方向，所以选项C错。依据安培力公式 FA = IBL知线圈绕Pi转动时和绕P2转动时，cd边受到的安培力大小相同，所以 选项D错.注：线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀角速转动时产生正（余）弦型交流电， 从图示时刻开始计时，电动势或电流按余弦规律变化即 e = cosot，其中sm = NBS。，与转动轴的位置无关。、计算题部分1.【北京理综

10、24. （20分】）用密度为d、电阻率为p、横截面积为A的薄金属条制成边长 为L的闭合正方形框 abba。如图所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁 场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的aa边和bb边都处在磁极间，极间磁感应强度大小为 B。方框从静止开始释放，其平面在 下落过程中保持水平（不计空气阻力）。求方框下落的最大速度 vm （设磁场区域在竖直方向足够长）；当方框下落的加速度为 g/2时，求方框的发热功率 P；已知方框下落的时间为 t时，下落的高度为h,其速度为Vt（Vta b图1装置纵截面示意图NTTTS .磁极b金属方框图2装置俯

11、视示意图【解析】该题属于电磁感应与力学规律、电路规律、能量守恒定律的综合应用问题。依据 右手定则知：线框 aa边和bb所产生的感应电流方向相同（俯视图 2中沿顺时针方向），依据左手定则知：线框 aa边和bb所受安培力方向均为竖直向上，由牛顿第二定律知：线框被释放后先做速度增大、加速度逐渐减小的直线运动，当加速度等于零时线框的速度达到最大，此后线框匀速下落。依据二力平衡条件得 mg = Fa又质量m=4AdL安培力的合力Fa=2BILA电流I =R等效电动势工总=2BLum4 ：L线框电阻R-4LA解得最大速度. m V 4gd .B由牛顿第二定律得 mg - Fa = ma又a = 922热功

12、率p=| R4 ：?Ald 2g 2由及得P = 4，g 。b2依据能量守恒定律得,12mgh = mut + Qj 2 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2 QJ = I0 Rt(ii)由及(ii)解得2.【天津理综】24. （18分）两根光滑的长直金属导轨MN、MN平行置于同一水平面内,导轨间距为l,电阻不计。M、M处接有如图所示的电路，电路中各电阻的阻值均为R,电容器的电容为 C。长度也为1,电阻同为 R的金属棒ab垂直于导轨放置，导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。 接触，在ab在运动距离为s的过程中, 求：ab运动速度v的大小；ab在外