2022年高考物理一轮复习专题11电磁感应课件

专题十一电磁感应考点1电磁感应现象楞次定律真题分层1基础题组1.[2020全国Ⅱ·14,6分,难度★☆☆☆☆]管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接.焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接.焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为(

)

A.库仑

B.霍尔C.洛伦兹

D.法拉第

题组1电磁感应现象的判断答案1.D

【解题思路】高频焊接利用的电磁学规律是电磁感应现象,发现者是法拉第,A、B、C项错误,D项正确.2.[2014课标Ⅰ·14.6分,难度★☆☆☆☆]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,观察电流表的变化题组1电磁感应现象的判断答案2.D

【解题思路】

只形成闭合回路,回路中的磁通量不变化,不会产生感应电流,选项ABC错误;给线圈通电或断电瞬间,通过闭合回路的磁通量变化,会产生感应电流,能观察到电流表的变化,选项D正确.【方法技巧】

产生感应电流的条件是同时满足:①电路是闭合的;②通过回路的磁通量是变化的.解答本题要紧紧围绕回路中的磁通量的变化进行分析,比如选项C中,往线圈中插入条形磁铁的过程中,回路中的磁通量的确发生变化了,但再到相邻房间去观察电流表的变化时,通过回路中的磁通量不变,此时未发生电磁感应现象.3.[2019全国Ⅲ·14,6分,难度★☆☆☆☆]楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现(

)A.电阻定律

B.库仑定律C.欧姆定律

D.能量守恒定律题组2楞次定律的理解与应用答案3.D

【解题思路】

楞次定律中的“阻碍”作用,是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现,在克服这种“阻碍”的过程中,其他形式的能转化为电能,选项D正确.4.[2013上海·11,3分,难度★★☆☆☆]如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向(

)A.向左

B.向右C.垂直纸面向外

D.垂直纸面向里题组2楞次定律的理解与应用答案4.B

【解题思路】

当MN中电流突然减小时,根据安培定则判断,单匝矩形线圈abcd垂直纸面向里的磁通量减小,根据楞次定律,单匝矩形线圈abcd中产生的感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,线圈所受安培力的合力方向向右,B项正确.5.[2014海南·1,3分,难度★★☆☆☆]如图,在一水平、固定的闭合导体圆环上方,有一条形磁铁(N极朝上,S极朝下)由静止开始下落,磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触.关于圆环中感应电流的方向(从上向下看),下列说法正确的是(

)A.总是顺时针B.总是逆时针C.先顺时针后逆时针D.先逆时针后顺时针题组2楞次定律的理解与应用答案5.C

【解题思路】

由题可知,穿过圆环的磁通量方向向上,条形磁铁由静止开始下落,穿过圆环磁通量先增大后减小,由楞次定律判断可知,从上向下看,圆环中感应电流方向先顺时针后逆时针,C项正确.6.[2019上海·10,4分,难度★★☆☆☆]如图所示电路,若将滑动变阻器滑片向上移动,则a、b环中感应电流的方向是(

)A.a环顺时针,b环顺时针B.a环顺时针,b环逆时针C.a环逆时针,b环顺时针D.a环逆时针,b环逆时针题组2楞次定律的理解与应用答案6.C

【解题思路】

由安培定则可知,a线圈所处位置磁场方向垂直纸面向外,b线圈所处位置磁场方向垂直纸面向里.滑动变阻器滑片上移,接入电路的电阻增大,电路中的电流随之减小,两线圈所处位置磁场变弱,由楞次定律可知,a线圈中电流方向为逆时针方向,b线圈中电流方向为顺时针方向,C项正确.7.[2020全国Ⅲ·14,6分,难度★★☆☆☆]如图,水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈,右边套有一金属圆环.圆环初始时静止.将图中开关S由断开状态拨至连接状态,电路接通的瞬间,可观察到(

)A.拨至M端或N端,圆环都向左运动B.拨至M端或N端,圆环都向右运动C.拨至M端时圆环向左运动,拨至N端时向右运动D.拨至M端时圆环向右运动,拨至N端时向左运动题组2楞次定律的理解与应用答案7.B

【解题思路】

将开关S由断开状态拨至M端或N端,都会使线圈中的电流突然增大,穿过右边圆环的磁通量突然增大,由楞次定律可知,圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大,选项B正确,A、C、D均错误.【光速解法】

根据楞次定律中“增反减同”“来拒去留”等结论可迅速得出将开关S由断开状态拨至M端或N端时,圆环都向右运动以“阻碍”磁通量的增大.真题分层2中档题组1.[2013海南·10,5分,难度★★★☆☆](多选)如图,在水平光滑桌面上,两相同的矩形刚性小线圈分别叠放在固定的绝缘矩形金属框的左右两边上,且每个小线圈都各有一半面积在金属框内,在金属框接通逆时针方向电流的瞬间(

)A.两小线圈会有相互靠拢的趋势B.两小线圈会有相互远离的趋势C.两小线圈中感应电流都沿顺时针方向D.左边小线圈中感应电流沿顺时针方向,右边小线圈中感应电流沿逆时针方向答案1.BC

【解题思路】

金属框接通逆时针方向的电流的瞬间,在左右两个矩形刚性小线圈中产生垂直于线圈向上的磁通量,根据楞次定律可得在两个小线圈中均产生沿顺时针方向的感应电流,C项正确,D项错;为阻碍磁通量的增加,两小线圈会有相互远离的趋势,B项正确,A项错.2.[2016江苏·6,4分,难度★★★☆☆](多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,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,电流经电路放大后传送到音箱发出声音.下列说法正确的有(

)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C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化答案2.BCD

【解题思路】

由于铜质弦不能被磁化,因此振动时不能产生变化的磁场,线圈中不能产生感应电流,因此电吉他不能正常工作,A项错误;取走磁体,没有磁场,金属弦不能被磁化,振动时不能产生变化的磁场,线圈中不能产生感应电流,电吉他不能正常工作,B项正确;增加线圈的匝数,由法拉第电磁感应定律可知,线圈中的感应电动势会增大,C项正确;弦振动过程中,线圈中的磁场方向不变,但磁通量一会儿增大,一会儿减小,产生的电流方向不断变化,D项正确.答案【易错分析】

本题考生极易错选A选项,关键在于不知道铜是不能被磁化的,可见现在高考考查知识越来越细,越来越全面.判断电磁感应现象是否发生是高考中的基础考题,其求解思路为:3.[2020江苏·3,3分,难度★★★☆☆]如图所示,两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是(

)A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B2答案3.B【解题思路】当同时增大B1减小B2时,通过金属圆环的总磁通量增加,且方向垂直纸面向里,根据楞次定律知,感应电流产生的磁场方向应为垂直纸面向外,根据右手螺旋定则知,此时金属圆环中产生逆时针方向的感应电流,A项错误;同理当同时减小B1增大B2时,金属圆环中产生顺时针方向的感应电流,B项正确;当同时以相同的变化率增大或减小B1和B2时,金属圆环中的总磁通量没有变化,仍然为0,金属圆环中无感应电流产生,C、D项均错误.4.[2016海南·4,3分,难度★★★☆☆]如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直面内,环的圆心与两导线距离相等,环的直径小于两导线间距.两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流.若(

)A.金属环向上运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向B.金属环向下运动,则环上的感应电流方向为顺时针方向C.金属环向左侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向D.金属环向右侧直导线靠近,则环上的感应电流方向为逆时针方向答案4.D

【解题思路】

两导线中通有大小相等、方向向下的恒定电流,左导线在两导线之间产生的磁场方向垂直纸面向外,右导线在两导线之间产生的磁场方向垂直纸面向里.两磁场叠加后,靠近左导线区域的磁场方向垂直纸面向外,靠近右导线区域的磁场方向垂直纸面向里,与两导线等距离处磁场为零.若金属环向上或向下运动,环中磁通量不变,均不产生感应电流,选项AB错误.若金属环向左侧直导线靠近,由楞次定律和安培定则,环上的感应电流方向为顺时针;若金属环向右侧直导线靠近,同理可得,环上的感应电流方向为逆时针.选项C错误,D正确.5.[2017全国Ⅲ·15,6分,难度★★★☆☆]如图,在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动开始的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是(

)A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向答案5.D【解题思路】

金属杆PQ向右切割磁感线,根据右手定则可知PQRS中感应电流沿逆时针方向;原来T中的磁场方向垂直于纸面向里,金属杆PQ中的感应电流在T中产生的磁场方向垂直于纸面向外,使得穿过T的磁通量减小,根据楞次定律可知T中产生顺时针方向的感应电流,综上所述,可知ABC项错误,D项正确.【技巧点拨】

解题关键是掌握右手定则、楞次定律判断感应电流的方向,还要理解PQRS中感应电流产生的磁场会使T中的磁通量变化,产生感应电流.6.[2020年1月浙江·11,3分,难度★★★☆☆]如图所示,在光滑绝缘水平面上,两条固定的相互垂直彼此绝缘的导线通以大小相同的电流I.在角平分线上,对称放置四个相同的正方形金属框.当电流在相同时间间隔内增加相同量,则(

)A.1、3线圈静止不动,2、4线圈沿着对角线向内运动B.1、3线圈静止不动,2、4线圈沿着对角线向外运动C.2、4线圈静止不动,1、3线圈沿着对角线向内运动D.2、4线圈静止不动,1、3线圈沿着对角线向外运动答案6.B

【解题思路】

由安培定则可知线圈1、3所在处的合磁感应强度为零,即穿过这两个线圈的磁通量为零,当电流在相同时间间隔内增加相同量时,磁通量仍为零,则没有感应电流产生,所以线圈1、3静止不动,CD错误;线圈2中的合磁感应强度方向垂直纸面向外、线圈4中的合磁感应强度方向垂直纸面向里,则当电流在相同时间间隔内增加相同量时,由楞次定律可知,两线圈应向磁通量减小的方向运动,即沿对角线向外运动,A错误,B正确.7.[2016上海·19,4分,难度★★★☆☆](多选)如图(a),螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时(

)A.在t1~t2时间内,L有收缩趋势B.在t2~t3时间内,L有扩张趋势C.在t2~t3时间内,L内有逆时针方向的感应电流D.在t3~t4时间内,L内有顺时针方向的感应电流答案7.AD

【解题思路】

由题图(b)可知,在t1~t2时间内,线圈中向上的外加磁场磁感应强度增大,图线的斜率在增大,则磁感应强度的变化率在增大,根据楞次定律可知,导线框中产生顺时针方向的感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中感应电动势增大,因此导线框中的感应电流增大,导线框中感应电流产生的磁场增强,使得该磁场在圆环中的磁通量增大,由楞次定律知圆环有收缩趋势,A项正确;在t2~t3时间内,外加磁场均匀变化,导线框中产生稳定电流,该电流的磁场是稳定磁场,通过圆环的磁通量保持不变,圆环没有扩张或收缩趋势,B、C项错误;在t3~t4时间内,外加磁场磁感应强度向下减小,且图线的斜率也减小,根据楞次定律可知,导线框中产生顺时针方向减小的感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,该电流的磁场在圆环中的磁通量垂直纸面向里且大小减小,根据楞次定律可知,圆环内产生顺时针方向的感应电流,D项正确.考点2法拉第电磁感应定律自感涡流真题分层1基础题组1.[2016北京·16,6分,难度★★☆☆☆]如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向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Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是(

)A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=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题组1法拉第电磁感应定律的理解及应用答案

2.[2017天津·3,6分,难度★★☆☆☆]如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是

(

)A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小题组1法拉第电磁感应定律的理解及应用题组1法拉第电磁感应定律的理解及应用答案2.D

【解题思路】

根据楞次定律,感应电流产生的磁场向下,再根据安培定则,可判断ab中感应电流方向从a到b,A错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势恒定不变,感应电流I恒定不变,B错误;安培力F=BIL,由于I、L不变,B减小,所以ab所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件,静摩擦力逐渐减小,C错误,D正确.【易错分析】

考生受感应电流恒定不变的影响,容易错误认为安培力恒定不变,实际上,安培力由三个因素B、I、L决定,本题中两个因素(I、L)恒定,B是逐渐减小的,所以安培力也逐渐减小.3.[2020北京·18,9分,难度★★☆☆☆]如图甲所示,N=200匝的线圈(图中只画了2匝),电阻r=2Ω,其两端与一个R=48Ω的电阻相连,线圈内有指向纸内方向的磁场.线圈中的磁通量按图乙所示规律变化.(1)判断通过电阻R的电流方向;(2)求线圈产生的感应电动势E;(3)求电阻R两端的电压U.题组1法拉第电磁感应定律的理解及应用题组1法拉第电磁感应定律的理解及应用答案

4.[2017北京·19,6分,难度★★★☆☆]图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图,L1和L2为电感线圈.实验时,断开开关S1瞬间,灯A1突然闪亮,随后逐渐变暗;闭合开关S2,灯A2逐渐变亮,而另一个相同的灯A3立即变亮,最终A2与A3的亮度相同.下列说法正确的是(

)A.图1中,A1与L1的电阻值相同B.图1中,闭合S1,电路稳定后,A1中电流大于L1中电流C.图2中,变阻器R与L2的电阻值相同D.图2中,闭合S2瞬间,L2中电流与变阻器R中电流相等题组2自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼题组2自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼答案4.C

【解题思路】

题图1中,稳定时通过A1的电流记为I1,通过L1的电流记为IL.S1断开瞬间,A1突然变亮,可知IL>I1,因此A1和L1电阻不相等,所以A、B错误;题图2中,闭合S2时,由于自感作用,通过L2与A2的电流I2会逐渐增大,而通过R与A3的电流I3立即变大,因此电流不相等,所以D错误;由于最终A2与A3亮度相同,所以两支路电流I相同,根据部分电路欧姆定律,两支路电压U与电流I均相同,所以两支路电阻相同.由于A2、A3完全相同,故变阻器R与L2的电阻值相同,所以C正确.【方法技巧】

线圈在电路中发生自感现象,根据楞次定律可知,感应电流要“阻碍”使原磁场变化的电流变化情况.电流突然增大时,会感应出逐渐减小的反向电流,使电流逐渐增大;电流突然减小时,会感应出逐渐减小的正向电流,使电流逐渐减小.5.[2014江苏·7,4分,难度★★☆☆☆](多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有(

)

A.增加线圈的匝数

B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯

D.取走线圈中的铁芯题组2自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼答案5.AB

【解题思路】

当线圈上通交流电时,金属杯由于发生电磁感应现象,杯中有感应电流,对水加热,若要增大感应电流,则需要增大感应电动势或者减小杯体的电阻.增加线圈的匝数,使得穿过金属杯的磁场增强,感应电动势增大,选项A正确;提高交流电的频率,使得磁通量的变化率增大,感应电动势增大,选项B正确;若将金属杯换为瓷杯,则不会产生感应电流,选项C错误;取走线圈中的铁芯,磁场会大大减弱,感应电动势减小,选项D错误.6.[2015山东·17,6分,难度★★☆☆☆](多选)如图,一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动.现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场,圆盘开始减速.在圆盘减速过程中,以下说法正确的是(

)A.处于磁场中的圆盘部分,靠近圆心处电势高B.所加磁场越强越易使圆盘停止转动C.若所加磁场反向,圆盘将加速转动D.若所加磁场穿过整个圆盘,圆盘将匀速转动题组2自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼答案6.ABD

【解题思路】

把圆盘看成沿半径方向紧密排列的“辐条”,由右手定则知,圆心处电势高,选项A正确;所加磁场越强,感应电流越强,安培力越大,对圆盘转动的阻碍越大,选项B正确;如果磁场反向,由楞次定律可知,仍阻碍圆盘转动,选项C错误;若将整个圆盘置于磁场中,则圆盘中无感应电流,圆盘将匀速转动,选项D正确.真题分层2中档题组

答案

【易错分析】此题以交变电流图象给出解题信息,考查电磁感应及其相关知识点.解答此题常见错误主要有四方面:一是由于题目以交变电流图象给出解题信息,导致一些同学看到题后,不知如何入手;二是不能正确运用法拉第电磁感应定律分析判断;三是不能正确运用楞次定律分析判断,陷入误区.

答案

【光速解法】

三角形金属框在匀强磁场中转动过程中,穿过线框的磁通量不变,故三角形金属框中不会产生感应电流,从而排除选项B和D;在电源内部,电流是从电源的负极流向正极的,则Uc>Ub=Ua,选项A错误;因本题为单选题,故选项C正确.

答案

4.[2021广东·10,6分,难度★★★☆☆](多选)如图所示,水平放置足够长光滑金属导轨abc和de,ab与de平行,bc是以O为圆心的圆弧导轨.圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场.金属杆OP的O端与e点用导线相接,P端与圆弧bc接触良好.初始时,可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上.若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时,回路中始终有电流,则此过程中,下列说法正确的有(

)A.杆OP产生的感应电动势恒定B.杆OP受到的安培力不变C.杆MN做匀加速直线运动D.杆MN中的电流逐渐减小答案

5.[2014四川·6,6分,难度★★★☆☆](多选)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H、P固定在框上,H、P的间距很小.质量为0.2kg的细金属杆CD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0.1Ω.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=1s时,金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3s时,金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1s时,金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND.t=3s时,金属杆对挡板H的压力大小为0.2N答案

【易错警示】

当时间t>2s,磁场的方向要发生改变,但金属杆与金属框围成的闭合回路中的磁通量的变化率不变.6.[2021全国甲·21,6分,难度★★★☆☆](多选)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈,两线圈的质量相等,但所用导线的横截面积不同,甲线圈的匝数是乙的2倍.现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落,一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域,磁场的上边界水平,如图所示.不计空气阻力,已知下落过程中线圈始终平行于纸面,上、下边保持水平.在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前,可能出现的是(

)A.甲和乙都加速运动B.甲和乙都减速运动C.甲加速运动,乙减速运动D.甲减速运动,乙加速运动答案

7.[2019北京·22,16分,难度★★★☆☆]如图所示,垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B.纸面内有一正方形均匀金属线框abcd,其边长为L,总电阻为R,ad边与磁场边界平行.从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中,线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动,求:(1)感应电动势的大小E;(2)拉力做功的功率P;(3)ab边产生的焦耳热Q.答案

答案

9.[2014上海·33,14分,难度★★★★☆]如图,水平面内有一光滑金属导轨,其MN、PQ边的电阻不计,MP边的电阻阻值R=1.5Ω,MN与MP的夹角为135°,PQ与MP垂直,MP边长度小于1m.将质量m=2kg,电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上,并与MP平行.棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=4m.空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T.在外力作用下,棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动,运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等.(1)若初速度v1=3m/s,求棒在GH处所受的安培力大小FA.(2)若初速度v2=1.5m/s,求棒向左移动距离2m到达EF所需时间Δt.(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中,外力做功W=7J,求初速度v3.答案

答案

专项1电磁感应中的电路和图象问题1.[2021江苏适应性考试·10,4分,难度★★★☆☆]如图所示,光滑的平行长导轨水平放置,质量相等的导体棒L1和L2静止在导轨上,与导轨垂直且接触良好.已知L1的电阻大于L2,两棒间的距离为d,不计导轨电阻,忽略电流产生的磁场.将开关S从1拨到2,两棒运动一段时间后达到稳定状态,则(

)A.S拨到2的瞬间,L1中的电流大于L2B.S拨到2的瞬间,L1的加速度大于L2C.运动稳定后,电容器C的电荷量为零D.运动稳定后,两棒之间的距离大于d模型1电磁感应中的电路问题模型1电磁感应中的电路问题答案1.D【解题思路】开关S拨到1位置时,电源给电容器充电,开关S从1拨到2的瞬间,电容器相当于电源,对两导体棒供电,由于导体棒L1的电阻大于导体棒L2的电阻,则L1中的电流I1小于L2中的电流I2,故A错误;开关S从1拨到2的瞬间I1<I2,由安培力公式F安=BIL,可知L1受到的安培力小于L2受到的安培力,两棒质量相等,根据牛顿第二定律可知,L1产生的加速度小于L2产生的加速度,故B错误;S拨到2后,两导体棒在安培力的作用下运动,在磁场中切割磁感线产生反向的感应电动势,电路中的电流逐渐减小,当导体棒两端产生的感应电动势的大小等于电容器两极板之间的电势差时,电路稳定,电容器不再放电,电路中的电流为零,导体棒开始做匀速直线运动,此时电容器两端的电势差并不为零,所以电容器C的电荷量不为零,故C错误;分析易知,两棒做稳定的匀速直线运动后,两导体棒运动的速度相等,初始时L1的加速度小于L2的加速度,又二者匀速前始终做加速运动且运动时间相等,所以两根棒从开始运动到稳定后通过的位移不相等,L1运动的位移小于L2运动的位移,即运动稳定后,两棒之间的距离大于d,故D正确.2.[2015福建·18,6分,难度★★★☆☆]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abcd,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、dc以速度v匀速滑动,滑动过程PQ始终与ab垂直,且与线框接触良好,不计摩擦.在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中(

)A.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模型1电磁感应中的电路问题模型1电磁感应中的电路问题答案

【技巧点拨】

求解此类问题时要注意先作出等效电路,将电磁感应问题转化为电路问题,然后用电路的相关知识分析求解.3.[2017年下半年浙江·22,10分,难度★★★☆☆]如图所示,匝数N=100、截面积S=1.0×10-2m2、电阻r=0.15Ω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匀强磁场B1,其变化率k=0.80T/s.线圈通过开关S连接两根相互平行、间距d=0.20m的竖直导轨,下端连接阻值R=0.50Ω的电阻.一根阻值也为0.50Ω、质量m=1.0×10-2kg的导体棒ab搁置在等高的挡条上.在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场B2.接通开关S后,棒对挡条的压力恰好为零.假设棒始终与导轨垂直,且与导轨接触良好,不计摩擦阻力和导轨电阻.(1)求磁感应强度B2的大小,并指出磁场方向;(2)断开开关S后撤去挡条,棒开始下滑,经t=0.25s后下降了h=0.29m,求此过程棒上产生的热量.模型1电磁感应中的电路问题模型1电磁感应中的电路问题答案

4.[2014课标Ⅱ·25,19分,难度★★★★☆]半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内,一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面,BA的延长线通过圆导轨中心O,装置的俯视图如图所示.整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向竖直向下.在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出).直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触.设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,导体棒和导轨的电阻均可忽略.重力加速度大小为g.求:(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小;(2)外力的功率.模型1电磁感应中的电路问题模型1电磁感应中的电路问题答案

模型1电磁感应中的电路问题答案

模型2电磁感应中的图象问题模型2电磁感应中的图象问题答案

6.[2021辽宁适应性测试·6,4分,难度★★★☆☆]如图所示,“凹”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域,磁场方向垂直于纸面向里.线框在纸面内向右匀速通过磁场区域,t=0时,线框开始进入磁场.设逆时针方向为感应电流的正方向,则线框中感应电流i随时间t变化的图象可能正确的是(

)模型2电磁感应中的图象问题模型2电磁感应中的图象问题答案

7.[2016四川·7,6分,难度★★★★☆](多选)如图所示,电阻不计、间距为l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v的关系是F=F0+kv(F0、k是常量),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变化图象可能正确的有(

)模型2电磁感应中的图象问题模型2电磁感应中的图象问题答案

【方法技巧】

此题是电磁感应问题的图象问题,考查了力、电、磁、能等全方位知识;首先要能从牛顿第二定律入手写出加速度的表达式,然后才能知道物体可能的运动性质;题目中要定量与定性讨论相结合,灵活应用数学中的函数知识讨论解答.8.[2020山东·12,4分,难度★★★★☆](多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等大正方形.一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方向运动(不发生转动).从图示位置开始计时,4s末bc边刚好进入磁场.在此过程中,导体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab,二者与时间t的关系图象可能正确的是(

)模型2电磁感应中的图象问题 A B C D模型2电磁感应中的图象问题答案8.BC

【解题思路】

第1s内,ae边切割磁感线,由E=BLv可知,感应电动势不变,导体框总电阻一定,故感应电流一定,由安培力F=BIL可知ab边所受安培力与ab边进入磁场的长度成正比;第2s内,导体框切割磁感线的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,感应电流均匀增大;第3~4s内,导体框在第二象限内切割磁感线的有效长度保持不变,在第一象限内切割磁感线的有效长度不断增大,但两象限磁场方向相反,导体框的两部分感应电动势方向相反,所以第2s末感应电动势达到最大,之后便不断减小,第3s末与第1s末,导体框切割磁感线的有效长度相同,可知第3s末与第1s末线框中产生的感应电流大小相等,A项错误,B项正确;但第3s末ab边进入磁场的长度是第1s末的3倍,即ab边所受安培力在第3s末的大小等于第1s末所受安培力大小的3倍,C项正确,D项错误.9.[2020天津·10,14分,难度★★★☆☆]如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t均匀变化.正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直,电阻R=0.1Ω,边长l=0.2m.求(1)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中的感应电动势E;(2)t=0.05s时,金属框ab边受到的安培力F的大小和方向;(3)在t=0到t=0.1s时间内,金属框中电流的电功率P.模型2电磁感应中的图象问题模型2电磁感应中的图象问题答案

专项2电磁感应中的动力学、能量和动量问题1.[2019全国Ⅲ·19,6分,难度★★★☆☆](多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上.t=0时,棒ab以初速度v0向右滑动.运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示.下列图象中可能正确的是(

)答案

【模型分析】

本题类似碰撞中的完全非弹性碰撞模型,根据受力得出两导体棒的速度变化情况;根据两棒的速度关系结合法拉第电磁感应定律和电路问题,判断产生的感应电动势的变化情况,从而得出回路中感应电流的变化情况.2.[2021湖南适应性考试·8,5分,难度★★★★☆](多选)如图,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨,固定在同一水平面上,其间距为1m,左端通过导线连接一个R=1.5Ω的定值电阻.整个导轨处在磁感应强度大小B=0.4T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下.质量m=0.2kg、长度L=1m、电阻r=0.5Ω的匀质金属杆垂直导轨放置,且与导轨接触良好.在杆的中点施加一个垂直金属杆的水平拉力F,使其从静止开始运动.拉力F的功率P=2W保持不变,当金属杆的速度v0=5m/s时撤去拉力F.下列说法正确的是(

)

A.若不撤去拉力F,金属杆的速度会大于5m/sB.金属杆的速度为4m/s时,其加速度大小可能为0.9m/s2C.从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程中,通过金属杆的电荷量为2.5CD.从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程中,金属杆上产生的热量为2.5J答案

答案

答案

【方法技巧】

本题以金属杆在两个间隔磁场中运动时间相等为背景,考查电磁感应的应用,解题的突破点是金属棒进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等,而金属棒在两磁场间运动时只受重力是匀加速运动,所以金属棒进入磁场时必做减速运动.4.[2020江苏·14,15分,难度★★☆☆☆]如图所示,电阻为0.1Ω的正方形单匝线圈abcd的边长为0.2m,bc边与匀强磁场边缘重合.磁场的宽度等于线圈的边长,磁感应强度大小为0.5T.在水平拉力作用下,线圈以8m/s的速度向右穿过磁场区域.求线圈在上述过程中(1)感应电动势的大小E;(2)所受拉力的大小F;(3)感应电流产生的热量Q.答案

5.[2017天津·12,20分,难度★★★☆☆]电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度,其原理可用来研制新武器和航天运载器.电磁轨道炮示意如图,图中直流电源电动势为E,电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l,电阻不计.炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN,垂直放在两导轨间处于静止状态,并与导轨良好接触.首先开关S接1,使电容器完全充电.然后将S接至2,导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出),MN开始向右加速运动.当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时,回路中电流为零,MN达到最大速度,之后离开导轨.问:(1)磁场的方向;(2)MN刚开始运动时加速度a的大小;(3)MN离开导轨后电容器上剩余的电荷量Q是多少.答案

6.[2020年7月浙江·21,10分,难度★★★☆☆]如图1所示,在绝缘光滑水平桌面上,以O为原点、水平向右为正方向建立x轴,在0≤x≤1.0m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场.桌面上有一边长L=0.5m、电阻R=0.25Ω的正方形线框abcd,当平行于磁场边界的cd边进入磁场时,在沿

x方向的外力F作用下以v=1.0m/s的速度做匀速运动,直到ab边进入磁场时撤去外力.若以cd边进入磁场时作为计时起点,在0≤t≤1.0s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示,在0≤t≤1.3s内线框始终做匀速运动.(1)求外力F的大小;(2)在1.0s≤t≤1.3s内存在连续变化的磁场,求磁感应强度B的大小与时间t的关系;(3)求在0≤t≤1.3s内流过导线横截面的电荷量q.答案

答案

8.[2016全国Ⅲ·25,20分,难度★★★★☆]如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里.某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动.金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计.求:(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小.答案

答案

9.[2018天津·12,20分,难度★★★★☆]真空管道超高速列车的动力系统是一种将电能直接转换成平动动能的装置.图1是某种动力系统的简化模型,图中粗实线表示固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨,电阻忽略不计.ab和cd是两根与导轨垂直、长度均为l、电阻均为R的金属棒,通过绝缘材料固定在列车底部,并与导轨良好接触,其间距也为l,列车的总质量为m.列车启动前,ab

、cd处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下,如图1所示.为使列车启动,需在M、N间连接电动势为E的直流电源,电源内阻及导线电阻忽略不计.列车启动后电源自动关闭.(1)要使列车向右运行,启动时图1中M、N哪个接电源正极,并简要说明理由;(2)求刚接通电源时列车加速度a的大小;(3)列车减速时,需在前方设置如图2所示的一系列磁感应强度为B的匀强磁场区域,磁场宽度和相邻磁场间距均大于l.若某时刻列车的速度为v0,此时ab、cd均在无磁场区域,试讨论:要使列车停下来,前方至少需要多少块这样的有界磁场?答案

答案

【规律总结】

对于电磁感应问题,研究思路常常有两条:一条是从力的角度,重点分析安培力作用下导体棒的平衡问题,根据平衡条件列出方程;另一条是从能量的角度,分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题,根据动能定理、功能关系等列方程求解.易错疑难集训

易错点1忽视电磁感应中的电路结构分析易错点1忽视电磁感应中的电路结构分析答案

2.[2021广东适应性测试·10,6分,难度★★★★☆](多选)如图所示,绝缘的水平面上固定有两条平行的光滑金属导轨,导轨电阻不计,两相同金属棒a、b垂直导轨放置,其右侧矩形区域内存在恒定的匀强磁场,磁场方向竖直向上.现两金属棒分别以初速度2v0和v0同时沿导轨自由运动,先后进入磁场区域.已知a棒离开磁场区域时b棒已经进入磁场区域,则a棒从进入到离开磁场区域的过程中,电流i随时间t的变化图象可能正确的是(

)易错点2不能正确理解运动过程而错选图象易错点2不能正确理解运动过程而错选图象答案

【易错分析】

电磁感应图象类问题是高考考查的热点,考生出错较多,出现的主要问题有:(1)考生对运动过程分析不清;(2)不能正确地将图象与物体的运动过程结合起来.

疑难点

灵活应用物理规律解决电磁感应问题疑难点

灵活应用物理规律解决电磁感应问题答案

2.[2020全国Ⅰ·21,6分,难度★★★★☆](多选)如图,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,ab和dc边平行,和bc边垂直.ab、dc足够长,整个金属框电阻可忽略.一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行.经过一段时间后(

)A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值疑难点

灵活应用物理规律解决电磁感应问题答案2.BC

【解题思路】

用水平恒力F向右拉动金属框,bc边切割磁感线产生感应电动势,回路中有感应电流i,bc边受到水平向左的安培力作用,设金属框的质量为M,加速度为a1,由牛顿第二定律有F-BiL=Ma1;导体棒MN受到向右的安培力,向右做加速运动,设导体棒的质量为m,加速度为a2,由牛顿第二定律有BiL=ma2.设金属框bc边的速度为v时,导体棒疑难点

灵活应用物理规律解决电磁感应问题答案

【关键点拨】

此题中导体棒置于金属框上,当用水平恒力向右拉动金属框时,导体棒MN在安培力作用下也向右运动,产生反电动势.要注意导体棒MN向右运动的速度一定小于金属框向右运动的速度.素养题型专练1.[2017全国Ⅰ·18,6分,难度★★★☆☆](科学探究)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示.无扰动时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(

)答案1.A

【解题思路】

施加磁场来快速衰减STM的微小振动,其原理是电磁阻尼,在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化,紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流,则其受到安培力作用,该作用阻碍紫铜薄板振动,即促使其振动衰减.方案A中,无论紫铜薄板上下振动还是左右振动,通过它的磁通量都发生变化;方案B中,当紫铜薄板上下振动时,通过它的磁通量可能不变,当紫铜薄板向右振动时,通过它的磁通量不变;方案C中,紫铜薄板上下振动、左右振动时,通过它的磁通量可能不变;方案D中,当紫铜薄板上下振动时,紫铜薄板中磁通量可能不变.综上可知,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是A.

答案

3.[2019全国Ⅱ·21,6分,难度★★★★☆](多选)(模型建构、科学推理)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化的图象可能正确的是(

)答案3.AD

【解题思路】

根据题述,PQ进入磁场时加速度恰好为零,两导体棒从同一位置释放,则两导体棒进入磁场时的速度相同,产生的感应电动势大小相等,若释放两导体棒的时间间隔足够长,在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图象可能是A;由于两导体棒从同一位置释放,两导体棒进入磁场时产生的感应电动势大小相等,MN进入磁场区域切割磁感线产生感应电动势,回路中产生的感应电流不可能小于I1,B错误;若释放两导体棒的时间间隔较短,在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域,则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变,两棒不受安培力作用,二者在磁场中做加速运动,PQ出磁场后,MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流,且感应电流一定大于I1,受到安培力作用,由于安培力与速度成正比,则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿斜面方向的分力,所以MN一定做减速运动,回路中感应电流减小,流过PQ的电流随时间变化的图象可能是D,C错误.【方法技巧】

导体棒沿倾斜导轨做切割磁感线运动是常见的电磁感应模型.情境主要有导轨光滑或不光滑、磁场区域有界或无界、导体棒由静止下滑或以某一速度下滑、导体棒以某一速度沿导轨上滑,解答时主要应用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、能量守恒定律及其相关知识分析.1.[2018全国Ⅰ·19,6分,难度★★★☆☆](多选)(“三定则”“一定律”的综合应用)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态.下列说法正确的是(

)

A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动1.AD

【解题思路】

由电路可知,开关闭合瞬间,右侧线圈环绕部分的电流向下,由安培定则可知,直导线在铁芯中产生向右的磁场,由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向上的电流,则直导线中的电流方向由南向北,由安培定则可知,直导线在小磁针所在位置产生垂直纸面向里的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动,A正确;开关闭合并保持一段时间后,穿过左侧线圈的磁通量不变,则左侧线圈中的感应电流为零,直导线不产生磁场,则小磁针静止不动,BC错误;开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,穿过左侧线圈向右的磁通量减少,则由楞次定律可知,左侧线圈环绕部分产生向下的感应电流,则流过直导线的电流方向由北向南,直导线在小磁针所在处产生垂直纸面向外的磁场,则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动,D正确.答案2.[2020北京·20,12分,难度★★★☆☆](以新情境为载体考查电磁感应)某试验列车按照设定的直线运动模式,利用计算机控制制动装置,实现安全准确地进站停车.制动装置包括电气制动和机械制动两部分.图1所示为该列车在进站停车过程中设定的加速度大小a车随速度v的变化曲线.(1)求列车速度从20m/s降至3m/s经过的时间t及行进的距离x.(2)有关列车电气制动,可以借助图2模型来理解.图中水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中,回路中的电阻阻值为R,不计金属棒MN及导轨的电阻.MN沿导轨向右运动的过程,对应列车的电气制动过程,可假设MN棒运动的速度与列车的速度、棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比.列车开始制动时,其速度和电气制动产生的加速度大小对应图1中的P点.论证电气制动产生的加速度大小随列车速度变化的关系,并在图1中画出图线.(3)制动过程中,除机械制动和电气制动外,列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力.分析说明列车从100m/s减到3m/s的过程中,在哪个速度附近所需机械制动最强?(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)

答案

答案【压轴题透析】

(1)由题图1可知列车速度从v1=20m/s降至v2=3m/s的过程中,列车加速度不变,可应用匀变速直线运动的规律求解.(2)电气制动可借助题图2模型分析,则电气制动产生的力相当于安培力.根据牛顿第二定律,求出棒的加速度随速度变化的关系式.由于棒的加速度与列车电气制动产生的加速度成正比,也就能推出电气制动产生的加速度大小随速度变化的关系式.(3)电气制动类似于安培力,机械制动指地面给的摩擦力.制动过程中,除机械制动和电气制动外,列车还会受到随车速减小而减小的空气阻力.即制动过程中,有三个阻力.

(4)同桌小张认为在磁场上方、两导轨之间连接一个电容为C的电容器,在着陆减速过程中还可以回收部分能量,在其他条件均不变的情况下,求船舱匀速运动时的速度大小v'和此时电容器所带电荷量q.

答案

答案【压轴题透析】

(1)利用磁场的运动速度和法拉第电磁感应定律得出线框ab边产生的感应电动势;(2)结合电路的串并联和闭合电路欧姆定律得出通过ab的电流;(3)船舱匀速运动时,受力平衡,通过受力分析得出船舱匀速运动时的速度大小;(4)根据欧姆定律得出电容器两端的电压,进而得出电容器所带的电荷量.专题综合训练

答案

2.[2016全国Ⅱ·20,6分,难度★★★☆☆](多选)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倍答案

3.[2017全国Ⅱ·20,6分,难度★★★☆☆](多选)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图(a)所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图(b)所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正).下列说法正确的是(

)

A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动速度的大小为0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N答案

4.[2014山东·16,6分,难度★★★☆☆](多选)如图,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M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是(

)A.FM向右

B.FN向左C.FM逐渐增大

D.FN逐渐减小答案4.BCD

【解题思路】

由题意可知,根据安培定则,在轨道内的M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里,由此可知,当导体棒运动到M区时,根据右手定则可以判定,在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反,再根据左手定则可知,金属棒在M区时受到的安培力方向向左,因此A选项不正确;同理可以判定B选项正确;再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越大,因此产生的感应电动势越来越大,根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知,导体棒所受的安培力FM也逐渐增大,故C选项正确;同理D选项正确.

答案

答案

【关键点拨】

通过几何关系求出金属线框的有效切割长度是处理本