浙江版高考物理总复习专题十电磁感应教学讲练

物理高考总复习PAGEPAGE21学好数理化，走遍天下都不怕专题十电磁感应探考情悟真题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考试要求考题示例关联考点素养要素电磁感应现象、楞次定律电磁感应现象b—电磁感应实验解释意识★★☆☆☆楞次定律c—科学推理★★★☆☆法拉第电磁感应定律、自感和涡流法拉第电磁感应定律d2016浙江理综,16,6分2018.11选考,22,10分2019.04选考,22,10分科学论证★★★★☆电磁感应现象的两类情况b2016.10选考,22,10分2016浙江理综,24,20分2015浙江理综,24,20分2019.94选考,22,10分2019.04选考,22,10闭合电路欧姆定律、动量定理与动量守恒定律、能量守恒等科学推理★★★★☆互感和自感b—解释意识★☆☆☆☆涡流、电磁阻尼和电磁驱动b—解释意识★☆☆☆☆分析解读本专题是电磁学的核心内容,在近两年浙江省选考中均在计算题中出现,有时会结合动量定理或动量守恒定律进行考查,比较综合,难度较大。电磁感应现象常与力的平衡条件、牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律、闭合电路欧姆定律、动量定理、动量守恒定律等知识相结合,涉及受力分析、运动分析、能量分析、动量分析、电路分析、图像分析等方面,本专题仍是今后考查的重点。【真题探秘】破考点练考向【考点集训】考点一电磁感应现象、楞次定律1.(2018浙江嘉兴一中期中,2)法拉第在研究电磁感应现象时,将两个线圈绕在同一个铁环上,简化电路如图所示,下列关于法拉第研究过程的说法正确的是()A.闭合开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流B.闭合开关S以后,右侧线圈中产生稳定的感应电流C.断开开关S的瞬间,右侧线圈中产生感应电流D.断开开关S的瞬间,右侧线圈中不产生感应电流答案C2.(2018课标Ⅰ,19,6分)(多选)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答案AD考点二法拉第电磁感应定律、自感和涡流1.如图所示,A、B、C是3个完全相同的灯泡,L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。则()A.S闭合时,A灯立即亮,然后逐渐熄灭B.S闭合时,B灯立即亮,然后逐渐熄灭C.电路接通稳定后,三个灯亮度相同D.电路接通稳定后,S断开时,C灯立即熄灭答案A2.(2019浙江杭州模拟二,23)如图甲所示,P、Q为水平面内平行放置的金属长直导轨,间距为d,处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。一根质量为m、电阻为r的导体棒ef垂直放在P、Q导轨上,导体棒ef与P、Q导轨间的动摩擦因数为μ。质量为M的正方形金属框abcd的边长为L,每边电阻均为r,用细线悬挂在竖直平面内,ab边水平,金属框a、b两点通过细导线与导轨相连,金属框的上半部分处在磁感应强度大小为B、方向垂直框面向里的匀强磁场中,下半部分处在大小也为B、方向垂直框面向外的匀强磁场中,不计其余电阻和细导线对ab的作用力。现用一电动机以恒定功率沿导轨方向水平牵引导体棒ef向左运动,从导体棒开始运动时计时,悬挂金属框的细线的拉力T随时间t的变化如图乙所示,重力加速度为g,求:(1)t0时刻以后通过ab边的电流;(2)t0时刻以后电动机牵引力的功率P;(3)0到t0时刻导体棒ef受到的平均合外力大小。甲乙答案(1)3Mg4BL(2)7Mgr炼技法提能力【方法集训】方法1感应电流方向的判定方法1.(2018浙江东阳中学期中,15)(多选)如图所示,水平放置的条形磁铁中央,有一闭合金属弹性圆环,条形磁铁中心线与弹性环轴线重合,现将弹性圆环均匀向外扩大,下列说法中正确的是()A.穿过弹性圆环的磁通量增大B.从左往右看,弹性圆环中有顺时针方向的感应电流C.弹性圆环中无感应电流D.弹性圆环受到的安培力方向沿半径向里答案BD2.(2018浙江诸暨牌头中学期中,7)如图所示,固定的水平长直导线中通有向右的电流I,矩形闭合导线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。将线框由静止释放,不计空气阻力,则在线框下落过程中()A.穿过线框的磁通量保持不变B.线框中感应电流的方向为逆时针C.线框所受安培力的合力竖直向上D.线框的机械能不断增大答案C方法2电磁感应中电路问题的分析方法1.(2020届浙江杭州市五校联考,16)如图所示,在粗糙的水平面上有一滑板,滑板上固定着一个用粗细均匀的导线绕成的正方形闭合线圈,匝数N=10,边长L=1m,总电阻R=1Ω,滑板和线圈的总质量M=2kg,滑板与地面间的动摩擦因数μ=0.1。前方有一长2.5L,高L的矩形区域,其下边界与线圈中心等高,区域内有垂直线圈平面向里的水平匀强磁场,磁感应强度大小为1T,现给线圈施加一水平拉力F,使线圈以速度v=0.4m/s匀速进入矩形磁场,t=0时刻,线圈右侧恰好开始进入磁场。g=10m/s2,求:(1)线圈刚进入磁场时线圈中通过的电流大小;(2)线圈左侧进入磁场区域前的瞬间所需拉力的大小;(3)将线圈从磁场外匀速拉进磁场的过程中拉力F做的功。答案(1)2A(2)14N(3)13J2.如图所示,导线全部为裸导线,半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场,磁感应强度为B,一根长度大于2r的导线MN以速率v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑到右端,回路的固定电阻为R,其余电阻不计,试求:(1)MN从圆环左端滑到右端的过程中,电阻R上的电流的平均值及通过的电荷量。(2)MN从圆环左端滑到右端的过程中,电阻R上的电流的最大值。答案(1)Bπvr2R方法3电磁感应中动力学问题的分析方法(2020届浙江东阳中学开学考,18)如图甲所示,平行金属导轨竖直放置,导轨间距为L=1m,上端接有电阻R1=3Ω,下端接有电阻R2=6Ω,虚线OO'下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,从OO'上方某处垂直导轨由静止释放,杆下落0.2m过程中始终与导轨保持良好接触,加速度a与下落距离h的关系图像如图乙所示。求:(1)磁感应强度B的大小;(2)杆下落0.2m过程中通过金属杆的电荷量q。甲乙答案(1)2T(2)0.15C方法4电磁感应中功能问题的分析方法1.(2020届浙江诸暨海亮实验中学模拟,15)如图甲所示,光滑斜面倾角θ=30°,边长为L的正方形线框abcd用一端固定于斜面顶端O点的细线拉着处静止状态,平行于斜面底边的虚线MN、GH之间,平行于斜面底边的虚线PQ下方均有垂直于斜面向上的匀强磁场,两磁场完全相同,正方形线框的质量为m,ab边到MN的距离为x1,虚线MN与PQ间的距离为x2,且x1、x2均大于L,开始时线框有一半在磁场中,重力加速度为g,让磁场的磁感应强度按图乙所示规律变化,t=t0时刻,细线的张力恰好为零,此时剪断细线,线框沿斜面向下滑动,当ab边刚通过虚线MN时,线框的加速度为零,在ab边进入虚线PQ下方的磁场,而cd边进入磁场前,线框已匀速运动,求:(1)线框abcd的电阻:(2)从t=0到cd边刚通过虚线GH的过程中,通过线框横截面的电量;(3)从t=0到线框完全通过PQ,线框中产生的焦耳热。甲乙答案本题考查法拉第电磁感应定律、动力学及能量问题,体现了模型建构、相互作用和能量观念的学科核心素养。(1)0~t0时间内,线框中产生的感应电动势E=ΔBΔtL×设线框的电阻为R,则线框中的感应电流大小为I=E在t=t0时刻,根据受力平衡有B0IL=mgsinθ解得R=B(2)0~t0时间内,通过线框横截面的电量q1=ΔΦ1R=剪断细线后,线框进入第一个磁场的过程中,通过线框横截面的电量q2=ΔΦ2R=因此通过线框横截面的电量为q=q1+q2=B0L(3)0~t0时间内,线框中产生的焦耳热Q1=I2Rt0=0.25mgL剪断细线后,设在线框进入第二个磁场的过程中,速度达到最大时,mgsinθ=B解得v=L从剪断细线到线框刚好完全进入PQ以下磁场的过程中,根据能量守恒有Q2=mg(x1+x2+L)sinθ-12mv2=12mg(x1+x2因此产生的总的焦耳热Q总=Q1+Q2=12mg(x1+x2)+342.(2016浙江10月选考,22,10分)为了探究电动机转速与弹簧伸长量之间的关系,小明设计了如图所示的装置。半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l、电阻为R的金属棒ab一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴OO'上,由电动机A带动旋转。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面、大小为B1、方向竖直向下的匀强磁场。另有一质量为m、电阻为R的金属棒cd用轻质弹簧悬挂在竖直平面内,并与固定在竖直平面内的“U”形导轨保持良好接触,导轨间距为l,底部接阻值也为R的电阻,处于大小为B2、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场中。从圆形金属导轨引出导线和通过电刷从转轴引出导线经开关S与“U”形导轨连接。当开关S断开,棒cd静止时,弹簧伸长量为x0;当开关S闭合,电动机以某一转速匀速运动,棒cd再次静止时,弹簧伸长量变为x(不超过弹性限度)。不计其余电阻和摩擦等阻力,求此时(1)通过棒cd的电流Icd;(2)电动机对该装置的输出功率P;(3)电动机转动角速度ω与弹簧伸长量x之间的函数关系。答案(1)mg(x-(3)ω=6【五年高考】A组自主命题·浙江卷题组1.(2016浙江理综,16,6分)如图所示,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=3lb,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()A.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B2.(2015浙江1月学考,30)如图所示,某实验小组在操场上做摇绳发电实验。长导线两端分别连在灵敏电流表的两个接线柱上,形成闭合电路。两位同学以每2秒约3圈的转速匀速摇动AB段导线。假定被摇动的导线由水平位置1按图示方向第一次运动到竖直位置2的过程中,磁通量的变化量约为10-4Wb,则该过程回路中产生的感应电动势约为()A.2×10-4V B.2.7×10-4V C.3×10-4V D.6×10-4V答案D3.(2016浙江理综,24,20分)小明设计的电磁健身器的简化装置如图所示,两根平行金属导轨相距l=0.50m,倾角θ=53°,导轨上端串接一个R=0.05Ω的电阻。在导轨间长d=0.56m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=2.0T。质量m=4.0kg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=0.24m。一位健身者用恒力F=80N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=10m/s2,sin53°=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;(2)CD棒进入磁场时所受的安培力FA的大小;(3)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。答案(1)2.4m/s(2)48N(3)64J26.88J4.(2015浙江理综,24,20分)小明同学设计了一个“电磁天平”,如图1所示,等臂天平的左臂为挂盘,右臂挂有矩形线圈,两臂平衡。线圈的水平边长L=0.1m,竖直边长H=0.3m,匝数为N1。线圈的下边处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0~2.0A范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后,调节线圈中电流使天平平衡,测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g=10m/s2)图1(1)为使电磁天平的量程达到0.5kg,线圈的匝数N1至少为多少?(2)进一步探究电磁感应现象,另选N2=100匝、形状相同的线圈,总电阻R=10Ω。不接外电流,两臂平衡。如图2所示,保持B0不变,在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度B随时间均匀变大,磁场区域宽度d=0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物体时,天平平衡,求此时磁感应强度的变化率ΔB图2答案(1)25(2)0.1T/s5.(2019浙江4月选考,22,10分)如图所示,倾角θ=37°,间距l=0.1m的足够长金属导轨底端接有阻值R=0.1Ω的电阻,质量m=0.1kg的金属棒ab垂直导轨放置,与导轨间的动摩擦因数μ=0.45。建立原点位于底端、方向沿导轨向上的坐标轴x。在0.2m≤x≤0.8m区间有垂直导轨平面向上的匀强磁场。从t=0时刻起,棒ab在沿x轴正方向的外力F作用下,从x=0处由静止开始沿斜面向上运动,其速度v与位移x满足v=kx(可导出a=kv),k=5s-1。当棒ab运动至x1=0.2m处时,电阻R消耗的电功率P=0.12W,运动至x2=0.8m处时撤去外力F,此后棒ab将继续运动,最终返回至x=0处。棒ab始终保持与导轨垂直,不计其他电阻,求:(提示:可以用F-x图像下的“面积”代表力F做的功,sin37°=0.6,g=10m/s2)(1)磁感应强度B的大小;(2)外力F随位移x变化的关系式;(3)在棒ab棒个运动过程中,电阻R产生的焦耳热Q。答案(1)P=(Blv)2RB=PR(2)无磁场区间0≤x<0.2ma=5v=25xF=25xm+μmgcosθ+mgsinθ=0.96+2.5x有磁场区间0.2m≤x≤0.8m,FA=(BlF=0.96+2.5x+0.6x=0.96+3.1x(3)上升过程中克服安培力做功(F-x图像中的梯形面积)WA1=0.62(x1+x2)·(x2-x1撤去外力后,棒ab上升的最大距离为s,再次进入磁场时的速度为v',则(mgsinθ+μmgcosθ)s=12mv(mgsinθ-μmgcosθ)s=12mv'得v'=2m/s由于mgsinθ-μmgcosθ-(Bl故棒ab再次进入磁场后做匀速运动。下降过程中克服安培力做功WA2=(Bl)2v'R(xQ=WA1+WA2=0.324JB组统一命题、省(区、市)卷题组1.(2019课标Ⅲ,14,6分)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.能量守恒定律答案D2.(2019课标Ⅰ,15,6分)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场,其边界如图(a)中虚线MN所示。一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S,将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内,圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示;磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示。则在t=0到t=t1的时间间隔内()A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为BD.圆环中的感应电动势大小为B答案BC3.(2017课标Ⅲ,15,6分)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D4.(2016上海单科,19,4分)(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AD5.(2016江苏单科,6,4分)(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BCD6.(2017课标Ⅱ,20,6分)(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BC7.(2017北京理综,19,6分)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中电流相等答案C8.(2016课标Ⅱ,20,6分)(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AB9.(2016四川理综,7,6分)(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变化图像可能正确的有()答案BC10.(2017江苏单科,13,15分)如图所示,两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内,其右端接一阻值为R的电阻。质量为m的金属杆静置在导轨上,其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后,金属杆的速度变为v。导轨和金属杆的电阻不计,导轨光滑且足够长,杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。求:(1)MN刚扫过金属杆时,杆中感应电流的大小I;(2)MN刚扫过金属杆时,杆的加速度大小a;(3)PQ刚要离开金属杆时,感应电流的功率P。答案(1)Bdv0R(2)BC组教师专用题组1.(2016海南单科,4,3分)如图,一圆形金属环与两固定的平行长直导线在同一竖直平面内,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D2.(2015山东理综,17,6分)(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,圆盘将匀速转动答案ABD3.(2016北京理综,16,6分)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答案B4.(2015海南单科,2,3分)如图,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为ε;将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线,置于与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,棒两端的感应电动势大小为ε'。则ε'ε等于(A.12 B.22 C.1 答案B5.(2015福建理综,18,6分)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答案C6.(2014课标Ⅰ,18,6分)如图(a),线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流。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()答案C7.(2014浙江1月学考,4)如图甲所示是法拉第在研究电磁感应时用过的线圈,其工作原理如图乙所示,则实验中不会使电流表指针发生偏转的是()A.保持开关闭合 B.开关闭合瞬间C.开关断开瞬间 D.移动滑动变阻器滑片答案A8.(2014浙江1月学考,34)如图所示,线圈与灵敏电流计构成闭合电路,当磁铁向下插入线圈的过程中,发现电流计指针向右偏转。则当磁铁()A.放在线圈中不动时,电流计指针向左偏转B.从线圈中向上拔出时,电流计指针向左偏转C.按图示位置在线圈外面上下移动时,电流计指针不会偏转D.按图示位置在线圈外面左右移动时,电流计指针不会偏转答案B9.(2014浙江1月学考,6)如图所示,一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内,导轨间距0.4m,左端接有阻值为0.2Ω的电阻。一质量为0.2kg、电阻为0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上,导轨之间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度大小为0.5T。棒在水平向右的外力作用下以0.3m/s的速度匀速运动,运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触。已知导轨足够长且电阻不计,则()A.MN棒运动过程中两端的电压为0.02VB.MN棒运动过程中两端的电压为0.06VC.棒匀速运动1s过程中电阻R发热0.008JD.棒匀速运动1s过程中电阻R发热0.012J答案C10.(2014浙江1月学考,30)如图所示,栅栏大门朝正南方向,在门的四角上钉有四个钉子,沿着钉子绕有50匝的大线圈,面积约为4m2。若该地区地磁场的水平分量约为4×10-5T,那么,小明在2s内把关闭的大门打开并转过90°的过程中,线圈中产生的平均感应电动势约为()A.2×10-2V B.4×10-3V C.1.6×10-4V D.8×10-5V答案B11.(2014浙江理综,24,20分)某同学设计一个发电测速装置,工作原理如图所示。一个半径为R=0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上,一根长为R的金属棒OA,A端与导轨接触良好,O端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r=R/3的圆盘,圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线,下端挂着一个质量为m=0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T。a点与导轨相连,b点通过电刷与O端相连。测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度。铝块由静止释放,下落h=0.3m时,测得U=0.15V。(细线与圆盘间没有滑动,金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计,重力加速度g=10m/s2)(1)测U时,与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”?(2)求此时铝块的速度大小;(3)求此下落过程中铝块机械能的损失。答案(1)正极(2)2m/s(3)0.5J12.(2016江苏单科,13,15分)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=7.7km/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=20m,地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B=1.0×10-5T。将太阳帆板视为导体。(1)求M、N间感应电动势的大小E;(2)在太阳帆板上将一只“1.5V,0.3W”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阻,试判断小灯泡能否发光,并说明理由;(3)取地球半径R=6.4×103km,地球表面的重力加速度g=9.8m/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)1.54V(2)不能,因为穿过闭合回路的磁通量不变,不产生感应电流。(3)4×105m13.(2016课标Ⅰ,24,14分)如图,两固定的绝缘斜面倾角均为θ,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,两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ,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)mg(sinθ-3μcosθ)(2)(sinθ-3μcosθ)mgR14.(2016课标Ⅲ,25,20分)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(1)kt0SR(2)B0lv0(t-t0)+kSt(B015.(2015江苏单科,13,15分)做磁共振(MRI)检查时,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈,线圈的半径r=5.0cm,线圈导线的截面积A=0.80cm2,电阻率ρ=1.5Ω·m。如图所示,匀强磁场方向与线圈平面垂直,若磁感应强度B在0.3s内从1.5T均匀地减为零,求:(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R;(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E;(3)0.3s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。答案(1)6×103Ω(2)4×10-2V(3)8×10-8J16.(2014重庆理综,8,16分)某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,忽略边缘效应。一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接。当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量。已知线圈匝数为n,线圈电阻为R,重力加速度为g。问(1)线圈向下运动过程中,线圈中感应电流是从C端还是从D端流出?(2)供电电流I是从C端还是从D端流入?求重物质量与电流的关系。(3)若线圈消耗的最大功率为P,该电子天平能称量的最大质量是多少?答案(1)感应电流从C端流出(2)外加电流从D端流入m=2nBL(3)217.(2014天津理综,11,18分)如图所示,两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上,导轨电阻不计,间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ,两区域的边界与斜面的交线为MN,Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下,Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上,两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域Ⅰ中,将质量m1=0.1kg,电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上,ab刚好不下滑。然后,在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg,电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上,由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中,ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触,取g=10m/s2。问(1)cd下滑的过程中,ab中的电流方向;(2)ab刚要向上滑动时,cd的速度v多大;(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中,cd滑动的距离x=3.8m,此过程中ab上产生的热量Q是多少。答案(1)由a流向b(2)5m/s(3)1.3J18.(2017天津理综,12,20分)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(1)垂直于导轨平面向下。(2)BlEmR(3)【三年模拟】时间:65分钟分值:62分一、选择题(每题3分,共12分)1.(2018浙江诸暨牌头中学期中)关于涡流,下列说法中不正确的是()A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B.家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流答案B2.(2018浙江义乌群星外国语学校月考)如图所示的匀强磁场中有一个矩形闭合导线框,在下列四种情况下,线框中会产生感应电流的是()A.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中左右运动B.线框平面始终与磁感线平行,线框在磁场中上下运动C.线框绕位于线框平面内且与磁感线垂直的轴线AB转动D.线框绕位于线框平面内且与磁感线平行的轴线CD转动答案C3.(2020届浙江宁波市姜山中学调研二,8)如图所示,宽为L的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的粗糙水平部分平滑连接,右端接阻值为R的电阻c,矩形区域MNPQ内有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。在倾斜部分同一高度h处放置两根细金属棒a和b,由静止先后释放,a离开磁场时b恰好进入磁场,a在水平导轨上运动的总距离为s。a、b质量均为m,电阻均为R,与水平导轨间的动摩擦因数均为μ,与导轨始终垂直且接触良好。导轨电阻不计,重力加速度为g。则整个运动过程中()A.a棒中的电流方向不发生改变B.a棒两端的最大电压为BL2C.电阻c消耗的电功率一直减小D.电阻c产生的焦耳热为mg答案D4.(2020届浙江杭州市五校联考,8)如图所示,导体直导轨OM和PN平行且OM与x轴重合,两导轨间距为d,两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y轴方向的宽度按y=dsinπ2dx规律分布,两金属圆环固定在同一绝缘平面内,内、外圆环与两导轨接触良好,与两导轨接触良好的导体棒从OP开始始终垂直导轨沿x轴正方向以速度v做匀速运动,规定内圆环a端电势高于b端时,a、b间的电压Uab为正,下列Uab-x答案D二、非选择题(共50分)5.(2020届浙江丽水四校9月联考,22)(10分)如图1所示,一质量为m=0.5kg的物体甲放在粗糙的水平桌面上,用轻绳通过定滑轮与一根导体棒AB相连。导体棒AB的质量为M=0.1kg,电阻为零。整个金属框架固定,且导体棒与金属框架接触良好,无摩擦。金属框架只有CD部分有电阻R=0.05Ω,框架的宽度d=0.2m。整个装置部分处于匀强磁场内,磁感应强度B0=1.0T,方向垂直金属框架平面向里,导体框架内通有电流I,方向沿ACDB方向。(物体甲与水平桌面之间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度取g=10m/s2)(1)当金属框架中通的电流I=5A时,物体甲静止,求此时物体甲受到桌面的摩擦力大小;(2)进一步探究电磁感应现象,如图2所示,保持B0不变,在金属框架上部另加垂直金属框架向外的匀强磁场,磁场区域宽度h=0.