统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题五电路与电磁感应第11讲电磁感应规律及其应用素养培优教师用书

素养培优·情境命题电磁感应规律在生活、生产、科技中的应用随着现代科技的发展，生活中的许多应用都涉及电磁感应现象．例如生活应用中、现代传感器应用中、交通运输中．分析这些问题都要用到电磁感应的原理．情境1[2024·重庆市沙坪坝区模拟](多选)动圈式扬声器的结构如图(a)和图(b)所示，图(b)为磁铁和线圈部分的右视图，线圈与一电容器的两端相连．当人对着纸盆说话，纸盆带着线圈左右运动能将声信号转化为电信号．已知线圈有n匝，线圈半径为r，线圈所在位置的磁感应强度大小为B，则下列说法正确的是()A．纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势高B．纸盆向左运动时，电容器的上极板电势比下极板电势低C．纸盆向右运动速度为v时，线圈产生的感应电动势为2nrBvD．纸盆向右运动速度为v时，线圈产生的感应电动势为2nπrBv情境2[2024·东北三省三校一模](多选)如图为投币机中一种测量硬币某种特性的装置，硬币可竖直通过两线圈中间的狭缝．放射线圈L1的匝数为N1，接有频率为f、电压为U1的低频沟通电．接收线圈L2的匝数为N2，在不同状况下，接收线圈输出的电压U2会发生变更，下列说法正确的是()A．无硬币通过时，若L1与L2为完全相同的线圈，则U2＝U1B．无硬币通过时，若只增大U1，则U2也增大C．硬币通过狭缝时，硬币中会产生感应电流D．硬币通过狭缝的全过程中，其加速度不变情境3(多选)如图是马路上安装的一种测速“电子眼”的原理示意图，在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变更，系统依据两次电流变更的时间及线圈之间的距离，对超速车辆进行抓拍，下列推断正确的是()A．车辆经过线圈时有感应电流产生B．“电子眼”测量的是车辆经过其次个线圈时的瞬时速率C．线圈中电流的变更是车辆经过线圈时发生电磁感应引起的D．假如某个线圈出现故障，没有电流通过，“电子眼”还可以正常工作情境4[2024·浙江省宁波市选考模拟]电磁减震器是利用电磁感应原理的一种新型智能化汽车独立悬架系统．某同学也设计了一个电磁阻尼减震器，图为其简化的原理图．该减震器由绝缘滑动杆及固定在杆上的多个相互紧靠的相同矩形线圈组成，滑动杆及线圈的总质量m＝1.0kg.每个矩形线圈abcd匝数n＝100匝，电阻值R＝1.0Ω，ab边长L＝20cm，bc边长d＝10cm，该减震器在光滑水平面上以初速度v0＝1.0m/s向右进入磁感应强度大小B＝0.1T、方向竖直向下的匀强磁场中．求：(1)刚进入磁场时减震器的加速度大小；(2)其次个线圈恰好完全进入磁场时，减震器的速度大小；(3)若减震器的初速度v＝5.0m/s，则滑动杆上需安装多少个线圈才能使其完全停下来？求第1个线圈和最终1个线圈产生的热量比k？不考虑线圈个数变更对减震器总质量的影响．素养培优·情境命题情境1解析：依据右手定则，可知上极板带负电，下极板带正电，因此下极板电势更高，A项错误，B项正确；切割长度为2πr，则E＝2πnBvr，C项错误，D项正确．答案：BD情境2解析：无硬币通过时，若L1、L2为完全相同的线圈，两线圈的匝数相同，由于两线圈之间存在磁损，因此通过L1与L2的磁通量与L2的磁通量不同，则U2与U1不相等，A项错误；无硬币通过时，只增大U1，L2磁通量的变更率增大，因此U2也增大，B项正确；硬币通过狭缝时，硬币中的磁通量会变更，因此硬币中会产生感应电流，C项正确；硬币通过狭缝的全过程中，硬币中产生了感应电流，硬币受到的安培力发生变更，硬币所受的合力发生变更，依据牛顿其次定律，其加速度发生变更，D项错误．答案：BC情境3解析：车辆上有许多金属部件，当这些金属部件经过通电线圈时，使线圈中的磁场发生变更，故车辆经过线圈时有感应电流产生，选项A正确；因为系统是依据两次电流发生变更的时间以及线圈之间的距离推断车辆是否超速，故测量的是车辆在两个线圈之间的平均速度，选项B错误；车辆经过线圈上方会发生电磁感应现象，会引起线圈中的电流发生变更，选项C正确；假如某个线圈出现故障，没有电流通过，就会无计时起点或终点，无法计时，“电子眼”不能正常工作，选项D错误．答案：AC情境4解析：（1）减震器受到的安培力为F安＝nBIL＝nB·eq\f(nBLv,R)·L＝eq\f(n2B2L2v,R)刚进入磁场减速瞬间减震器的加速度为a＝eq\f(F安,m)＝eq\f(n2B2L2v,mR)＝4m/s2.（2）设向右为正方向，对减震器进行分析，由动量定理I＝Δp可得F安t＝－·t＝－eq\f(n2B2L2,R)·2d＝mv′－mv0解得v′＝v0－eq\f(2n2B2L2d,mR)＝0.2m/s.（3）由上述小题得，每一个线圈进入磁场的过程中，减震器速度减小量Δv＝0.4m/s线圈的个数为N＝eq\f(10,0.4)＝12.5个则须要13个线圈，只有进入磁场的线圈产生热量，线圈产生的热量等于动能的削减量．第一个线圈恰好完全进入磁场时v1＝v－Δv＝4.6m/s最终一个线圈刚进入磁场时v13＝0