高考物理专题复习 第11讲　电磁感应规律及其应用

3/3第11讲电磁感应规律及其应用1.（2024·江苏宿迁一模）一弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，让磁铁上下振动，若要使磁铁很快停下，下列铝框放置方式效果最明显的是（）2.（多选）（2024·广东梅州一模）在第70场“南方教研大讲堂”罗老师展示的课例中，她用磁力小车做了个小实验。磁力小车如图甲所示，它的内部结构可以简化为如图乙所示，其中A、B是具有单向导电性的发光二极管（正向电阻为零，反向电阻为无穷大），与线圈C构成闭合回路。实验前，磁力小车静止在水平桌面上（不计一切阻力）。关于实验现象，下列说法正确的是（）A.将强磁铁N极快速靠近小车，二极管A将闪亮B.将强磁铁S极快速靠近小车，二极管B将闪亮C.将强磁铁N极快速靠近小车，小车将向右运动D.将强磁铁S极快速靠近小车，小车将向左运动3.（2024·贵州贵阳二模）如图甲所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个体积很小的磁铁，在小磁铁正下方桌面上放置一个闭合铜制线圈。将小磁铁从初始静止的位置向下拉到某一位置后放开，小磁铁将做阻尼振动，位移x随时间t变化的示意图如图乙所示（初始静止位置为原点，向上为正方向，经t0时间，可认为振幅A衰减到0）。不计空气阻力，下列说法正确的是（）A.x＞0的那些时刻线圈对桌面的压力小于线圈的重力B.x＝0的那些时刻线圈中没有感应电流C.更换电阻率更大的线圈，振幅A会更快地衰减到零D.增加线圈的匝数，t0会减小，线圈产生的内能不变4.（多选）（2024·广东茂名一模）如图（a）所示，底部固定有正方形线框的列车进站停靠时，以初速度v水平进入竖直向上的磁感应强度为B的正方形有界匀强磁场区域，如图（b）所示，假设正方形线框边长为l，每条边的电阻相同。磁场的区域边长为d，且l＜d，列车运动过程中受到的轨道摩擦力和空气阻力恒定，下列说法正确的是（）A.线框右边刚进入磁场时，感应电流沿图（b）逆时针方向，其两端的电压为BlvB.线框右边刚进入磁场时，感应电流沿图（b）顺时针方向，其两端的电压为34C.线框进入磁场过程中，克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热D.线框离开磁场过程中，克服安培力做的功等于线框减少的动能5.（多选）某学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计了如图所示的实验装置，把一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，则（）A.若仅把线圈的匝数增大1倍，线圈内感应电流大小不变B.若仅把线圈的面积增大1倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍C.仅改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流大小可能变为原来的2倍D.若仅把线圈的半径增大1倍，线圈内感应电流大小变为原来的2倍6.一个匀强磁场的边界是MN，MN左侧无磁场，右侧是范围足够大的匀强磁场区域，如图甲所示。现有一个金属线框沿ab方向以恒定速度从MN左侧垂直进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的I-t图像如图乙所示，则可能的线框是（）7.（2024·山东青岛三模）如图所示，先后用一垂直于cd边的恒定外力以速度v1和v2匀速把一正方形导线框拉出有界的匀强磁场区域，v2＝2v1，拉出过程中ab边始终平行于磁场边界。先后两次把导线框拉出磁场情况下，下列结论正确的是（）A.感应电流之比I1∶I2＝2∶1B.外力大小之比F1∶F2＝1∶2C.拉力的功率之比P1∶P2＝1∶2D.拉力的冲量大小之比IF1∶IF2＝1∶28.如图甲所示，光滑水平面上宽度为3L的区域有方向垂直于水平面向下的匀强磁场，初始时磁感应强度为B0，一个边长为L，质量为m，总电阻为R的单匝正方形金属框在拉力作用下以速度v0向右匀速进入磁场，当金属框完全进入磁场时撤去拉力，线框依然能以速度v0继续匀速运动至磁场右边界，速度方向始终与磁场边界垂直。以金属框cd边到达磁场左边界时为计时起点，磁感应强度按如图乙所示的规律变化。（1）求金属框进入磁场过程中，通过回路的电荷量q；（2）求金属框进入磁场过程中，拉力对金属框所做的功W；（3）cd边由磁场左边界运动到磁场右边界的过程中，求金属框产生的焦耳热Q。9.（多选）（2024·齐鲁名校联考）如图甲所示，水平面上固定有足够长的平行导轨，导轨间距d＝0.4m，虚线O1O2垂直于导轨，O1O2左侧部分的导轨与电容C＝2mF的平行板电容器AB相连，且由不计电阻的光滑金属材料制成，O1O2右侧部分的导轨由粗糙的绝缘材料制成。将一质量m＝0.1kg、电阻不计的金属棒MN通过水平轻绳绕过光滑定滑轮与质量为2m的小物块相连，O1O2左侧处于方向竖直向下的匀强磁场中。t＝0时刻，将垂直于导轨的金属棒MN由静止释放，金属棒在轻绳的拉动下开始运动，当金属棒MN越过虚线O1O2后，作出金属棒的v-t图像如图乙所示。已知重力加速度大小取g＝10m/s2，整个过程中电容器未被击穿，则下列分析正确的是（）A.电容器的A极板带正电B.金属棒与绝缘材料间的动摩擦因数为0.25C.金属棒的释放点到虚线O1O2的距离为2mD.匀强磁场的磁感应强度大小为2.5T

第11讲电磁感应规律及其应用1.A当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，这样磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来。故铝框放置方式效果最明显的是选项A。2.ABC将强磁铁N极快速靠近小车，穿过线圈的磁通量增大，由“楞次定律”可知，整个回路中产生逆时针方向的感应电流，二极管A将闪亮，A正确；将强磁铁S极快速靠近小车，穿过线圈的磁通量增大，由“楞次定律”可知，整个回路中产生顺时针方向的感应电流，则二极管B将闪亮，B正确；不管是强磁铁N极快速靠近小车，还是强磁铁S极快速靠近小车，根据楞次定律的推论“来拒去留”，小车都将向右运动，C正确，D错误。3.D根据“来拒去留”，则x＞0的那些时刻，当磁铁远离线圈向上运动时，磁铁对线圈有向上的作用力，此时线圈对桌面的压力小于线圈的重力；当磁铁靠近线圈向下运动时，磁铁对线圈有向下的作用力，此时线圈对桌面的压力大于线圈的重力，A错误；x＝0的那些时刻磁铁的速度最大，则穿过线圈的磁通量变化率最大，则线圈中有感应电流，B错误；更换电阻率更大的线圈，线圈中产生的感应电流会变小，线圈中产生的感应电流的磁场变弱，对磁铁的“阻碍”作用变弱，则振幅A会更慢地衰减到零，C错误；增加线圈的匝数，线圈中产生的感应电动势变大，感应电流变大，机械能很快就转化为内能，则t0会减小，由于开始时线圈的机械能不变，则线圈产生的内能不变，D正确。4.BC根据右手定则，线框进入磁场时，感应电流沿顺时针方向。线框此时切割磁感线产生的感应电动势为Blv，导线框右边两端的电压为路端电压，即两端的电压为U＝34E＝34Blv，A错误，B正确；根据功能关系可知线框克服安培力做的功全部转化为电能，线框为纯电阻电路，则又全部转化为线框中产生的焦耳热，则克服安培力做的功等于线框中产生的焦耳热，C正确；线框离开磁场过程中，根据动能定理可知克服安培力做功与克服摩擦力、空气阻力做功之和等于线框和列车动能的减小量，5.AD设导线的电阻率为ρ，横截面积为S，线圈的半径为r，线圈的轴线与磁场方向的夹角为θ，则感应电流为I＝ER＝nΔФΔtR＝nΔBΔt·πr2cosθ·Sρn·2πr＝Sr2ρ·ΔBΔt·cosθ，可见，仅将r增大1倍，则I增大1倍，即线圈内感应电流大小变为原来的2倍，D正确；I与线圈匝数无关，A正确；若仅将线圈的面积增大1倍，半径r增大为原来的2倍，电流增大为原来的2倍，B错误；仅将线圈与磁场方向的夹角改变时6.D金属线框切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，设线框总电阻是R，则感应电流I＝ER，由题图乙所示图像可知，感应电流先均匀变大，后均匀变小，由于B、v、R是定值，故金属线框的有效长度L应先变大，后变小，且L随时间均匀变化。闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度L先变大，后变小，但L随时间不是均匀变化，不符合题意，A错误；正方形线框进入磁场时，有效长度L不变，感应电流不变，不符合题意，B错误；梯形线框匀速进入磁场时，有效长度L先均匀增大，后不变，最后均匀减小，不符合题意，C错误；三角形线框匀速进入磁场时，有效长度L先增大，后减小，且随时间均匀变化，符合题意，D7.B根据I＝ER＝BLvR，可得感应电流之比I1∶I2＝1∶2，A错误；根据F＝F安＝BIL＝B2L2vR，可得外力大小之比F1∶F2＝1∶2，B正确；根据P＝Fv＝B2L2v2R，可得拉力的功率之比P1∶P2＝1∶4，C错误；根据I＝Ft，又t＝Lv，联立解得I＝B2L8.（1）B0L2R（2）B0解析：（1）金属框进入磁场过程中，产生的电动势为E1＝B0Lv0，感应电流为I1＝E1R＝B0Lv0R，通过回路的电荷量为q＝I1t（2）金属框进入磁场过程中，拉力对金属框所做的功为W＝FAL＝I1B0L·L＝B0（3）金属框在磁场运动过程中，产生的感应电动势为E2＝ΔΦΔt＝ΔBΔtS＝2B0－B02Lv0L2＝B0Lv02，感应电流为I2＝E29.AC金属棒切割磁感线时，根据右手定则可知电流方向由M流向N，则电容器的A极板带正电，A正确；根据v-t图像可知，金属棒MN越过虚线O1O2后的加速度大小为a＝ΔvΔt＝9－42－1m/s2＝5m/s2，以小物块和金属棒组成的整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得2mg－μmg＝3ma，联立解得μ＝0.5，B错误；金属棒在虚线O1O2左侧运动时，以