电磁感应与科技前沿题型专项训练-2027届高考物理 （解析版）

题型01自感现象--电磁延时魔术电流I,管内产生磁感应强度B=aI(a为常量)的匀强磁场。管外磁场近似为0,小明用电阻为R的一段流I随时间t变化的关系如图2所示，则()B.t=5to时，线圈A的感应电动势C.在0～2to内，通过线圈A的电荷量D.在0～5to内，线圈A产生的焦耳热B.线圈A的有效匝数是1,在4t₀~6t₀时间段内，电流变化率为C.流过线圈A的电荷量,其中△ΦA是穿过线圈A的总磁通量变化量。在0~D.在0～5to内，线圈A产生焦耳热只有在电流变化的区间才产生感应电动势和焦耳热即t₀~3to和4t₀~5to时间段。to～3to时长为2to,线圈A的感应电动势故选D。法正确的是()22故选C。程中回收系统的输出电压(U)比动力电池所通过不断打开和闭合开关S,实现由低压向高压充电，其中正确的是()项B正确；3【详解】A.两节干电池电动势约为3V,闭合开关瞬间，人体两端的电压等于电源两端电压为3V,不会D.断开开关瞬间，线圈产生的电动势要阻碍线圈中的电流变小，因此感应电流的方向与原方向相同，自左向右，断开开关时，线圈与人组成新的闭合回路，因此流过人体的电流从B到A,故D错误。轨处于垂直导轨平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中。现将一根质量为m的导体棒从导轨上55L×××××××X××××××××××××××××××××B.导体棒在导轨上做往复运动C.导体棒的最大动能为D.导体棒中最大电流为66故选BD。路中的总电阻极小，此后导体棒在导轨上做简谐运动，导体棒的最大速度与周期和振幅的关系为vm=A,重力加速度大小为g,下列说法正确的是() A.导体棒简谐运动的振幅为B.导体棒的最大速度为C.回路中的最大电流为D.导体棒简谐运动的周期为即平衡位置位移77故选BC。轨右端与电感线圈相连，线圈的自感系数为L。一长度略大于d的金属棒以v₀的速度从左端滑上导轨， C.金属棒向右运动的最大距离为D.金属棒从滑上导轨到速度减为零的时间为D.线框所受安培力为故选CD。88两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值R₀=接。螺线管的横截面是半径a=1.0×10-²m的圆，其中心与长直导线的距离r=0.1m。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I,其I-t图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为,其中k=2×10-7T·m/A。(1)求0~6.0×10-3s内通过长直导线横截面的电荷量Q;图像；乙99MN左侧两轨道之间有一电容为C、电压为U的带电电容器和定值电阻R,MN右侧两轨道之间有一自感系数为L的电感线圈，磁感应强度为B的匀强磁场与轨道平面垂直。质量为m的金属棒垂直放在置。已知金属棒运动过程中经过MN位置时速度已达最大值，金属棒从MN到PQ所用时间为t₀,线圈(3)金属棒从MN第一次运动到MN与PQ的中间位置的时间(结果用t0表示)以及MN与PQ之间的距根据牛顿第二定律F=ma，其中F=B⋅⋅d解得a=设金属棒达到稳定状态时的最大速度为vm设在ΔtΔt→0时间内金属棒的速度变化为Δv=vm-0以向右为正方向，根据动量定理BdIΔt=BdΔq=mΔv解得vm=(2)设在某时刻t金属棒的速度为v，在t∼t+ΔtΔt→0时间内Bdv=L可得ΔI=Δt金属棒所受安培力表达式为F=BId=x因为从MN到PQ的时间为t0，则简谐运动周期T=设金属棒从MN运动到MN与PQ中间位置的时间为t解得t==解得xm=vm=题型02涡流效应--涡旋电流玄机 测速器测速器挡板B硬币投入口磁场A.磁场能使硬币的速度增大得更慢C.硬币进入磁场的过程会受到来自磁场的阻力()【详解】根据题意当金属薄片中心运动到N极正下方时，薄片右侧的磁通量在减小，左侧磁通量在增加，由于两极间的磁场竖直向下，根据楞次定律可知此时薄片右侧的涡电流方向为顺时针，薄片左侧的涡电流方向为逆时针。故选C。其功能是强风来袭摩天大楼晃动时，通过摆动可以削减高层晃动，帮助超高层建筑保持楼体稳定和安流。下列说法正确的是()乙A.导体板中产生的电流大小不变B.阻尼器将机械能转化为内能B.导体板中产生的感应电流的磁场总是阻碍摆锤的摆动，故摆锤的机械能减少，导体板中由于产生感应电流而发热，故阻尼器将机械能转化为内能，故B正确；C.将整块的导体板分割成多块，则导体板的电阻增大，感应电流减小，阻尼效果减弱，故C错误；对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()【详解】该装置的原理是利用电磁阻尼。薄板出现扰动时，穿过薄板表面的磁通量如果发生变化，就会产生感应电流，薄板就会受到安培力作用，安培力总是阻碍导体相对磁场的运动，从而使薄板尽快停下来。故选A。小磁体小磁体小磁体小磁体甲铝管塑料管丙C.真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应会在金属内部产生很大的涡流使金属产生大量热量使炉内金属熔化，从而冶炼金属，故故选C。产生一个逆时针旋转的磁场(俯视图),杯内中心放置一搅拌金属粒，在旋转磁场旋转磁场图乙A.金属粒中会产生感应电流B.金属粒内不会产生焦耳热C.金属粒旋转方向与磁场旋转方向相反D.加大磁场旋转速度，则金属粒旋转速度故选AD。列说法正确的有()拉线磁体金属/A.飞轮受到的阻力主要来源于磁体对它的安培力图(a)是电磁铁磁感应强度的测量电路。所用器材有：电源E(电动势15V,内阻不计计时器①由器材参数可得电路中的最大电流为A(②图(b)中已正确连接了部分电路，请在虚线框中完成R(2)磁感应强度B和电流I关系测量。①将图(a)中的磁传感器置于电磁铁中心，滑动变阻器Rp的滑片P置于b端。置于b端目的是使电路中数B和I,断开S。④下图是根据部分实验数据描绘的B-I图线，其斜率为mT/A(结果保留2位有效数字)。(3)制动时间t测量。R₀②[2]由于电路中最大电流为0.58A,则电流表应选择0～0.6A量程，根据电路图实物图连线如下R₀②[2]电流表读数为0.48A。20.如图1所示是用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈。在线圈中通属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化。冶炼炉的工作原理可简化成如k₁t,在炉内产生的磁场可视为匀强磁场(图中未画出),其磁感应强度的大小B=k₂i、方向与圆柱体轴线成一个闭合回路，各回路间互不影响。k₁和k₂均为已知常量。研究半径为r、厚度为△r(△r《r)的薄(2)已知圆柱体高为h,电阻率为p。a.求薄壳沿感应电流方向的电阻R。b.求薄壳内的感应电流I。小fxr²,并确定a的值。根据电动势定义有联立解得f=r综上可知f∝r对比可知a=1根据法拉第电磁感应定律有E==×πr2联立解得E=k1k2πr2b．根据I=联立解得I=题型03源于生活--真实电磁智慧故选B。B.若磁性薄膜的N极在右侧，则吸气时b点电势高C.若图2中P点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧D.若图2中Q点对应呼气，则磁性薄膜的S极在右侧D.由题图2可知，Q点对应的电压为负，即由题意可知此时b点电势低于a点电势，线圈中的感应电流由b到a,通过线圈的感应磁场方向向右，若Q点对应呼气，则线圈中的原磁场减弱，即原磁场方向应向故选BC。B的匀强磁场中，竖直放置的U形光滑金属导轨左右间距为L,水平放置的导体棒ab质量为m,放置且下端固定的绝缘轻弹簧相连，ab与导轨接触良好且其接入回路的电阻阻值为R。将ab自弹簧原长位置由静止释放，ab第一次到达最低点时下降高度为h,此过程中其最大速不计，弹簧始终在弹性限度内。在ab从静止释放到第一次到达最低点的过程中()A.流过导体棒的感应电流方向由a向bB.导体棒所受安培力的冲量为零C.通过导体棒的电荷量大小为D.导体棒的加速度最大值为故选C。为m的导体棒垂直导轨放置，接入电路的阻值为r。电源电动势为E,内阻不计。定值电阻阻值为R.(2)若t₁时刻开关与b连接，储能器接入电路前电压为0,当储能器电压为U₀时(此时电路中电流不为0),【小问1详解】导体棒所受的安培力F=BIL根据牛顿第二定律F=mao【小问2详解】可得-BLq=mv-mv₀根据题意U=kq【小问3详解】导体棒上产生的焦耳热A.与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相同B.与钢制线圈中的电流大小几乎相等且方向相反D.远小于钢制线圈中的电流大小且方向相反【详解】当钢制线圈与电容器组连通时，钢制线圈中产生迅速增大的电流，线圈中产生迅速增强的磁场。根据楞次定律，可知铜环中产生的感应电流的磁场会阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故铜环中的感应电流与钢制线圈中的电流方向相反。为阻碍铜环中磁通量变化，铜环上感应的电流与钢制线圈的电流大小几乎相等。因此两个方向相反的大电流之间的作用力使圆环被急速的向内侧压缩。ACD错误，B正确。故选B。26.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是()甲乙A.穿过线圈的磁通量为BL²【详解】A.根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0,故A错误；D.永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。成。线圈的一边始终处于垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度不变。测上述测量结果可得出m的值，重力加速度为g。下列说法正确的有()故A错误；故B正确；C.根据公式有E=BLv②D.联立①②可得部储存为弹性势能。当a运行至NN′时将S接2端，同时解除锁定，所储势能瞬间全部转化为动能，a与b分离。已知电容器电容C为10F,导轨间距为0.5m,磁感应强度大小为1T,MM'到NN′的距离为X(1)若分离后某时刻a的速度大小为10m/s,求此时通过a的电流大小。通过a的电流I1=解得I1=500A碰撞前a的速度v1=a1t11=25m/s储存的弹性势能为Ep=mav-(ma+mb)va、b碰后一起运动至NN过程中x2=5由安培力提供加速度有BIL=(ma+mb)a2位移为x2=v2t2+a2t分离前速度为v3=v2+a2t22=0.3s3=20m/sa+mbv3=mav4+mbv5由能量守恒定律有Ep=mav+mbv-ma+mbv解得v4=0，v5=25m/s上述过程中通过导体棒a的电荷量q=It1+t2=400C电容器电压的减少量ΔU=解得ΔU=40V2-x图像如图所示若考虑阻力f=kv²,则实际v²—x图像应在图中所示图像的可知a、b分离前的速度大小能达到(2)问中分离前速度的99%。的正方形线圈，还书箱与线圈的总质量为m,将还书箱静止释放。已知弹簧弹性势能表达式为联立解得线圈刚进入磁场时所受安培力大小为解得线圈产生的热量为体盘轴线与中心轴的轴线重合。整个装置处在方向与轴线平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。k,即ρ=kr,导体盘厚度为d、内半径大小可调。求导体盘发热功率最大时内半径的大小。(2)设导体盘上圆心角为θ的区域切割磁场的平均速度为v,有设导体盘的电阻为Rg,则设内半径为x时导体盘的电动势为E,题型04前沿科技--电磁革新突破的动力。上下两导线中通电后，其间形成的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度1)倍。两线框通过绝缘杆固定连接，总质量为m,运动过程中线框整体受到的摩擦阻力大小恒定，(2)若线框向右运行速度大小为v₁,求ab边的感应电动势E₁;cd边所受安培力的平均功率P。【小问1详解】【小问2详解】【小问3详解】根据题意，若某时刻线框的水平速度为vo,由于cd边所受安培力一直为ab边所受安培力的k倍，设cd边所受安培力大小为F,则ab边所受安培力大小为,则有再有v2=2as解得线框cd边所受安培力大小为线框ca边所受安培力的平均功率为圆柱式或圆盘式电枢在恒定匀强磁场中旋转产生感应电势，输出特性与转速呈线性关系。该装置通常采用圆筒式空芯转子与永磁结构，结合电刷引流装置优化性能。该发电机通过无换向器设计实现无变化的一个周期内，A、B的电势关系是()A.φA>4BB.φA<4B【1题详解】【2题详解】则汽车的速度为【3题详解】内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为10³T/s,则线圈产生的感应电动势最接近()A.0.30VB.0.44VC.0.59V故选B。电流，等效总电阻为r。导体绳所受的安培力克服大小为f的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H,导体绳长为L(L《H),地球半径为R,质量为M,轨道处磁感应强度大小为B,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影远地子卫星D故选A。均为N₁,每个轮毂上有N₂组线圈，4个车轮上的线圈串联后通过换向器(未画出)与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为v,回路总电阻为R,下列说法正确的有()总电动势为E₁=4×2N₁N₂BLv=8N₁N₂BLv故C正确；故D错误；通有交变电流(频率较高),可在赛道内形成变化的磁场。小车电磁寻迹的传感器主要由在同一水平面一点周围的磁感线均可视为与该点电流方向相垂直的同心圆；赛道内距引导线距离相同的点磁感应强B.因引导线上任一点周围的磁感线均可视为与该点电流方向相垂直的同心圆，可知沿直线赛道运动C.a中电流大于b中电流时，说明a距离引导线更近，则小车需要向左调整方向，选项C正确；37.舰载机电磁弹射是现在航母最先进的弹射技术，我国在这一领域已达到世界先进水平。某兴趣小组开展电磁弹射系统的设计研究，如图1所示，用于推动模型飞机的动子(图中未画出)与线圈绝缘并固定，动子脱离；此时S掷向2接通定值电阻R₀,同时施加回撤力F,在F和磁场力作用下，动子恰好返回初始位置停下。若动子从静止开始至返回过程的v-t图如图2所示，在t₁至t₃时间内F=(800-10v)N,t₃时撤去F。已知起飞速度v₁=80m/s,t₁=1.5s,线圈匝数n=100匝，每匝周长10kg,动子和线圈的总质量m=5kg,R₀=9.5Ω,B=0.1T,(3)时刻t₃电刷线圈电刷线圈辐向磁场辐向磁场电刷图1恒流源图2F安=nBIL n2l2B2=10R0+R2t2-t1==0.5s故t2=2ss=v1t2=80mE=n=Δq=ItI=Δq=nBls-at3-t22R+R0-nBlΔq=0-mat3-t2t3-t22+t3-t2-1=0t3=s配重物块，利用重力势能转化为系统的动能与电能。系统可通过单②物块达到最大速度时，物块下落高度h=3m,求这段时间电阻上产生的焦耳热。