2012高考物理 考前30天之備戰(zhàn)沖刺押題系列Ⅳ 專題10 電磁感應(yīng)

1、專題十 電磁感應(yīng)內(nèi)容要求說明78電磁感應(yīng)現(xiàn)象。磁通量。法拉第電磁感應(yīng)定律。楞次定律79導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢。右手定則80自感現(xiàn)象81. 日光燈IIIIII1導(dǎo)體切割磁感線時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算，只限于l垂直于B、v的情況2在電磁感應(yīng)現(xiàn)象里，不要求判斷內(nèi)電路中各點(diǎn)電勢的高低名師解讀電磁感應(yīng)是電磁學(xué)中最為重要的內(nèi)容，也是高考命題頻率最高的內(nèi)容之一。題型多為選擇題、計(jì)算題。主要考查電磁感應(yīng)、楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、自感等知識。本部分知識多結(jié)合電學(xué)、力學(xué)部分出壓軸題，其命題形式主要是電磁感應(yīng)與電路規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用、電磁感應(yīng)與能量守恒的綜合應(yīng)用。復(fù)習(xí)中要熟練掌握感應(yīng)

2、電流的產(chǎn)生條件、感應(yīng)電流方向的判斷、感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算，還要掌握本部分內(nèi)容與力學(xué)、能量的綜合問題的分析求解方法。樣題解讀【樣題1】如圖101所示，兩條水平虛線之間有垂直于紙面向里，寬度為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場質(zhì)量為m，電阻為R的正方形線圈邊長為L（L d），線圈下邊緣到磁場上邊界的距離為h將線圈由靜止釋放，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)刻的速度都生感應(yīng)電流，因此不受安培力，在重力作用下加速運(yùn)動(dòng)，因此不可能一直勻速運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；已知線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)刻的速度都是v0，由于線圈下邊緣到達(dá)磁場下邊界前一定是加速運(yùn)動(dòng)，所以只可能是先減速后加速，而不可能是先加速后減速，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

3、是安培力和重力平衡時(shí)所對應(yīng)的速度，而本題線圈減速過程中不一定能達(dá)到這一速度，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從能量守恒的角度來分析，線圈穿過磁場過程中，當(dāng)線圈上邊緣剛進(jìn)入磁場時(shí)速度一定最小。從開始自由下落到線圈上邊緣剛進(jìn)入磁場過程中用動(dòng)能定理，設(shè)該過程克服安培力做的功為W，則有：mg(hL)Wmv2。再在線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場到剛穿出磁場過程中用動(dòng)能定理，該過程克服安培力做的功也是W，而始、末動(dòng)能相同，所以有：mgdW0。由以上兩式可得最小速度v， D項(xiàng)正確。答案 D【樣題2】如圖102所示的（a）、（b）、(c)中除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)，（a）圖中的C原來不帶電。設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽

4、略。導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計(jì)。圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面（即紙面）向下的勻強(qiáng)磁場中，導(dǎo)軌足夠長，今給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，在下列三種情形下導(dǎo)體棒ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是A 三種情況下導(dǎo)體棒ab最終均做勻速運(yùn)動(dòng)B （a）、（c）中，棒ab最終將以不同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(b)中ab棒最終靜止C （a）、（c）中，棒ab最終將以相同速度做勻速運(yùn)動(dòng)；(b)中ab棒最終靜止分析 圖（a）中導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，對電容器充電，同時(shí)電流流過電阻R生熱，導(dǎo)體棒由于受到安培力的阻礙作用而減速，感應(yīng)電動(dòng)勢BLv減小。隨著電容器C上的電壓增大，充電電流越來越小，當(dāng)導(dǎo)體棒

5、上的感應(yīng)電動(dòng)勢與電容電壓相等時(shí)不再充電，導(dǎo)體棒ab將以一個(gè)小于v0且方向向右的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。圖（b）中導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，電流流過電阻R生熱，導(dǎo)體棒一直受到安培力的阻礙作用而減速，最終靜止。圖（c）中導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其方向與電源E相同，ab受到向左的安培力而減速，速度減小到零時(shí)，由于電源E的存在，電路中有b到a方向的電流，ab受到向左的安培力而向左加速，直到速度v滿足BLv時(shí)不再加速，而做勻速運(yùn)動(dòng)，由于最后速度方向向左，而速度是矢量，所以與圖（a）中向右勻速的速度不同。D項(xiàng)正確。答案 B解讀本題涉及到導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢、右手定則、

6、閉合電路的歐姆定律、電容、受力分析、牛頓第二定律等知識點(diǎn)，考查理解能力、推理能力和分析綜合能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠鑒別關(guān)于概念和規(guī)律的似是而非的說法，理解相關(guān)知識的區(qū)別和聯(lián)系”、“能夠根據(jù)已知的知識和物理事實(shí)、條件，對物理問題進(jìn)行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷”和“能夠獨(dú)立地對所遇到的問題進(jìn)行具體分析，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有關(guān)條件”的能力要求。本題要從導(dǎo)體棒開始受力進(jìn)行分析，結(jié)合牛頓定律，判斷出最終運(yùn)動(dòng)情況，三個(gè)圖形雖然相似，但結(jié)果截然不同，尤其是a、c兩中導(dǎo)體棒最后的運(yùn)動(dòng)方向相反，速度必然不同。【樣題3】一有界勻強(qiáng)磁場區(qū)域如

7、圖103甲所示，質(zhì)量為m、電阻為R的長方形矩形線圈abcd邊長分別為L和2L，線圈一半在磁場內(nèi)，一半在磁場外，磁感強(qiáng)度為B0。t=0時(shí)刻磁場開始均勻減小，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，在磁場力作用下運(yùn)動(dòng), vt圖像如圖103乙，圖中斜向虛線為過0點(diǎn)速度圖線的切線，數(shù)據(jù)由圖中給出，不考慮重力影響。求：（1）磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率。 分析 （1）由vt圖可知道，剛開始t=0時(shí)刻線圈加速度為 此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢 感應(yīng)電流 線圈此刻所受安培力為 得 （2）線圈從t2時(shí)刻開始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以t3時(shí)刻有兩種可能：（a）線圈沒有完全進(jìn)入磁場，磁場就消失，所以沒有感應(yīng)電流，回路電功率P=0（b）磁場沒有消失，但線圈完全

8、進(jìn)入磁場，盡管有感應(yīng)電流，所受合力為零，同樣做勻速直線運(yùn)動(dòng) 答案 （1） （2）0或內(nèi)，有磁感強(qiáng)度B0.50T、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場，正方形線框abcd的質(zhì)量m0.10kg、邊長L0.50m、電阻R0.50，線框平面與豎直平面平行，靜止在位置I時(shí)，cd邊跟磁場下邊緣有一段距離。現(xiàn)用一豎直向上的恒力F4.0N向上提線框，該框由位置無初速度開始向上運(yùn)動(dòng)，穿過磁場區(qū)，最后到達(dá)位置（ab邊恰好出磁場），線框平面在運(yùn)動(dòng)中保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊保持水平。設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框恰好開始做勻速運(yùn)動(dòng)（g取10ms2）。求：（1）線框進(jìn)入磁場前距磁場下邊界的距離H。 （2）線框由位置到位置的過程中，恒力

9、F做的功是多少？線框內(nèi)產(chǎn)生的熱量又是多少?分析 （1）在恒力作用下，線圈開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)線圈的加速度為a，據(jù)牛頓第二定律有：Fmgma 解得a30m/s2從線圈進(jìn)入磁場開始做勻速運(yùn)動(dòng)，速度為v1，則cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為BLv1線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為 I /R線框所受的安培力為 F安BIL因線框做勻速運(yùn)動(dòng)，則有FF安+mg聯(lián)立上述幾式，可解得 24m/s由v122aH解得H9.6m（2）恒力F做的功 WF（H+L+h）42.4J從cd邊進(jìn)入磁場到ab邊離開磁場的過程中，拉力所做的功等于線框增加的重力勢能和產(chǎn)生的熱量Q，即F（L+h）mg（L+h）+Q解得：Q（Fmg）（L+h）3

10、.0J或QI2Rt3.0J答案 （1）9.6m （2）42.4J，3.0J解讀本題涉及到導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢、歐姆定律、安培力、勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、功能關(guān)系等知識點(diǎn)，考查推理能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“能夠根據(jù)具體問題列出物理量之間的關(guān)系式，進(jìn)行推導(dǎo)和求解，并根據(jù)結(jié)果得出物理結(jié)論”的能力要求。求解時(shí)先從受力分析入手，利用牛頓定律，得出線框進(jìn)入磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)，再應(yīng)用能量關(guān)系就簡單了。【樣題5】如圖105所示，光滑矩形斜面ABCD的傾角300，在其上放置一矩形金屬

11、線框abcd，ab的邊長l11m，bc的邊長l20.6m，線框的質(zhì)量m1kg，電阻R0.1，線框通過細(xì)線繞過定滑輪與重物相連，細(xì)線與斜面平行且靠近；重物質(zhì)量M2kg，離地面的高度為H4.8m；斜面上efgh區(qū)域是有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5T,方向垂直于斜面向上；已知AB到ef的距離為4.2m，ef到gh的距離為0.6m，gh到CD的距離為3.2m，取g10m/s2；現(xiàn)讓線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)(開始時(shí)刻，cd邊與AB邊重合)，求：（1）通過計(jì)算，在圖106中畫出線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)到cd邊與CD邊重合時(shí)（不考慮ab邊離開斜面后線框的翻轉(zhuǎn)），線框的速度時(shí)間圖像。（2）線框abcd在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過

12、程中產(chǎn)生的焦耳熱。 H=4.8medBCDMabcfghAQP圖105t/sv/ms100.51.01.52.02.04.06.0圖106 分析 （1）線框abcd由靜止沿斜面向上運(yùn)動(dòng)到ab與ef線重合的過程中，線框和重物在恒力作用下以共同的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)。設(shè)ab恰好要進(jìn)入磁場時(shí)的速度為，對線框和重物的整體在這一過程運(yùn)用動(dòng)能定理解得 m/s 該過程的時(shí)間為 ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)由于切割磁感線而產(chǎn)生電流，所以線框受到沿斜面向下的安培力作用 故此時(shí)，故線框進(jìn)入磁場后，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到cd邊離開gh的瞬間為止。s （2）線框abcd只在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生焦耳熱18J。 答案 （1）如圖107所示

13、 （2）18J解讀本題涉及到導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢、安培力、勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、速度時(shí)間圖像、動(dòng)能定理等知識點(diǎn)，考查推理能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力，體現(xiàn)了考試大綱中對“能夠把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“必要時(shí)能運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像進(jìn)行表達(dá)、分析”的能力要求。本題綜合性很強(qiáng)，需要分段求解，關(guān)鍵是確定各段的運(yùn)動(dòng)情況和所用的時(shí)間。 【2012名師預(yù)測】 1電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流，關(guān)于能量轉(zhuǎn)化問題以下說法中正確的是 ()A一定是磁場能轉(zhuǎn)化為電能B一定是電場能轉(zhuǎn)化為電能C一定是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能D以上說法均不正確答案D解析

14、發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，變壓器是電能從一個(gè)螺線管轉(zhuǎn)移給另一個(gè)螺線管2在下圖所示的閉合鐵芯上繞有一組線圈，與滑動(dòng)變阻器、電池構(gòu)成閉合電路，a、b、c為三個(gè)閉合金屬圓環(huán)，假定線圈產(chǎn)生的磁場全部集中在鐵芯內(nèi)，則當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片左、右滑動(dòng)時(shí)，能產(chǎn)生感應(yīng)電流的金屬圓環(huán)是()Aa、b兩個(gè)環(huán) Bb、c兩個(gè)環(huán)Ca、c兩個(gè)環(huán) Da、b、c三個(gè)環(huán)答案A解析當(dāng)滑片左右滑動(dòng)時(shí)，通過a、b的磁通量變化，而通過c環(huán)的合磁通量始終為零，故a、b兩環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而c環(huán)中不產(chǎn)生感應(yīng)電流3繞有線圈的鐵芯直立在水平桌面上，鐵芯上套著一個(gè)鋁環(huán)，線圈與電源、電鍵相連，如圖所示線圈上端與電源正極相連，閉合電鍵的瞬間，鋁環(huán)向上跳起

15、則下列說法中正確的是()A若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)不斷升高B若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)停留在某一高度C若保持電鍵閉合，則鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落D如果電源的正、負(fù)極對調(diào)，觀察到的現(xiàn)象不變答案CD解析若保持電鍵閉合，磁通量不變，感應(yīng)電流消失，所以鋁環(huán)跳起到某一高度后將回落；正、負(fù)極對調(diào)，同樣磁通量增加，由楞次定律可知，鋁環(huán)向上跳起4如圖所示，均勻的長方形金屬框從勻強(qiáng)磁場中以勻速v拉出，它的兩邊固定有帶金5如圖所示，在水平桌面上放置兩根相距L的光滑平行金屬導(dǎo)軌ab與cd，阻值為R的電阻與導(dǎo)軌的a、c端相連金屬滑桿MN垂直于導(dǎo)軌并可在導(dǎo)軌上滑動(dòng)整個(gè)裝置放于勻強(qiáng)磁場中，磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小

16、為B.金屬滑桿與導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬滑桿的中點(diǎn)系一不可伸長的輕繩，繩繞過固定在某邊的光滑輕滑輪后，與一質(zhì)量為m的物塊相連，拉金屬滑桿的繩處于水平拉直狀態(tài)現(xiàn)若從靜止開始釋放物塊，用I表示回路中的感應(yīng)電流，g表示重力加速度，則在物塊下落過程中物塊的速度可能()A小于 B等于C小于 D大于答案ABC解析MN的最大速度就是安培力等于重力時(shí)對應(yīng)的速度，即BILmg，B2L2v/Rmg，v，故A、B正確又I，v，C正確D錯(cuò)誤6在右圖所示的電路中，兩個(gè)靈敏電流表和的零點(diǎn)都在刻度盤中央，當(dāng)電流從“”接線柱流入時(shí)，指針向右擺；電流從“”接線柱流入時(shí)，指針向左擺在電路接通后再斷開的瞬間，下列說法中符合實(shí)際情況的是

17、()A表指針向左擺，表指針向右擺B表指針向右擺，表指針向左擺C 、表的指針都向左擺D、表的指針都向右擺答案B解析電路接通后線圈中電流方向向右，當(dāng)電路斷開時(shí)，線圈中電流減小，產(chǎn)生與原方向相同的自感電動(dòng)勢，與和電阻組成閉合回路，所以中電流方向向右，中電流方向向左，即指針向右擺，指針向左擺7如圖所示，相距為d的兩條水平虛線L1、L2之間是方向水平向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，質(zhì)量為m、電阻為R的正方形線圈abcd邊長為L(Ld)，將線圈在磁場上方高h(yuǎn)處由靜止釋放，cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v0，cd邊剛離開磁場時(shí)速度也為v0，則線圈穿越磁場的過程中(從cd邊剛?cè)氪艌鲆恢钡絘b邊剛離開磁場)()A感應(yīng)

18、電流做功為mglB感應(yīng)電流做功為2mgdC線圈的最小速度可能為D線圈的最小速度一定為答案BCD解析根據(jù)cd邊剛進(jìn)入磁場和cd邊剛離開磁場時(shí)速度大小相等，對這一過程應(yīng)用動(dòng)能定理可得線圈進(jìn)入磁場的過程克服安培力做功為mgd，出磁場的過程同樣要克服安培力做功mgd，所以總共產(chǎn)生電能2mgd，則感應(yīng)電流做功2mgd，所以A錯(cuò)誤、B正確；若進(jìn)入過程中出現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)情況，則安培力與重力相等，所以存在最小速度為的可能，C正確；對整個(gè)過程應(yīng)用動(dòng)能定理可得D正確8如圖所示，ab、cd是固定在豎直平面內(nèi)的足夠長的金屬框架除bc段電阻為R，其余電阻均不計(jì)，ef是一條不計(jì)電阻的金屬桿，桿兩端與ab和cd接觸良好且能無摩

19、擦下滑，下滑時(shí)ef始終處于水平位置，整個(gè)裝置處于垂直框面的勻強(qiáng)磁場中，ef從靜止下滑，經(jīng)過一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則在閉合S后()Aef的加速度可能大于gB閉合S的時(shí)刻不同，ef的最終速度也不同C閉合S的時(shí)刻不同，ef最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電流的功率也不同Def勻速下滑時(shí)，減少的機(jī)械能等于電路消耗的電能答案AD解析閉合前，ef自由落體，到閉合時(shí)，設(shè)瞬時(shí)速度為v，此時(shí)ef所受安培力F安，F(xiàn)安可能出現(xiàn)大于2mg的情況，故A正確不同時(shí)刻閉合S，可能會出現(xiàn)三種情況：(1)F安mg時(shí)，ef正好從此時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)，速度v(2)F安mg時(shí)，ef減速至F安mg后再勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)速度v.所以最終速度v及最大功率P與S閉合時(shí)刻

20、無關(guān)勻速下滑時(shí)重力勢能電能內(nèi)能所以應(yīng)選A、D.9由于國際空間站的運(yùn)行軌道上各處的地磁場強(qiáng)弱及方向均有所不同，所以在運(yùn)行過程中，穿過其外殼的地磁場的磁通量將不斷變化，這樣將會導(dǎo)致_現(xiàn)象發(fā)生，從而消耗國際空間站的能量為了減少這類消耗，國際空間站的外殼材料的電阻率應(yīng)盡可能_(填“大”或“小”)一些答案電磁感應(yīng)大 (2)當(dāng)桿速度為v1時(shí)離最初靜止時(shí)位置的距離L1；(3)桿由初速度v0開始運(yùn)動(dòng)直到最后靜止，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q.答案(1)(2)(3)mv解析(1)由EBLv0；I0可得I0.(2)設(shè)桿最初靜止不動(dòng)時(shí)彈簧伸長x0，kx0mgsin當(dāng)桿的速度為v1時(shí)彈簧伸長x1，kx1mgsinBI1L此

21、時(shí)I1，L1x1x0得L1.(3)桿最后靜止時(shí)，桿在初始位置，由能量守恒可得Qmv11.如圖甲所示，長為a、寬為b，單位長度電阻為r的均勻線框從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中以速度v勻速拉出，求拉力做的功及PQ兩點(diǎn)間的電勢差如果線框以圖乙方式勻速拉出，為使外力做的功與圖甲方式相同，拉出的速度v1應(yīng)為多大？此時(shí)PQ兩點(diǎn)間的電，UPQIar，解得UPQW1FaBIba，解得W1v.由題圖乙知：EBav1，I，W2FbBIbav1W1，解得v1vUPQIar，解得UPQ12如圖所示，M、N為豎直放置的兩平行金屬板，兩板相距d0.4m.EF、GH為水平放置的且與M、N平行的金屬導(dǎo)軌，其右端(即F、H處)接有一R0.3的電阻