十年高考(2010-2019年)之高三物理真題精選分類匯編專題13電磁感應(解析版)

1、專題13.電磁感應題型一、導體棒的有效長度、楞次定律與法拉第電磁感應定律的綜合考查 1題型二、電磁感應中的圖像類問題 10題型三、互感與自感現(xiàn)象的考查 1.3題型四、法拉第電磁感應定律與動力學、能量的綜合考查 1 5題型一、導體棒的有效長度、楞次定律與法拉第電磁感應定律的綜合考查1. （2019全國1）空間存在一方向與直面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場，其邊界如圖（a）中虛線MN所示，一硬質細導線的電阻率為小橫截面積為S,將該導線做成半徑為 r的圓環(huán)固定在紙面內，圓心 O在MN上。t=0時磁感應強度的方向如圖（a）所示：磁感應強度 B隨時間t的變化關系如圖（b）所示，則在t=0到t=ti的時間

2、間隔內（）A.B.圖CaJ圓環(huán)所受安培力的方向始終不變圓環(huán)中的感應電流始終沿順時針方向13C.D.、B0rS圓環(huán)中 感應電流大小為 -4to :B0加2圓環(huán)中的感應電動勢大小為4t0【答案】BCt0時刻，磁場的【解析】AB、根據(jù)B-t圖象，疑定律可知，線圈電流方向一直為順時針，但在 方向發(fā)生變化，故安培仁向，A的阿to時亥化，則A錯誤，B正確；CD、由閉合電路歐姆,導：I =才又根第電感應定e=包式，又根據(jù)電阻2. （2018全國3）如圖（a）,在同一平面內固定有一長直導線PQ和一導線框 R, R在PQ的右側。導線PQ 中通有正弦交流電流i, i的變化如圖（b）所示，規(guī)定從Q到P為電流的正方向

3、。導線框 R中的感應電動勢（ ）圖（加TA.在1 = 7時為零4TB.在時改變方向TC.在卜=5時最大，且沿順時針方向D.在1t 二 7時最大，且沿順時針方向【答案】：AC【解析】：由圖（b）可知，導線PQ中電流在t=T/4時達到最大值，變化率為零，導線框R中磁通量變化率為零，根據(jù)法拉第電磁感應定律，在t=T/4時導線框中產(chǎn)生的感應電動勢為零，選項A正確；在t=T/ 2時，導線PQ中電流圖象斜率方向不變， 導致導線框R中磁通量變化率的正負不變，根據(jù)楞次定律，所以在t=T/2時，導線框中產(chǎn)生的感應電動勢方向不變，選項 B錯誤；由于在t=T/2時，導線PQ中電流圖象斜率最大， 電流變化率最大，導致

4、導線框R中磁通量變化率最大，根據(jù)法拉第電磁感應定律，在t=T/2時導線框中產(chǎn)生的感應電動勢最大，由楞次定律可判斷出感應電動勢的方向為順時針方向，選項C正確；由楞次定律可判斷出在t=T時感應電動勢的方向為逆時針方向，選項 D錯誤。3. （2015新課標）如圖，直角三角形金屬框 abc放置在勻強磁場中，磁感應強度大小為B,方向平行于ab邊向上。當金屬框繞 ab邊以角速度逆時針轉動時，a、b、c三點的電勢分別為 Ua、Ub、Uc.已知bc邊的 長度為1。下列判斷正確的是（）中A . Ua Uc,金屬框中無電流B. Ub Uc,金屬框中電流方向沿a-b-c-aC .Ubc=-1/2Bl2co,金屬框中

5、無電流D. Ubc=1/2Bl2w,金屬框中電流方向沿 a-c-b-a【答案】C【解析】：AB、導體棒bc、ac做切割磁感線運動，產(chǎn)生感應電動勢，根據(jù)右手定則，感應電動勢的方向從b到c,或者說是從a到c,故Ua=UbUc ,磁通量一直為零，不變，故金屬框中無電流，故 A錯誤，B錯誤；1 2CD、感應電動勢大小 E=BlV= -BL ，在整個線框轉動的過程中，磁通量一直為0,且不變，所以線框中只有感應電動勢沒有感應電流；4. （2017全國1）掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來

6、快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是（）可加磁場區(qū)紫調薄板jX K X jxx x ：xx|x【解析】：底盤上的紫銅薄板出現(xiàn)擾動時，其擾動方向不確定，在選項C這種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下或左右擾動時，穿過薄板的磁通量難以改變，不能發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，沒有阻尼效應；在選項B、D這兩種情況下，紫銅薄板出現(xiàn)上下擾動時，也沒有發(fā)生電磁阻尼現(xiàn)象；選項 A這種情況下，不管紫銅薄板出現(xiàn)上 下或左右擾動時，都發(fā)生電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生電磁阻尼效應，選項 A正確。5. （2017全國2）兩條平行虛線間存在一勻強磁場，磁感

7、應強度方向與紙面垂直。邊長為 0.1 m、總電阻為0.005 直J正方形導線框 abcd位于紙面內，cd邊與磁場邊界平行，如圖（a）所示。已知導線框一直向右做勻速直線運動，cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應電動勢隨時間變化的圖線如圖（ b）所示（感應電流 的方向為順時針時，感應電動勢取正）。下列說法正確的是（0.01;Io 0.2 0.4： 0,6： f/s圖(a)0.01 ,提I (b)A.磁感應強度的大小為 0.5 TB .導線框運動速度的大小為0.5 m/sC.磁感應強度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內，導線框所受的安培力大小為0.1 N【答案】BC

8、 . 一、一l 0 1【解析】由EC圖象可知，線框經(jīng)過 0.2 s全部進入磁場，則速度 v=-=m/s=0 5m/s,選項B正確； t 0.2E=0.01 V,根據(jù)E=BLv可知，B=0.2 T,選項A錯誤；根據(jù)楞次定律可知，磁感應強度的方向垂直于紙面向外，選項C正確；在t=0.4 s至t=0.6 s這段時間內，導線框中的感應電流I =。.01 A = 2 A ,所受的R 0.005安培力大小為 F=BIL=0.04 N,選項D錯誤；故選BC。6. （2017全國3）如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導軌，導軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導軌上并與導軌形成閉合回路PQRS,

9、一圓環(huán)形金屬線框 T位于回路圍成的區(qū)域內，線框與導軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿 PQ突然向右運動，在運動開始的瞬間，關于感應電流的方向，下列說法正確的是（ ）x5 * - X*/ X 黑rQ fX M r JC Mw一XT中沿逆時針方向T中沿順時針方向T中沿逆時針方向T中沿順時針方向A. PQRS中沿順時針方向,B. PQRS中沿順時針方向,C. PQRS中沿逆時針方向,D. PQRS中沿逆時針方向,【答案】D【解析】：因為 PQ突然向右運動，由右手定則可知，PQRS中有沿逆時針方向的感應電流，穿過 T中的磁通量減小，由楞次定律可知，T中有沿順時針方向的感應電流，D正確，ABC錯誤。7. （2012全國

10、2）如圖，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面（紙面）向里，磁感應強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度 3勻速轉動半周，在線框中產(chǎn)生感應電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時 B間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉動半周過程中同樣大小的電流，磁感應強度隨時間的變化率忙的大小應 t為（）八 4 B02 旦 BoB0A.B. C. D.只只只2二【答案】：C【解析】：產(chǎn)生同樣大小的電流，就要產(chǎn)生同樣大小的感應電動勢，線框轉動時，可以理解為是半徑在轉1 O動切割，感應電動勢的大小可以表達為E1=- BR2與，而

11、磁場變化時產(chǎn)生的感應電動勢大小為 2_ B 二 R2r _ , m.八E2 =.，E1=E2,聯(lián)立即可求得 C選項正確 . ：t 28. （2014上海）如圖，勻強磁場垂直于軟導線回路平面，由于磁場發(fā)生變化，回路變?yōu)閳A形。則磁場（）A逐漸增強，方向向外B逐漸增強，方向向里C逐漸減弱，方向向外D逐漸減弱，方向向里【答案】CD【解析】：感應電流的磁場方向總是阻礙引起閉合回路中磁通量的變化，體現(xiàn)在面積上是增縮減擴”，而回路變?yōu)閳A形，面積是增加了，說明磁場是在逐漸減弱.因不知回路中電流方向，故無法判定磁場方向，故CD都有可能。9. （2014全國1）在法拉第時代，下列驗證 由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中，能

12、觀察到感應電流的是（）A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化【解析】：產(chǎn)生感應電流的條件是：只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，電路中就會產(chǎn)生感應電流.本C選項雖然題中的A、B選項都不會使電路中的磁通量發(fā)生變化，不滿足產(chǎn)生感應電流的條件，故不正確.在插入條形磁鐵瞬間電路中的磁通量發(fā)生變化，但是當人到相鄰房間時，電

13、路已達到穩(wěn)定狀態(tài)，電路中的斷電瞬間，會引起閉合電路磁通量的變化,磁通量不再發(fā)生變化，故觀察不到感應電流.在給線圈通電、產(chǎn)生感應電流，因此 D選項正確.10. （2014江蘇卷）如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中.在用時間內,磁感應強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為（）X X M X1X X 9長 ；ZW XJ JrX X M XTnBa2 C. H22nBaD. AtBa2A. 2 At2nBab.21r根據(jù)法拉第電磁感應定律知E=n管=門晉，這里的S指的是線圈在磁場中的有效面積，即 S2=a2-,故

14、 E= n(2B-B) S nBa2AtB項正確.11. （2014山東） 如圖所示，一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內，通有恒定電流的長直絕M、N兩區(qū)的過程中，導體緣導線垂直并緊靠軌道固定，導體棒與軌道垂直且接觸良好，在向右勻速通過(【答案】BCD【解析】：根據(jù)安培定則可判斷出，通電導線在M區(qū)產(chǎn)生豎直向上的磁場,在N區(qū)產(chǎn)生豎直向下的磁場.導體棒勻速通過 M區(qū)時，由楞次定律可知導體棒受到的安培力向左.當導體棒勻速通過N區(qū)時，由楞次定律可知導體棒受到的安培力也向左.選項B正確.設導體棒的電阻為 r,軌道的寬度為L,導體棒產(chǎn)生的感2 2應電流為，則導體棒受到的安培力F安=81一已非，在導

15、體棒從左到右勻速通過M區(qū)時，磁場由弱到強，所以 Fm逐漸增大；在導體棒從左到右勻速通過N區(qū)時，磁場由強到弱，所以Fn逐漸減小.選項C、D正確.12. （2014四川） 如圖所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小.質量為 0.2 kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1 m的正方形，其有效電阻為 0.1 Q此時在整個空間加方向與水平面成30角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B=（0.4 0.2t） T,圖示磁場方向為正方向.框、擋板和桿不計形B. t=3 s時，金屬桿中感應電流方向從D到

16、CC. t=1 s時，金屬桿對擋板 P的壓力大小為0.1 ND. t=3 s時，金屬桿對擋板 H的壓力大小為0.2 N【答案】AC【解析】 由于B= （0.4-0.2 t） T,在t=1 s時穿過平面的磁通量向下并減少，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應電流方向從 C到D, A正確.在t=3 s時穿過平面的磁通量向上并增加，則根據(jù)楞次定律可以判斷，金屬桿中感應電流方向仍然是從C到D,B錯誤.由法拉第電磁感應定律得 E = *=胄Ssin 30 = 0.1V,由閉合電路的歐姆定律得電路電流I = E=1 A，在t=1 s時，B = 0.2 T,方向斜向下，電流方向從 C到RD,金屬桿對擋板 P

17、的壓力水平向右，大小為Fp= BILsin 30 =0.1 N, C正確.同理，在t=3 s時，金屬桿對擋板H的壓力水平向左，大小為 Fh= BILsin 30 = 0.1 N, D錯誤.13. （2014安徽卷）英國物理學家麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發(fā)感生電場.如圖所示，一個半徑為r的絕緣細圓環(huán)水平放置，環(huán)內存在豎直向上的勻強磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+ q的小球.已知磁感應強度B隨時間均勻增加，其變化率為k小是（）A . 0B.r2qkC. 2 2qk:,若小球在環(huán)上運動一周，則感生電場對小球的作用力所做功的大D. 2qk【答案】【解析】：本題考查電磁感應、動能定理等知識點，考查對

18、 變化的磁場產(chǎn)生電場”的理解能力與推理能力.由 法拉第電磁感應定律可知，沿圓環(huán)一周的感生電動勢E感=邛=晉S= k .2,電荷環(huán)繞一周，受環(huán)形電場的加速作用，應用動能定理可得W=qE感=j/qk.選項D正確。14. （2014全國卷）很多相同的絕緣銅圓環(huán)沿豎直方向疊放，形成一很長的豎直圓筒.一條形磁鐵沿圓筒的中 心軸豎直放置，其下端與圓筒上端開口平齊.讓條形磁鐵從靜止開始下落.條形磁鐵在圓筒中的運動速率 （）A.均勻增大B .先增大，后減小C.逐漸增大，趨于不變D .先增大，再減小，最后不變【答案】C【解析】：本題考查楞次定律、法拉第電磁感應定律.豎直圓筒相當于閉合電路，磁鐵穿過閉合電路，產(chǎn)生

19、感應電流，根據(jù)楞次定律，磁鐵受到向上的阻礙磁鐵運動的安培力，開始時磁鐵的速度小，產(chǎn)生的感應 電流也小，安培力也小，磁鐵加速運動，隨著速度的增大，產(chǎn)生的感應電流增大，安培力也增大，直到安 培力等于重力的時候，磁鐵勻速運動.所以 C正確.15. （2014廣東）如圖所示，上下開口、內壁光滑的銅管 P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相 同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊（）A .在P和Q中都做自由落體運動B.在兩個下落過程中的機械能都守恒C.在P中的下落時間比在 Q中的長D.落至底部時在 P中的速度比在 Q中的大【答案】C【解析】： 磁塊在銅管中運動時，銅管中產(chǎn)生感應電流，根據(jù)楞次定律

20、，磁塊會受到向上的磁場力，因此A、B錯誤；磁塊在塑料管中運動時，只受重力磁塊下落的加速度小于重力加速度，且機械能不守恒，選項的作用，做自由落體運動，機械能守恒，磁塊落至底部時，根據(jù)直線運動規(guī)律和功能關系，磁塊在P中的下落時間比在 Q中的長，落至底部時在 P中的速度比在 Q中的小，選項 C正確，選項D錯誤.16. （2014江蘇）如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來.若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有（）A .增加線圈的匝數(shù)B.提高交流電源的頻率C.將金屬杯換為瓷杯D.取走線圈中的鐵芯【答案】AB【解析】根據(jù)法拉第電磁感應定律E=n曾知，增

21、加線圈的匝數(shù) n,提高交流電源的頻率即縮短交流電源的周期（相當于減小 At）,這兩種方法都能使感應電動勢增大故選項A、B正確.將金屬杯換為瓷杯，則沒有閉合電路，也就沒有感應電流；取走線圈中的鐵芯，則使線圈中的磁場大大減弱，則磁通量的變化率減小.感應電動勢減小.故選項 C、D錯誤.題型二、電磁感應中的圖像類問題17. （2019全國2）如圖，兩條光滑平行金屬導軌固定，所在平面與水平面夾角為0,導軌電阻忽略不計。虛線ab、cd均與導軌垂直，在 ab與cd之間的區(qū)域存在垂直于導軌所在平面的勻強磁場。將兩根相同的導體棒PQ、MN先后自導軌上同一位置由靜止釋放，兩者始終與導軌垂直且接觸良好。已知PQ進入

22、磁場開第T計時，至ij MN離開磁場區(qū)域為止，流過PQ的電流隨時間變（A. -;-B.; C.匕的圖像可能正確的是（）D.-U-k y【答案】AD【解析】：由于PQ進入磁場時加速度為零， AB.若PQ出磁場時MN仍然沒有進入磁場，則 PQ出磁場后 至MN進入磁場的這段時間，由于磁通量 4不變，無感應電流。由于 PQ、MN同一位置釋放，故 MN進入 磁場日與PQ進入磁場時的速度相同， 所以電流大小也應該相同， A正確B錯誤；CD.若PQ出磁場前MN 已經(jīng)進入磁場，由于磁通量 。不變，PQ、MN均加速運動，PQ出磁場后，MN由于加速故電流比 PQ進入 磁場時電流大，故 C正確D錯誤；18. （20

23、19全國2）如圖，方向豎直向下的勻強磁場中有兩根位于同一水平面內的足夠長的平行金屬導軌,兩相同的光滑導體棒 ab、cd靜止在導軌上。t=0時，棒ab以初速度v0向右滑動。運動過程中，ab、cd始終與導軌垂直并接觸良好，兩者速度分別用Vl、V2表示，回路中的電流用I表示。下列圖像中可能正確的是 （）【解析】：ab棒向右運動，切割磁感線產(chǎn)生感應電流，則受到向左的安培力，從而向左做減速運動，；金0,故AC正確，BD錯屬棒cd受向右的安培力作用而做加速運動，隨著兩棒的速度差的減小安培力減小，加速度減小，當兩棒速 度相等時，感應電流為零，最終兩棒共速，一起做勻速運動，故最終電路中電流為 誤。19. （2

24、012全國2）如圖，一載流長直導線和一矩形導線框固定在同一平面內，線框在長直導線右側，且其長邊與長直導線平行。已知在 1=0到1工1的時間間隔內，直導線中電流i發(fā)生某 種變化，而線框中感應電流總是沿順時針方向；線框受到的安培力的合力先水平向左、后水平 向右。設電流i正方向與圖中箭頭方向相同，則i隨時間t變化的圖線可能是（）In1 【解析】：由題可得，線框中感應電流沿順時針方向，由安培定則可知，感應電流的磁場垂直于紙面向里;由楞次定律可得：如果原磁場增強時，原磁場方向應垂直于紙面向外，由安培定則可知，導線電流方向應 該向下，為負的，且電流越來越大；由楞次定律可知：如果原磁場方向垂直于紙面向里，則

25、原磁場減弱，直線電流變小，由安培定則可知，直 線電流應豎直向上，是正的；A、圖示電流使線框中的感應電流沿順時針方向，但線框在水平方向受到的合力始終水平向左，故A錯誤;B、圖示電流使線框中產(chǎn)生的感應電流沿逆時針方向，故 B錯誤；C、由圖示可知，直線電流按 A所示變化，感應電流始終沿順時針方向，由楞次定律可知，在i大于零時，為阻礙磁通量的減小，線框受到的合力水平向左，在 i小于零時，為阻礙磁通量的增加，線框受到的合力水平向右，故C正確；D、圖示電流不能使線框中的感應電流始終沿順時針方向，故 D錯誤；故選：C.20.（2013.山東）將一段導線繞成圖甲所示的閉合電路，并固定在水平面（紙面）內，回路的

26、ab邊置于垂直紙面向里的勻強磁場I中?；芈返膱A形區(qū)域內有垂直紙面的磁場n ,以向里為磁場n的正方向，其磁感應強度B隨時間t變化的圖像如圖乙所示。用 F表示ab邊受到的安培力，以水平向右為F的正方向，能正確反映F隨時間t變化的圖像是D【答案】：BB的變化度一定,【解析】：分析一個周期內的情況：在前半個周期內，磁感應強度均勻變化，磁感應強度由法拉第電磁感應定律得知，圓形線圈中產(chǎn)生恒定的感應電動勢恒定不變，則感應電流恒定不變，ab邊在磁場中所受的安培力也恒定不變，由楞次定律可知，圓形線圈中產(chǎn)生的感應電流方向為順時針方向，通過ab的電流方向從b-a,由左手定則判斷得知，ab所受的安培力方向水平向左，為

27、負值；同理可知，在后半個周期內，安培力大小恒定不變，方向水平向右.故 B正確.21. （2011年山東）如圖甲所示，兩固定的豎直光滑金屬導軌足夠長且電阻不計。兩質量、長度均相同的導體棒c、d,置于邊界水平的勻強磁場上方同一高度h處。磁場寬為3h,方向與導軌平面垂直。先由靜止釋放c, c剛進入磁場即勻速運動，此時再由靜止釋放d,兩導體棒與導軌始終保持良好接觸。用ac表示c的加速度，Ekd表示d的動能，、分別表示c、d相對釋放點的位移。圖乙中正確的是（）圖乙【答案】：BD12【斛析】：c導體棒洛入磁場之刖做自由洛體運動，加速度恒為g,有h=gt , v = gt , c棒進入磁場以速2度v做勻速直

28、線運動時，d棒開始做自由落體運動，與 c棒做自由落體運動的過程相同，此時c棒在磁場中做勻速直線運動的路程為 卜=vt =gt2 =2h , d棒進入磁場而c還沒有傳出磁場的過程，無電磁感應，兩導體棒僅受到重力作用，加速度均為g,知道c棒穿出磁場，B正確。c棒穿出磁場，d棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢，在回路中產(chǎn)生感應電流，因此時d棒速度大于c進入磁場是切割磁感線的速度，故電動勢、電流、安培力都大于c剛進入磁場時的大小，d棒減速，直到穿出磁場僅受重力，做勻加速運動，結合勻變速直線 運動v2 -v； =2gh ,可知加速過程動能與路程成正比，D正確。題型三、互感與自感現(xiàn)象的考查22. （2017年北京）圖

29、1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖，Li和L2為電感線圈。實驗時，斷開開關Si瞬間，燈Ai突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關S2,燈A2逐漸變亮，而另一個相同的燈 A3立即變亮, 最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是LL圖1版A.圖1中，Ai與Li的電阻值相同B.圖1中，閉合Si,電路穩(wěn)定后，Ai中電流大于Li中電流C.圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D.圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器 R中電流相等【答案】C【解析】斷開開關 Si瞬間，燈Ai突然閃亮，由于線圈 Li的自感，通過Li的電流逐漸減小，且通過 Ai,即 自感電流會大于原來通過 Ai的電流，說明閉合 Si,電路穩(wěn)

30、定時，通過 Ai的電流小于通過Li的電流，Li的 電阻小于Ai的電阻，AB錯誤；閉合S2,電路穩(wěn)定時，A2與A3的亮度相同，說明兩支路的電流相同，因 此變阻器R與L2的電阻值相同，C正確；閉合開關 S2, A2逐漸變亮，而 A3立即變亮，說明L2中電流與變 阻器R中電流不相等，D錯誤。23. （2018全國1）如圖，兩個線圈繞在同一根鐵芯上，其中一線圈通過開關與電源連接，另一線圈與遠處 沿南北方向水平放置在紙面內的直導線連接成回路。將一小磁針懸掛在直導線正上方，開關未閉合時小磁 針處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是（）A.開關閉合后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動B.開關閉合并保持一段

31、時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關閉合并保持一段時間后，小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動【答案】AD【解析】：開關閉合的瞬間，左側的線圈中磁通量變化，產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出直導線中電流方向為由南向北，由安培定則可判斷出小磁針處的磁場方向垂直紙面向里，小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉動，選項A正確；開關閉合并保持一段時間后，左側線圈中磁通量不變，線圈中感應電動，勢和感應電流為零，直導線中電流為零，小磁針恢復到原來狀態(tài)，選項 BC錯誤；開關閉合并保持一段時間后再斷開后的瞬間，左側

32、的線圈中磁通量變化，產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，由楞次定律可判斷出直導線中電流方向為由北向南，由安培定則可判斷出小磁針處的磁場方向垂直紙面向外，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉動，選項D正確。24. （2014新課標全國卷1）如圖（a）所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上.在 ab線圈中通以變化的電流， 用示波器測得線圈 cd間電壓如圖（b）所示.已知線圈內部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中，可能正確的是（）25【解析】：本題考查了電磁感應的圖像.根據(jù)法拉第電磁感應定律，ab線圈電流的變化率與線圈cd上的波形圖一致，線圈 cd上的波形圖是方波，ab線圈

33、電流只能是線，f變化的，所以 C正確.題型四、法拉第電磁感應定律與動力學、能量的綜合考查25. （2019北京）如圖所示，垂直于紙面的勻強磁場磁感應強度為B。紙面內有一正方形均勻金屬線框abcd,其邊長為L,總電阻為R, ad邊與磁場邊界平行。從 ad邊剛進入磁場直至 bc邊剛要進入的過程中，線框在 向左的拉力作用下以速度 v勻速運動，求：BXXKXKX（1）感應電動勢的大小E;（2）拉力做功的功率 P;（3） ab邊產(chǎn)生的焦耳熱Q?！敬鸢浮?1) E =BLv ； (2)2222. 3B L v - B L vP -；(3) Q :R4【解析】：由導體棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢綜合閉合電路歐姆定

34、律和2 一Q = I 2Rt 解題。從ad邊剛進入磁場到 bc邊剛要進入的過程中，只有ad邊切割磁感線，所以產(chǎn)生的感應電動勢為:E =BLv ;(2)線框進入過程中線中g中的電流為：I =Ead邊安培力為：fa = bil由于線框勻速運動，所以有拉力與安培力大小相等，方向相反，即 F = Fa所以拉力的功率為：P = Fv = FaV聯(lián)立以上各式解得:2,2 2B L v(3)線框進入過程中線中g中的電流為：I =-R進入所用的時間為：t L- vad邊的電阻為：Rad = 42 _,焦耳熱為：Q = I Radt聯(lián)立解得：Q2. 3B L v26. (2019天津)如圖所示，固定在水平面上間

35、距為l的兩條平行光滑金屬導軌，垂直于導軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為I、電阻均為R ,兩棒與導軌始終接觸良好。MN兩端通過開關S與電阻為R的單匝金屬線圈相連，線圈內存在豎直向下均勻增加的磁場，磁通量變化率為常量k。圖中虛線右側有垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。PQ的質量為m ,金屬導軌足夠長，電阻忽略不計。(1)閉合S,若使PQ保持靜止，需在其上加多大水平恒力F ,并指出其方向;（2）斷開S, PQ在上述恒力作用下，由靜止開始到速度大小為u的加速過程中流過 PQ的電荷量為q,求該過程安培力做的功W。Bkl. 12 2.【答案】（1） F=,方向水平向右；（2） W =

36、m - kq 3R23,則：t【解析】：（1）設線圈中的感應電動勢為 E,由法拉第電磁感應定律 E設PQ與MN并聯(lián)的電阻為閉合S時，設線圈中的電流為I ,根據(jù)閉合電路歐姆定律得設PQ中的電流為Ipq ,有IRQ -Irq 2設PQ受到的安培力為 2,保持PQ靜止，由受力平衡，有 I nniiv聯(lián)立式得BklF = 氫3R方向水平向右。（2）設PQ由靜止開始到速度大小為u的加速過程中，PQ運動的位移為x,所用時間為At,回路中的磁通量變化為，平均感應電動勢為E，有其中設PQ中的平均電流為I,有-E2R根據(jù)電流的定義得：t由動能定理，有1 2f x w m -0?2聯(lián)立？?？ 式得1 一 2 2

37、W = mkq ?2327. (2015海南)如圖，兩平行金屬導軌位于同一水平面上，相距 l ,左端與一電阻 R相連；整個系統(tǒng)置于 勻強磁場中，磁感應強度大小為 B,方向豎直向下。一質量為 m的導體棒置于導軌上，在,水平外力作用下 沿導軌以速度v勻速向右滑動，滑動過程中始終保持與導軌垂直并接觸良好。已知導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)為重力加速度大小為 g,導軌和導體棒的電阻均可忽略。求(1)電阻R消耗的功率;(2)水平外力的大小。【答案】：見解析【解析】：(1)導體切割磁感線運動產(chǎn)生的電動勢為E = BLv,根據(jù)歐姆定律，閉合回路中的感應電流為I=-Rr21 2 2電阻R消耗的功率為P = I 2

38、R ,聯(lián)立可得P =-向右的外力，三力平衡，故有F安十Nmg = F ,R(2)對導體棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力,_ BlvB212v,F安=BIl =B l ,故 F =+ mgRR28. (2014新課標)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內，一長為r、質量為m且質量分布均勻的直導體棒 AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓導軌中心 O,裝置的俯視圖如圖所示.整個裝C點和外圓導軌的D點之間置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B,方向豎直向下.在內圓導軌的接有一阻值為 R的電阻(圖中未畫出).直導體棒在水平外力作用下以角速度動過程中始終與導軌保持良好接觸.設導

39、體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為3繞O逆時針勻速轉動，在轉的導體棒和導軌的電阻均可忽n略.重力加速度大小 g.求(1)通過電阻R的感應電流的方向和大小:(2)外力的功率.【答案】(1)從C端流向D端2rB R1242(2【解析】(1)在用時間內，導體棒掃過的面積為_1_ 22 AS=2coAt(2r)2-r2(D根據(jù)法拉第電磁感應定律，導體棒上感應電動勢的大小為=吟 At根據(jù)右手定則，感應電流的方向是從B端流向A端.端.由歐姆定律可知，通過電阻R的感應電流的大小因此，通過電阻 R的感應電流的方向是從 C端流向DI滿足2rB R w 23(2)在豎直萬向有mg 2N = 0 式中，由于質量分布均勻，

40、內、外圓導軌對導體棒的正壓力大小相等，其值為N,兩導軌對運行的導體棒的滑動摩擦力均為f = ND在At時間內，導體棒在內、外圓軌上掃過的弧長為11 = r 3 At 和 12= 2r wAt克服摩擦力做的總功為Wf= f(li+ I2)在At時間內，消耗在電阻 R上的功為Wr= I2R At 根據(jù)能量轉化和守恒定律知，外力在At時間內做的功為W= Wf+ Wr?外力的功率為P=W?由至12式得39 co2B2r4P = 2mg|w+ 4R?29. (2014安徽)如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B為0.5 T,其方向垂直于傾角。為30的斜面向上.絕緣斜面上固定有 A形狀的光滑金屬導軌的 MPN(

41、電阻忽略不計)，MP和NP長度土勻為2.5 m,MN連線水平，長為3 m .以MN中點O為原點、OP為x軸建立一維坐標系 Ox.一根粗細均勻的金屬桿 CD,長度d為3 m , 質量m為1 kg、電阻R為0.3 Q,在拉力F的作用下，從 MN處以恒定速度 v= 1 m/s在導軌上沿x軸正向運動(金屬桿與導軌接觸良好).g取10 m/s2.(1)求金屬桿CD運動過程中產(chǎn)生的感應電動勢E及運動到x= 0.8 m處電勢差Ucd； (2)推導金屬桿CD從MN處運動到P點過程中拉力F與位置坐標x的關系式，并在圖2中畫出Fx關系圖像;(3)求金屬桿CD從MN處運動到P點的全過程產(chǎn)生的焦耳熱.【答案】(1)0

42、.6 V (2)略(3)7.5 J【解析】(1)金屬桿CD在勻速運動中產(chǎn)生的感應電動勢E=Blv(l=d), E= 1.5 V(D 點電勢高)當x= 0.8 m時，金屬桿在導軌間的電勢差為零.設此時桿在導軌外的長度為l外，則OP xl 外二OPd得l外=1.2 m 由楞次定律判斷 D點電勢高，故CD兩端電勢差Ucb=Bl 外v, Ucd = 0.6 V(2)桿在導軌間的長度l與位置x關系是OP x 31= op d = 32x對應的電阻Ri為Ri=：R,電流I = Bv dRi桿受的安培力 F安=BIl = 7.5- 3.75x根據(jù)平衡條件得 F= F安+mgsin 0F= 12.5-3.75

43、x(0 FW 2)畫出的Fx圖像如圖所示.外力F所做的功 Wf等于Fx圖線下所圍的面積，即 5+12.5Wf = -2-切 J=17.5 J而桿的重力勢能增加量AEp= mgsin 0故全過程產(chǎn)生的焦耳熱Q= WF- AEp= 7.5 J30. (2014江蘇)如圖所示，在勻強磁場中有一傾斜的平行金屬導軌，導軌間距為L,長為3d,導軌平面與水平面的夾角為 9,在導軌的中部刷有一段長為 d的薄絕緣涂層.勻強磁場的磁感應強度大小為 B,方向與 導軌平面垂直.質量為 m的導體棒從導軌的頂端由靜止釋放，在滑上涂層之前已經(jīng)做勻速運動，并一直勻速滑到導軌底端.導體棒始終與導軌垂直，且僅與涂層間有摩擦，接在

44、兩導軌間的電阻為R,其他部分的電阻均不計，重力加速度為 g.求： (1)導體棒與涂層間的動摩擦因數(shù)4(2)導體棒勻速運動的速度大小v;(3)整個運動過程中，電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q.mgRsin 0【答案】tan 0 (2)皆2 (3)2mgdsin 0m3g2R2sin2 02B4L4【解析】(1)在絕緣涂層上受力平衡mgsin 9=科mgos。解得 產(chǎn)tan a(2)在光滑導軌上感應電動勢E=Blv 感應電流 I = E安培力 F安=8口受力平衡5安=mgsin。解得RmgRsin 0v= B2L2(3)摩擦生熱Qt= mgCos 012能重寸恒te律3mgdsin 0= Q+Qr + 2mv后

45、r/日八 c ，.八 m3g2R2sin 0解得 Q=2mgdsin。一一短414.仁30。的斜面上，導軌電阻不計，間距31. (2014天津)如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角L = 0.4 m.導軌所在空間被分成區(qū)域I和H ,兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN , I中的勻強磁場方向垂直斜面向下，n中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁場感應度大小均為B= 0.5 T.在區(qū)域I中，將質量mi = 0.1 kg,電阻Ri=0.1 詡金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑.然后，在區(qū)域n中將質量m2=0.4 kg,電阻R2=0.1的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑.cd在滑動過程

46、中始終處于區(qū)域n的磁場中，ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取g=10 m/s2,問(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2) ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x=3.8 m,此過程中ab上產(chǎn)生的熱量 Q是 多少?【答案】:(1)由a流向b (2)5 m/s (3)1.3 J【解析】(1)由右手定則可以直接判斷出電流是由a流向b.(2)開始放置ab剛好不下滑時，ab所受摩擦力為最大靜摩擦力，設其為Fmax,有Fmax=m1gsin。設ab剛好要上滑時，cd棒的感應電動勢為 E,由法拉第電磁感應定律有E= BLv

47、 設電路中的感應電流為 I,由閉合電路歐姆定律有I = EdI R1+R2 設ab所受安培力為F安，有F安=ILB 此時ab受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F 安=migsin 0+ F max綜合式，代入數(shù)據(jù)解得 v= 5 m/s (3)設cd棒的運動過程中電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒有12分m2gxsin 0= Q 總 + 2m2v R1又Q = R1 + R2Q總 解得Q= 1.3 JR= 0.1 m的圓形金屬導32. (2014浙江)某同學設計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示.一個半徑為軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA, A端與導軌接觸良好， O端固定

48、在圓心處的轉軸上.轉軸R.的左端有一個半徑為 r = R的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉軸一起轉動.圓盤上繞有不可伸長的細線，下端掛 3B=著一個質量為 m= 0.5 kg的鋁塊.在金屬導軌區(qū)域內存在垂直于導軌平面向右的勻強磁場，磁感應強度 0.5 T. a點與導軌相連，b點通過電刷與 O端相連.測量a、b兩點間的電勢差U可算得鋁塊速度.鋁塊由 靜止釋放，下落 h=0.3 m時，測得U = 0.15 V.(細線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導軌、導線及電刷的電阻均不計，重力加速度g取10 m/s2)測U時，與a點相接的是電壓表的 芷極”還是 負極”?(2)求此時鋁塊的速度大??；(3)求此下落過程中鋁塊機械能的損失.【答案】(1)正極 (2)2 m/s (3)0.5 J【解析】本題考查法拉第電磁感應定律