高考物理必備專題18之13 電磁感應(yīng)的聯(lián)系實(shí)際的新情景問題（解析版）

專題13電磁感應(yīng)的最新“聯(lián)系實(shí)際的新情景問題”電磁感應(yīng)是電磁學(xué)的重點(diǎn)，是高中物理中難度較大、綜合性最強(qiáng)的部分，也是高考必考內(nèi)容之一．高考命題有兩個(gè)突出特點(diǎn)：一方面是考基礎(chǔ)，如感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件、方向的判定、感應(yīng)電動(dòng)勢的計(jì)算等等，一般以聯(lián)系實(shí)際問題為情景以選項(xiàng)題的形式出現(xiàn)；另一方面考綜合，電磁感應(yīng)往往涉及力學(xué)知識(shí)（如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功、動(dòng)能定理、能量守恒定律等）、電學(xué)知識(shí)（如電磁感應(yīng)定律、楞次定律、直流電路知識(shí)、磁場知識(shí)等）等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)的綜合問題多為計(jì)算題形式出現(xiàn)，分值高，難度大，突出考查考生理解能力、分析綜合能力，尤其從實(shí)際問題中抽象概括構(gòu)建物理模型的創(chuàng)新能力。1.（2022·廣東高州市二模）（生活類）疫情期間，為確保社區(qū)居家隔離觀察人員管控技防措施有效發(fā)揮作用，工作人員啟用了如圖所示的門磁系統(tǒng)，強(qiáng)磁棒固定在門框上，線圈和發(fā)射系統(tǒng)固定在房門上，當(dāng)房門關(guān)閉時(shí)穿過線圈的磁通量最大，當(dāng)線圈中出現(xiàn)一定強(qiáng)度的電壓、電流信號(hào)時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)后面的信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)，遠(yuǎn)程向后臺(tái)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，下列說法中正確是（）A．門磁系統(tǒng)的工作原理是利用了電流的磁效應(yīng)B．當(dāng)房門緩慢打開時(shí)門線圈中電壓、電流較小C．房門不動(dòng)時(shí)，線圈中會(huì)產(chǎn)生恒定的電流D．將強(qiáng)磁棒與線圈和發(fā)射系統(tǒng)交換位置后不能起到報(bào)警的作用【答案】B【解析】門磁系統(tǒng)的工作原理是利用了電磁感應(yīng)原理，故A錯(cuò)誤；當(dāng)房門緩慢打開時(shí)，門線圈中的磁通量變化的比較慢，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢較小，感應(yīng)電流也較小，故B正確房門不動(dòng)時(shí)，線圈中磁通量不發(fā)生變化，則不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故C錯(cuò)誤；將強(qiáng)磁棒與線圈和發(fā)射系統(tǒng)交換位置后，開關(guān)門都會(huì)使線圈中磁通量發(fā)生變化，則都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，都能起報(bào)警的作用，故D錯(cuò)誤。2.（2022·吉林市高中畢業(yè)班第二次模擬）汽車自動(dòng)控制剎車系統(tǒng)（ABS）的原理如圖所示．鐵質(zhì)齒輪P與車輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，右端有一個(gè)繞有線圈的磁體（極性如圖），M是一個(gè)電流檢測器．當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪P轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠近線圈的鐵齒被磁化，使通過線圈的磁通量增大，鐵齒離開線圈時(shí)又使磁通量減小，從而能使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流經(jīng)電子裝置放大后即能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制剎車．齒輪從圖示位置開始轉(zhuǎn)到下一個(gè)鐵齒正對線圈的過程中，通過M的感應(yīng)電流的方向是（）A.總是從左向右B.總是從右向左C.先從右向左，然后從左向右D.先從左向右，然后從右向左【答案】C【解析】由圖可得，線圈中磁場方向從右向左，有題可得當(dāng)車輪帶動(dòng)齒輪P轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，靠近線圈的鐵齒被磁化，使得通過線圈的磁通量增大，由楞次定律得到，線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場抵抗磁場的增大，電流產(chǎn)生的磁場從左向右，通過右手螺旋定律可得，通過M的感應(yīng)電流從左向右．同理可分析，鐵齒離開線圈時(shí)又使磁通量減小，線圈中的感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場從右向左，則通過M的感應(yīng)電流從右向左．從圖示位置開始轉(zhuǎn)到下一個(gè)鐵齒正對線圈的過程中是鐵齒先離開線圈，下一個(gè)鐵磁靠近線圈，則通過M的電流方向先從右向左，再從左向右，故選項(xiàng)C正確。．3.（2022·浙江省湖州、衢州、麗水三地市一模）（科技類）（多選）中國科學(xué)院科普云平臺(tái)的格致論道欄目中，羅會(huì)仟老師演示了用超導(dǎo)線圈懸浮一個(gè)強(qiáng)磁鐵的實(shí)驗(yàn)，如圖所示，此時(shí)強(qiáng)磁鐵N極朝上。當(dāng)快速將磁鐵從圖示位置向下拔出，則（）A．俯視超導(dǎo)線圈，其電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針B．俯視超導(dǎo)線圈，其電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針C．將磁鐵S極朝上再從下方靠近超導(dǎo)線圈，線圈受引力D．將磁鐵S極朝上再從下方靠近超導(dǎo)線圈，線圈受斥力【答案】BD【解析】根據(jù)楞次定律可知，當(dāng)快速將磁鐵從圖示位置向下拔出時(shí)，線圈的磁通量減小，又此時(shí)強(qiáng)磁鐵N極朝上，故俯視超導(dǎo)線圈，其電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A錯(cuò)誤，B正確；將磁鐵S極朝上再從下方靠近超導(dǎo)線圈時(shí)，根據(jù)楞次定律可知，線圈下方為S極，故線圈受斥力，C錯(cuò)誤，D正確。4.（2022·.廣東汕頭市三模）.圖甲為某款“自發(fā)電”無線門鈴按鈕，其“發(fā)電”原理如圖乙所示，按下門鈴按鈕過程磁鐵靠近螺線管，松開門鈴按鈕磁鐵遠(yuǎn)離螺線管回歸原位置。下列說法正確的是（）A.按下按鈕過程，螺線管端電勢較高B.松開按鈕過程，螺線管端電勢較高C.按住按鈕不動(dòng)，螺線管沒有產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢D.按下和松開按鈕過程，螺線管產(chǎn)生大小相同的感應(yīng)電動(dòng)勢【答案】C【解析】按下按鈕過程，穿過螺線管的磁通量向左增大，根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流為從P端流入從Q端流出，螺線管充當(dāng)電源，則Q端電勢較高，故A錯(cuò)誤；松開按鈕過程，穿過螺線管的磁通量向左減小，根據(jù)楞次定律可知螺線管中感應(yīng)電流為從Q端流入，從P端流出，螺線管充當(dāng)電源，則P端電勢較高，故B錯(cuò)誤；住按鈕不動(dòng)，穿過螺線管的磁通量不變，螺線管不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故C正確；按下和松開按鈕過程，螺線管中磁通量的變化率不一定相同，故螺線管產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢不一定相同，故D錯(cuò)誤5.（2022·湖北武漢二中模擬）（生活類）如圖甲為手機(jī)及無線充電板。圖乙為充電原理示意圖。交流電源接充電板，對充電板供電，充電板內(nèi)的送電線圈可產(chǎn)生交變磁場，從而使手機(jī)內(nèi)的受電線圈產(chǎn)生交變電流，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變成直流電后對手機(jī)電池充電。為方便研究，現(xiàn)將問題做如下簡化：設(shè)受電線圈的匝數(shù)為n，面積為S，若在到時(shí)間內(nèi)，磁場垂直于受電線圈平面向上穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度由均勻增加到。下列說法正確的是（）A．c點(diǎn)的電勢高于d點(diǎn)的電勢B．受電線圈中感應(yīng)電流方向由d到cC．c、d之間的電勢差為D．若想增大c、d之間的電勢差，可以僅增加送電線圈中的電流的變化率【答案】D【解析】受電線圈平面磁感應(yīng)強(qiáng)度向上，由均勻增加到，根據(jù)楞次定律可得受電線圈中的感應(yīng)電流為順時(shí)針（從上往下），即受電線圈中的電流為，受電線圈作為等效電源，電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢，即，故A項(xiàng)和B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可求得受電線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為又因?yàn)?，則c、d之間電勢差為故C項(xiàng)錯(cuò)誤；僅增加送電線圈中的電流的變化率，穿過受電線圈的增大，所以c、d兩端的電勢差增大，故D項(xiàng)正確。6.（2022·江蘇常州二模）（生活類）（多選）如圖為帶燈的自行車后輪的示意圖金屬輪框與輪軸之間均勻地連接四根金屬條，每根金屬條中間都串接一個(gè)阻值為小燈泡，車輪半徑為0.3m，輪軸半徑可以忽略。車架上固定一個(gè)強(qiáng)磁鐵，可形成圓心角為扇形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直紙面（車輪平面）向里。若自行車后輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒為，不計(jì)其它電阻，則（）A．通過每個(gè)小燈泡的電流始終相等B．當(dāng)金屬條在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬條中的電流從指向C．當(dāng)金屬條在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路的總電阻為D．當(dāng)金屬條在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受安培力大小為【答案】BCD【解析】當(dāng)其中一根金屬條在磁場中切割磁感應(yīng)線時(shí)，該金屬條相對于電源，其它三根金屬條相對于外電路且并聯(lián)，根據(jù)電路特點(diǎn)可知，通過磁場中的那根金屬條的電流是通過其它三根金屬條電流的三倍，故A錯(cuò)誤；當(dāng)金屬條ab在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)右手定則可知通過金屬條ab中的電流從b指向a，故B正確；金屬條ab在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)充當(dāng)電源，其余為外電路，且并聯(lián)，其等效電路如下圖所示設(shè)電路的總電阻為R總，根據(jù)電路圖可知，故C正確；當(dāng)金屬條ab在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為，此時(shí)通過ab的電流為，所以金屬條ab所受安培力大小為，故D正確。7.（2022·江蘇省揚(yáng)州市質(zhì)檢）我國新一代航母阻攔系統(tǒng)的研制引入了電磁阻攔技術(shù)，其基本原理如圖所示，飛機(jī)著艦時(shí)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)，通過絕緣阻攔索鉤住軌道上的一根金屬棒，飛機(jī)與金屬棒瞬間獲得共同速度v0=180km/h，在磁場中共同減速滑行至停下，已知?dú)?15艦載機(jī)質(zhì)量M=2.71kg，金屬棒質(zhì)量m=31kg、電阻R=10歐姆，導(dǎo)軌間距L=50m，勻強(qiáng)磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，除安培力外飛機(jī)克服其它阻力做的功為1.51J，則下列說法中正確的是（）A．金屬棒中感應(yīng)電流方向a到bB．飛機(jī)著艦瞬間金屬棒中感應(yīng)電流大小為C．金屬棒中產(chǎn)生的焦耳熱D．金屬棒克服安培力做功為W=1.51J【答案】BC【解析】由右手定則：感應(yīng)電流方向b到a,，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；飛機(jī)若艦瞬間金屬棒中感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電流解得，所以選項(xiàng)B正確；飛機(jī)若艦至停下，由動(dòng)能定理解得，所以項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。8.（2022·廣東省深圳市一模）（多選）磁懸浮列車是高速低耗交通工具，如圖（a）所示，它的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡化為如圖（b）所示的物理模型。固定在列車底部的正方形金屬線框的邊長為L。匝數(shù)為N。總電阻為R；水平面內(nèi)平行長直導(dǎo)軌間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B、方向交互相反、邊長均為L的正方形組合勻強(qiáng)磁場。當(dāng)磁場以速度v勻速向右移動(dòng)時(shí)，可驅(qū)動(dòng)停在軌道上的列車，則（）A.圖示時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向B.列車運(yùn)動(dòng)的方向與磁場移動(dòng)的方向相同C.列車速度為v'時(shí)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為D.列車速度為v'時(shí)線框受到的安培力大小為【答案】BC【解析】線框相對磁場向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知圖示時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向，A錯(cuò)誤；根據(jù)左手定則，列車受到向右的安培力，因此列車運(yùn)動(dòng)的方向與磁場移動(dòng)的方向相同，B正確；由于前后兩個(gè)邊產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢順次相加，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，選項(xiàng)C正確；列車速度為v'時(shí)線框受到的安培力大小為，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。9.（2022·廣東省廣州市培正中學(xué)模擬）（生活類）（多選）一跑步機(jī)的原理圖如圖所示，該跑步機(jī)水平底面固定有間距L＝0.8m的平行金屬電極，電極間充滿磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝0.5T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，且接有理想電壓表和阻值為的定值電阻R，勻速運(yùn)動(dòng)的絕緣橡膠帶上鍍有電阻均為的平行細(xì)金屬條，金屬條間距等于電極長度d且與電極接觸良好。某人勻速跑步時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.8V。下列說法正確的是（）A.通過電阻R的電流為0.08AB.細(xì)金屬條的速度大小為2.5m/sC.人克服細(xì)金屬條所受安培力做功的功率為0.2WD.每2s內(nèi)通過電阻R的電荷量為0.2C【答案】BD【解析】由題知單根細(xì)金屬條電阻為，勻速跑步時(shí)，始終只有一根細(xì)金屬條在切割磁感線，其產(chǎn)生的電動(dòng)勢為電壓表測量R兩端電壓，由題知其示數(shù)為0.8V，即解得，，通過電阻R的電流為選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；人克服細(xì)金屬條所受安培力做功的功率為C錯(cuò)誤；每2s內(nèi)通過電阻R的電荷量為，所以選項(xiàng)D正確。10.（2022湖南長沙明德中學(xué)模擬）圖甲為手機(jī)及無線充電板，圖乙為充電原理示意圖。充電板接交流電源，對充電板供電，充電板內(nèi)的送電線圈可產(chǎn)生交變磁場，從而使手機(jī)內(nèi)的受電線圈產(chǎn)生交變電流，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)變成直流電后對手機(jī)電池充電。為方便研究，現(xiàn)將問題做如下簡化：設(shè)受電線圈的匝數(shù)為n，面積為S，磁場視為勻強(qiáng)磁場。若在t1到t2時(shí)間內(nèi)，磁場垂直于受電線圈平面向上穿過線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1增加到B2，則這段時(shí)間內(nèi)，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢的大小和感應(yīng)電流方向（俯視）為（）A.順時(shí)針 B.逆時(shí)針C.逆時(shí)針 D.順時(shí)針【參考答案】A【名師解析】受電線圈內(nèi)部磁場向上且增強(qiáng)，據(jù)楞次定律可知，受電線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由c到d，即順時(shí)針方向，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得電動(dòng)勢為故A正確，BCD錯(cuò)誤。11.（改編）如圖甲所示為某探究小組設(shè)計(jì)的玩具小車電磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，ABCD是固定在小車下方的單面矩形金屬線框，其阻值為r、長度為d、寬度為L，用兩條不計(jì)電阻的導(dǎo)線與智能輸出系統(tǒng)（可輸出大小和方向變化的電流）組成回路。如圖乙所示，小車沿水平直軌道運(yùn)動(dòng)，軌道上依次間隔分布著方向垂直紙面向里的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、寬度為L、長度及磁場間的距離均為d。小車與附件整體質(zhì)量為m、運(yùn)動(dòng)過程中受到的摩擦阻力大小恒為f。則（）玩具小車進(jìn)入水平直軌道時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向B.讓小車以恒定加速度a運(yùn)動(dòng)，智能輸出系統(tǒng)輸出的電流大小為；C.智能輸出系統(tǒng)提供的功率為P，小車的最大運(yùn)行速度大小為D.若小車速度達(dá)到時(shí)，智能輸出系統(tǒng)立即切換電路后停止工作，此時(shí)相當(dāng)于E、F直接用電阻不計(jì)的導(dǎo)線連接，經(jīng)時(shí)間t后小車的速度減為0，t時(shí)間內(nèi)通過ABCD金屬框的電量為【答案】BCD【解析】線框相對磁場向左運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則可知圖示時(shí)刻線框中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，A錯(cuò)誤；若讓小車以恒定加速度a運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得解得所以選項(xiàng)B正確當(dāng)安培力與阻力等大反向時(shí)，小車運(yùn)行速度最大，即，此時(shí)智能輸出系統(tǒng)提供的功率為聯(lián)立解得，所以選項(xiàng)C正確；智能系統(tǒng)切換電路后，小車在安培力與摩擦阻力的共同作用下減速為零，以向右為正方向，由動(dòng)量定理可得根據(jù)電流的定義式有，聯(lián)立解得，所以選項(xiàng)D正確12.（2022北京海淀二模）加速性能、電能利用率、動(dòng)能回收等是電動(dòng)汽車電機(jī)的重要指標(biāo)。如圖所示，甲、乙分別是目前被廣泛采用的兩種電機(jī)的簡化原理示意圖，它們的相同點(diǎn)是利用作為定子的電磁鐵（二組線圈，圖中1和4；2和5；3和6所示）交替產(chǎn)生磁場，實(shí)現(xiàn)了電磁鐵激發(fā)的磁場在平面內(nèi)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)；不同的是甲圖所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁鐵，而乙圖所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是繞在軟鐵上的閉合線圈。通過電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，可以為電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。假定兩種電機(jī)的每組電磁鐵中電流變化周期和有效值均相同，下列說法正確的是（）A.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電磁鐵激發(fā)磁場的轉(zhuǎn)速相同B.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，乙電機(jī)產(chǎn)生的焦耳熱相對較少C.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí)，乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越接近電磁鐵激發(fā)磁場的轉(zhuǎn)速，其所受安培力就越大D.剎車（停止供電）時(shí)，甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn)，可以通過反向發(fā)電從而回收動(dòng)能【參考答案】D【名師解析】乙電機(jī)中，轉(zhuǎn)子也是線圈，乙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于穿過轉(zhuǎn)子線圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流受安培力作用而運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于電磁驅(qū)動(dòng)，安培力阻礙定子和轉(zhuǎn)子間的相對運(yùn)動(dòng)，但不能阻止，故轉(zhuǎn)子比定子轉(zhuǎn)得慢一些，故A錯(cuò)誤；乙電機(jī)中，轉(zhuǎn)子也會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，故產(chǎn)生的焦耳熱較多，故B錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)速越接近，則磁通量變化越慢，感應(yīng)電流越小，所受安培力越小，故C錯(cuò)誤；停止供電后，甲的轉(zhuǎn)子是磁鐵，甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn)，使得線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生反向感應(yīng)電流，反向發(fā)電從而回收動(dòng)能，故D正確。13.（2022山東濟(jì)南重點(diǎn)高中高二質(zhì)檢）如圖甲所示，磁卡的磁條中有用于存儲(chǔ)信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其E—t關(guān)系如圖乙所示。如果只將刷卡速度改為2v0，線圈中E—t的關(guān)系可能是（）A. B. C. D.【參考答案】A【名師解析】根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢公式E=BLv可知，其他條件不變時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢與導(dǎo)體的切割速度成正比，只將刷卡速度改為2v0，則線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的最大值將變?yōu)樵瓉淼?倍，磁卡通過刷卡器的時(shí)間與速率成反比，所用時(shí)間變?yōu)樵瓉淼囊话?。故選A。14.（2022湖北新高考協(xié)作體高三質(zhì)檢）關(guān)于課本中下列圖片的解釋錯(cuò)誤的是（）A.真空冶煉爐利用渦流通過金屬產(chǎn)生的熱量使金屬融化B.使用電磁爐加熱食物時(shí)使用陶瓷鍋也可以C.用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯可以減小變壓器鐵芯中的渦流D.用來探測金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷的探雷器是利用渦流工作的【參考答案】B【名師解析】真空冶煉爐利用渦流通過金屬產(chǎn)生的熱量使金屬融化，故A正確；使用電磁爐加熱食物時(shí)，陶瓷鍋內(nèi)沒有自由電子，不能產(chǎn)生渦流，所以不可以，故B錯(cuò)誤；用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯可以減小變壓器鐵芯中的渦流，故C正確；用來探測金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷的探雷器是利用渦流工作的，故D正確。15．（2022·廣東揭陽市·高三月考）如圖是公路上安裝的一種測速“電子眼”。在“電子眼”前方路面下間隔一段距離埋設(shè)兩個(gè)通電線圈，當(dāng)車輛通過線圈上方的道路時(shí)，會(huì)引起線圈中電流的變化，系統(tǒng)根據(jù)兩次電流變化的時(shí)間及線圈之間的距離，對超速車輛進(jìn)行抓拍。下列判斷正確的是（）A．汽車經(jīng)過線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流B．線圈中的電流是由于汽車通過線圈時(shí)發(fā)生電磁感應(yīng)引起的C．“電子眼”測量的是汽車經(jīng)過第二個(gè)線圈的瞬時(shí)速率D．如果某個(gè)線圈出現(xiàn)故障，沒有電流，“電子眼”還可以正常工作【答案】AB【詳解】由題意可知，汽車經(jīng)過線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故A正確；根據(jù)楞次定律，線圈中的電流是由于汽車通過線圈時(shí)發(fā)生電磁感應(yīng)引起的，故B正確；測量的是經(jīng)過兩個(gè)線圈的平均速度，故C錯(cuò)誤；如果某個(gè)線圈出現(xiàn)故障，沒有電流，就會(huì)無計(jì)時(shí)起點(diǎn)或終點(diǎn)，無法計(jì)時(shí)，電子眼不能正常工作，故D錯(cuò)誤。16.(2022北京朝陽模擬)現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場使電子加速的設(shè)備。它的基本原理如圖甲所示，上、下為兩個(gè)電磁鐵，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁鐵線圈電流的大方向可以變化，在兩極間產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場，這個(gè)變化的磁場又在真空室內(nèi)激發(fā)感生電場，其電場線是在同一平面內(nèi)的一系列同心圓，產(chǎn)生的感生電場使電子加速。圖甲中上部分為側(cè)視圖、下部分為俯視圖。如果從上往下看，電子沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。已知電子質(zhì)量為m、電荷量為e，初速度為零，電子圓形軌道的半徑為R．穿過電子圓形軌道面積的磁通量Φ隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，在t0時(shí)刻后，電子軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，電子加速過程中忽略相對論效應(yīng)。（1）求在t0時(shí)刻后，電子運(yùn)動(dòng)的速度大?。唬?）求電子在整個(gè)加速過程中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)；（3）為了約束加速電子在同一軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，電子感應(yīng)加速器還需要加上“軌道約束”磁場，其原理如圖丙所示。兩個(gè)同心圓，內(nèi)圓半徑為R，內(nèi)圓內(nèi)有均勻的“加速磁場”B1，方向垂直紙面向外。另外在兩圓面之間有垂直紙面向外的“軌道約束”磁場B2，B1之值恰好使電子在二圓之間貼近內(nèi)圓面B2在磁場中做逆時(shí)針的圓周運(yùn)動(dòng)（圓心為0，半徑為R）?，F(xiàn)使B1隨時(shí)間均勻變化，變化率＝k（常數(shù)）為了使電子保持在同一半徑R上做圓周運(yùn)動(dòng)，求磁場B2的變化率?！久麕熃馕觥浚海?）在t0時(shí)刻后，電子軌道處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，電子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到洛倫茲力等于向心力，有：…①可得：…②（2）加速后電子的動(dòng)能為：…③感生電場的感應(yīng)電動(dòng)勢：…④電子加速運(yùn)動(dòng)一圈獲得的能量為：W＝eE感…⑤電子在整個(gè)加速過程中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)為…⑥聯(lián)立①②③④得…⑦（3）對電子由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：…⑧由法拉第電磁感應(yīng)定律B1產(chǎn)生的電動(dòng)勢…⑨圓形軌道上場強(qiáng)…⑩電子在軌道上受到的電場力…?由動(dòng)量定理：…?由⑥可知要使半徑不變則需要滿足…?答：（1）在t1時(shí)刻后，電子運(yùn)動(dòng)的速度大小為；（2）電子在整個(gè)加速過程中運(yùn)動(dòng)的圈數(shù)為；（3）磁場B2的變化率為。17．（2022·江蘇蘇州市·高三開學(xué)考試）列車進(jìn)站時(shí)的電磁制動(dòng)可借助如圖所示模型來理解，在站臺(tái)軌道下方埋一勵(lì)磁線圈，通電后形成豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為。在車身下方固定一由粗細(xì)均勻?qū)Ь€制成的矩形線框，利用線框進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力進(jìn)行制動(dòng)，已知列車的總質(zhì)量為，車身長為，線框的短邊和分別安裝在車頭和車尾，長度為（小于勻強(qiáng)磁場的寬度），站臺(tái)軌道上勻強(qiáng)磁場區(qū)域大于車長，車頭進(jìn)入磁場瞬間的速度為。(1)當(dāng)列車速度減為初速度的一半時(shí)，求兩端的電壓；(2)實(shí)際列車制動(dòng)過程中，還會(huì)受鐵軌及空氣阻力設(shè)其合力大小恒為，車尾進(jìn)入磁場瞬間，列車恰好停止，求列車從車頭進(jìn)入磁場到停止，線框中產(chǎn)生的焦耳熱?！緟⒖即鸢浮?1)；(2)【名師解析】(1)當(dāng)列車速度減為初速度的一半時(shí)兩端的電壓(2)對列車，由動(dòng)能定理可得解得18（2022湖南永州三模）如圖（甲），超級高鐵（Hyperloop）是一種以“真空管道運(yùn)輸”為理論核心設(shè)計(jì)的交通工具。如圖（乙），己知管道中固定著兩根平行金屬導(dǎo)軌、，兩導(dǎo)軌間距為；材料不同的運(yùn)輸車一、二的質(zhì)量都為，橫截面都是半徑為的圓。運(yùn)輸車一、二上都固定著有間距為、與導(dǎo)軌垂直的兩根相同導(dǎo)體棒1和2，每根導(dǎo)體棒的電阻都為，每段長度為的導(dǎo)軌的電阻也都為。其他電阻忽略不計(jì)，重力加速度為。（1）在水平導(dǎo)軌上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此時(shí)不考慮摩擦及空氣阻力。當(dāng)運(yùn)輸車一進(jìn)站時(shí)，管道內(nèi)依次分布磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，寬度為的勻強(qiáng)磁場，且相鄰的勻強(qiáng)磁場的方向相反。求運(yùn)輸車一以速度從如圖（丙）位置通過距離時(shí)的速度；（2）如圖（?。?，當(dāng)管道中的導(dǎo)軌平面與水平面成時(shí)，運(yùn)輸車一恰好能無動(dòng)力地勻速下滑。求運(yùn)輸車一與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（3）如圖（?。?dāng)管道中的導(dǎo)軌平面與水平面成時(shí)，此時(shí)導(dǎo)體棒1、2均處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為（以指向?yàn)檩S正方向，，，為坐標(biāo)原點(diǎn)），垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場中，運(yùn)輸車二恰好能以速度無動(dòng)力勻速下滑。求運(yùn)輸車二與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（、都是已知量）【參考答案】（1）；（2）；（3）【名師解析】（1）運(yùn)輸車進(jìn)站時(shí)，電路如圖所示當(dāng)車速為時(shí)，由法拉第電磁感應(yīng)定律可得，由閉合電路的歐姆定律導(dǎo)體棒所受的安培力，運(yùn)輸車所受的合力選取一小段時(shí)間，運(yùn)輸車速度的變化量為，由動(dòng)量定理即兩邊求和解得（2）分析運(yùn)輸車的受力，將運(yùn)輸車的重力分解，如圖所示設(shè)軌道對運(yùn)輸車的支持力為、，如圖所示由幾何關(guān)系，又，運(yùn)輸車勻速運(yùn)動(dòng)解得（3）加磁場后，電流則可得解得19．（14分）（2022山東煙臺(tái)重點(diǎn)高中期末）隨著航空領(lǐng)域的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)火箭回收利用，成為了各國都在重點(diǎn)突破的技術(shù)。其中有一技術(shù)難題是回收時(shí)如何減緩對地的碰撞，為此設(shè)計(jì)師在返回火箭的底盤安裝了電磁緩沖裝置。該裝置的主要部件有兩部分：①緩沖滑塊，由高強(qiáng)絕緣材料制成，其內(nèi)部邊緣繞有閉合單匝矩形線圈abcd；②火箭主體，包括絕緣光滑緩沖軌道MN、PQ和超導(dǎo)線圈(圖中未畫出)，超導(dǎo)線圈能產(chǎn)生方向垂直于整個(gè)緩沖軌道平面的勻強(qiáng)磁場。當(dāng)緩沖滑塊接觸地面時(shí)，滑塊立即停止運(yùn)動(dòng)，此后線圈與火箭主體中的磁場相互作用，火箭主體一直做減速運(yùn)動(dòng)直至達(dá)到軟著陸要求的速度，從而實(shí)現(xiàn)緩沖?，F(xiàn)已知緩沖滑塊豎直向下撞向地面時(shí)，火箭主體的速度大小為v0，經(jīng)過時(shí)間t火箭著陸，速度恰好為零；線圈abcd的電阻為R，其余電阻忽略不計(jì)；ab邊長為l，火箭主體質(zhì)量為m，勻強(qiáng)磁場