2023年高三物理二輪復習練19 電磁感應現(xiàn)象中的四種電動勢

2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破

專題19電磁感應現(xiàn)象中的四種電動勢

專練目標______________________________專練內(nèi)容______________________________

目標1高考真題(IT—4T)

目標2感生電動勢(5T—8T)

目標3平動切割電動勢(9T—12T)

目標4轉(zhuǎn)動切割電動勢(13T—16T)

目標5交變電動勢(17T—20T)

【典例專練】

一、高考真題

1.將一根絕緣硬質(zhì)細導線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為耳，小圓面積均為邑，垂直線圈平面

方向有一隨時間f變化的磁場，磁感應強度大小8=8。+燈，紇和%均為常量，則線圈中總的感應電動勢大

小為()

A.監(jiān)B.5kS2C.k(S?-5S2)D.?(SI+5S2)

2.如圖所示，將一通電螺線管豎直放置，螺線管內(nèi)部形成方向豎直向上、磁感應強度大小8=公的勻強磁場,

在內(nèi)部用絕緣輕繩懸掛一與螺線管共軸的金屬薄圓管，其電阻率為夕、高度為h、半徑為八厚度為d(d<G),

則(

>∕;

A.從上向下看，圓管中的感應電流為逆時針方向

圓管的感應電動勢大小為生

C.圓管的熱功率大小為空魯-

D.輕繩對圓管的拉力隨時間減小

3.迷你系繩衛(wèi)星在地球赤道正上方的電離層中，沿圓形軌道繞地飛行。系繩衛(wèi)星由兩子衛(wèi)星組成，它們之

間的導體繩沿地球半徑方向，如圖所示。在電池和感應電動勢的共同作用下，導體繩中形成指向地心的電

流，等效總電阻為人導體繩所受的安培力克服大小為/的環(huán)境阻力，可使衛(wèi)星保持在原軌道上。已知衛(wèi)星

離地平均高度為，，導體繩長為La《"），地球半徑為R,質(zhì)量為軌道處磁感應強度大小為8,方向

垂直于赤道平面。忽略地球自轉(zhuǎn)的影響。據(jù)此可得，電池電動勢為（）

遠地子衛(wèi)星

速度

導體繩

近地子衛(wèi)星II

N1赤道平面

4.如圖所示，水平放置足夠長光滑金屬導軌"c?和de,ab與加平行，6c是以O為圓心的圓弧導軌，圓弧能

左側(cè)和扇形O加內(nèi)有方向如圖的勻強磁場，金屬桿OP的。端與e點用導線相接，P端與圓弧6c接觸良好,

初始時，可滑動的金屬桿靜止在平行導軌上，若桿OP繞。點在勻強磁場區(qū)內(nèi)從b到C勻速轉(zhuǎn)動時，回

路中始終有電流，則此過程中，下列說法正確的有（）

aM

B

-3?

A.桿OP產(chǎn)生的感應電動勢恒定

B.桿OP受到的安培力不變

C.桿MN做勻加速直線運動

D.桿MN中的電流逐漸減小

二、感生電動勢

5.將四根絕緣硬質(zhì)細導線順次繞成如圖甲、乙、丙、丁的線圈，其中大圓面積均為E，小圓面積均為邑,

垂直線圈平面有一向外的隨時間f變化的磁場。磁感應強度大小8=練+k，為和%均為大于0的常量，下

A.甲圖的大圓中感應電流方向沿逆時針方向

B.乙圖的大圓和小圓總電動勢為S?）

C.丙圖的大圓和小圓總電動勢為MSLS2）

D.丁圖的大圓和小圓所受安培力的合力不為零

6.如圖（“），邊長為d的單匝正方形導線框固定在水平紙面內(nèi)，線框的電阻為心虛線MN恰好將線框分

為左右對稱的兩部分，在虛線MN左側(cè)的空間內(nèi)存在與紙面垂直的勻強磁場，規(guī)定垂直于紙面向里為磁場

的正方向，磁感應強度5隨時間f變化的規(guī)律如圖（6）。虛線/WN右側(cè)存在垂直紙面向外的勻強磁場，磁感

應強度大小恒為舔。下列說法正確的是（）

A.f。時刻，線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小為噂

B?f。時刻，線框所受安培力的合力為O

C.2%時刻，線框受到的安培力大小為警U

D.在2/。內(nèi)通過線框?qū)Ь€橫截面的電荷量為馴1

IR

7.正三角形硬質(zhì)金屬框Mc用細線懸掛在空間，處于靜止狀態(tài)，空間存在方向垂直于金屬框平面且隨時間

變化的有界勻強磁場，磁場邊界WN與金屬框.c邊平行，如圖甲所示，以垂直金屬框平面向里為磁場的正

方向，磁感應強度隨時間的變化關系圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是（）

A.O?/0時間內(nèi)和O?2z0時間內(nèi)金屬框中的感應電流方向相反

B.0~2"時間內(nèi)，金屬框中的感應電流方向始終為α→?6-c→α

C.0~2f1,時間內(nèi)，金屬框中感應電流的方向和大小始終不變

D.0~2∕°時間內(nèi)，細線拉力一直在增大

8.如圖甲所示，金屬圓環(huán)靜止在絕緣水平桌而上，垂直桌面施加豎直方向的交變磁場，取豎直向下為正方

向，磁感應強度B的變化規(guī)律如圖乙所示（不考慮金屬圓環(huán)的自感），下列說法正確的是（）

甲乙

A.在O~4時間內(nèi)，從上往下看感應電流沿逆時針方向

4

τ3T

B.在二?二時間內(nèi)，感應電流先增大后減小，方向不變

44

C.在5~T時間內(nèi)，圓環(huán)有擴張的趨勢

D.在時間內(nèi)，磁場對圓環(huán)上任一小段導線的作用力逐漸減小

三、平動切割電動勢

9.如圖所示，一光滑導軌水平放置，整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，以導軌的頂點為原點建立直角

坐標系，導軌滿足方程y2=ax,a為定值.一均勻?qū)w棒垂直于X軸在外力作用下由坐標原點開始向X軸正

方向勻速運動，運動過程中導體棒與導軌接觸良好形成閉合回路，導軌電阻不計，則導體棒運動過程中產(chǎn)

生的感應電動勢E、回路電流I、通過導體棒橫截面的電荷量q,外力做的功W隨時間t變化規(guī)律圖象正確

的是

10.如圖所示，水平桌面上平行放置兩光滑的金屬導軌，導軌相距為L一質(zhì)量為加的金屬桿垂直導軌放

置,正以速度打向左勻速運動，金屬桿左側(cè)有一矩形勻強磁場區(qū)域MNP0,磁感應強度大小為8,方向豎

直向上，正以速度也（v2<v∕）向右勻速移動，定值電阻值為R,金屬桿電阻為是R/2,其余電阻不計，則

當金屬桿剛進入磁場區(qū)域時（）

?

A.金屬棒ab兩端的電勢差U=-BLvi

「28*(…)

B.金屬棒ab的加速度大小為

3mR

c.流過電阻R的電流大小為/=竺"a

D.如只改變磁場方向，金屬棒ɑb所受安培力的大小不變，方向改變

11.如圖所示，X。），平面的第一象限內(nèi)存在垂直紙面向里的有界勻強磁場，磁場邊界與X軸成6=45。角，

邊長為心的正方形金屬框MNP。中心位于磁場邊界上，電阻為現(xiàn)使金屬框勻速向右運動至完全進入磁

場過程中，下列說法正確的是（）

A.金屬框中感應電流的大小和方向都不變

B.金屬框中磁通量的變化率變大

C.金屬框中感應電動勢的變化率不變

D.通過金屬框的電荷量為也

R

12.如圖所示，在MV右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向的勻強磁場，其磁感應強度隨時間變化的關系為8=公"

為大于零的常量）。一高為。、電阻為R的正三角形金屬線框向右勻速運動。在/=O時刻，線框底邊恰好到

達MN處;在/=7時刻，線框恰好完全進入磁場。在線框勻速進入磁場的過程中（)

A.線框中的電流始終為逆時針方向B.線框中的電流先逆時針方向，后順時針方向

C.時刻，流過線框的電流大小為幽1D.時刻，流過線框的電流大小為也至

267?212R

四、轉(zhuǎn)動切割電動勢

13.如圖所示，航天器/和衛(wèi)星8均在赤道平面內(nèi)，它通過一根長度為乙金屬桿相連，在各自的軌道上以

角速度/同步繞地球做自西向東的勻速圓周運動，不計金屬桿的質(zhì)量，則（）

A.金屬桿在地磁場中不受安培力的作用

B.安培力的方向與兩物體的環(huán)繞方向相反

C.由于存在地磁場，金屬桿上衛(wèi)星8端的電勢高于航天器Z端的電勢

D.若/、8所在平面處地磁場可視為磁感應強度大小為B的勻強磁場,則“、8兩點間電勢差的大小為1瓦九y

14.如圖所示，固定在水平面上的半徑為,?的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應強度大小為8的勻強

磁場。長為/的金屬棒，一端與圓環(huán)接觸良好，另一端固定在豎直導電轉(zhuǎn)軸OO'上，隨軸以角速度。勻速轉(zhuǎn)

動。在電刷和圓環(huán)的4點間接有阻值為R的電阻和電容為C、板間距為"的平行板電容器，有一帶電微粒

在電容器極板間處于靜止狀態(tài)。已知重力加速度為g,金屬棒接入電路的電阻為不計其他電阻和摩擦，

下列說法正確的是（）

C.電容器所帶的電荷量為:C8r%D.微粒的電荷量與質(zhì)量之比為普

2Brλω

15.一款健身車如圖甲所示，圖乙是其主要結構部件，金屬飛輪A和金屬前輪C可繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，飛輪A

和前輪C之間有金屬輻條，輻條長度等于飛輪A和前輪C的半徑之差。腳踏輪B和飛輪A通過鏈條傳動，

從而帶動前輪C在原位置轉(zhuǎn)動，在室內(nèi)就可實現(xiàn)健身。已知飛輪A的半徑為尺\,腳踏輪B的半徑為RB,前

輪C的半徑為用，整個前輪C都處在方向垂直輪面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中。將阻值為R

的電阻的α端用導線連接在飛輪A上，h端用導線連接前輪C邊緣。健身者腳蹬腳踏輪B使其以角速度。順

時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動過程不打滑,)

甲

B.前輪C轉(zhuǎn)動的角速度為孑〃

A.電阻0端的電勢高于6端的電勢

KA

c.輻條兩端的電壓為）D.電阻R的熱功率與。成正比

2砥

16.如圖所示，空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應強度為8,金屬棒MN以角速度0繞過。點的豎直

軸P0沿順時針（從上往下看）旋轉(zhuǎn)。已知NQ=2MP=2r0則（）

B.N點電勢高于。點電勢

C.NM兩點的電勢差為5Br%

D.兩點的電勢差為:8r%

五、交變電動勢

17.海浪機械能是未來可使用的綠色能源之一，利用海浪發(fā)電可加速地球上碳中和的實現(xiàn).某科技小組設

計的海浪發(fā)電裝置的俯視圖如圖所示，圓柱體磁芯和外殼之間有輻射狀磁場，它們可隨著海浪上下浮動，

磁芯和外殼之間的間隙中有固定的環(huán)形導電線圈，線圈的半徑為L電阻為廠，所在處磁場的磁感應強度大

小始終為8,磁芯和外殼隨海浪上下浮動的速度為v,V隨時間，的變化關系為v=%sin^r/,其中的7為海

浪上下浮動的周期.現(xiàn)使線圈與阻值為R的電阻形成回路，則該發(fā)電裝置在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電能為（）

4/B他T

D.-------------------------------

R+r

2B^TD吟夕

R+rR+r

18.如圖（甲）所示，勻強磁場中水平放置兩足夠長的光滑平行金屬導軌，導軌的左側(cè)接有阻值為R的電

阻和理想二極管。（正向電阻為0,反向電阻無窮大）。f=0時刻起阻值也為R的導體棒仍在外力作用下向

右運動，其速度變化規(guī)律如圖（乙）所示，運動過程中棒始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，不

計導軌電阻，則金屬棒兩端電壓Uα6隨時間f變化的關系圖像可能正確的是（）

.a________

××××

×××X

XXXX

XXXX

b

甲

19.如圖所示，M邊長為4、αd邊長為Z2的N匝矩形線圈MCd處于勻強磁場中，線圈繞垂直于磁感線的

O?！S以角速度⑷勻速轉(zhuǎn)動，/=