2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)核心素養(yǎng)提升教學(xué)案滬科版

PAGE5-第十章電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用——科學(xué)看法與責(zé)任1.(多選)(2024·山東威海市聯(lián)考)高考考生入場(chǎng)時(shí)，監(jiān)考老師要用金屬探測(cè)器對(duì)考生進(jìn)行安檢后才允許其進(jìn)入考場(chǎng)，如圖1所示。探測(cè)器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測(cè)器靠近任何金屬材料物體時(shí)，就會(huì)引起探測(cè)器內(nèi)線圈中電流改變，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出警報(bào)；靠近非金屬物體時(shí)則不發(fā)出警報(bào)。關(guān)于探測(cè)器工作原理，下列說法正確的是()圖1A.金屬探測(cè)器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.金屬探測(cè)器利用的是磁場(chǎng)對(duì)金屬的吸引作用C.金屬探測(cè)器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D.金屬探測(cè)器利用的是當(dāng)探測(cè)器靠近金屬物體時(shí)，能在金屬中形成渦流，進(jìn)而引起線圈中電流的改變解析線圈通電后會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)有金屬物體進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，通過金屬物體橫截面的磁通量發(fā)生改變，金屬物體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流，由此推斷是否有金屬物體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象是帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)使導(dǎo)體感應(yīng)起電，故選項(xiàng)A、D正確。答案AD2.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(cè)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(shì)，其E－t關(guān)系如圖2所示。假如只將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈中的E－t關(guān)系圖可能是()圖2解析若將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小將會(huì)減半，周期將會(huì)加倍，故選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤。答案D3.(2024·豐臺(tái)區(qū)模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的視線。小到手表、手機(jī)，大到電腦、電動(dòng)汽車，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無線充電從理論研發(fā)到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖3所示為某品牌的無線充電手機(jī)利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖。關(guān)于無線充電，下列說法正確的是()圖3A.無線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對(duì)手機(jī)進(jìn)行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無線充電底座，全部手機(jī)都可以進(jìn)行無線充電解析無線充電時(shí)手機(jī)接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)給充電設(shè)備通以恒定直流電時(shí)，充電設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，即不能正常充電，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；接收線圈中交變電流的頻率應(yīng)與放射線圈中交變電流的頻率相同，選項(xiàng)C正確；被充電手機(jī)內(nèi)部，應(yīng)當(dāng)有一類似金屬線圈的部件與手機(jī)電池相連，當(dāng)有交變磁場(chǎng)時(shí)，則產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，那么一般手機(jī)由于沒有金屬線圈，所以不能夠利用無線充電設(shè)備進(jìn)行充電，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案C4.(多選)(2024·江蘇單科，6)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，磁體旁邊的金屬弦被磁化，因此弦振動(dòng)時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音，下列說法正確的有()圖4A.選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B.取走磁體，電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.弦振動(dòng)過程中，線圈中的電流方向不斷改變解析銅質(zhì)弦為非磁性材料，不能被磁化，選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若取走磁體，金屬弦不能被磁化，其振動(dòng)時(shí)，不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電吉他不能正常工作，B項(xiàng)正確；由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，C項(xiàng)正確；弦振動(dòng)過程中，穿過線圈的磁通量大小不斷改變，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向不斷改變，D項(xiàng)正確。答案BCD二、“桿＋導(dǎo)軌＋電阻”模型——“科學(xué)思維”之“模型建構(gòu)”及“科學(xué)推理”5.(2024·濟(jì)南月考)如圖5所示，甲、乙、丙中除導(dǎo)體棒ab可動(dòng)外，其余部分均固定不動(dòng)。圖甲中的電容器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視，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(chǎng)中，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，若給導(dǎo)體棒ab一個(gè)向右的初速度v0，ab的最終運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是()圖5A.三種狀況下，ab最終都是做勻速運(yùn)動(dòng)B.圖甲、丙中ab最終將以某速度做勻速運(yùn)動(dòng)；圖乙中ab最終靜止C.圖甲、丙中ab最終將以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)D.三種狀況下，ab最終均靜止解析圖甲中，當(dāng)電容器C兩端電壓等于ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，回路電流為零，ab做勻速運(yùn)動(dòng)；圖乙中，ab在F安作用下做減速運(yùn)動(dòng)直至靜止；圖丙中，若BLv0＜E，ab先做加速運(yùn)動(dòng)至BLv＝E時(shí)，回路中電流為零，ab再做勻速運(yùn)動(dòng)，若BLv0＞E，ab先做減速運(yùn)動(dòng)至BLv＝E時(shí)，回路中電流為零，ab再做勻速運(yùn)動(dòng)；若BLv0＝E，回路中電流為零，ab勻速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。答案B6.(多選)如圖6所示，兩根足夠長(zhǎng)光滑平行金屬導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.9m，與水平面夾角θ＝30°，正方形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T，方向垂直于斜面對(duì)上。甲、乙是兩根質(zhì)量相同、電阻均為R＝4.86Ω的金屬桿，垂直于導(dǎo)軌放置。甲置于磁場(chǎng)的上邊界ab處，乙置于甲上方l處?，F(xiàn)將兩金屬桿由靜止同時(shí)釋放，并馬上在甲上施加一個(gè)沿導(dǎo)軌方向的拉力F，甲始終以a＝5m/s2的加速度沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，g＝10m/s2。則()圖6A.甲穿過磁場(chǎng)過程中拉力F不變B.每根金屬桿的質(zhì)量為0.2kgC.乙穿過磁場(chǎng)過程中安培力的功率是2WD.乙穿過磁場(chǎng)過程中，通過整個(gè)回路的電荷量為eq\f(1,6)C解析甲穿過磁場(chǎng)過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)，故速度不斷增加，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)漸漸變大，回路的電流增大，安培力變大，依據(jù)F＋mgsinθ－F安＝ma可知，拉力F漸漸變大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度滿意mglsin30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，v0＝3m/s；乙進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，則mgsin30°＝BIl；因?yàn)橐疫M(jìn)入磁場(chǎng)之前與甲的加速度相同，均為5m/s2，故當(dāng)乙進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，甲剛好出離磁場(chǎng)，此時(shí)E＝BLv0，I＝eq\f(E,2R)，聯(lián)立解得m＝0.2kg，選項(xiàng)B正確；乙穿過磁場(chǎng)過程中安培力的功率P＝F安v0＝mgsin30°v0＝2×eq\f(1,2)×3W＝3W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；乙穿過磁場(chǎng)過程中，通過整個(gè)回路的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(Bl2,2R)＝eq\f(2×0.92,2×4.86)C＝eq\f(1,6)C，選項(xiàng)D正確。答案BD7.如圖7所示，兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌(不計(jì)電阻)，由一段圓弧部分與一段無限長(zhǎng)的水平部分組成，其水平部分加有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，導(dǎo)軌水平部分上靜止放置一金屬棒cd，質(zhì)量為2m，電阻為2r。另一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab，從圓弧部分M處由靜止釋放下滑至N處進(jìn)入水平部分，棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，圓弧部分MN半徑為R，所對(duì)圓心角為60°，重力加速度為g。求：圖7(1)ab棒在N處進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)速度是多大？此時(shí)棒中電流是多少？(2)cd棒能達(dá)到的最大速度是多大？(3)cd棒由靜止到達(dá)最大速度過程中，系統(tǒng)所能釋放的熱量是多少？解析(1)ab棒由M下滑到N過程中機(jī)械能守恒，故mgR(1－cos60°)＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(gR)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)瞬間，回路中電流強(qiáng)度I＝eq\f(E,2r＋r)＝eq\f(Bl\r(gR),3r)(2)ab棒在安培力作用下做減速運(yùn)動(dòng)，cd棒在安培力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩棒速度達(dá)到相同速度v′時(shí)，電路中電流為零，安培力為零，cd達(dá)到最大速度。運(yùn)用動(dòng)量守恒定律得mv＝(2m＋m)v′，解得v′＝