2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)11 電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用（含解析）

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1、專題限時(shí)集訓(xùn)(十一) (建議用時(shí)：40分鐘) [專題通關(guān)練] 1．(2019·貴陽期末)如圖甲所示，在同一平面內(nèi)有兩個(gè)絕緣金屬細(xì)圓環(huán)A、 B，兩環(huán)重疊部分的面積為圓環(huán)A面積的一半，圓環(huán)B中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，以甲圖圓環(huán)B中所示的電流方向?yàn)樨?fù)，則A環(huán)中(　　) A．沒有感應(yīng)電流 B．有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 C．有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流 D．感應(yīng)電流先沿順時(shí)針方向，后沿逆時(shí)針方向 B　[由于A環(huán)中磁通量變化，所以A環(huán)中有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯誤；根據(jù)楞次定律，A環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，選項(xiàng)B正確，C、D錯誤。] 2.(2019·上海寶山區(qū)聯(lián)考)如圖，a、b、c

2、三個(gè)上下平行的圓形線圈同軸水平放置，現(xiàn)閉合b線圈中的電鍵S，則在閉合S的瞬間，由上向下觀察(　　) A．a(chǎn)、c線圈中無感應(yīng)電流 B．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿順時(shí)針方向 C．a(chǎn)、c線圈中的感應(yīng)電流都沿逆時(shí)針方向 D．a(chǎn)、c線圈中感應(yīng)電流的方向相反 B　[閉合時(shí)，b線圈中電流由上向下觀察逆時(shí)針方向，根據(jù)安培定則，穿過a、c線圈的磁場方向向上，磁通量增大，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向向下，由安培定則判斷，由上向下觀察a、c線圈的感應(yīng)電流均為順時(shí)針方向；故選B。] 3．(2019·江西南昌一模)一位物理老師制作了一把如圖所示的“簡易銅絲琴”。他是這么做的：在一塊木板上固定兩顆螺絲

3、釘，將一根張緊的銅絲纏繞在兩顆螺絲釘之間，擴(kuò)音器通過導(dǎo)線與兩螺絲釘連接，銅絲旁邊放置一塊磁鐵，用手指撥動銅絲，擴(kuò)音器上就發(fā)出了聲音。根據(jù)上面所給的信息，下面說法正確的是(　　) A．銅絲的振動引起空氣振動而發(fā)出聲音 B．振動的銅絲切割磁感線產(chǎn)生直流電流 C．該“簡易銅絲琴”將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．利用這一裝置所揭示的原理可制成發(fā)電機(jī) D　[手指撥動銅導(dǎo)線發(fā)聲是由于銅導(dǎo)線振動時(shí)切割磁感線產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，電流通過擴(kuò)音器放大后發(fā)聲，選項(xiàng)A、B錯誤；該“簡易銅絲琴”將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以利用這一裝置所揭示的原理可制成發(fā)電機(jī)，選項(xiàng)C錯誤，D正確。] 4．(2019·北京懷柔區(qū)聯(lián)考)

4、如圖所示，左右兩套裝置完全相同，用導(dǎo)線懸掛的金屬細(xì)棒ab、cd分別位于兩個(gè)蹄形磁鐵的中央，懸掛點(diǎn)用導(dǎo)線分別連通?，F(xiàn)用外力使ab棒向右快速擺動，則此時(shí)cd棒受到的安培力方向及這個(gè)過程中右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于(　　) A．cd棒受到的安培力向右，右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于電動機(jī) B．cd棒受到的安培力向左，右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于發(fā)電機(jī) C．cd棒受到的安培力向右，右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于發(fā)電機(jī) D．cd棒受到的安培力向左，右側(cè)裝置的工作原理相當(dāng)于電動機(jī) A　[ab棒向右切割磁感線，根據(jù)右手定則可知，感應(yīng)電流方向由b到a，則cd中電流由c到d，再根據(jù)左手定則可知，cd中電流受力向右；

5、右側(cè)裝置的運(yùn)動屬于電流在磁場中受力運(yùn)動，故相當(dāng)于電動機(jī)。故選A。] 5．(2019·河南濮陽一模)如圖甲所示，光滑“∠”形金屬支架ABC固定在水平面上，支架處在垂直于水平面向下的勻強(qiáng)磁場中，一金屬導(dǎo)體棒EF放在支架上，用一輕桿將導(dǎo)體棒與墻固定連接，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，取垂直于水平面向下為正方向，則下列說法中正確的是(　　) 甲　　　　　　 乙 A．t1時(shí)刻輕桿對導(dǎo)體棒的作用力最大 B．t2時(shí)刻輕桿對導(dǎo)體棒的作用力最大 C．t2到t3時(shí)間內(nèi)，輕桿對導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小 D．t2到t4時(shí)間內(nèi)，輕桿對導(dǎo)體棒的作用力方向不變 C　[由E＝n，可知t1時(shí)刻感應(yīng)

6、電動勢為0，感應(yīng)電流為0，安培力為0，輕桿對導(dǎo)體棒的作用力為0，故選項(xiàng)A錯誤；t2時(shí)刻感應(yīng)電動勢為最大，感應(yīng)電流最大，但磁場為0，安培力為0，輕桿對導(dǎo)體棒的作用力為0，故選項(xiàng)B錯誤；t2到t3時(shí)間內(nèi)，安培力先增大后減小，所以輕桿對導(dǎo)體棒的作用力先增大后減小，故選項(xiàng)C正確；t2到t4時(shí)間內(nèi)，感應(yīng)電流方向改變，安培力方向改變，則輕桿對導(dǎo)體棒的作用力方向改變，故選項(xiàng)D錯誤。] 6．(2019·山東日照聯(lián)考)如圖甲所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，若線圈ab中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖線如圖乙所示，則在這段時(shí)間內(nèi)，下列關(guān)于線圈cd中產(chǎn)生的感應(yīng)電流icd與時(shí)間t的關(guān)系圖線，可能正確的是(　　)

7、甲　　　　　　乙 D　[由圖乙可知，在t＝0時(shí)刻，圖線的斜率最大，即電流變化最快，電流產(chǎn)生的磁場變化最快，cd線圈中的磁通量變化最快，所以此時(shí)在cd線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，由于漏磁現(xiàn)象，此時(shí)的最大電流比ab中的電流小，綜上所述，對比各項(xiàng)可得D正確。] 7.如圖，水平放置兩個(gè)同心金屬半圓環(huán)，半徑分別為r和2r，兩環(huán)間分布著垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在兩環(huán)間連接一個(gè)電容為C的電容器，c、d是電容器的兩個(gè)極板，ab是可繞圓心轉(zhuǎn)動，長為r的金屬桿，沿半徑方向放置在兩環(huán)間且接觸良好。現(xiàn)讓金屬桿ab繞圓心以恒定角速度ω沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。不計(jì)一切電阻，則下列說法正確的是(　　)

8、A．電容器c極板帶負(fù)電 B．cd間電壓逐漸增大 C．金屬棒ab產(chǎn)生的電動勢為Bωr2 D．電容器所帶電荷量為CBωr2 D　[根據(jù)右手定則可知，ab棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，a端為低電勢，b端為高電勢，則電容器c板帶正電，d板帶負(fù)電，故A錯誤；根據(jù)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為：E＝BLv＝Brω×＝Br2ω，故B、C錯誤；根據(jù)電容器電荷量的計(jì)算公式得：Q＝CU＝CBωr2，故D正確。] 8．(多選)如圖所示，一電阻不計(jì)的金屬棒AO在勻強(qiáng)磁場中繞平行于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向的軸(過O點(diǎn))勻速轉(zhuǎn)動，OC＝AC＝L＝0.5 m，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B＝2 T、方向垂直紙面向里，金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度為ω＝

9、10 rad/s，內(nèi)、外兩金屬圓環(huán)分別與C、A良好接觸并各引出一接線柱與外電阻R＝10 Ω相接(圖中未畫出)，兩金屬圓環(huán)圓心皆為O，且電阻均不計(jì)，則(　　) A．金屬棒中有從C到A的感應(yīng)電流 B．外電阻R中的電流為0.75 A C．金屬棒繞O軸轉(zhuǎn)一圈，通過電阻R的電荷量為零 D．金屬棒AC間電壓為7.5 V ABD　[由右手定則可知，金屬棒相當(dāng)于電源，且A是電源的正極，即金屬棒中有從C到A的感應(yīng)電流，故選項(xiàng)A正確；金屬棒以角速度ω＝10 rad/s轉(zhuǎn)動，在接入電路部分AC上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E＝BLv＝BL·＝＝7.5 V，則回路中電流為：I＝＝0.75 A，故選項(xiàng)B正確；在金

10、屬棒繞O轉(zhuǎn)動一圈的過程中，因?yàn)殡娏鞯姆较蛞恢睕]有改變，故通過電阻R的電荷量一定不為零，故選項(xiàng)C錯誤；因?yàn)榻饘侔舻碾娮璨挥?jì)，即電源沒有內(nèi)阻，電動勢全部輸出加在電阻R上，則金屬棒兩端電壓與電阻R兩端電壓相等，為7.5 V，故選項(xiàng)D正確。] [能力提升練] 9．(多選)(2019·衡水金卷)如圖所示，金屬圓環(huán)放置在水平桌面上，一個(gè)質(zhì)量為m的圓柱形永磁體軸線與圓環(huán)軸線重合，永磁體下端為N極，將永磁體由靜止釋放，永磁體下落h高度到達(dá)P點(diǎn)時(shí)速度大小為v，向下的加速度大小為a，圓環(huán)的質(zhì)量為M，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則(　　) A．俯視看，圓環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向 B．永磁體下落的整個(gè)過

11、程先加速后減速，下降到某一高度時(shí)速度可能為零 C．永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)，圓環(huán)對桌面的壓力大小為Mg＋mg－ma D．永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)，圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh＋mv2 AC　[磁鐵下落時(shí)，根據(jù)楞次定律可得，俯視看，圓環(huán)中感應(yīng)電流沿逆時(shí)針方向，選項(xiàng)A正確；永磁體下落的整個(gè)過程，開始時(shí)速度增加，產(chǎn)生感應(yīng)電流增加，磁鐵受到向上的安培力變大，磁鐵的加速度減小，根據(jù)楞次定律可知“阻礙”不是“阻止”，即磁鐵的速度不可能減到零，否則安培力就是零，物體還會向下運(yùn)動，選項(xiàng)B錯誤；永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律：mg－F安＝ma；對圓環(huán)：Mg＋F安＝N，則N＝Mg＋mg－ma，由牛頓第三定律可知圓環(huán)

12、對桌面的壓力大小為Mg＋mg－ma，選項(xiàng)C正確；由能量守恒定律可得，永磁體運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)，圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱為mgh－mv2，選項(xiàng)D錯誤；故選A、C。] 10．(易錯題)(2019·河北衡水中學(xué)模擬)如圖所示，MN、PQ兩平行光滑水平導(dǎo)軌分別與半徑r＝0.5 m的相同豎直半圓導(dǎo)軌在N、Q端平滑連接，M、P端連接定值電阻R，質(zhì)量M＝2 kg的cd絕緣桿垂直靜止在水平導(dǎo)軌上，在其右側(cè)至N、Q端的區(qū)域內(nèi)充滿豎直向上的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)有質(zhì)量m＝1 kg的ab金屬桿以初速度v0＝12 m/s水平向右與cd絕緣桿發(fā)生正碰后，進(jìn)入磁場并最終未滑出，cd絕緣桿則恰好能通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)，不計(jì)其它電阻和摩擦，ab金

13、屬桿始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，取g＝10 m/s2，求： (1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí)的速度大小v； (2)電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。 [解析]　(1)cd絕緣桿通過半圓導(dǎo)軌最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律有： Mg＝M 解得：v＝ m/s。 (2)碰撞后cd絕緣桿以速度v2滑至最高點(diǎn)的過程中，由動能定理有： －Mg·2r＝Mv2－Mv 解得：v2＝5 m/s 由于cd是絕緣桿，所以不通過電流，所以碰后在水平軌道上一直勻速運(yùn)動， 則碰撞后cd絕緣桿的速度：v2＝5 m/s 兩桿碰撞過程動量守恒，有： mv0＝mv1＋Mv2 解得碰撞后ab金屬桿的速度v1＝2 m/s

14、 ab金屬桿進(jìn)入磁場后由能量守恒定律有：mv＝Q 解得：Q＝2 J。 [答案]　(1) m/s　(2)2 J 易錯點(diǎn)評：綜合分析電磁感應(yīng)中的能量、動量問題易出現(xiàn)三類錯誤：(1)應(yīng)用動量定理時(shí)注意選取正方向。(2)應(yīng)用動量守恒定律時(shí)注意守恒條件，如本題中，碰撞前后動量守恒。(3)應(yīng)用能量守恒定律求焦耳熱時(shí)要注意熱量的分配。 11．(2019·杭州聯(lián)考)如圖所示，虛線框內(nèi)為某種電磁緩沖車的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要部件為緩沖滑塊K和質(zhì)量為m的緩沖車廂。在緩沖車的底板上，沿車的軸線固定著兩個(gè)光滑水平絕緣導(dǎo)軌PQ、MN。緩沖車的底部，安裝電磁鐵(圖中未畫出)，能產(chǎn)生垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感

15、應(yīng)強(qiáng)度為B。導(dǎo)軌內(nèi)的緩沖滑塊K由高強(qiáng)度絕緣材料制成，滑塊K上繞有閉合矩形線圈abcd，線圈的總電阻為R，匝數(shù)為n，ab邊長為L。假設(shè)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，此后線圈與軌道的磁場作用力使緩沖車廂減速運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)緩沖，一切摩擦阻力不計(jì)。 (1)求滑塊K的線圈中最大感應(yīng)電動勢的大??； (2)若緩沖車廂向前移動距離L后速度為零，則此過程線圈abcd中通過的電荷量和產(chǎn)生的焦耳熱各是多少？ (3)若緩沖車以v0速度與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，求此后緩沖車廂的速度v隨位移x的變化規(guī)律？ (4) 若緩沖車以v0速度與障礙物C碰撞后，要使導(dǎo)軌右端不碰到障礙物，則緩沖

16、車與障礙物C碰撞前，導(dǎo)軌右端與滑塊K的cd邊距離至少多大？ [解析]　(1)緩沖車以速度v0與障礙物C碰撞后，滑塊K立即停下，滑塊相對磁場的速度大小為v0，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，則有Em＝nBLv0。 (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E＝n，其中ΔΦ＝BL2 由歐姆定律得＝ 又＝ 代入整理得此過程線圈abcd中通過的電荷量為 q＝n 由功能關(guān)系得線圈產(chǎn)生的焦耳熱為 Q＝mv。 (3)位移為x時(shí)通過的電荷量為 q＝n＝ 由動量定理可得－F安t＝mv－mv0 －nBILt＝mv－mv0 －nBLq＝mv－mv0 解得v＝－＋v0。 (4)由v＝－＋v0當(dāng)v＝0時(shí)可

17、求得x＝。 [答案]　(1)nBLv0　(2)　mv　(3)v＝－＋v0　(4) 題號 內(nèi)容 押題依據(jù) 核心考點(diǎn) 核心素養(yǎng) 1. 電磁感應(yīng)電容器充放電 以日常生活的小實(shí)驗(yàn)為背景 實(shí)驗(yàn)探究：立足教材，用于實(shí)踐 2. 楞次定律拓展應(yīng)用 以生活實(shí)際為背景 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：立足教材，學(xué)以致用 1.一個(gè)簡易的電磁彈射玩具如圖所示。線圈、鐵芯組合充當(dāng)炮筒，硬幣充當(dāng)子彈?，F(xiàn)將一個(gè)金屬硬幣放在鐵芯上(金屬硬幣半徑略大于鐵芯半徑)，電容器剛開始時(shí)處于無電狀態(tài)，則下列說法正確的是(　　) A．要將硬幣射出，可直接將開關(guān)撥到2 B．當(dāng)開關(guān)撥向1時(shí)，有短暫電流出現(xiàn)，且電容器上

18、板帶負(fù)電 C．當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間，鐵芯中的磁通量減小 D．當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間，硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場 D　[電容器剛開始時(shí)處于無電狀態(tài)，直接將開關(guān)撥到2，則不能將硬幣射出，選項(xiàng)A錯誤；當(dāng)開關(guān)撥向1時(shí)，電容器充電，有短暫電流出現(xiàn)，且電容器上板帶正電，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)開關(guān)由1撥向2瞬間，電容器放電，鐵芯中產(chǎn)生的向下的磁通量增加，根據(jù)楞次定律，則硬幣中會產(chǎn)生向上的感應(yīng)磁場，選項(xiàng)C錯誤，D正確；故選D。] 2.(2019·湖南省衡陽聯(lián)考)如圖所示是某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的電梯墜落的應(yīng)急安全裝置，在電梯轎廂上安裝永久磁鐵，并在電梯的井壁上鋪設(shè)線圈，這樣可以在電梯突然墜落時(shí)減小對人員的傷

19、害，關(guān)于該裝置，下列說法正確的是(　　) A．當(dāng)電梯突然墜落時(shí)，該安全裝置可使電梯停在空中 B．當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí)，閉合線圈A、B中的電流方向相反 C．當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí)，只有閉合線圈A在阻礙電梯下落 D．當(dāng)電梯墜落至永久磁鐵在圖示位置時(shí)，只有閉合線圈B在阻礙電梯下落 B　[若電梯突然墜落，閉合線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會阻礙磁鐵的相對運(yùn)動，可起到應(yīng)急避險(xiǎn)作用，但不能阻止磁鐵的運(yùn)動，故A錯誤；當(dāng)電梯墜落至如圖位置時(shí)，閉合線圈A中向上的磁場減弱，感應(yīng)電流的方向從上向下看是逆時(shí)針方向，B中向上的磁場增強(qiáng)，感應(yīng)電流的方向從上向下看是順時(shí)針方向，可知A與B中感應(yīng)電流方向相反，故B正確；結(jié)合A的分析可知，當(dāng)電梯墜落至如圖位置時(shí)，閉合線圈A、B都在阻礙電梯下落；故C、D錯誤；故選B。] - 9 -