L单元 电磁感应

1、L单元电磁感应L1电磁感应现象、楞次定律14K12014·新课标全国卷 在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是()A将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化14D解析 本题考查了感应电流产生的条件产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流本题中的

2、A、B选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确C选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，产生感应电流，因此D选项正确8L1 B7(16分)2014·重庆卷 某电子天平原理如题8图所示，E形磁铁的两侧为N极，中心为S极，两极间的磁感应强度大小均为B，磁极宽度均为L，忽略边缘效应，一正方形线圈套于中心磁极，其骨架与秤盘连为一体，线圈两端C、D与外电路连接，当质量为m的重物放在秤盘上时，弹簧被压缩，秤盘和线圈一起

3、向下运动(骨架与磁极不接触)，随后外电路对线圈供电，秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止，由此时对应的供电电流I可确定重物的质量，已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问题8图(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？(2)供电电流I是从C端还是D端流入？求重物质量与电流的关系(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？8答案 (1)从C端流出(2)从D端流入(3)本题借助安培力来考查力的平衡，同时借助力的平衡来考查受力平衡的临界状态解析 (1)感应电流从C端流出(2)设线圈受到的安培力为FA，外加电流从D端流入由FAmg和FA2nBIL

4、得mI(3)设称量最大质量为 m0.由mI和PI2R得m015L1、C52014·广东卷 如图8所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()A在P和Q中都做自由落体运动B在两个下落过程中的机械能都守恒C在P中的下落时间比在Q中的长D落至底部时在P中的速度比在Q中的大15C解析 磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力，因此磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，选项A、B错误；磁块在塑料管中运动时，只受重力的作用，做自由落体运动，机械能守恒，磁块落至底部时，根据直线运

5、动规律和功能关系，磁块在P中的下落时间比在Q中的长，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项C正确，选项D错误20L12014·全国卷 很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐让条形磁铁从静止开始下落条形磁铁在圆筒中的运动速率()A均匀增大B先增大，后减小C逐渐增大，趋于不变D先增大，再减小，最后不变20 C解析 本题考查楞次定律、法拉第电磁感应定律竖直圆筒相当于闭合电路，磁铁穿过闭合电路，产生感应电流，根据楞次定律，磁铁受到向上的阻碍磁铁运动的安培力，开始时磁铁的速度小，产生的感应电流也小，安培力也小，磁铁加

6、速运动，随着速度的增大，产生的感应电流增大，安培力也增大，直到安培力等于重力的时候，磁铁匀速运动所以C正确32014·浙江效实中学摸底如图X21­2所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化，下列说法正确的是()图X21­2A当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小B当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大C当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变3AD解析 由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小取决于磁通量的变化率，与磁感应强度的增与减无关，选项A、D正确42014&

7、#183;石家庄二检法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机如图X21­3所示，用紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转下列说法正确的是()图X21­3A回路中电流的大小变化，方向不变B回路中电流的大小不变，方向变化C回路中电流的大小和方向都周期性变化D回路中电流的方向不变，从b导线流进电流表4D解析 圆盘辐向垂直切割磁感线，由EBr2可得，电动势的大小一定，则电流的大小一定；由右手定则可知，电流方向从圆盘边缘流向圆心

8、，电流从b导线流进电流表，选项D正确52014·浙江六校联考如图X21­4所示，A为多匝线圈，与开关、滑动变阻器相连后接入M、N间的交流电源，B为一个接有小灯珠的闭合多匝线圈，下列关于小灯珠发光情况的说法正确的是()图X21­4A闭合开关后小灯珠可能发光B若闭合开关后小灯珠发光，则再将B线圈靠近A，则小灯珠更亮C闭合开关瞬间，小灯珠才能发光D若闭合开关后小灯珠不发光，将滑动变阻器的滑片左移后，小灯珠可能会发光5AB解析 闭合开关后，A产生交变磁场，穿过B的磁通量发生变化，小灯珠通电后可能发光，选项A正确，选项C错误；闭合开关后再将B靠近A，穿过B的磁通量的变化率增

9、大，产生的感应电动势增大，小灯珠更亮，选项B正确；闭合开关后小灯珠不发光，将滑动变阻器的滑片左移后，A中的电流减小，穿过B的磁通量的变化率减小，小灯珠不会发光，选项D错误 L2法拉第电磁感应定律、自感6k1l12014·四川卷 如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小质量为0.2 kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1 m的正方形，其有效电阻为0.1 .此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B(0.40.2t) T，图示磁场方向为

10、正方向框、挡板和杆不计形变则()At1 s时，金属杆中感应电流方向从C到DBt3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CCt1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 NDt3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N6AC解析 由于B(0.40.2 t) T，在t1 s时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向从C到D，A正确在t3 s时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以判断，金属杆中感应电流方向仍然是从C到D，B错误由法拉第电磁感应定律得ESsin 30°0.1 V，由闭合电路的欧姆定律得电路电流I1 A，在t1 s时，B0.2 T，方向

11、斜向下，电流方向从C到D，金属杆对挡板P的压力水平向右，大小为FPBILsin 30°0.1 N，C正确同理，在t3 s时，金属杆对挡板H的压力水平向左，大小为FHBILsin 30°0.1 N，D错误22014·江苏卷 如图X21­1所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为()图X21­1A. B. C. D.2 B解析 根据法拉第电磁感应定律知Enn，这里的S指的是线圈在磁场中的有效面积，即S，故En，因此

12、B项正确72014·吉林九校联考如图X21­7所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按BB0kx(x0，B0、k为常量)的规律均匀增大位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动若规定电流沿abcda的方向为正方向，则从t0到tt1的时间间隔内，图X21­8中关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图像正确的是()图X21­77A解析 线框abcd向右匀速运动，穿过线框的磁通量均匀增加，由法拉第电磁感应定律知线框中产生恒定电流，由楞次定律知产生顺时针方向的电流，选项A正确L3电磁感应与电路的综合16

13、L32014·山东卷 如图所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好，在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示不计轨道电阻以下叙述正确的是()AFM向右 BFN向左CFM逐渐增大 DFN逐渐减小16 BCD解析 根据安培定则可判断出，通电导线在M区产生竖直向上的磁场，在N区产生竖直向下的磁场当导体棒匀速通过M区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力向左当导体棒匀速通过N区时，由楞次定律可知导体棒受到的安培力也向左选项B正确设导体棒的电阻为r，轨道的宽度为L，导体棒产生的感应电

14、流为I，则导体棒受到的安培力F安BILBL，在导体棒从左到右匀速通过M区时，磁场由弱到强，所以FM逐渐增大；在导体棒从左到右匀速通过N区时，磁场由强到弱，所以FN逐渐减小选项C、D正确L4电磁感应与力和能量的综合3. 2014·深圳一模 图X22­3甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示则列车的运动情况可能是()图X22­3A匀速运动 B匀加速运动C匀减速运动 D变加速运动3C解析 当列车通过线圈时，线圈的左边或右边切割磁感线，由EBLv可得电动

15、势的大小由速度v决定，由图像可得线圈产生的感应电动势均匀减小，则列车做匀减速运动，选项C正确82014·广州一模如图X22­9所示，匀强磁场垂直于铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动通过电刷把铜环、环心与两块竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间的M点，被拉起到水平位置；合上开关S，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧已知磁感应强度为B，a的角速度为，长度为l，电阻为r，R1R22r，铜环的电阻不计，P、Q两板的间距为d，小球的质量为m、带电荷量为q，

16、重力加速度为g.求：(1)a匀速转动的方向； (2)P、Q间电场强度E的大小；(3)小球通过N点时对细线拉力F的大小图X22­98. (1)导体棒a沿顺时针方向转动(2)(3)3mg解析 (1)依题意可知，P板带正电，Q板带负电由右手定则可知，导体棒a沿顺时针方向转动(2)导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势的大小Bl2由闭合电路的欧姆定律有I由欧姆定律可知，PQ间的电压UPQIR2故PQ间匀强电场的电场强度E由以上各式解得E.(3)设细绳的长度为L，小球到达N点时速度为v，由动能定理可得mgLEqLmv2又Fmg由以上各式解得F3mg.22014·广州四校

17、联考如图X23­2所示，金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好，匀强磁场的方向竖直向下则ab棒在恒力F作用下向右运动的过程中，有()图X23­2A安培力对ab棒做正功B安培力对cd棒做正功Cabdca回路的磁通量先增加后减少DF做的功等于回路产生的总热量和系统动能的增量之和2BD解析 ab棒向右运动产生感应电流，电流通过cd棒，cd棒受向右的安培力作用随之向右运动设ab、cd棒的速度分别为v1、v2，运动刚开始时，v1>v2，回路的电动势E，电流为逆时针方向，ab、cd棒所受的安培力方向分别向左、向右，安培力分别对ab、cd棒做负功、正功，选项A错误

18、，选项B正确；导体棒最后做加速度相同、速度不同的匀加速运动，且v1>v2，abdca回路的磁通量一直增加，选项C错误；对系统，由动能定理可知， F做的功和安培力对系统做的功的代数和等于系统动能的增量，而安培力对系统做的功等于回路中产生的总热量，选项D正确3. 2014·孝感模拟如图X23­3所示，两根等高光滑的圆弧轨道半径为r、间距为L，轨道的电阻不计在轨道的顶端连有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道的最低位置cd开始，在拉力作用下以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中()图X

19、23­3A通过R的电流方向为由内向外B通过R的电流方向为由外向内CR上产生的热量为D通过R的电荷量为3BC解析 由右手定则可知，电流方向为逆时针方向，选项B正确；通过R的电荷量q，选项D错误；金属棒产生的瞬时感应电动势EBLv0cos t，有效值E有，R上产生的热量Qt·，选项C正确L5电磁感应综合24L52014·浙江卷 某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示一个半径为R0.1 m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R的金属棒OA，A端与导轨接触良好，O端固定在圆心处的转轴上转轴的左端有一个半径为r的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动圆盘上绕有不可伸长

20、的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg的铝块在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 Ta点与导轨相连，b点通过电刷与O端相连测量a、b两点间的电势差U可算得铝块速度铝块由静止释放，下落h0.3 m时，测得U0.15 V(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10 m/s2)第24题图(1)测U时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？(2)求此时铝块的速度大小；(3)求此下落过程中铝块机械能的损失24答案 (1)正极(2)2 m/s(3)0.5 J解析 本题考查法拉第电磁感应定律、右手定则等知识和分析综合及建模能力(1)

21、正极(2)由电磁感应定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s(3)Emghmv2E0.5 J25L52014·新课标卷 半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒和导轨的电阻均可忽略重力加速度大小g.求(1

22、)通过电阻R的感应电流的方向和大小：(2)外力的功率25. 答案 (1)从C端流向D端(2)mgr解析 (1)在t时间内，导体棒扫过的面积为St(2r)2r2根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端由欧姆定律可知，通过电阻R的感应电流的大小I满足I联立式得I.(2)在竖直方向有mg2N0式中，由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为N，两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为fN在t时间内，导体棒在内、外圆轨上扫过的弧长为l1rt和l22rt克服摩擦力做的总功为Wff(l1l

23、2)在t时间内，消耗在电阻R上的功为WRI2Rt根据能量转化和守恒定律知，外力在t时间内做的功为WWfWR外力的功率为P由至12式得Pmgr33L5答案 (1)BCE(2)()320 K()p0解析 (1)悬浮在水中的花粉的布朗运动是花粉颗粒的无规律运动，反映了水分子的无规则运动，A项错误；空中的小雨滴表面有张力，使小雨滴呈球形，B项正确；液晶具有各向异性，利用这个特性可以制成彩色显示器，C项正确；高原地区的气压低，因此水的沸点低，D项错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，主要是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸热，从而温度降低的缘故，E正确(2)(i)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不

24、动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，设气缸容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度T2，按题意，气缸B的容积为V1V0V0V2V0V0V0由式和题给数据得T2320 K(ii)活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直到活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1，压强为p1，末态体积 V2，压强p2 ，由题给数据和玻意耳定律有V1V0，p1p0，V2V0p1V1p2V2得p2p0.24L5(20分)导体切割磁感线的运动可以从宏观和微观两个角度来认识如图所示，固定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导

25、线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做匀速运动，速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形成闭合电路已知导线MN电阻为R，其长度L恰好等于平行轨道间距，磁场的磁感应强度为B.忽略摩擦阻力和导线框的电阻(1) 通过公式推导验证：在t时间内，F对导线MN所做的功W等于电路获得的电能W电，也等于导线MN中产生的热量Q; (2)若导线MN的质量m8.0 g、长度L0.10 m，感应电流I1.0 A，假设一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导线长度方向定向移动的平均速率ve(下表中列出一些你可能会用到的数据)；阿伏伽德罗常数NA6.0×1023 mol1元电荷e

26、1.6×1019 C导线MN的摩尔质量 6.0×102 kg/mol(3) 经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线MN中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力f的表达式52014·襄阳模拟在如图X23­5所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场，区域的磁场方向垂直于斜面向上，区域的磁场方向垂直于斜面向下，磁场的宽度均为L.一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框由静止开始沿斜面下滑

27、，当ab边刚越过GH进入磁场区域时，恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，又恰好以速度v2做匀速直线运动，ab从进入GH到运动至MN与JP的中间位置的过程中的，线框动能的变化量为Ek，重力对线框做的功为W1，安培力对线框做的功为W2，下列说法中正确的有()图X23­5A在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1Bab从进入GH到运动至MN与JP的中间位置的过程中机械能守恒Cab从进入GH到运动至MN与JP的中间位置的过程中，有(W1Ek)的机械能转化为电能Dab从进入GH到运动至MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量EkW1W25CD解析 根据

28、平衡条件，线框第一次做匀速运动时有mgsin ，第二次做匀速运动时有mgsin ，则v2<v1，选项A错误；ab进入磁场后，安培力做负功，机械能减少，选项B错误；ab从进入GH到运动至JP与MN的中间位置，由动能定理有W1W2Ek，选项D正确；线框克服安培力做的功为W2，等于产生的电能，且W2W1Ek，选项C正确62014·江西九校联考如图X23­6所示，空间存在一个有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面(纸面)垂直，磁场的宽度为l.一个质量为m、边长也为l的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在的平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行t0时刻

29、导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I)，导线框的速度为v0，经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置)，导线框的速度刚好为零，此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置I(不计空气阻力)则()图X23­6A上升过程中，导线框的加速度逐渐减小B上升过程中，导线框克服重力做功的平均功率小于下降过程中重力做功的平均功率C上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多D上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等6AC解析 上升过程中，导线框的加速度a1随速度v的减小而减小，选项A正确；下降过程中，导线框的加速度a2随速度v的增大而减小，平均加速度a1a2，由xat2可知上升的时间短，由P知，上升时重力做功的平均功率大，选项B错误；由于安培力做负功，导线框在下降过程的速度小于同一高度上升时的速度，对全程应用动能定理，上升过程中合力做的功大于下降过程中合力做的功，选项D错误；在下降过程中的安培力小于同一高度上升时的安培力，上升过程克服安培力做的功多，选项C正确42014·湖南四校联考如图G8­5甲所示，在竖直平面内有四条间距相等的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1与L2、L3与L4之间均存在着