2019年高考物理一轮复习课时分层集训30电磁感应定律的综合应用新人教版

1、图 10-3-19课时分层集训（三十）电磁感应定律的综合应用（限时：40 分钟）基础对点练电磁感应中的电路问题1用均匀导线做成的正方形线圈边长为I，如图 10-3-18影响，则（）C.线圈中a点电势高于b点电势D.线圈中b、a两点间的电势差为BD 处于磁场中的线圈面积不变，-增大时,-可知，感应电流的方向为acbda方向，A 项错；产生感应电动势的acb部分等效为 电源，b端为等效电源的正极，电势高于a端，C 项错；由法拉第电磁感应定律E=l2c，知 B 项错；adb部分等效为外电路，b、a两点间电势差为等效电路22.如图 10-3-19 所示， 由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形

2、线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中.一接入电路电阻为水平拉力作用下沿ab、de以速度v匀速滑动，滑动过程PQ台终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦.在PC从靠近ad处向be滑动的过程中（【导学号：84370457】所示，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，当磁场以晋的变化率增强时,不考虑磁场的变化对虚线右侧的A.线圈中感应电流方向为adbcaBB.线圈中产生的电动势-1| aXXX :0),ab为圆环的一条直径，导线的电阻率为p，则下列说法中At正确的是()A.圆环具有扩张的趋势B.圆环中产生逆时针方向的感应电流1丄C.图中ab两点间的电压大小为 2knRD

3、 由题意，通过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，且产生顺时针方向的感应电流，故A、B 项错误；ab之间的电压是路端电压，不是感应一11o ,E1o2nR电动势，Ub= E= 4knR，故 C 项错误；感应电流1= ,E=?knR,r=p ,kRS可得I= ，故 D 项正确.4P4.(2018 哈尔滨模拟)半径为a的圆形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B= 0.2 T,磁场方向垂直圆形区域向里； 半径为b的金属圆环与磁场同心放置，磁场与环面垂直，a= 0.4m,b= 0.6 m .金属环b上接有灯L1、L2,两灯的电阻均为R= 2Q, 金属棒与金属环b接触良好，棒与金属环b的电阻

4、忽略不计.路中总电阻最小，而电动势不变，所以电功率最大为P=善=4.5 W, C 错误，DR十rD.圆环中感应电流的大小为kRS4p6(1)棒以V0= 5 m/s 的速度在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径OO的瞬间流过灯L1的电流；图 10-3-217撤去金属棒而将右侧的半圆环OL2O以OO为轴向上翻转 90后，磁场开始随、B4时间均匀变化，其变化率为= T/s，求Li的功率.tnOO的瞬时，电动势：Ei=B2av。= 0.2X0.8X5V= 0.8等效电路如图所示:电磁感应中的图象问题5.如图 i0-3-22 甲所示，线圈ABC固定在磁场中，磁场方向垂直纸面向外， 当磁场变化时,AB边所受

5、安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下列选项中的(由题图乙可知，线圈的AB边所受安培力F=BIL为定值，由欧姆定律可知感应解析(1)棒滑过圆环直径流过灯Li的电流:0.811=R=A = 0.4 A故流过灯Li的电流为 0.4 A.撤去中间的金属棒，将右面的半圆环OLO以OO为轴向上翻转 90OLO中产生感应电动势，相当于电源，灯开始随时间均匀变化，半圆环联为外电路，感应电动势为：2na4n=X B已=17 FX2n22X0.4V = 0.32 V后，磁场L2与Li串Li的功率为：Pi=答案 (1)0.4 A0.32*22- X2 W=i.28Xi0 W.4(2)i.28Xi

6、02WX R=线圈的8电流I与感应电动势E成正比，感应电动势E与磁通量的变化率 成正比，线圈9面积不变，磁通量变化率普与磁感应强度的变化率 护成正比.在B-t图象中，切 线斜率表示磁感应强度的变化率，若磁感应强度增大，则其变化率应减小，A、B 项错，D 对；若磁感应强度减小，则其变化率应增大，但此时F的方向变为向左，C 项错6如图 10-3-23 所示，abed是边长为L、每边电阻均相同的正方形导体线框，维持线框以恒定的速度v沿x轴运动，并穿过倾角为 45的三角形匀强磁场区域，磁场的磁感应强2L度为B,方向垂直纸面向里线框b点在O位置时开始计时，则在t= 时间内，a、bv二点的电势差U随时间t

7、的变化图线为（）Ub= 3BLV, C 错误；t=牛时刻，线框完全进入磁场，ab间的电压等于电动势E,AB 错误；排除了三个错误选项，只有D 正确.7（多选）（2017 山东第一次大联考）如图 10-3-24 所示，导体棒沿两平行导轨从图中位置 以速度v向右匀速通过一正方形abed磁场区域，ae垂直于导轨且平行于导体棒，ae右侧的磁感应强度是左侧的2 倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是（规定电流由M经R到N为正方向，安培力向左为正方向）（）【导学号：84370458】D t=时刻，ab边完全进入磁场，电动势E=BLv, ab间的

8、电压等于路端电压,图 10-3-2310AC 导体棒在左半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向上，电流由M经R到N为正值，且逐渐变大，导体棒在右半区域时，根据右手定则，通过棒的电流方向向下，电流为负值，且逐渐减小，且满足经过分界线时感应电流大小突然加倍，A正确，B 错误；第一段时间内安培力大小F=BILxL1 2,第 2 段时间内F= 2BILL2,C 正确，D 错误.&将一均匀导线围成一圆心角为90的扇形导线框OMN其中0M= R,圆弧MN的圆心为0点，将导线框的0点置于如图 10-3-25 所示的直角坐标系的原点，其中第二和第四象限 存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小

9、为B,第三象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 2B从t=0 时刻开始让导线框以O点为圆心，以恒定的角 速度3沿逆时针方向做匀速圆周运动，假定沿ONMT向的电流为正，则线框中的电流随时间的变化规律描绘正确的是（） rX X1EiBR2电动势为E=2B氏，由闭合电路欧姆定律得，回路中的电流为ii=_r=盒，根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针方向（沿ONM方向）.在to2to时间内，线框进入第三象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿OMN1i3方向）.回路中产生的感应电动势为E= 2BoR+? 2B3R=-BoR= 3E,感应电流为I2= 311.在 2t。3t0

10、时间内，线框进入第四象限的过程中，回路中的电流方- 12向为逆时针方向（沿ONM方向），回路中产生的感应电动势为曰=-Bo氏+图 10-3-2 411B 在 0to时间内，线框从图示位置开始（t= 0）转过 90的过程中，产生的感应132B R2= 2B3R= 3E1,感应电流为13= 311.在 3to4to时间内，线框出第四象限的过程中，回路中的电流方向为顺时针方向（沿OMN方向），回路中产生的感应12电动势为E4= qBs 由闭合电路欧姆定律得，回路电流为I4=I1, B 对教师番选（2017 茂名二模）如图所示，一个有矩形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面 向里.一个三角形闭合导线框

11、，由位置 1（左）沿纸面匀速运动到位置 2（右）取线框刚到达磁场边界的时刻为计时起点（t= 0），规定逆时针方向为电流的正方向，则下图中能正确反映线框中电流与时间关系的是（）A 线框进入磁场过程中，磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流方向为逆时针方向，即正方向，可排除 B、C 选项；由E=BLv可知，线框进出磁场过程中，切割 磁感线的有效长度为线框与磁场边界交点的连线，故进、出磁场过程中，等效长度L先增大后减小，故感应电动势先增大后减小；由欧姆定律可知，感应电流也是先 增大后减小的，故 A 项正确，D 项错误.电磁感应中的动力学和能量问题9.如图 10-3-26 所示，两根平行金属导轨置于水平

12、面内，导轨之间接有电阻R金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（）图 10-3-26A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C. ab所受的安培力保持不变D. ab所受的静摩擦力逐渐减小12D A 错：根据楞次定律，ab中感应电流方向由a到b.ABABEB 错：根据E=ABS因为 *恒定，所以E恒定，根据1=R寸知，回路中的感应电流恒定.）如图 10-3-27 所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy,第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度B沿

13、x轴正方向均匀增大AB且 工=k，一边长为a、电阻为R的单匝正方形线圈ABC吐第一象限内以速度v沿x轴Ax正方向匀速运动，运动中AB边始终与x轴平行，则下列判断正确的是（）【导学号：84370459】C 错：根据F=BII,由于B减小，安培力F减小.D 对：根据平衡条件, 静摩擦力f=F,故静摩擦力减小.10.（多选）（2018 武汉模拟13A. 线圈中的感应电流沿逆时针方向k2kavB. 线圈中感应电流的大小为RC.为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为k2 4-Rv的水平外力D.线圈不可能有两条边所受安培力大小相等BC 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向,/则通过线圈的磁通量变化为厂A 错误

14、；设线圈向右移动一段距离AI,AB22=不a=A1ak，而所需时间为At=竽，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为=置=k航，故感应电流大小为E k2I=R=kRV, B 正确；线圈匀速运动时，外力与安培力平衡，由平衡条件得F= (Bak2a4VBi）Ia=ka2I=, C正确；线圈的AB CD两条边所受安培力大小相等，D 错误.R11.（多选）（2018 南通模拟）如图 10-3-28 所示，MN PQ是与水平面成0角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计.空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒 的质量

15、均为m电阻均为r，轨道宽度为L,与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与图 10-3-2714ab棒中点连接，细线承受的最大拉力Tm= 2mcsin0.今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的（图 10-3-29（1）线圈的长度;kg,知t1t2的时间间隔为2度g取 10 m/s .求：甲乙12A.速度大小是B.速度大小是2mgisi n0mgisi n0BL* 2C.加速度大小是D.加速度大小是2gsin0AD 据题知，细线被拉断时，拉力达到Tm= 2mgin棒：Tm=F安+mgin0，则得ab棒所受的安培力大小为0，根据平衡条件得：对abF安=mgsin0;由于两棒BVv2r的电流相等

16、，所受的安培力大小相等，由E=BLv I= 2E,F安=BIL,则得F安联立解得，cd棒的速度为v=2mg：；n20，故 A 正确，B 错误;B Lcd棒：根据牛顿第二定律得:mgsin0F安=ma代入得a=gsin2 .BL.2吨器0= 0,故 C 错误，D 正确.(2018 广州模拟）如图 10-3-29 甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线Li、图 10-3-2815(2) 在 011时间内，通过线圈的电荷量;(3) 0ts时间内，线圈产生的热量.解析(1)在t2t3时间内，根据平衡有：十BLvmg= BIL,而1R通过线圈的电荷量为：q= It=Rt=R= 0.25 C.(3)

17、 0t3时间内，根据能量守恒得：1212Q= mg3d+2d)mv=0.1x10X(3+2)J它0.1X8J=1.8 J.答案(1)2 m (2)0.25 C (3)1.8 J电磁感应中的动量能量综合问题13. (2018 武汉模拟)如图 10-3-30 甲所示，光滑导体轨道PMt和P M N是两个完全一 样的轨道，是由半径为r的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成，圆弧轨道与水平轨道在M和M点相切，两轨道并列平行放置，MN和M N位于同一水平面上，两轨道之间的距离为L,PP之间有一个阻值为R的电阻， 开关 K 是一个感应开关(开始时开关是断开 的)，MNNM是一个矩形区域内有竖直向上的磁感应强度为

18、B的匀强磁场，水平轨道MN离水平地面的高度为h,其截面图如图乙所示.金属棒a和b质量均为m电阻均为R在水平轨道某位置放上金属棒b,静止不动，a棒从圆弧顶端PP处静止释放后，沿圆弧轨道下滑，若两导体棒在运动中始终不接触，当两棒的速度稳定时，两棒距离x=耳第旦，两棒速度稳定之后，再经过一段时间，b棒离开轨道做平抛运动，在b棒离开2B L轨道瞬间，开关 K 闭合.不计一切摩擦和导轨电阻，已知重力加速度为g.求：联立两式解得:mgRB2p= 8 m/st1t2的时间间隔内线圈一直做匀加速直线运动可知ab边刚进上边的磁场时，cd边也刚进下边的磁场设磁场的宽度为d,则线圈的长度：L=2d线圈下降的位移为：x=L+d= 3d将v=8m/s,t=0.6s，代入解得：d=1m所以线圈的长度为L=2d=2m.(2) 在0t1时间内，cd边从L1运动到L216图 10-3-30(1) 两棒速度稳定时，两棒的速度是多少？(2) 两棒落到地面后的距离是多少？(3) 整个过程中，两棒产生的焦耳热分别是多少？【导学号：84370460】解析(1)a棒沿圆弧轨道运动到最低点M时，由机械能守恒定律得：mgr= qmv解得a棒沿圆弧轨道最低点M时的速度V0=, 2gr从a棒进