专题限时集训12电磁感应定律及其应用—2021届高三物理二轮新高考复习检测

1、专题限时集训（十二）（建议用时：40分钟）组等级考通关1. 电动汽车越来越被人们所喜爱，某一种无线充电方式的基本原理如图所示，路 面上依次铺设圆形线圈，相邻两个线圈由供电装置通以反向电流，车身底部固定感应线 圈，通过充电装置与蓄电池相连，汽车在此路面上行驶时，就可以进行充电。若汽车正A. 感应线圈中产生的是恒定的电流B. 感应线圈中产生的是方向改变、大小不变的电流C. 感应线圈一定受到路面线圈磁场的安培力，且该安培力会阻碍汽车的运动D. 给路面上的线圈通以同向电流，不会影响充电效果C 由于路面线圏中的电流不知如何变化，产生的碳场也无法确定，所以感应线圈 中的电流大小不能确定，故A、B错误；感应

2、线圏随汽车一起运动过程中会产生感应电 流，在路面线圏的孫场中受到安培力，根据“来拒去留”可知，此安培力一定阻碍相对 运动，即阻碍汽车的运动，故C正确；给路面线圈通以同向电流，多个路面线圈内部 产生相同方向的孫场，感应线圈中的碓通量的变化率与路面线圈通以反向电流时相比变 小，所以会彩响充电效果，故D错误。2. 当前，超导磁悬浮技术的应用己越来越广泛，其悬浮原理可简化如下：如图所 示，在光滑水平桌面上放置一个超导圆环，一永磁体在外力作用下，从圆环正上方下移 至某一高度处，此时撤去外力，永磁体恰好能静止，则（）S：自永磁体N :A. 从上往下看，圆环中的电流方向为顺时针方向B. 永磁体静止不动时，圆

3、环对桌面的压力和圆环的重力二者大小相等C. 永磁体下落过程中，圆环有收缩的趋势D. 永磁体下落过程中，永磁体减少的重力势能全部转化为圆环中的电能C 永孫体下落过程中，穿过圆环的磁通量越来越大，且琏场方向向下，由榜次定 律可知，圆环有收缩的趋势，圆环中产生的感应电流沿逆时针方向（从上往下看），A错 误，C正确；当永磁体静止不动时，对圆环和永廈体组成的整体进行受力分析可知，圆 环对桌面的压力应等于圆环和永磁体二者的重力之和，B错误；由于无法判断外力对永 磁体做功的情况，故无法判断永磁体减少的重力势能是否全部转化为圆环中的电能，D 错误。3. （2020-江苏高考如图所示，两匀强磁场的磁感应强度B1

4、和血大小相等、方 向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生顺时针方向感应 电流的是（）A. 同时增大Bi减小血B. 同时减小B1增大血C. 同时以相同的变化率增大Bi和B2D. 同时以相同的变化率减小Bi和B2B 产生顺时针方向的感应电流则感应磁场的方向垂直纸面向里。由榜次定律可 知，圆环中的净臘通量变化为向里蹑通量减少或者向外的黴通量增多，A错误，B正确； 同时以相同的变化率增大Bi和B2,或同时以相同的变化率减小Bi和B2,两个磁场的 磁通量总保持大小相同，所以总磁通量为0,不会产生感应电流，C、D错误。4. （多选）如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，

5、大小随时间的 变化率普=乩k为负的常量。用电阻率为“、横截面积为S的硬导线做成一边长为I 的正方形方框abed.将方框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中。则下列说法 正确的是（）A. 方框中感应电流的方向为B.方框中感应电流为klS¥C.磁场对方框作用力的大小随时间的变化率为k2l2S莎D.方框中感应电流为klS2pABC 因为&为负的常量，根据楞次定律可知，方框中感应电流的方向为abcda9A正确；根据法拉第电饌感应定律可知，方框中产生的感应电动势"普=警=4扣2kl2t在方框内产生的感应电流/=|=klS¥,方框所受發场力的大小为F=BIl,其随时

6、间的变化率为工=II,解得乞=丽，B、C正确，D错误。5. （多选）如图甲所示，正三角形闭合线圈ABC在匀强磁场中，线圈平面与磁场方 向垂宜，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示，取垂 直纸面向里为磁场的正方向。已知线圈的边长= 1.0 m,匝数N=100,总电阻r=2.0Qo则（）甲A. 3 s时线圈内感应电动势的大小为5 VB. 3 s时线圈内感应电流的方向为A-C-B-AC. 在24 s内通过线圈的电荷量为乎。D.在04 s内线圈产生的焦耳热为93.75 JBD 由图乙有02 s内线圈感应电动势Ei=W詈="等产=¥ V,24 s内线. 圈感应

7、电动势E2=N帶=N弋学=5羽V,选项A错误；由楞次定律知，3 s时感应电 流的方向为A-*CfBfA,选项B正确；在24s内线圈中感应电流/2=学=羊 A, 电荷量q=l2$2=5书C,选项C错误；在02S内线圏中感应电流"=¥=羊 A, 产生的焦耳热Qi=A/i = 18.75 J,24 s内产生的焦耳热並址2=75 J,所以04 s 内产生的焦耳热0=0+02=93.75 J,选项D正确。6. （易错题）如图所示，一个各短边边长均为乙，长边边长为3乙的闭合线框，匀速 通过宽度为厶的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里，线框沿纸面运动，开始时线 框右侧短边血恰好与磁场左

8、边界重合，此过程中最右侧短边两端点“、方两点间电势差 Vab随时间t变化关系图象正确的是（）D 线框向右运动的距离在0乙中，"边切割陵感线产生的感应电动势E=BLvf9点电势高于b点，则Uabi=-BLv；线框向右运动的距离在L2L中，感应电动势E2=2BLo, “点电势低于方点，则Uab<Qf皿2=_如"；线框向右运动的距离在2L3L中，左侧长边切割磁感线产生的感应电动势Ei=3BLvf “点电势高于D点，则口湖 =jX3BLv=BLvf 故 D 项正确。易错点评(1)不能正确分析感应电动势及感应电流的方向。因产生感应电动势的 那部分电路相当于电源部分，故该部分电路

9、中的电流应为电源内部的电流，其电流方向 从低电势到高电势，而外电路中的电流方向仍長从高电势到低电势(由此来确定某两点 的电势差正负)。(2) 应用欧姆定律分析求解电路问题时，一要注意电源内阻，二要注意外电阻的串 并联结构(由此确定等效电路)。(3) 注意区分内、外电压，若在电源两端并联电压表，其示数是路端电压，而不是 电源的电动势。7. 如图甲所示，在水平面上固定有平行长直金属导轨血和c，加端接有电阻R。 电阻为/的导体棒"垂直轨道放置在光滑导轨上，导轨电阻不计。导轨右端区域存在 垂直于导轨平面的匀强磁场，且磁感应强度B随时间f的变化规律如图乙所示。在=0 时刻，导体棒以速度巩从导轨

10、的左侧向右运动，经过时间2巾开始进入磁场区域，取磁 场方向垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向，回路中顺时针方向为电流正方向，则 回路中的电流i随时间t的变化规律图象可能是()A 由图乙知，在02fo时间内屢感应强度随时间均匀变化，根据E=AS可知, 回路中产生恒定的感应电动势和感应电流，根据榜次定律可判断感应电流的方向为逆时 针方向，所以在02fo时间内电流是负方向，且大小不变。在2九时刻导体棒进入戲场B2L2v区域，磁感应强度大小恒定，根据F=BiL=：=nia知，导体棒做加速度减小的减速运动,又电流+7=+7则电流i逐渐减小，且口图象的斜率逐渐减小；根据楞次定律可知，回路中产生的感应电流方

11、向为顺时针方向，故A项符合。8. （2020-7月浙江选考科目考试T如图所示，固定在水平面上的半径为厂的金属 圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为/的金属棒，一端与 圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴02上，随轴以角速度血匀速转动，在圆 环的A点和电刷间接有阻值为尺的电阻和电容为C、板间距为的平行板电容器，有 一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g,不计其它电阻和摩擦, 下列说法正确的是（）B. 微粒的电荷量与质量之比为證c.电阻消耗的电功率为唱丝D.电容器所带的电荷量为CBfcoB 棒产生的电动势为E=B严如尸=扣人。，选项A错误。金属棒电阻不计，

12、故电 容器两极板间的电压等于棒产生的电动势，微粒的重力与其受到的电场力大小相等，有 qj=mg,可得和=点选项B正确。电阻消耗的电功*P=y=选项C错误。电容器所带的电荷童选项D错误。B组等级考提能9. （多选）（2020-山东临沂模拟）如图所示，倾角为0=37。的足够长的平行金属导轨 固定在水平面上，两导体棒“、cd垂直于导轨放置，空间存在垂直导轨平面向上的匀 强磁场，磁感应强度大小为B。现给导体棒血一沿导轨平面向下的初速度內使其沿导 轨向下运动，已知两导体棒质量均为加，电阻阻值均为两导体棒与导轨之间的动摩 擦因数均为/=0.75,导轨电阻忽略不计。从开始运动到两棒相对静止的整个运动过 程中

13、，两导体棒始终与导轨保持良好的接触，下列说法正确的是（）A. 整个运动过程中，导体棒皿中产生的焦耳热mviB. 整个运动过程中，导体棒c中产生的焦耳热为詁说C. 当导体棒c的速度为扌创时，导体棒血的速度为如o31D. 当导体棒"的速度为co时，导体棒c的速度为jcoBD 由题意知/=tan 37°=0.75,则wgsin 37°=/wcos 37°,所以两棒组成的系 统沿轨道方向的动量于恒，当最终稳定时有mvo=2mvt解得。=05“，则整个运动过 程中回路中产生的焦耳热为Q=vlImv2=j/?/vi,则导体棒c中产生的焦耳热为 Qcd=Qab=Q=m

14、vl,选项A错误，B正确；当导体棒c的速度为时，由动量守 恒定律有畑o=加壬解得如="0,选项C错误，D正确。10. （多选）（2020江苏启东中学质检）如图甲所示,两固定平行且光滑金属轨道MN、 P0与水平面的夹角0=37。，M、P之间接电阻箱，电阻箱的阻值范围为09.9 导 轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=05T。质 量为加的金属杆"水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为/。现从静止释放杆“, 测得最大速度为Qm,改变电阻箱的阻值/?,得到Qm与的关系如图乙所示。已知轨道 间距为E=2 m,重力加速度g=10in/s2,轨道足够长且电

15、阻不计（sin 37。=0.6, cos 37° =0.8）,则（ ）A. 金属杆滑动时产生的感应电流方向是LPfMfbfaB. 金属杆的质量加=0.5 kgC. 金属杆接入电路的电阻r=2ftD. 当R=2Q时，杆"匀速下滑过程中尺两端的电压为8 VAC 金属杆滑动时，穿过闭合回路的磁通量增加，根据榜次定律知感应电流方向 是“，选项A正确；杆运动的最大速度为In时，杆切割磁感线产生的感E应电动势为E=BLvmt由闭合电路的欧姆定律有/=爪二,杆达到最大速度时受力平衡, 满足加gsin 0BIL=Of联立解得如】=% +"曙:作,由图乙可知斜率为=2解得/=| k

16、g, r=2H选项B错误，C正确；当R=2Q时，金属杆"匀速下滑，有 mgsin 0-BrL=0,代入数据解得P=2A,所以R两端的电压为L/="?=2X2 V=4 V, 选项D错误。11. 如图甲所示，有一竖直方向的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，区域的 上下边缘间距为H=85cm,磁感应强度B随时间的变化关系如图乙所示。有一长厶 =20 cm、宽£2=10 cm匝数n=5的矩形线圈，其总电阻7?=0.2Q、质量加=0.5 kg, 在=0时刻，线圈从离磁场区域的上边缘高为h=5cm处由静止开始下落，02s时线 圈刚好全部进入磁场，0.5 s时线圈刚好开始从磁

17、场中出热 不计空气阻力，重力加速度 g 取 10 in/s线圈穿过磁场区域所经历的时间/； 线圈穿过磁场区域产生的热量0。解析设线圏做自由落体运动的末速度为刃，则 vl=2gh,得 vi = l in/so 求：进入饌场时，Ei=nBiLivit h=琴,Fm=hBiIiLi得 Fai=5 N,即 Fai =mg线圏匀速进入琏场，LivUi得 /2=0.1 s之后线圏向下做匀加速运动，运动=H-l2=075m后，线圏的下边刚好到达磁 场的下边缘有也一硏=2g，得 P2=4 ni/s由"2ci=g/3,得3=0.3 s£2出踐场时，Ei=nBiLiV2t <2=w，Fm

18、=hB2IiL得 Fa2=5 N,即 Fxi=nig线圈匀速出孫场，Ll = V2f4得巾=0.025 s因此线圈穿过琏场区域所经历的时间/=/2+4=0.425 So(2)线圏进出踐场过程均做匀速运动，该过程中线圈产生的热量Ci=wg-2L2=1.0 JAB整个线圏在發场中运动时，Ei=nLLrEi1°2 = 03二J0.042 J因此全过程产生的总热量0=01+02=1.042 J。答案(1)0.425 s (2)1.042 J12. (2020-山东济南调研)依附建筑物架设的磁力缓降高楼安全逃生装置，具有操作 简单、无需电能、逃生高度不受限制、下降速度可调控等优点。该装置原理图

19、如图所示, 间距L=0.5 in的两根竖直金属导轨上部连通，人和磁铁固定在一起沿导轨共同下滑， 磁铁产生磁感应强度大小为B=02T的匀强磁场。人和磁铁所经位置处，可等效为有一固定导体棒C与导轨相连，整个装置总电阻始终为1?。在某次逃生试验中，质量Ml =80 kg的测试者利用该装置以0 = 1.5 in/s的速度匀速下降，己知与人一起下滑部分装 置的质量加=20 kg,重力加速度取g=10m/s2,且本次试验过程中恰好没有摩擦。(1) 总电阻R为多大？(2) 若要使一个质量2=100 kg的测试者利用该装置以pi = 1.5 m/s的速度匀速下 滑，其摩擦力/为多大？保持第问中的摩擦力不变，让

20、质量2=100 kg的测试者从静止开始下滑，测 试者的加速度将会如何变化？当其速度为2=0.78 m/s时，加速度“多大？要想在随后 一小段时间内保持加速度不变，则必须调控摩擦力，请写出摩擦力大小随速率变化的表 达式。解析导体棒产生的电动势E=BLvi感应电流力=寻=爷1导体棒所受的安培力F “=BhL=r由左手定则可判断，导体棒c所受安培力方向向下，根据牛顿第三定律可知磁铁受到向上的作用力，大小为F=由平衡条件可得(Mi+M)g=F=解得 /? = L5X10"5no由平衡条件得(Mi+tn)g=Ff=解得 /=200No(3)根据牛顿第二定律得(Ml+m )gFf= (Ml+/

21、w )a,其中F=解得“=Mi+nie逐渐增大，最终趋近于不变，所以“逐渐减小，最终趋近于0 当其速度为Q2=078m/s时，代入数据得“=4m/s2 要想在随后一小段时间内保持加連度不变，B2L2v则由fv=（Mi+m）a9（2 000 A可得 fv=J20?Jn（0.78 m/sWeWl08 m/s）0答案见解析C组高考题重温13. （2020全国卷DLT14）如图所示，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈, 右边套有一金属圆环。圆环初始吋静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路 接通的瞬间，可观察到（）A. 拨至M端或N端，圆环都向左运动B. 拨至M端或N端，圆环都向右运动C.

22、 拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动D. 拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动B 将开关S由斷开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过 右边圆环的磁通量突然增大，由榜次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍礁通量的增大, 选项B正确，A、C、D均错误。14. （2018-全国卷IT17）如图，导体轨道OP0S固定，其中P0S是半圆弧，Q为半 圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。是有一定电阻、可绕O转动的金属 杆，M端位于PQS上，与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁 场，磁感应强度的大小为B。现使从O0位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置 并固定（过程

23、I）;再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到歹（过程U）。在过程I、II中，流过OM的电荷量相等，则等等于（）B 设OM的电阻为圆的半径为仃 过程I: OM转动的过程中产生的平均感亠2 BA5 巧"ttBI2 应电动势大小为£1=流过OM的电流为“=Ei_ nBl2 R=4Rt9流过OM的电荷量为qi=IvMi =nBl2IF;过程H:磁场的威感应强度大小均匀增加，则该过程中产生的平均感应电动势大小为血=豊=色#比=笃寮巴，电路中的电流为力=等=裂R,则流过的电荷量为qi=/2 Ar2=7r2/? *由题意知0 =R' 3qzt则解得亓=办B正确，A、C、D错误。15.（多选）（2020全国卷IT2i）如图所示，U形光