（新课标）2023年高考物理一轮复习第十章电磁感应章末热点集训

PAGEPAGE1第十章电磁感应章末热点集训楞次定律的应用置于匀强磁场中的金属圆盘中央和边缘各引出一根导线，与套在铁芯上部的线圈A相连．套在铁芯下部的线圈B引出两根导线接在两根水平导轨上，如下图．导轨上有一根金属棒ab处在垂直于纸面向外的匀强磁场中．以下说法正确的选项是()A．圆盘顺时针加速转动时，ab棒将向右运动B．圆盘顺时针匀速转动时，ab棒将向右运动C．圆盘顺时针减速转动时，ab棒将向右运动D．圆盘逆时针加速转动时，ab棒将向左运动[解析]由右手定那么知，圆盘顺时针加速转动时，感应电流从圆心流向边缘，线圈A中产生的磁场方向向下且磁场增强．由楞次定律知，线圈B中的感应磁场方向向上，由右手螺旋定那么知，ab棒中感应电流方向由a→b.由左手定那么知，ab棒受的安培力方向向左，将向左运动，故A错；同理B、D错，C对．[答案]C1.长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的交流电：i＝Imsinωt，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，以下说法正确的选项是()A．由顺时针方向变为逆时针方向B．由逆时针方向变为顺时针方向C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向解析：选D.在0～eq\f(T,4)内，导线中电流向上且逐渐增大，线框处B的方向向内且逐渐增大，磁通增大，由楞次定律知，感应电流为逆时针方向；在eq\f(T,4)～eq\f(T,2)内，导线中电流向上且逐渐减小，感应电流为顺时针方向；在eq\f(T,2)～eq\f(3T,4)内，导线中电流向下且逐渐增大，线框处B的方向向外且逐渐增大，感应电流为顺时针方向；在eq\f(3T,4)～T内，导线中电流向下且逐渐减小，感应电流为逆时针方向，故D正确．电磁感应中的图象问题(2022·山西康杰中学月考)如下图，在0≤x≤2L的区域内存在着匀强磁场，磁场的方向垂直于xOy平面(纸面)向里，具有一定电阻的矩形线框abcd位于xOy平面内，线框的ab边与y轴重合，bc边的长度为L.线框从t＝0时刻由静止开始沿x轴正方向做匀加速运动，那么线框中的感应电流i(取顺时针方向的电流为正)随时间t的函数图象大致是以下图中的()[解析]设ab边的长度为l，在线框进入磁场过程中，线框中产生的感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Blv,R)＝eq\f(Bla,R)t∝t，由左手定那么可知，此过程中电流方向为逆时针，故A、D错误；当线框全部处于磁场中时，线框内的磁通量不发生变化，所以线框中没有电流；当线框的ab边离开磁场时，线框的cd边切割磁感线，此时速度为v′＝eq\r(2a·2L)＝2eq\r(aL)，电流为I＝eq\f(Blv′,R)＝eq\f(2Bl\r(aL),R)≠0，方向为顺时针，应选项B错误、C正确．[答案]C2．边长为a的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中．现把框架匀速水平向右拉出磁场，如下图，那么以下图象与这一过程相符合的是()解析：选B.该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据题中几何关系有l有效＝eq\f(2\r(3),3)x，所以E电动势＝Bl有效v＝eq\f(2\r(3),3)Bvx∝x，A错误、B正确；框架匀速运动，故F外力＝F安＝eq\f(B2leq\o\al(2,有效)v,R)＝eq\f(4B2x2v,3R)∝x2，C错误；P外力功率＝F外力v∝F外力∝x2，D错误．电磁感应的力学综合问题分析(2022·高考浙江卷)小明同学设计了一个“电磁天平〞，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝0.1m，竖直边长H＝0.3m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～2.0A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度取g＝10m(1)为使电磁天平的量程到达0.5kg，线圈的匝数N1(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10Ω.不接外电流，两臂平衡．如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1m．当挂盘中放质量为0.01kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率eq\f(ΔB,Δt).[解析](1)线圈受到安培力F＝N1B0IL天平平衡mg＝N1B0IL代入数据得N1＝25匝．(2)由电磁感应定律得E＝N2eq\f(ΔΦ,Δt)即E＝N2eq\f(ΔB,Δt)Ld由欧姆定律得I′＝eq\f(E,R)线圈受到的安培力F′＝N2B0I′L天平平衡m′g＝Neq\o\al(2,2)B0eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(dL2,R)代入数据可得eq\f(ΔB,Δt)＝0.1T/s.[答案](1)25匝(2)0.1T/s3.如下图，条形磁场组方向水平向里，磁场边界与地面平行，磁场区域宽度为L＝0.1m，磁场间距为2L，一正方形金属线框质量为m＝0.1kg，边长也为L，总电阻为R＝0.02Ω.现将金属线框置于磁场区域1上方某一高度h处自由释放，线框在经过磁场区域时bc边始终与磁场边界平行．当h＝2L时，bc边进入磁场时金属线框刚好能做匀速运动．不计空气阻力，重力加速度g取10(1)求磁感应强度B的大小；(2)假设h>2L，磁场不变，金属线框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，求此情形中金属线框释放的高度h(3)求在(2)情形中，金属线框经过前n个磁场区域过程中线框中产生总的焦耳热．解析：(1)当h＝2L时，bcv＝eq\r(2gh)＝2eq\r(gL)＝2m/s，此时金属线框刚好能做匀速运动，那么有mg＝BIL，又I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BLv,R)，综合即得：磁感应强度B＝eq\f(1,L)eq\r(\f(mgR,v))，代入数据即得B＝1T.(2)当h>2L时，bc边第一次进入磁场时金属线框的速度v0＝eq\r(2gh)>2eq\r(gL)，即有mg<BI0L，故金属线框将做减速运动．又金属线框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，所以金属线框在磁场做减速运动直到v＝2eq\r(gL)＝2m/s，如图．金属线框ad边从磁场穿出后，线框又将在重力作用下做加速运动，经过的位移为L，设此时线框的速度为v′，那么有v′2＝v2＋2gL，解得v′＝eq\r(6)m/s.根据题意，为保证金属线框bc边每次出磁场时都刚好做匀速运动，那么应有v′＝v0＝eq\r(2gh)，即得h＝0.3m.(3