（高考物理高分突破试题）专题12电磁感应（原卷版）

（高考物理高分突破试题）专题12电磁感应（原卷版）（高考物理高分突破试题）专题12电磁感应（原卷版）/（高考物理高分突破试题）专题12电磁感应（原卷版）专题12电磁感应一、判断感应电流方向(1)用楞次定律判断①楞次定律判断感应电流方向的步骤②楞次定律中"阻碍”的含义：阻碍原磁通量变化——"增反减同”阻碍相对运动——"来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——"增缩减扩”阻碍原电流的变化——"增反减同”(2)用右手定则判断楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的比较应用的定则安培(右手螺旋)定则左手定则右手定则手势图因果关系电生磁电受力动生电形象记忆"磁”的右半边"兹”螺旋写法,用右手螺旋;"力”的最后一笔"丿”方向向左,用左手;"电”的最后一笔"乚”方向向右,用右手.汽车测速利用了电磁感应现象,汽车可简化为一个矩形线圈abcd,埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针(俯视)方向电流,当汽车经过线圈时()​A．线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B．汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为abcdC．汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为abcdD．汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同如图所示,用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为l0、下弧长为d0的金属线框的中点联结并悬挂于O点,悬点正下方存在一个上弧长为2l0、下弧长为2d0的方向垂直纸面向里的匀强磁场,且d0≪L.先将线框拉开到如图4所示位置,松手后让线框进入磁场,忽略空气阻力和摩擦.下列说法正确的是()​A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为a→b→c→d→aB．金属线框离开磁场时感应电流的方向为a→d→c→b→aC．金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等D．金属线框最终将在磁场内左右摆动如图所示,甲为某无线门铃按钮,其原理如图乙所示,按下门铃按钮,磁铁靠近螺线管;松开门铃按钮,磁铁远离螺线管,回归原位置.下列说法正确的是()A．按住按钮不动,门铃可以持续响B．松开按钮过程,螺线管A端电势较高C．按下按钮过程,通过门铃的电流方向是A到BD．无论快速按下按钮,还是缓慢按下按钮,螺线管产生的感应电流大小都相同图为地磁场磁感线的示意图,北半球地磁场的竖直分量向下.飞机在我国上空匀速巡航.机翼保持水平,飞行高度不变.由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差.设飞行员左方机翼末端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2.下列说法正确的是()A．若飞机从西往东飞,U1比U2高B．若飞机从东往西飞,U2比U1高C．若飞机从南往北飞,U1＝U2D．若飞机从北往南飞,U2比U1高如图,两金属棒ab、cd分别置于两个异名磁极之间,组成闭合回路.能使cd棒受到向下磁场力的情况是()A．磁极I为S极,磁极Ⅲ为S极,ab棒向左运动B．磁极I为S极,磁极Ⅲ为N极,ab棒向左运动C．磁极I为N极,磁极Ⅲ为N极,ab棒向上运动D．磁极I为N极,磁极Ⅲ为S极,ab棒向下运动二、感应电动势大小情景图法拉第电磁感应定律E＝neq\f(ΔΦ,Δt)回路(不一定闭合)一段直导线(或等效成直导线)绕一端转动的一段导体棒绕与B垂直且在导线框平面内的轴转动的导线框E=nsE＝BLvE＝eq\f(1,2)BL2ωE＝NBSωsin(ωt＋φ0)【特别提醒】①公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势,在磁通量均匀变化时,瞬时值才等于平均值.②公式E=nsΔBΔt可用于计算平均感应电动势,此时ΔBΔt为一段时间磁感应强度的平均变化率;也可用于计算瞬时感应电动势,此时ΔBΔt为某时刻磁感应强度的瞬时变化率,对应B-t图象中为某点的斜率③有效性：E＝Blv中的l为切割磁感线的导体棒的有效长度,即导体与v垂直的方向上的投影长度.两个有效长度的区别图例E＝Blv中的有效长度l为ab间的直线距离为ab的投影长度lsinβ为ab长l安培力F＝BIl中的有效长度l为ab间的直线距离为ab长l为ab长l④相对性：E＝Blv中的速度v是相对于磁场的速度,若磁场也运动时,应注意速度间的相对关系.如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘.现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转动.O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则()A．φO＞φCB．φC＞φAC．φO＝φAD．φO﹣φA＝φA﹣φC所示,在虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B,一粗细均匀材质相同的正方形线圈边长为L,总电阻为R.在外力作用下以速度v进入磁场区域.则在进入磁场的过程中,a、b两点间的电势差为()A．BLvB．14BLvC．34BLvD．如图所示,我国直升机在北京上空悬停时,长度为L的螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动(俯视),转动角速度为ω.该处地磁场的水平分量为Bx,竖直分量为By.叶片的近轴端为a,远轴端为b.忽略转轴的尺寸,则叶片中感应电动势为()A．ByL2ωB．12ByLC．12ByLD．12BxL如图所示,竖直平面内有一金属环,半径为a,总电阻为R(指拉直时两端的电阻),磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面,在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R2的导体棒AB,AB由水平位置紧贴环面摆下,当摆到竖直位置时,B点的线速度为v,则这时AB两端的电压为(A．Bav3B．Bav6C．2Bav如图所示是圆盘发电机的示意图;铜盘安装在水平的铜轴上,它的边缘正好在两磁极之间,两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触.若铜盘半径为L,匀强磁场的磁感应强度为B,回路的总电阻为R,从左往右看,铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动.则()A．回路中感应电流大小不变,为BB．回路中感应电流方向不变,为C→R→D→CC．电势φC＞φDD．由于穿过铜盘的磁通量不变,故回路中无感应电流三、电磁感应中的电路问题(1)解决电磁感应中的电路问题三部曲(2)电源正负极：导体棒可以等效为电源.在外电路,电流从正极流向负极;在电源内部,电流从负极流向正极.(如图甲)(3)双电源：在分析双杆切割磁感线产生的感应电动势时,要注意是同向还是反向,可以根据切割磁感线产生的感应电流的方向来确定.(如图乙)图甲图乙如图所示,固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l,其中ab、cd两边是两根完全相同的均匀电阻丝,其余两边是电阻可忽略的导线,匀强磁场的磁感应强度中为B,方向垂直于纸面向里.现有一根与ab完全相同的电阻丝PQ垂直ab放在线框上,以恒定速度v从ad边滑向bc边.PQ在滑动过程中与导线框接触良好,当PQ滑过l2的距离时,PQ两点间的电势差为()A．BlvB．Blv3C．Blv2D如图所示,一个半径为L的金属圆盘在水平向右的匀强磁场B中以角速度ω匀速转动,这样构成一个法拉第圆盘发电机.假设其电动势为E,等效内阻为r.下列说法正确的是()A．法拉第圆盘发电机的电动势为E＝BL2ωB．流过电阻R的电流方向为C→R→DC．电阻R越大,电源的效率越高D．电源的输出功率为B如图甲所示,abcd是匝数为10匝、边长为20cm、总电阻为0.4Ω的正方形闭合导线圈,线圈平面垂直与匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示.下列说法正确的是()A．导线圈中产生的是正弦式交变电流B．2～3s内感应电流的方向为adcbaC．在0～2s内通过导线横截面的电荷量为0.2CD．该交流电的电压有效值为2在如图甲所示的电路中,电阻R1＝R2＝R,圆形金属线圈半径为r1,线圈导线的电阻也为R,半径为r2(r2＜r1)的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示,图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0,其余导线的电阻不计.t＝0时闭合S,至t1时刻,电路中的电流已稳定,下列说法正确的是()A．线圈中产生的感应电动势的大小为BB．电容器下极板带负电C．t0时间内流过R1的电量为BD．稳定后线圈两端的电压为2如图所示,abcd为水平放置的平行"”形光滑金属导轨,导轨间距为l,bc间电阻为R,其它部分电阻不计.导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.金属杆放置在导轨上,与导轨的接触点为M、N.并与导轨成θ角,金属杆以ω的角速度绕N点由图示位置逆时针匀速转动到与导轨ab垂直.转动过程中金属杆与导轨始终接触良好,金属杆电阻忽略不计,则在金属杆转动过程中()A．M、N两点电势相等B．金属杆中感应电流的方向由M流向NC．电路中感应电流的大小始终为BD．电路中通过的电荷量为B四、求电荷量的三种方法：q＝t→eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(I＝\f(E,R),E＝n\f(ΔΦ,Δt)⇒q＝n\f(ΔΦ,R总)＝n\f(BLΔx,R总),FA＝BIL,FA·Δt＝Δp⇒q＝\f(Δp,BL)))半径为l的圆形金属导轨固定在水平面上,一根长也为l、电阻为r的金属棒OC一端与导轨接触良好,另一端固定在圆心处的导电转轴上,由电动机带动顺时针旋转(从上往下看),在金属导轨区域内存在大小为B、方向竖直向上的匀强磁场.从圆形金属导轨及转轴通过电刷引出导线连接成如图所示的电路,灯泡电阻为R,转轴以ω的角速度匀速转动,不计其余电阻,则()A．C点电势比O点电势高B．电动势大小为Bωl2C．棒OC每旋转一圈通过灯泡的电量为πBD．灯泡消耗的电功率是B(多选)如图所示,两条平行光滑金属导轨水平固定,匀强磁场与导轨平面垂直,磁感应强度大小为B,两导轨间距为L,导轨之间接一阻值为R的定值电阻,金属棒紧贴导轨静止放置.现给静止的金属棒施加一个水平向右的变力F,初始时刻F的值为F0,匀加速运动t时间,F增大到最大值3F0后不再变化,金属棒最后做匀速运动.金属棒与导轨始终垂直且接触良好,金属棒及导轨的电阻不计,下列说法正确的是()A．金属棒做匀速运动的速度等于其做匀加速运动的末速度B．金属棒做匀速运动的速度是其做匀加速运动的末速度的2倍C．金属棒做匀加速运动的加速度大小为2D．在0～t时间内,通过回路某一横截面的电荷量为F(多选)如图是学生常用的饭卡内部实物图,其由线圈和芯片电路组成.当饭卡处于感应区域时,会在线圈中产生感应电流来驱动芯片工作.已知线圈面积为S,共n匝,回路总电阻为R.某次刷卡时,线圈平面与磁感应强度方向垂直,且全部处于磁场区域内,在感应时间t内,磁感应强度由0增大到B,此过程中()A．线圈有扩张的趋势B．通过线圈平面的磁通量变化量为nBSC．线圈的平均感应电动势为nBSD．通过导线某截面的电荷量为nBS(多选)2022年6月17日,我国第三艘航母福建舰正式下水,如图甲所示,福建舰配备了目前世界上最先进的电磁弹射系统.电磁弹射系统的具体实现方案有多种,并且十分复杂.一种简化的物理模型如图乙所示,电源和一对足够长平行金属导轨M、N分别通过单刀双掷开关K与电容器相连.电源的电动势E＝6V,内阻不计.两条足够长的导轨相距L＝0.2m且水平放置处于磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面且竖直向下,电容器的电容C＝10F.现将一质量为m＝0.1kg,电阻R＝1Ω的金属滑块垂直放置于导轨的滑槽内,分别与两导轨良好接触.将开关K置于a让电容器充电,充电结束后,再将K置于b,金属滑块会在电磁力的驱动下运动.不计导轨和电路其他部分的电阻,不计电容器充、放电过程中电磁辐射和导轨产生的磁场对滑块的作用,忽略金属滑块运动过程中的一切摩擦阻力.下列说法正确的是()A．开关K置于b后,金属块先做加速运动、后做减速运动B．开关K置于b的瞬间,金属滑块的加速度大小为6m/s2C．开关K置于b后,金属滑块获得的最大速度大小为30m/sD．开关K置于b后,电容器最终带电量为零(多选)如图所示,固定在水平面上的半径为r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l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OO'上,随轴以角速度ω匀速转动.在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d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,不计其他电阻和摩擦,下列说法正确的是()A．棒产生的电动势为1B．微粒的电荷量与质量之比为2C．电阻消耗的电功率为πD．电容器所带的电荷量为CBlω五、电磁感应中处理变加速运动的两种方法：【注】对于力随时间或力随位移线性变化的情况,可以画出F-x或F-t图象,则图象围成的面积代表该力的功或者冲量.六、电磁感应中的两条重要关系：如图所示,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行且光滑的金属导轨,导体棒ab的质量为m、电阻为2R,导体棒cd的质量为2m、电阻为R,均静止在导轨上,现给导体棒ab以初速度v0向右滑动.运动过程中,导体棒ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,关于导体棒ab、cd组成的系统,下列说法正确的是()A．动量守恒,机械能守恒B．动量不守恒,机械能守恒C．动量守恒,机械能不守恒D．动量不守恒,机械能不守恒(多选)如图所示,两条足够长的光滑导轨放在水平面上,导轨的电阻不计,以图中的虚线为界左右两部分导轨分别处于竖直向下和竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小均为B,两个磁场中分别有长度与轨道间距相同的导体棒1和2静止在导轨上,两导体棒的电阻相同,导体棒1的质量为m,导体棒2的质量为2m,如果某时刻导体棒1获得向右的速度v0,经过一段时间t后两导体棒的速度达到稳定,从开始到稳定的时间t内两棒的位移的大小分别为x1和x2,则下列说法中正确的是()A．导体棒1和导体棒2组成的系统动量守恒B．稳定时两棒的速度大小均为vC．x1+2x2＝v0tD．x1+x2＝v0t(多选)如图所示,两根光滑足够长且电阻不计的平行金属导轨MNPQ和M1N1P1Q1,固定水在平面上,MN与M1N1距离为2l,PQ与P1Q1距离为l.金属棒a和b的质量分别为2m和m、长度分别为2l与l,金属棒a、b分别垂直放在导轨MM1和PP1上,静止在导轨上.整个装置处于竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场中.现a棒获得水平向右初速度v0,两棒运动时始终保持平行且a总在MNM1N1上运动,b总在PQP1Q1上运动,经过足够长时间后,下列说法正确的()A．金属棒a流过的电荷量是2B．金属棒a和b均做加速度相同的匀加速直线运动C．金属棒a和b均做速度相等的匀速直线运动D．回路感应电动势为零(多选)如图所示,水平放置的平行光滑导轨,间距为L,左侧接有电阻R,导体棒AB质量为m,电阻不计,向右运动的初速度为v0,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直轨道平面向下,导轨足够长且电阻不计,导体棒从开始运动至停下来,下列说法正确的是()A．导体棒AB内有电流通过,方向是B→AB．磁场对导体棒AB的作用力水平向右C．通过导体棒的电荷量为mD．导体棒在导轨上运动的最大距离为m如图所示,在水平面上有两条导电导轨MN、PQ,导轨间距为d,匀强磁场垂直于纸面向里,磁感应强度的大小为B,两根完全相同的金属杆1、2间隔一定的距离放在导轨上,且与导轨垂直.它们的电阻均为R,两杆与导轨接触良好,导轨电阻不计,金属杆的摩擦不计.杆1以初速度v0滑向杆2,为使两杆不相碰,则杆2