2024高考物理二轮复习专题九电磁感应对对练含解析

PAGE8-电磁感应2024年高考必备2015年2024年2024年2024年2024年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷考点一电磁感应现象楞次定律法拉第电磁感应定律1915201815192014考点二电磁感应中的电路和图象问题242018202119考点三电磁感应中的动力学和能量问题2424考点一电磁感应现象楞次定律法拉第电磁感应定律命题角度1“三定则肯定律”在电磁感应现象中的应用高考真题体验·对方向1.(多选)(2024全国Ⅰ·19)如图,两个线圈绕在同一根铁芯上,其中一线圈通过开关与电源连接,另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路.将一小磁针悬挂在直导线正上方,开关未闭合时小磁针处于静止状态,下列说法正确的是()A.开关闭合后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面对里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面对里的方向C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面对外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面对外的方向转动答案AD解析如图甲所示,闭合开关瞬间右边线圈产生电流,左边线圈磁通量增加.由楞次定律可知,增反减同,左边线圈感应磁场方向向左.依据右手螺旋定则可得铁芯中电流方向为从南到北.由此可得铁芯上方磁场为垂直纸面对里,则磁针N极朝垂直纸面对里的方向转动,故A项正确.甲开关闭合并保持一段时间后电路稳定,线圈中无磁通量变更,则铁芯中无电流,小磁针复原南北指向,故B、C项错误;如图乙所示,开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间,左边线圈磁通量减小,由增反减同得其感应磁场方向向右.由右手螺旋定则可得铁芯中电流由北到南,铁芯上方磁场为垂直纸面对外,则小磁针的N极朝垂直纸面对外的方向转动,故D项正确.乙2.(2024全国Ⅲ·15)如图,在方向垂直于纸面对里的匀强磁场中有一U形金属导轨,导轨平面与磁场垂直.金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS,一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内,线框与导轨共面.现让金属杆PQ突然向右运动,在运动起先的瞬间,关于感应电流的方向,下列说法正确的是()A.PQRS中沿顺时针方向,T中沿逆时针方向B.PQRS中沿顺时针方向,T中沿顺时针方向C.PQRS中沿逆时针方向,T中沿逆时针方向D.PQRS中沿逆时针方向,T中沿顺时针方向答案D解析金属杆从静止起先突然向右运动,产生感应电动势,感应电流从无到有,依据右手定则可知,感应电流的方向由Q指向P,PQRS中的电流沿逆时针方向;该感应电流在金属线框T中产生的磁通量向外,故穿过金属线框T向里的磁通量减小,依据楞次定律,T中感应电流沿顺时针方向,D正确.1.推断感应电流方向的两种方法方法一用楞次定律推断(“四步法”)方法二用右手定则推断该方法适用于闭合电路的部分导体切割磁感线产生的感应电流.推断时留意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心——磁感线垂直穿入;(2)拇指——指向导体运动的方向;(3)四指——指向感应电流的方向.2.“三定则肯定律”的应用技巧(1)应用楞次定律时,一般要用到安培定则.(2)探讨感应电流受到的安培力时,一般先用右手定则确定电流方向,再用左手定则确定安培力方向,有时也可以干脆应用楞次定律的推论确定.典题演练提能·刷高分1.(多选)有一个铜盘,与支架之间的阻力特别小,因此轻轻拨动它,就能长时间地绕轴自由转动.假如在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘,但并不与铜盘接触,如图所示.下列说法正确的是()A.铜盘能够在较短的时间内停止转动B.铜盘在转动过程中磁通量将不断减小C.铜盘在转动过程中产生的感应电动势将不断减小D.铜盘边缘的电势高于圆心的电势答案ACD解析当铜盘转动时,切割磁感线,产生感应电动势,由于电路闭合,则出现感应电流,处于磁场中受到安培力作用,此力阻碍铜盘转动,铜盘能够在较短的时间内停止转动,故A正确;铜盘在转动过程中磁通量不变,选项B错误;铜盘在转动过程中,由于转动速度减小,则产生的感应电动势将不断减小,选项C正确;由右手定则可知,铜盘边缘的电势高于圆心的电势,选项D正确.故选ACD.2.(多选)如图所示,一根长1m左右的空心铝管竖直放置(图甲),及同样竖直放置的一根长度相同但有竖直裂缝的铝管(图乙)和一根长度相同的空心塑料管(图丙).把一枚磁场很强的小圆柱从上端管口放入管中后,小圆柱最终从下端管口落出.小圆柱在管内运动时,没有跟铝管内壁发生摩擦.设小圆柱在甲、乙、丙三条管中下落的时间分别为t1、t2、t3,则下列关于小圆柱在三管中下落的说法正确的是()A.t1最大,因为铝管中涡电流产生的磁场阻碍小圆柱的相对运动B.t2=t3,因为有裂缝的铝管和塑料管中不会产生感应电流C.小圆柱在乙管内下落的过程中,管中会产生感应电动势D.铝管可看成一个个小圆环组成,在小圆柱下落过程中,小圆环中磁通量发生变更答案ACD解析甲管为无缝铝管,强磁体下落时,产生电磁感应,阻碍强磁体的运动,乙是有竖直裂缝的铝管,则小圆柱在铝管中下落时,在侧壁也产生涡流,但对磁体产生向上的阻力较小,下落的加速度小于g.丙管为绝缘体,不产生电磁感应,强磁体没有阻碍作用.所以磁体穿越甲管的时间比穿越乙管的时间长,磁体穿越乙管的时间比穿越丙管的时间长.故AC正确,B错误.小圆柱是强磁体,当它通过完整铝管时,导致铝管的磁通量发生变更,从而产生感应电流,故D正确,故选ACD.3.如图甲所示.在同一平面内有两个绝缘金属细圆环A、B,两环重叠部分的面积为圆环A面积的一半,圆环B中电流i随时间t的变更关系如图乙所示,以甲图圆环B中所示的电流方向为负,则A环中()A.没有感应电流B.有逆时针方向的感应电流C.有顺时针方向的感应电流D.感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向答案B解析由于A环中磁通量变更,所以A环中有感应电流,A错误;依据楞次定律,A环中产生逆时针方向的感应电流,B正确,CD错误.命题角度2楞次定律及推论的应用高考真题体验·对方向(2024全国Ⅲ·14)楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的详细体现?()A.电阻定律 B.库仑定律 C.欧姆定律 D.能量守恒定律答案D解析增反减同,来拒去留,都反映了电磁感应现象中安培力做负功,把其他形式的能转化为电能,楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的详细体现,A、B、C错误,D正确.楞次定律推论的应用技巧1.线圈(回路)中磁通量变更时,感应电流产生的磁场阻碍原磁通量的变更——“增反减同”;2.导体与磁体间有相对运动时,感应电流产生的效果阻碍相对运动——“来拒去留”;当回路可以形变时,感应电流可使线圈面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”;4.自感现象中,感应电动势阻碍原电流的变更——“增反减同”.典题演练提能·刷高分1.(多选)(2024山东潍坊二模)如图,螺线管内有平行于轴线的外加磁场,以图中箭头所示方向为其正方向.螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一闭合小金属圆环,圆环与导线框在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度B随时间按图所示规律变更时()A.在0~t1时间内,环有收缩趋势B.在t1~t2时间内,环有扩张趋势C.在t1~t2时间内,环内有逆时针方向的感应电流D.在t2~t3时间内,环内有逆时针方向的感应电流答案BC解析在0~t1时间内,B匀称增加,则在线圈中产生恒定不变的感生电动势,则在导线框dcba中形成稳定的电流,则此时环中无感应电流产生,环也没有收缩趋势,选项A错误;在t1~t2时间内,B的变更率渐渐减小,则螺线管中的感应电流的磁场方向为从下到上且渐渐减小,在导线框abcd中的磁通量为向外减小,穿过环的磁通量向外减小,依据楞次定律可知,环内有逆时针方向的感应电流,且有扩张趋势,选项BC正确;在t2~t3时间内,B的方向向下,且B的变更率渐渐减小,则螺线管中的感应电流的磁场方向为从上到下且渐渐减小,在导线框abcd中的磁通量为向里减小,穿过环的磁通量向里减小,依据楞次定律可知,环内有顺时针方向的感应电流,选项D错误.2.(2024安徽蚌埠二模)同一平面内固定有一长直导线PQ和一带缺口的刚性金属圆环,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于圆环所在平面固定放置的平行金属板MN连接,如图甲所示.导线PQ中通有正弦交变电流i,i的变更如图乙所示,规定从Q到P为电流的正方向,则在1~2s内()A.M板带正电,且电荷量增加B.M板带正电,且电荷量减小C.M板带负电,且电荷量增加D.M板带负电,且电荷量减小答案A解析在1~2s内,穿过金属圆环的磁场垂直于纸面对里,磁感应强度变小,穿过金属圆环的磁通量变小,磁通量的变更率变大,假设环闭合,由楞次定律可知感应电流磁场与原磁场方向相同,即感应电流磁场方向垂直于纸面对里,然后由安培定则可知感应电流沿顺时针方向,由法拉第电磁感应定律可知感应电动势增大,由此可知M板电势高,带正电,电荷量增加,故A正确,B、C、D错误.故选A.3.一条形磁铁平放在水平桌面上,一闭合线圈保持在竖直平面内,从条形磁铁探出桌面的一端的左上方竖直下落,线圈平面垂直于磁铁(如图).在线圈通过磁铁截面的过程中磁铁始终静止,关于磁铁的受力分析正确的是()A.线圈中感应电流的方向不会变更B.磁铁受桌面的支持力始终大于重力C.磁铁受到桌面的摩擦力始终向右D.磁铁受到桌面的摩擦力始终向左答案B解析线圈向下运动的过程中穿过线圈的磁通量先增大后减小,依据楞次定律可知,线圈产生的感应电流的方向肯定会发生变更,故A错误;依据楞次定律可知,线圈向下运动的过程中,产生的感应电流对线圈始终存在阻碍作用,即磁铁对线圈始终有向上的作用力,依据牛顿第三定律可知,线圈对磁铁始终有向下的作用力,所以磁铁受桌面的支持力始终大于重力,故B正确;依据楞次定律,线圈在桌面以上时,线圈对磁铁的作用力的方向为向右下方,所以磁铁还要受到向左的摩擦力;而线圈在桌面以下时,线圈对磁铁的作用力的方向为向左下方,所以磁铁还要受到向右的摩擦力,故CD错误.故选B.命题角度3感应电动势大小的计算高考真题体验·对方向1.(多选)(2024全国Ⅲ·20)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在PQ的右侧.导线PQ中通有正弦式交变电流i,i的变更如图(b)所示,规定从Q到P为电流正方向.导线框R中的感应电动势()A.在t=T4B.在t=T2时变更C.在t=T2D.在t=T时最大,且沿顺时针方向答案AC解析PQ中的电流在导线框R中产生变更的磁场,所以线框R中的磁通量变更规律和PQ中电流的变更规律相同,PQ中电流在T4时刻变更率为零,即线框R中的磁通量的变更率为零,线框中R产生的感应电动势为零,A选项正确;T2时刻PQ中电流变更最快,即线框R中磁通量变更最快,斜率正负没有发生变更,所以感应电动势的方向没有发生变更,B选项错误;在T2时刻,线框R中的磁通量从向内减弱变为向外增加,感应电流的磁场方向垂直纸面对里,感应电动势为顺时针方向,C选项正确;在T时刻,线框R中的磁场从垂直纸面对外减弱变为垂直纸面对里增加,感应电流的磁场方向垂直纸2.(多选)(2024全国Ⅱ·20)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆回旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是()A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流淌C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变更,则电流方向可能发生变更D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍答案AB解析依据右手定则,转动过程中产生电流的方向只与圆盘转动方向有关,C选项错误;当圆盘顺时针转动时,圆盘中电流方向应由P到圆心,通过电阻的电