2019年高考物理第一篇选择题拿满分必须夯实的14种热考题型专题13电磁感应题型抢分卷.doc
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1、1专题 13 电磁感应题型抢分卷1、考法分析和解题技法热门考法考法 1 电磁感应现象及判断考法 2 楞次定律的理解及应用考法 3 法拉第电磁感应定律的理解及应用考法 4 导体切割磁感线产生感应电动势的计算考法 5 电磁感应中的电路问题考法 6 电磁感应中的图象问题考法 7 电磁感应中的动力学与能量问题解题技法 技法 1 理解并计算磁通量;掌握并区分产生感应电动势和感应电流的条件; 技法 2 从阻碍磁通量变化、阻碍相对运动和阻碍面积变化 3 个角度理解楞次定律; 技法 3 理解并应用法拉第电磁感应定律计算感应电动势; 技法 4 导体切割磁感线的 2 种情形:平动切割类和转动切割类; 技法 5 电
2、磁感应中的电路问题主要是解决感应电动势的来源; 技法 6 电磁感应中的图象问题主要涉及: F 安 t 图象类、 vt 图象类、 Et 图象类、 it 图象类和综合图象类; 技法 7 电磁感应中的动力学问题涉及:平衡问题分析和加速运动问题分析;电磁感应中的能量问题应根据题意利用能量转化与守恒灵活求解,有些题目可以从动量角度着手,运用动量定理或动量守恒定律解决。二、真题再现考例 1 (2017 课标卷,T18)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌为了有效隔离外界振动对 STM 的扰动,在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板,并施加磁场来快速衰减其微小振动,如图所示无扰动
3、时,按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场;出现扰动后,对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )【答案】A2【考法】电磁感应现象及判断。考例 2 (2017 课标卷,T15)如图,在方向垂直于纸面向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,在运动开始的瞬间,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
4、 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 PQ 突然向右运动,在运动开始的瞬间,闭合回路 PQRS 中磁场方向垂直纸面向里,磁通量增大,由楞次定律可判断,闭合回路 PQRS 中感应电流产生的磁场垂直纸面向外,由安培定则可判断感应电流方向为逆时针;由于闭合回路 PQRS 中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外,与原磁场方向相反,则 T 中磁通量减小,由楞次定律可判断, T 中感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里,由安培定则可知 T 中感应电流方向为顺时针,选项 D 正确【考法】楞次定律的理解及应用。考例 3 (2018 全国卷 III,T20)(多选
5、)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 中通有正弦交流电流 i, i 的变化如图(b)所示,规定从 Q 到 P为电流的正方向。导线框 R 中的感应电动势( )A. 在 4Tt时为零B. 在 2t时改变方向3C. 在 2Tt时最大,且沿顺时针方向D. 在 时最大,且沿顺时针方向【答案】AC【考法】法拉第电磁感应定律的理解及应用。考例 4 (2015 课标卷,T15)如图,直角三角形金属框 abc 放置在匀强磁场中,磁感应强度大小为 B,方向平行于 ab 边向上当金属框绕 ab 边以角速度 逆时针转动时, a、 b、 c 三点的电势分别
6、为 Ua、 Ub、 Uc.已知 bc 边的长度为 l.下列判断正确的是( ) A Ua Uc,金属框中无电流B Ub Uc,金属框中电流方向沿 a b c aC Ubc Bl2 ,金属框中无电流12D Ubc Bl2 ,金属框中电流方向沿 a c b a12【答案】C【考法】导体切割磁感线产生感应电动势的计算。考例 5 (2015 福建卷,T18)如图,由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框abcd,固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ,在水平拉力作用下沿 ab、 dc 以速度 v 匀速滑动,滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直,
7、且与线框接触良好,4不计摩擦在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中( ) A PQ 中电流先增大后减小B PQ 两端电压先减小后增大C PQ 上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大【答案】C【解析】设 PQ 左侧电路的电阻为 Rx,则右侧电路的电阻为 3R Rx,所以外电路的总电阻为 R外 ,外电路电阻先增大后减小,所以路端电压先增大后减小,所以 B 错误;电路的Rx 3R Rx3R总电阻先增大后减小,再根据闭合电路的欧姆定律可得 PQ 中的电流, I 先减小后增大,故ER R外A 错误;由于导体棒做匀速运动,拉力等于安培力,即 F BIL,拉力的功率 P BILv,
8、故先减小后增大,所以 C 正确;外电路的总电阻 R 外 ,最大值为 R,小于导体棒的电阻 R,又Rx 3R Rx3R 34外电阻先增大后减小,由电源的输出功率与外电阻的关系图象可知,线框消耗的电功率先增大后减小,故 D 错误【考法】电磁感应中的电路问题。考例 6 (2018 全国卷 II,T18)如图,在同一平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为 l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下。一边长为32l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动,线框中感应电流 i 随时间 t 变化的正确图线可能是( ) 5【答案】D【考法】电磁感应中的图象问题。考例 7 (201
9、6 浙江卷,T16)如图所示, a、 b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为 10 匝,边长 la3 lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )A两线圈内产生顺时针方向的感应电流B a、 b 线圈中感应电动势之比为 91C a、 b 线圈中感应电流之比为 34D a、 b 线圈中电功率之比为 31【答案】B【考法】电磁感应中的能量问题。三、试题预测6预测 1 如图所示,一个 U 形金属导轨水平放置,其上放有一个金属导体棒 ab,有一个磁感应强度为 B 的匀强磁场斜向上穿过轨道平面,且与竖直方向的夹角为 .在下列各过程中,一
10、定能在轨道回路中产生感应电流的是( )A ab 向右运动,同时使 减小B磁感应强度 B 减小, 角同时也减小C ab 向左运动,同时增大磁感应强度 BD ab 向右运动,同时增大磁感应强度 B 和 角(090)【答案】A【解析】设此时回路面积为 S,据题意,磁通量 BScos ,A 选项中, S 增大, 减小,即 cos 增大,则 增大,所以 A 对;B 选项中,磁感应强度 B 减小, 减小即 cos 增大,则 可能不变,B 错;C 选项中, S 减小,磁感应强度 B 增大,则 可能不变,C 错;D 选项中,S 增大,磁感应强度 B 增大, 增大,cos 减小,则 可能不变,D 错【考法】电磁
11、感应现象及判断。预测 2 如图甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流 i 随时间t 的变化关系如图乙所示在 0 时间内,直导线中电流向上,则在 T 时间内,线框中感应电T2 T2流的方向与所受安培力的合力方向分别是( )A顺财针,向左 B逆时针,向右C顺时针,向右 D逆时针,向左【答案】B【考法】楞次定律的理解及应用。预测 3 (多选)如图所示,在边长为 a 的等边三角形区域内有匀强磁场 B,其方向垂直于纸7面向外,一个边长也为 a 的等边三角形导线框架 EFG 正好与上述磁场区域的边界重合,而后绕其几何中心 O 点在纸面内以角速度 顺时针方向匀速转动,于是线框 EFG
12、 中产生感应电动势,若转过60后线框转到图中的虚线位置,则在这段时间内( ) A感应电流方向为 E G F EB感应电流方向为 E F G EC平均感应电动势大小等于3 a2B4D平均感应电动势大小等于3 a2B3【答案】BC【解析】根据题意,穿过线框的磁通量变小,根据楞次定律,感应电流的磁场方向与原磁场相同,再由安培定则可知感应电流方向为 E F G E,A 项错误,B 项正确;根据几何关系可得,磁场穿过线框的有效面积减小了 S a2,根据法拉第电磁感应定律得平均感应电动势 B312 E S t,C 项正确,D 项错误3 a2B4【考法】法拉第电磁感应定律的理解及应用。预测 4 图为法拉第圆
13、盘发电机的示意图,半径为 r 的导体圆盘绕竖直轴以角速度 逆时针(从上向下看)旋转,匀强磁场 B 竖直向上,两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触,电刷间接有阻值为 R 的定值电阻,忽略圆盘电阻与接触电阻,则( )A流过定值电阻的电流方向为 a 到 bB b、 a 间的电势差为 Br 2C若 增大到原来的 2 倍,则流过定值电阻的电流增大到原来的 2 倍D若 增大到原来的 2 倍,则流过定值电阻的电流增大到原来的 4 倍【答案】C8【考法】导体切割磁感线产生感应电动势的计算。预测 5 (多选)如图甲所示的电路中,电阻 R1 R, R22 R,单匝圆形金属线圈半径为 r2,圆心为 O,线圈导线的电阻为
14、 R,其余导线的电阻不计半径为 r1(r1r2)、圆心为 O 的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小 B 随 t 变化的关系图象如图乙所示,电容器的电容为 C.闭合开关 S, t1时刻开始电路中的电流稳定不变,下列说法正确的是( )A电容器上极板带正电B t1时刻,电容器所带的电荷量为CB1 r214t1C t1时刻之后,线圈两端的电压为3B1 r214t1D t1时刻之后, R1两端的电压为B2 r24t2【答案】AC【解析】根据楞次定律可知,线圈产生了沿逆时针方向的感应电流,则电容器上极板带正电,故 A 正确;根据法拉第电磁感应定律有 E S r ,电流为 I t B
15、 t B1t1 21 B1 r21t1 ER1 R2 R, UR2 I2R 2R ,电容器所带的电荷量 Q CUR2 ,故 B 错误;B1 r214Rt1 B1 r214Rt1 B1 r212t1 CB1 r212t1t1时刻之后,线圈两端的电压 U I(R1 R2) ,故 C 正确; t1时刻之后, R1两端的电压3B1 r214t1为 U IR1 ,故 D 错误B1 r214t1 B2 r214t2【考法】电磁感应中的电路问题。预测 6 有一种信号发生器的工作原理可简化为如图所示的情形,竖直面内有半径均为 R 且相切于 O 点的两圆形区域,其内存在水平恒定的匀强磁场,长为 2R 的导体杆
16、OA,以角速度 绕过O 点的固定轴,在竖直平面内顺时针匀速旋转已知 t0 时刻,导体杆恰好位于两圆的共切线上,下列描述导体杆两端电势差 UAO随时间变化的图象可能正确的是( ) 9【答案】A【考法】电磁感应中的图象问题。预测 7 (多选)如图所示电路,两根光滑金属导轨平行放置在倾角为 的斜面上,导轨下端接有电阻 R,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可忽略不计的金属棒 ab 质量为 m,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力 F 的作用金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑高度 h 的过程中,以下说法正确的是( ) A作用在金属棒上各力的合力做功为零B重力做的功等于系统产生的电能C金属棒克
17、服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热D金属棒克服恒力 F 做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热【答案】AC【解析】根据动能定理,合力做的功等于动能的增量,故 A 对;重力做的功等于重力势能的减少,重力做的功等于克服 F 所做的功与产生的电能之和,而克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热,所以 B、D 错,C 对【考法】电磁感应中的动力学与能量问题。四、跟踪速练1(2018 常熟高三月考)如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( )10【答案】B2(2017 江苏卷,T1)如图所示,两个单匝线圈 a、 b 的半径分别为 r 和 2r.圆形匀强磁场 B 的边缘恰好
18、与 a 线圈重合,则穿过 a、 b 两线圈的磁通量之比为( )A11 B12C14 D41【答案】A【解析】根据 BS, S 为有磁场的与磁场垂直的有效面积,因此 a、 b 两线圈的有效面积相等,故磁通量之比 a b11,选项 A 正确3.(2018 河南郑州模拟)如图所示,圆环形导体线圈 a 平放在水平桌面上,在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路若将滑动变阻器的滑片 P 向上滑动,下面说法中正确的是( ) A穿过线圈 a 的磁通量变大B线圈 a 有收缩的趋势C线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流D线圈 a 对水平桌面的压力 F
19、N将增大【答案】C114(2018 华东师大附中高三上学期月考)如图所示,通电螺线管置于水平放置的光滑平行金属导轨 MN 和 PQ 之间, ab 和 cd 是放在导轨上的两根金属棒,它们分别静止在螺线管的左右两侧,现使滑动变阻器的滑动触头向左滑动,则 ab 和 cd 棒的运动情况是( ) A ab 向左运动, cd 向右运动B ab 向右运动, cd 向左运动C ab、 cd 都向右运动D ab、 cd 保持静止【答案】A【解析】由安培定则可知螺线管中磁感线方向向上,金属棒 ab、 cd 处的磁感线方向均向下,当滑动触头向左滑动时,螺线管中电流增大,因此磁场变强,即磁感应强度变大,回路中的磁通
20、量增大,由楞次定律知,感应电流方向为 a c d b a,由左手定则知 ab 受安培力方向向左, cd受安培力方向向右,故 ab 向左运动, cd 向右运动A 正确5(2018 洛阳高三质检)(多选)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为 l1 m, cd 间、 de 间、 cf 间分别接阻值为 R10 的电阻,一阻值为 R10 的导体棒 ab以速度 v4 m/s 匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小为B0.5 T、方向竖直向下的匀强磁场下列说法中正确的是( )A导体棒 ab 中电流的流向为由 b 到 aB cd 两端的电压为 1 VC de 两端
21、的电压为 1 VD fe 两端的电压为 1 V【答案】BD6(2017 天津卷,T3)如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,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( ) 12A 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【答案】D【解析】 A 错:根据楞次定律, ab 中感应电流方向由 a 到 b.B 错:根据 E S,因为 恒定,所以 E 恒定,根据 I 知,回路
22、中的感应电流恒 B t B t ER r定C 错:根据 F BIl,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7(2018 福建泉州高三月考)粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中,磁场方向垂直于线框平面,其边界与正方形线框的边平行现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场,如图所示,则在移出过程中线框一边 a、 b 两点间的电势差绝对值最大的是( )【答案】B【解析】线框各边电阻相等,切割磁感线的那个边为电源,电动势相同均为 Blv.在 A、C、D中, Ua b Blv,B 中, Ua b Blv,选项 B 正确14 348(20
23、18 重庆高三质检)如右图所示, ab 是一个可以绕垂直于纸面的轴 O 转动的闭合矩形导体线圈,当滑动变阻器 R 的滑片 P 自左向右滑动的过程中,线圈 ab 将( ) A静止不动B顺时针转动C逆时针转动13D发生转动,但电源的极性不明,无法确定转动方向【答案】B9(2018 大连高三调研)(多选)如图所示,在磁感应强度大小为 B、方向竖直向上的匀强磁场中,有一质量为 m,阻值为 R 的闭合矩形金属线框 abcd,用绝缘轻质细杆悬挂在 O 点,并可绕 O点左右摆动金属线框从图示位置的右侧某一位置由静止释放,在摆动到左侧最高点的过程中,细杆和金属线框平面始终处于同一平面,且垂直纸面则下列说法中正
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