高三物理二輪專題訓練

高三物理二輪專題訓練第2講電磁感應問題的綜合分析第2頁,共81頁，2024年2月25日，星期天考情分析第3頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共81頁，2024年2月25日，星期天真題樣板第5頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1．(2012·新課標全國卷·19)如圖所示，均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周，在線框中產(chǎn)生感應電流．

第6頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

C

第8頁,共81頁，2024年2月25日，星期天2．(2013·全國新課標Ⅰ·17)如圖，在水平面(紙面)內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a點接觸，構成“V”字型導軌．空間存在垂直于紙面的均勻磁場．用力使MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時，運動中MN始終與∠bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸．下列關于回路中電流i與時間t的關系圖線，可能正確的是(

)第9頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第11頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

A

第12頁,共81頁，2024年2月25日，星期天3．(2013·全國新課標Ⅱ·16)如圖，在光滑水平桌面上有一邊長為L、電阻為R的正方形導線框；在導線框右側有一寬度為d(d＞L)的條形勻強磁場區(qū)域，磁場的邊界與導線框的一邊平行，磁場方向豎直向下．導線框以某一初速度向右運動．t＝0時導線框的右邊恰與磁場的左邊界重合，隨后導線框進入并通過磁場區(qū)域．下列v－t圖象中，可能正確描述上述過程的是(

)第13頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

導體切割磁感線時產(chǎn)生感應電流，同時產(chǎn)生安培力阻礙導體運動，利用法拉第電磁感應定律、安培力公式及牛頓第二定律可確定線框在磁場中的運動特點．第14頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

D

第15頁,共81頁，2024年2月25日，星期天4．(2014·全國卷新課標Ⅰ·14)在法拉第時代，下列驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是(

)A．將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化B．在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化C．將一房間內(nèi)的線圈兩端與相鄰房間的電流表連接，往線圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化D．繞在同一鐵環(huán)上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化第16頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

本題以驗證“由磁產(chǎn)生電”設想的實驗為背景，主要考查電磁感應現(xiàn)象．產(chǎn)生感應電流必須滿足的條件：①電路閉合；②穿過閉合電路的磁通量要發(fā)生變化．選項A、B電路閉合，但磁通量不變，不能產(chǎn)生感應電流，故選項A、B不能觀察到電流表的變化；選項C滿足產(chǎn)生感應電流的條件，也能產(chǎn)生感應電流，但是等我們從一個房間到另一個房間后，電流表中已沒有電流，故選項C也不能觀察到電流表的變化；選項D滿足產(chǎn)生感應電流的條件，能產(chǎn)生感應電流，可以觀察到電流表的變化，所以選項D.答案：

D第17頁,共81頁，2024年2月25日，星期天5．(2014·全國卷新課標Ⅰ·18)如圖(a)，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(b)所示．已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比，則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中，可能正確的是(

)第18頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

本題可由法拉第電磁感應定律判斷．由題圖(b)可知在cd間不同時間段內(nèi)產(chǎn)生的電壓是恒定的，所以在該時間段內(nèi)線圈ab中的磁場是均勻變化的，則線圈ab中的電流是均勻變化的，故選項A、B、D錯誤，選項C正確．答案：

C第20頁,共81頁，2024年2月25日，星期天6.(2014·全國卷新課標Ⅱ·25)半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導體棒AB置于圓導軌上面，BA的延長線通過圓導軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示．整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，方向豎直向下．在內(nèi)圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)．第21頁,共81頁，2024年2月25日，星期天直導體棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉動，在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸．設導體棒與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ，導體棒和導軌的電阻均可忽略．重力加速度大小為g.求：(1)通過電阻R的感應電流的方向和大?。?2)外力的功率．第22頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第23頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第24頁,共81頁，2024年2月25日，星期天熱點考向第25頁,共81頁，2024年2月25日，星期天楞次定律和法拉第電磁感應定律的應用

(多選)(2014·四川卷·6)如圖所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很?。|(zhì)量為0.2kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω.此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場方向為正方向．框、擋板和桿不計形變．則(

)第26頁,共81頁，2024年2月25日，星期天A．t＝1s時，金屬桿中感應電流方向從C到DB．t＝3s時，金屬桿中感應電流方向從D到CC．t＝1s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2N第27頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

AC

第29頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

解答本題要注意兩點(1)關于感應電流產(chǎn)生的條件中引起磁通量變化的幾種情況：一是磁場磁感應強度變化；二是線框面積變化；三是兩者都變化．本題就涉及前兩種變化情況．(2)感應電動勢的大小與磁通量的變化率成正比，而不是與磁通量的變化量成正比，但在線框電阻不變的情況下，流過線框截面電荷量與磁通量的變化量成正比．

第30頁,共81頁，2024年2月25日，星期天1．(多選)如圖，傾角為α的斜面上放置著光滑導軌，金屬棒KN置于導軌上，在以ab和cd為邊界的區(qū)域內(nèi)存在磁感應強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直導軌平面向上．在cd左側的無磁場區(qū)域cdPM內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi)．當金屬棒KN在重力作用下從磁場右邊界ab處由靜止開始向下運動后，則下列說法正確的是(

)第31頁,共81頁，2024年2月25日，星期天A．圓環(huán)L有收縮趨勢B．圓環(huán)L有擴張趨勢C．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流變小D．圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流不變第32頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

由于金屬棒KN在重力的作用下向下運動，則KNMP回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于軌道平面向外的磁場，隨著金屬棒向下加速運動，圓環(huán)的磁通量將增加，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增加；又由于金屬棒向下運動的加速度減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減?。鸢福?/p>

AC第33頁,共81頁，2024年2月25日，星期天2．(多選)(2014·南京一模)勻強磁場方向垂直紙面，規(guī)定垂直紙面向里的方向為正，磁感應強度B隨時間t變化規(guī)律如圖甲所示．在磁場中有一細金屬圓環(huán)，圓環(huán)平面位于紙面內(nèi)，如圖乙所示．令I1、I2、I3分別表示Oa、ab、bc段的感應電流，F(xiàn)1、F2、F3分別表示I1、I2、I3時，金屬環(huán)上很小一段受到的安培力．則(

)

第34頁,共81頁，2024年2月25日，星期天A．I1沿逆時針方向，I2沿順時針方向B．I2沿逆時針方向，I3沿順時針方向C．F1方向指向圓心，F(xiàn)2方向指向圓心D．F2方向背離圓心向外，F(xiàn)3方向指向圓心第35頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

在Oa段，磁場垂直紙面向里且均勻增強，根據(jù)楞次定律可判斷產(chǎn)生的感應電流的方向是逆時針的，同理，ab、bc段產(chǎn)生的感應電流的方向是順時針的，A正確，B錯；根據(jù)左手定則可判斷Oa、ab、bc段對應金屬圓環(huán)上很小一段受到的安培力方向，即F1、F3方向指向圓心，而F2背離圓心向外，C錯，D正確．(或采用“增縮減擴”的方法也可以直接判斷)答案：

AD第36頁,共81頁，2024年2月25日，星期天3.(多選)如圖所示，MN、PQ是與水平面成θ角的兩條平行光滑且足夠長的金屬軌道，其電阻忽略不計．空間存在著垂直于軌道平面向上的勻強磁場，磁感應強度大小為B.導體棒ab、cd垂直于軌道放置，且與軌道接觸良好，每根導體棒的質(zhì)量均為m，電阻均為r，軌道寬度為L，與軌道平行的絕緣細線一端固定，另一端與ab棒中點連接，細線承受的最大拉力FTm＝2mgsinθ.今將cd棒由靜止釋放，則細線被拉斷時，cd棒的(

)第37頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第38頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

AD

第39頁,共81頁，2024年2月25日，星期天電磁感應中的圖象問題

(2014·山東濰坊市一模)如圖所示，三條平行虛線位于紙面內(nèi)，中間虛線兩側有方向垂直于紙面的勻強磁場，磁感應強度等大反向．菱形閉合導線框ABCD位于紙面內(nèi)且對角線AC與虛線垂直，磁場寬度與對角線AC長均為d.現(xiàn)使線框沿AC方向勻速穿過磁場，以逆時針方向為感應電流的正方向，則從C點進入磁場到A點離開磁場的過程中，線框中電流i隨時間t的變化關系，以下可能正確的是(

)第40頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

線框ABCD在進入左邊磁場時，由楞次定律可判斷出感應電流的方向應為正方向，所以選項B、C錯；當線框ABCD一部分在左磁場區(qū)、另一部分在右磁場區(qū)時，回路中的最大電流要加倍，方向與剛進入時的方向相反，所以選項D正確．答案：

D第42頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

解答電磁感應圖象問題的“三個關注”(1)關注初始時刻，如初始時刻感應電流是否為零，是正方向還是負方向．(2)關注變化過程，看電磁感應發(fā)生的過程分為幾個階段，這幾個階段是否和圖象變化相對應．(3)關注大小、方向的變化趨勢，看圖線斜率的大小、圖線的曲、直是否和物理過程對應．第43頁,共81頁，2024年2月25日，星期天4.(多選)如圖所示，一沿水平方向的勻強磁場分布在寬度為2L的某矩形區(qū)域內(nèi)(長度足夠大)，該區(qū)域的上下邊界MN、PS是水平的．有一邊長為L的正方形導線框abcd從距離磁場上邊界MN的某高處由靜止釋放下落而穿過該磁場區(qū)域，已知當線框的ab邊到達PS時線框剛好做勻速直線運動．以線框的ab邊到達MN時開始計時，以MN處為坐標原點，取如圖坐標軸x，并規(guī)定逆時針方向為感應電流的正方向，向上為力的正方向．則關于線框中的感應電流I和線框所受到的安培力F與ab邊的位置坐標x的以下圖線中，可能正確的是(

)第44頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

AD第46頁,共81頁，2024年2月25日，星期天5．兩個不可形變的正方形導體框a、b連成如圖甲所示的回路，并固定在豎直平面(紙面)內(nèi)．導體框a內(nèi)固定一小圓環(huán)c，a與c在同一豎直面內(nèi)，圓環(huán)c中通入如圖乙所示的電流(規(guī)定電流逆時針方向為正)，導體框b的MN邊處在垂直紙面向外的勻強磁場中，則勻強磁場對MN邊的安培力(

)A．0～1s內(nèi)，方向向下B．1～3s內(nèi)，方向向下C．3～5s內(nèi)，先逐漸減小后逐漸增大D．第4s末，大小為零

第47頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共81頁，2024年2月25日，星期天解析：

根據(jù)i－t圖象可知，在0～6s內(nèi)MN邊都有恒定大小的電流通過，由F＝BIl可知，安培力的大小是恒定的，選項C、D均錯；0～1s、3～5s內(nèi)電流的方向由N→M；1～3s、5～6s內(nèi)電流的方向由M→N，對以上情況可用左手定則判斷出MN邊的安培力方向，0～1s、3～5s內(nèi)安培力方向向上，1～3s、5～6s內(nèi)安培力方向向下，故選項B正確、A錯誤．答案：

B第49頁,共81頁，2024年2月25日，星期天6．(多選)(2014·5月份高考模擬)如圖，豎直放置的光滑平行金屬導軌MN、PQ的M點和P點間接一個電阻，在兩導軌間OO1O′1O′矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面的勻強磁場．現(xiàn)使與磁場上邊界相距d0的ab棒由靜止開始釋放，若棒在離開磁場前已經(jīng)做勻速直線運動(棒ab與導軌始終保持良好接觸且下落過程中始終保持水平，導軌電阻不計)．則自棒由靜止開始釋放到離開磁場的過程中，下列速度圖象可能正確的是(

)第50頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

ABC

第52頁,共81頁，2024年2月25日，星期天電磁感應中的動力學和能量問題

(2014·天津卷·11)如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角θ＝30°的斜面上，導軌電阻不計，間距L＝0.4m．第53頁,共81頁，2024年2月25日，星期天導軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN，Ⅰ中的勻強磁場方向垂直斜面向下，Ⅱ中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B＝0.5T．在區(qū)域Ⅰ中，將質(zhì)量m1＝0.1kg，電阻R1＝0.1Ω的金屬條ab放在導軌上，ab剛好不下滑．然后，在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2＝0.4kg，電阻R2＝0.1Ω的光滑導體棒cd置于導軌上，由靜止開始下滑．cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中，ab、cd始終與導軌垂直且兩端與導軌保持良好接觸，取g＝10m/s2.問：第54頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(1)cd下滑的過程中，ab中的電流方向；(2)ab剛要向上滑動時，cd的速度v多大；(3)從cd開始下滑到ab剛要向上滑動的過程中，cd滑動的距離x＝3.8m，此過程中ab上產(chǎn)生的熱量Q是多少．第55頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第56頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

(1)由a流向b

(2)5m/s

(3)1.3J

第57頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

1.解決電磁感應綜合問題的一般思路(1)先作“源”的分析——分析電路中由電磁感應所產(chǎn)生的電源，求出電源參數(shù)E和r；(2)再進行“路”的分析——分析電路結構，弄清串并聯(lián)關系，求出相關部分的電流大小，以便安培力的求解；(3)然后是“力”的分析——分析研究對象(通常是金屬桿、導體、線圈等)的受力情況，尤其注意其所受的安培力；第58頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(4)接著進行“運動”狀態(tài)的分析——根據(jù)力和運動的關系，判斷出正確的運動模型；(5)最后是“能量”的分析——尋找電磁感應過程和研究對象的運動過程中其能量轉化和守恒的關系．2．求解焦耳熱Q的幾種方法第59頁,共81頁，2024年2月25日，星期天7．(多選)(2014·山東濰坊一模)如圖所示，兩光滑平行金屬導軌MN、PQ相距l(xiāng)，且與水平面成θ角，處于垂直于導軌平面的勻強磁場中，磁感應強度為B，導軌的M端和P端接到小型直流電風扇的兩接線柱上，小風扇電機的線圈電阻為R，金屬桿ab垂直于導軌放置，金屬桿的質(zhì)量為m，電阻為r，當在平行于導軌的拉力F作用下金屬桿以速度v勻速下滑時，電風扇消耗電能的功率為P0，下列說法正確的是(

)第60頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第61頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第62頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

ABD

第63頁,共81頁，2024年2月25日，星期天8．如圖甲，電阻不計的軌道MON與PRQ平行放置，ON及RQ與水平面的傾角θ＝53°，MO及PR部分的勻強磁場豎直向下，ON及RQ部分的磁場平行軌道向下，磁場的磁感應強度大小相同，兩根相同的導體棒ab和cd分別放置在導軌上，與導軌垂直并始終接觸良好．棒的質(zhì)量m＝1.0kg，R＝1.0Ω，長度L＝1.0m與導軌間距相同，棒與導軌間動摩擦因數(shù)μ＝0.5，現(xiàn)對ab棒施加一個方向向右，按圖乙規(guī)律變化的力F，同時由靜止釋放cd棒，則ab棒做初速度為零的勻加速直線運動，g取10m/s2.第64頁,共81頁，2024年2月25日，星期天

第65頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(1)求ab棒的加速度大?。?2)求磁感應強度B的大?。?3)若已知在前2s內(nèi)F做功W＝30J，求前2s內(nèi)電路產(chǎn)生的焦耳熱；(4)求cd棒達到最大速度所需的時間．第66頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第67頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第68頁,共81頁，2024年2月25日，星期天答案：

(1)1m/s2

(2)2T

(3)18J

(4)5s

第69頁,共81頁，2024年2月25日，星期天應考策略第70頁,共81頁，2024年2月25日，星期天應考10大破題方法(十)——等效思維法

第71頁,共81頁，2024年2月25日，星期天第72頁,共81頁，2024年2月25日，星期天(1)當金屬條ab進入“扇形”磁場時，求感應電動勢E，并指出ab上的電流方向．(2)當金屬條ab進入“扇形”