第13講.電磁感應(yīng)（原卷版）-2024高考二輪復(fù)習(xí)

2024高考二輪復(fù)習(xí)二十五講第13講、電磁感應(yīng)第一部分織網(wǎng)點睛，綱舉目張1．楞次定律中“阻礙”的四種表現(xiàn)形式(1)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”。(2)阻礙相對運動——“來拒去留”。(3)使線圈面積有擴大或縮小的趨勢——“增縮減擴”。(4)阻礙原電流的變化(自感現(xiàn)象)——“增反減同”。2．“三定則、肯定律”的應(yīng)用安培定則推斷運動電荷、電流產(chǎn)生的磁場方向左手定則推斷磁場對運動電荷、電流的作用力的方向右手定則推斷部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向楞次定律推斷閉合電路磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向3．推斷感應(yīng)電流方向的兩種方法(1)利用右手定則推斷(適用切割磁感線的運動)。(2)利用楞次定律推斷(適用回路磁通量變化狀況)。二、法拉第電磁感應(yīng)定律1．求解感應(yīng)電動勢常用的四種方法表達式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)E＝BLvsinθE＝eq\f(1,2)BL2ωE＝NBSω·sin(ωt＋φ0)情景圖爭辯對象回路(不肯定閉合)一段直導(dǎo)線(或等效成直導(dǎo)線)繞一端轉(zhuǎn)動的一段導(dǎo)體棒繞與B垂直的軸轉(zhuǎn)動的導(dǎo)線框意義一般求平均感應(yīng)電動勢，當(dāng)Δt→0時求的是瞬時感應(yīng)電動勢一般求瞬時感應(yīng)電動勢，當(dāng)v為平均速度時求的是平均感應(yīng)電動勢用平均值法求瞬時感應(yīng)電動勢求瞬時感應(yīng)電動勢適用條件全部磁場(勻強磁場定量計算、非勻強磁場定性分析)勻強磁場勻強磁場勻強磁場2.感應(yīng)電荷量的計算磁通量變化遷移的電荷量：q＝I·Δt＝eq\f(E,R)·Δt＝neq\f(ΔΦ,RΔt)·Δt＝neq\f(ΔΦ,R)，q僅由回路電阻R和磁通量的變化量ΔΦ打算。3．電磁感應(yīng)電路中產(chǎn)生的焦耳熱(1)當(dāng)電路中電流恒定時，可用焦耳定律計算。(2)當(dāng)電路中電流變化時，則用功能關(guān)系或能量守恒定律計算。其次部分實戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練1.（2023高考全國乙卷）一同學(xué)小組在探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，進行了如下比較試驗。用圖（a）所示的纏繞方式，將漆包線分別繞在幾何尺寸相同的有機玻璃管和金屬鋁管上，漆包線的兩端與電流傳感器接通。兩管皆豎直放置，將一很小的強磁體分別從管的上端由靜止釋放，在管內(nèi)下落至管的下端。試驗中電流傳感器測得的兩管上流過漆包線的電流I隨時間t的變化分別如圖（b）和圖（c）所示，分析可知（）A.圖（c）是用玻璃管獲得的圖像B.在鋁管中下落，小磁體做勻變速運動C.在玻璃管中下落，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D.用鋁管時測得的電流第一個峰到最終一個峰的時間間隔比用玻璃管時的短2.（2023高考湖北卷）近場通信（NFC）器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外漸漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為、和，圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時與內(nèi)部線圈絕緣。若勻強磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強度變化率為，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近（）A. B. C. D.3（2023高考全國甲卷）一有機玻璃管豎直放在地面上，管上有漆包線繞成的線圈，線圈的兩端與電流傳感器相連，線圈在玻璃管上部的5匝均勻分布，下部的3匝也均勻分布，下部相鄰兩匝間的距離大于上部相鄰兩匝間的距離。如圖（a）所示?，F(xiàn)讓一個很小的強磁體在玻璃管內(nèi)沿軸線從上端口由靜止下落，電流傳感器測得線圈中電流I隨時間t變化如圖（b）所示。則A.小磁體在玻璃管內(nèi)下降的速度越來越快B.下落過程中，小磁體的N極、S極上下顛倒了8次C.下落過程中，小磁體受到的電磁阻力始終保持不變D.與上部相比，小磁體通過線圈下部的過程中，磁通量變化率的最大值更大4.（2023高考海南卷）汽車測速利用了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，汽車可簡化為一個矩形線圈abcd，埋在地下的線圈分別為1、2，通上順時針（俯視）方向電流，當(dāng)汽車經(jīng)過線圈時（）A.線圈1、2產(chǎn)生的磁場方向豎直向上B.汽車進入線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdC.汽車離開線圈1過程產(chǎn)生感應(yīng)電流方向為abcdD.汽車進入線圈2過程受到的安培力方向與速度方向相同5.（2023高考江蘇學(xué)業(yè)水平選擇性考試）如圖所示，圓形區(qū)域內(nèi)有垂直紙面對里的勻強磁場，OC導(dǎo)體棒的O端位于圓心，棒的中點A位于磁場區(qū)域的邊緣?，F(xiàn)使導(dǎo)體棒繞O點在紙面內(nèi)逆時針轉(zhuǎn)動。O、A、C點電勢分別為φ0、φA、φC，則（）A.φO>φC B.φC>φA C.φO=φA D.φO－φA=φA－φC6．（2023年6月高考浙江選考科目）如圖所示，質(zhì)量為M、電阻為R、長為L的導(dǎo)體棒，通過兩根長均為l、質(zhì)量不計的導(dǎo)電細桿連在等高的兩固定點上，固定點間距也為L。細桿通過開關(guān)S可與直流電源E0或抱負二極管串接。在導(dǎo)體棒所在空間存在磁感應(yīng)強度方向豎直向上、大小為B的勻強磁場，不計空氣阻力和其它電阻。開關(guān)S接1，當(dāng)導(dǎo)體棒靜止時，細桿與豎直方向的夾角固定點；然后開關(guān)S接2，棒從右側(cè)開頭運動完成一次振動的過程中（）A．電源電動勢B．棒消耗的焦耳熱C．從左向右運動時，最大擺角小于D．棒兩次過最低點時感應(yīng)電動勢大小相等7.（2023學(xué)業(yè)水公平級考試上海卷）如圖所示，左側(cè)連接有電阻R的光滑平行導(dǎo)軌處于垂直紙面對里的勻強磁場中，一金屬棒置于導(dǎo)軌上，對其施加外力使其運動，所受安培力變化如圖所示，取向右為正方向，則外力隨時間變化的圖像正確的是8.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水公平級考試）足夠長U形導(dǎo)軌平置在光滑水平絕緣桌面上，寬為，電阻不計。質(zhì)量為、長為、電阻為的導(dǎo)體棒MN放置在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌形成矩形回路并始終接觸良好，I和Ⅱ區(qū)域內(nèi)分別存在豎直方向的勻強磁場，磁感應(yīng)強度分別為和，其中，方向向下。用不行伸長的輕繩跨過固定輕滑輪將導(dǎo)軌CD段中點與質(zhì)量為的重物相連，繩與CD垂直且平行于桌面。如圖所示，某時刻MN、CD同時分別進入磁場區(qū)域I和Ⅱ并做勻速直線運動，MN、CD與磁場邊界平行。MN的速度，CD的速度為且，MN和導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.2。重力加速度大小取，下列說法正確的是（）A.的方向向上 B.的方向向下 C. D.第三部分思路歸納，內(nèi)化方法在應(yīng)用楞次定律時需留意的兩點(1)利用楞次定律推斷的電流方向也是電路中感應(yīng)電動勢的方向，利用右手定則推斷的電流方向也是做切割磁感線運動的導(dǎo)體上感應(yīng)電動勢的方向。若電路為開路，可假設(shè)電路閉合，應(yīng)用楞次定律或右手定則確定電路中假想電流的方向即為感應(yīng)電動勢的方向。(2)在分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的電勢凹凸時，肯定要明確產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分電路相當(dāng)于電源，在電源內(nèi)部，電流方向從低電勢處指向高電勢處。2.解決線框模型問題的兩大關(guān)鍵(1)分析電磁感應(yīng)狀況：弄清線框在運動過程中是否有磁通量不變的階段，線框進入和穿出磁場的過程中，才有感應(yīng)電流產(chǎn)生，結(jié)合閉合電路歐姆定律列方程解答。(2)分析線框的受力以及運動狀況，選擇合適的力學(xué)規(guī)律處理問題：在題目中涉及電荷量、時間以及安培力為變力時應(yīng)選用動量定理處理問題；假如題目中涉及加速度的問題時選用牛頓運動定律解決問題比較便利。第四部分最新模擬集萃，提升應(yīng)試力量1.（2024江西紅色十校9月聯(lián)考）如圖所示，間距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在絕緣水平面上，質(zhì)量均為m的金屬棒ab、cd垂直放在導(dǎo)軌上，兩金屬棒接入電路的電阻均為R，垂直于導(dǎo)軌的虛線ef左側(cè)有垂直于導(dǎo)軌平面對上的勻強磁場，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，虛線ef的右側(cè)沒有磁場，給金屬棒ab一個水平向右的初速度v0，已知cd棒到達ef前已勻速運動，ab、cd棒不會發(fā)生相碰，兩金屬棒運動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，ab棒出磁場時速度剛好為零，則下列說法正確的是（）A.cd棒最終速度為零B.cd棒從靜止運動到ef過程中通過電荷量為C.整個過程，金屬棒ab中產(chǎn)生的焦耳熱為D.整個過程，金屬棒ab克服安培力做的功為2.（2024江西紅色十校9月聯(lián)考）邊長為L的單匝正方形線框處在勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖所示（前半個周期為正弦波形的一半），線框的電阻為R，則線框中感應(yīng)電流的功率為（）A. B. C. D.3.（2024山西三重教育聯(lián)盟9月聯(lián)考）如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌M、N被固定在水平面上，導(dǎo)軌間距L=1m，其左端并聯(lián)接入R1和R2的電阻，其中R1=R2=2Ω。整個裝置處在垂直紙面對里，磁感應(yīng)強度大小為B=2T的勻強磁場中。一質(zhì)量：m=4kg、電阻r=1Ω的導(dǎo)體棒ab在恒力F=5N的作用力下從靜止開頭沿導(dǎo)軌向右運動，運動了L0=4m時導(dǎo)體棒ab恰好勻速運動，導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置且與兩導(dǎo)軌保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計。求：（1）導(dǎo)體棒的最大速度；（2）電阻R1上產(chǎn)生的焦耳熱；（3）此過程中通過R2的電荷量。5.（2024南京六校聯(lián)合體調(diào)研）如圖所示，在光滑絕緣的水平面上，有一長為、寬為的金屬矩形線圈，其電阻為，質(zhì)量為，線圈的右側(cè)以虛線為界存在垂直紙面對里的范圍足夠大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B?，F(xiàn)使線圈以垂直磁場邊界大小為的速度向右運動，線圈從開頭運動到靜止的過程中，線圈通過的位移用表示，通過線圈的電荷量用表示。轉(zhuǎn)變初速度v0大小，、與線圈的初速度v0間的關(guān)系圖像正確的是（）A. B. C. D.6.（2024遼寧十校聯(lián)合體）如圖所示，xOy平面的第一、三象限內(nèi)布滿垂直紙面對外的勻強磁場。邊長為L的正方形金屬框始終在O點的頂點環(huán)繞，在xOy平面內(nèi)以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動，時刻，金屬框開頭進入第一象限，已知勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，金屬框的總電阻為R，規(guī)定順時針方向為電流的正方向，不考慮自感影響，關(guān)于金屬框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖像正確的是（）A. B.C. D.6.（2024黑龍江大慶第一次質(zhì)檢）如圖所示，兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，一根導(dǎo)軌位于x軸上，另一根導(dǎo)軌由ab、bc、cd三段直導(dǎo)軌組成，其中a點與x軸的坐標(biāo)原點O格外接近，但不接觸，bc段與x軸平行，導(dǎo)軌右端接入肯定值電阻R。導(dǎo)軌上一金屬棒沿x軸正向以速度v0做勻速直線運動，t=0時刻通過坐標(biāo)原點O，金屬棒始終與軸x垂直。設(shè)運動過程中通過電阻的電流為i，金屬棒克服安培力做功的功率為P、導(dǎo)軌均與金屬棒接觸良好，忽視導(dǎo)軌與金屬棒的電阻，下列圖像可能正確的是（）A. B.C. D.7.（2024貴州遵義重點高中期末）.如圖所示，在水平地面上方固定兩根足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，兩導(dǎo)軌平行且位于同一水平面內(nèi)，間距為L。導(dǎo)軌右側(cè)水平地面上固定一傾角為θ的斜面，斜面底端位于導(dǎo)軌右端正下方。在導(dǎo)軌上放置兩根相距較遠的金屬棒ab和cd，兩棒質(zhì)量均為m，長度均為L，電阻均為R。金屬導(dǎo)軌間存在豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B。開頭時cd棒靜止，給ab棒一個水平向右的瞬時初速度v0，一段時間后ab棒和cd棒共速，之后cd棒離開導(dǎo)軌無轉(zhuǎn)動地做平拋運動，cd棒落在斜面上時速度恰好與斜面垂直。兩棒在導(dǎo)軌上運動過程中均與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計導(dǎo)軌的電阻和空氣阻力，重力加速度為g。求：（1）開頭時cd棒的安培力大??；（2）cd棒做平拋運動的時間；（3）在兩棒共速前，當(dāng)cd棒的速度為時（），回路中電流I'的大小。8.（2024貴州遵義重點高中期末）近場通信（NFC）器件依據(jù)電磁感應(yīng)原理進行通信，其內(nèi)部裝有類似于壓扁的線圈作為天線。如圖所示，這種線圈從內(nèi)到外漸漸擴大，構(gòu)成正方形。在這個正方形NFC線圈中，共有3圈，它們的邊長分別為a、b、c（），需要留意的是，圖中線圈接入內(nèi)部芯片時與芯片內(nèi)部線圈絕緣，從而能夠正確地連接到內(nèi)置芯片。若勻強磁場垂直穿過該線圈時，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律為（k為常數(shù)）。則整個線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近（）A. B.C. D.9.（2024年1月江蘇期末）如圖甲所示,在足夠長的光滑斜面上放置著矩形金屬線框,整個斜面內(nèi)存在垂直于斜面方向的勻強磁場.勻強磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化的關(guān)系如圖乙所示(垂直斜面對上為正方向).t=0時刻將線框由靜止釋放,在線框下滑的過程中,下列說法中正確的 ()甲乙A.線框MN邊受到的安培力方向沿斜面對下B.線框MN邊受到的安培力方向沿斜面對上C.經(jīng)時間t,線框的速度大小為gtsinθD.由于有阻力作用,經(jīng)時間t,線框的速度小于gtsinθ10.（2023福建漳州三模）如圖甲，兩根電阻不計、足夠長的導(dǎo)軌MN、PQ平行放置，與水平面問夾角α＝37°，間距為0.8m，上端連接一電阻R＝0.1Ω。兩導(dǎo)軌之間存在方向垂直導(dǎo)軌平面對上的均勻分布的磁場，磁感應(yīng)強度隨時間的變化規(guī)律如圖乙所示。t＝0時刻，一電阻不計，質(zhì)量為0.02kg的導(dǎo)體棒ab從導(dǎo)軌上且在MP下方0.5m處由靜止釋放。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不考慮t＝4.25s時磁感應(yīng)強度突變產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。則（）A.0~4.25s內(nèi)ab中感應(yīng)電流方向從a到bB.t＝0s時ab中感應(yīng)電流I0＝0.4AC.0~4.25s內(nèi)R中消耗的熱功率為0.016WD.ab的最大速度值為0.625m/s10.(2024重慶名校1月質(zhì)檢)如圖所示，兩根間距為、電阻不計的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面夾角為，導(dǎo)軌底端接有兩定值電阻，整個空間存在垂直于導(dǎo)軌平面對上大小為的勻強磁場。在導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為、電阻為的金屬桿?，F(xiàn)給金屬桿一沿斜面對上的初速度使金屬桿從點上升到最高點，該過程中通過電阻的電荷量為，當(dāng)金屬桿從最高點返回到（和中點）時速度為。重力加速度為，下列說法正確的是（）A.電阻兩端最大電壓為B.金屬桿從最高點返回到過程所用的時間為C.金屬桿從上升到最高點過程克服安培力做的功為D.金屬桿從最高點返回到過程電阻產(chǎn)生的熱量為。11.（2024安徽名校聯(lián)盟第一次大聯(lián)考）如圖所示，水平固定放置的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌，左端與電阻相連，直導(dǎo)體質(zhì)量為，電阻為，長度與導(dǎo)軌寬度相同，有勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面。作用一水平向右的恒力，使直導(dǎo)體由靜止開頭向右運動，當(dāng)直導(dǎo)體始終加速到速度為時，撤除拉力，直導(dǎo)體再經(jīng)相同的位移停止。對直導(dǎo)體經(jīng)受的兩個過程，描述正確的是（）A.撤除后做勻減速運動B.加速階段的運動時間小于減速階段的運動時間C.拉力的沖量大小等于D.拉力做的功大于12（2024湖北名校聯(lián)考）如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角的斜面上，相距為L，導(dǎo)軌間存在方向垂直于導(dǎo)軌平面對下的磁場，整個磁場由n個寬度皆為的條形勻強磁場區(qū)域1、2……組成，從上到下依次排