2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)核心素養(yǎng)提升教學(xué)案滬科版VIP

PAGE5-第十章電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用——科學(xué)看法與責(zé)任1.(多選)(2024·山東威海市聯(lián)考)高考考生入場時，監(jiān)考老師要用金屬探測器對考生進行安檢后才允許其進入考場，如圖1所示。探測器內(nèi)有通電線圈，當(dāng)探測器靠近任何金屬材料物體時，就會引起探測器內(nèi)線圈中電流改變，報警器就會發(fā)出警報；靠近非金屬物體時則不發(fā)出警報。關(guān)于探測器工作原理，下列說法正確的是()圖1A.金屬探測器利用的是電磁感應(yīng)現(xiàn)象B.金屬探測器利用的是磁場對金屬的吸引作用C.金屬探測器利用的是靜電感應(yīng)現(xiàn)象D.金屬探測器利用的是當(dāng)探測器靠近金屬物體時，能在金屬中形成渦流，進而引起線圈中電流的改變解析線圈通電后會產(chǎn)生磁場，當(dāng)有金屬物體進入磁場時，通過金屬物體橫截面的磁通量發(fā)生改變，金屬物體內(nèi)部會產(chǎn)生渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，由此推斷是否有金屬物體，靜電感應(yīng)現(xiàn)象是帶電體靠近導(dǎo)體時使導(dǎo)體感應(yīng)起電，故選項A、D正確。答案AD2.磁卡的磁條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈。當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其E－t關(guān)系如圖2所示。假如只將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈中的E－t關(guān)系圖可能是()圖2解析若將刷卡速度改為eq\f(v0,2)，線圈切割磁感線運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小將會減半，周期將會加倍，故選項D正確，A、B、C錯誤。答案D3.(2024·豐臺區(qū)模擬)隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進入人們的視線。小到手表、手機，大到電腦、電動汽車，都已經(jīng)實現(xiàn)了無線充電從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖3所示為某品牌的無線充電手機利用電磁感應(yīng)方式充電的原理圖。關(guān)于無線充電，下列說法正確的是()圖3A.無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”B.只有將充電底座接到直流電源上才能對手機進行充電C.接收線圈中交變電流的頻率與放射線圈中交變電流的頻率相同D.只要有無線充電底座，全部手機都可以進行無線充電解析無線充電時手機接收線圈部分的工作原理是電磁感應(yīng)，選項A錯誤；當(dāng)給充電設(shè)備通以恒定直流電時，充電設(shè)備不會產(chǎn)生交變磁場，即不能正常充電，選項B錯誤；接收線圈中交變電流的頻率應(yīng)與放射線圈中交變電流的頻率相同，選項C正確；被充電手機內(nèi)部，應(yīng)當(dāng)有一類似金屬線圈的部件與手機電池相連，當(dāng)有交變磁場時，則產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，那么一般手機由于沒有金屬線圈，所以不能夠利用無線充電設(shè)備進行充電，選項D錯誤。答案C4.(多選)(2024·江蘇單科，6)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，磁體旁邊的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音，下列說法正確的有()圖4A.選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B.取走磁體，電吉他將不能正常工作C.增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢D.弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷改變解析銅質(zhì)弦為非磁性材料，不能被磁化，選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作，A項錯誤；若取走磁體，金屬弦不能被磁化，其振動時，不能在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，電吉他不能正常工作，B項正確；由E＝neq\f(ΔΦ,Δt)可知，C項正確；弦振動過程中，穿過線圈的磁通量大小不斷改變，由楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向不斷改變，D項正確。答案BCD二、“桿＋導(dǎo)軌＋電阻”模型——“科學(xué)思維”之“模型建構(gòu)”及“科學(xué)推理”5.(2024·濟南月考)如圖5所示，甲、乙、丙中除導(dǎo)體棒ab可動外，其余部分均固定不動。圖甲中的電容器C原來不帶電，設(shè)導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌和直流電源的電阻均可忽視，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌間的摩擦也不計。圖中裝置均在水平面內(nèi)，且都處于方向垂直水平面(即紙面)向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌足夠長，若給導(dǎo)體棒ab一個向右的初速度v0，ab的最終運動狀態(tài)是()圖5A.三種狀況下，ab最終都是做勻速運動B.圖甲、丙中ab最終將以某速度做勻速運動；圖乙中ab最終靜止C.圖甲、丙中ab最終將以相同的速度做勻速運動D.三種狀況下，ab最終均靜止解析圖甲中，當(dāng)電容器C兩端電壓等于ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢時，回路電流為零，ab做勻速運動；圖乙中，ab在F安作用下做減速運動直至靜止；圖丙中，若BLv0＜E，ab先做加速運動至BLv＝E時，回路中電流為零，ab再做勻速運動，若BLv0＞E，ab先做減速運動至BLv＝E時，回路中電流為零，ab再做勻速運動；若BLv0＝E，回路中電流為零，ab勻速運動，選項B正確，A、C、D錯誤。答案B6.(多選)如圖6所示，兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌間距l(xiāng)＝0.9m，與水平面夾角θ＝30°，正方形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝2T，方向垂直于斜面對上。甲、乙是兩根質(zhì)量相同、電阻均為R＝4.86Ω的金屬桿，垂直于導(dǎo)軌放置。甲置于磁場的上邊界ab處，乙置于甲上方l處。現(xiàn)將兩金屬桿由靜止同時釋放，并馬上在甲上施加一個沿導(dǎo)軌方向的拉力F，甲始終以a＝5m/s2的加速度沿導(dǎo)軌勻加速運動，乙進入磁場時恰好做勻速運動，g＝10m/s2。則()圖6A.甲穿過磁場過程中拉力F不變B.每根金屬桿的質(zhì)量為0.2kgC.乙穿過磁場過程中安培力的功率是2WD.乙穿過磁場過程中，通過整個回路的電荷量為eq\f(1,6)C解析甲穿過磁場過程中做勻加速運動，故速度不斷增加，感應(yīng)電動勢漸漸變大，回路的電流增大，安培力變大，依據(jù)F＋mgsinθ－F安＝ma可知，拉力F漸漸變大，選項A錯誤；乙進入磁場時的速度滿意mglsin30°＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)，v0＝3m/s；乙進入磁場后做勻速運動，則mgsin30°＝BIl；因為乙進入磁場之前與甲的加速度相同，均為5m/s2，故當(dāng)乙進入磁場時，甲剛好出離磁場，此時E＝BLv0，I＝eq\f(E,2R)，聯(lián)立解得m＝0.2kg，選項B正確；乙穿過磁場過程中安培力的功率P＝F安v0＝mgsin30°v0＝2×eq\f(1,2)×3W＝3W，選項C錯誤；乙穿過磁場過程中，通過整個回路的電荷量q＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(Bl2,2R)＝eq\f(2×0.92,2×4.86)C＝eq\f(1,6)C，選項D正確。答案BD7.如圖7所示，兩根間距為l的光滑金屬導(dǎo)軌(不計電阻)，由一段圓弧部分與一段無限長的水平部分組成，其水平部分加有豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，導(dǎo)軌水平部分上靜止放置一金屬棒cd，質(zhì)量為2m，電阻為2r。另一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒ab，從圓弧部分M處由靜止釋放下滑至N處進入水平部分，棒與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好，圓弧部分MN半徑為R，所對圓心角為60°，重力加速度為g。求：圖7(1)ab棒在N處進入磁場區(qū)速度是多大？此時棒中電流是多少？(2)cd棒能達到的最大速度是多大？(3)cd棒由靜止到達最大速度過程中，系統(tǒng)所能釋放的熱量是多少？解析(1)ab棒由M下滑到N過程中機械能守恒，故mgR(1－cos60°)＝eq\f(1,2)mv2解得v＝eq\r(gR)進入磁場區(qū)瞬間，回路中電流強度I＝eq\f(E,2r＋r)＝eq\f(Bl\r(gR),3r)(2)ab棒在安培力作用下做減速運動，cd棒在安培力作用下做加速運動，當(dāng)兩棒速度達到相同速度v′時，電路中電流為零，安培力為零，cd達到最大速度。運用動量守恒定律得mv＝(2m＋m)v′，解得v′＝