第一篇　專題四　第11練　電磁感應(yīng)-2025高考物理二輪復(fù)習(xí)

第11練電磁感應(yīng)1~5題每題4分，6、7題每題6分，8題13分，9題15分，共60分［保分基礎(chǔ)練］1.(2023·北京卷·5)如圖所示，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，P燈微亮，Q燈正常發(fā)光，斷開開關(guān)()A.P與Q同時熄滅 B.P比Q先熄滅C.Q閃亮后再熄滅 D.P閃亮后再熄滅2.(2024·廣東卷·4)電磁俘能器可在汽車發(fā)動機(jī)振動時利用電磁感應(yīng)發(fā)電實(shí)現(xiàn)能量回收，結(jié)構(gòu)如圖甲所示。兩對永磁鐵可隨發(fā)動機(jī)一起上下振動，每對永磁鐵間有水平方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。磁場中，邊長為L的正方形線圈豎直固定在減震裝置上。某時刻磁場分布與線圈位置如圖乙所示，永磁鐵振動時磁場分界線不會離開線圈。關(guān)于圖乙中的線圈，下列說法正確的是()A.穿過線圈的磁通量為BL2B.永磁鐵相對線圈上升越高，線圈中感應(yīng)電動勢越大C.永磁鐵相對線圈上升越快，線圈中感應(yīng)電動勢越小D.永磁鐵相對線圈下降時，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向3.(2024·湖南卷·4)如圖，有一硬質(zhì)導(dǎo)線Oabc，其中abc是半徑為R的半圓弧，b為圓弧的中點(diǎn)，直線段Oa長為R且垂直于直徑ac。該導(dǎo)線在紙面內(nèi)繞O點(diǎn)逆時針轉(zhuǎn)動，導(dǎo)線始終在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中。則O、a、b、c各點(diǎn)電勢關(guān)系為()A.φO>φa>φb>φc B.φO<φa<φb<φcC.φO>φa>φb=φc D.φO<φa<φb=φc4.(2023·湖北卷·5)近場通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊，其天線類似一個壓平的線圈，線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大。如圖所示，一正方形NFC線圈共3匝，其邊長分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm，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(qiáng)磁場垂直通過此線圈，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為103T/s，則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最接近()A.0.30V B.0.44V C.0.59V D.4.3V5.(多選)(2024·黑吉遼·9)如圖，兩條“∧”形的光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，間距為L，左、右兩導(dǎo)軌面與水平面夾角均為30°，均處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為2B和B。將有一定阻值的導(dǎo)體棒ab、cd放置在導(dǎo)軌上，同時由靜止釋放，兩棒在下滑過程中始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好，ab、cd的質(zhì)量分別為2m和m，長度均為L。導(dǎo)軌足夠長且電阻不計，重力加速度為g，兩棒在下滑過程中()A.回路中的電流方向?yàn)閍bcdaB.ab中電流趨于3C.ab與cd加速度大小之比始終為2∶1D.兩棒產(chǎn)生的電動勢始終相等［爭分提能練］6.(多選)(2024·山東卷·11)如圖所示，兩條相同的半圓弧形光滑金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，其所在平面豎直且平行，導(dǎo)軌最高點(diǎn)到水平桌面的距離等于半徑，最低點(diǎn)的連線OO'與導(dǎo)軌所在豎直面垂直?？臻g充滿豎直向下的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)，導(dǎo)軌左端由導(dǎo)線連接?，F(xiàn)將具有一定質(zhì)量和電阻的金屬棒MN平行OO'放置在導(dǎo)軌圖示位置，由靜止釋放。MN運(yùn)動過程中始終平行于OO'且與兩導(dǎo)軌接觸良好，不考慮自感影響，下列說法正確的是()A.MN最終一定靜止于OO'位置B.MN運(yùn)動過程中安培力始終做負(fù)功C.從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過程中，MN的速率一直在增大D.從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過程中，MN中電流方向由M到N7.(多選)(2024·重慶市模擬)如圖所示，平行虛線a、b之間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩虛線間的距離為l。現(xiàn)使一粗細(xì)均勻、電阻為R的閉合直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度v沿垂直于磁場邊界的方向穿過磁場區(qū)域。已知AB邊長為l，BC邊與磁場邊界平行。t=0時刻，A點(diǎn)到達(dá)邊界a，取逆時針方向?yàn)楦袘?yīng)電流的正方向，則在導(dǎo)線框穿越磁場區(qū)域的過程中，感應(yīng)電流i及安培力的功率P隨時間t變化的圖線可能正確的是()答案AD8.(13分)(2024·河南開封市聯(lián)考)如圖所示，兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上，頂部接有一阻值R=3Ω的定值電阻，下端開口，軌道間距L=1m，整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直斜面向上，質(zhì)量m=1kg的金屬棒ab置于導(dǎo)軌上，ab在導(dǎo)軌之間的電阻r=1Ω，電路中其余電阻不計，金屬棒ab由靜止釋放后沿導(dǎo)軌運(yùn)動時始終垂直于導(dǎo)軌，且與導(dǎo)軌接觸良好，不計空氣阻力影響。已知金屬棒ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.5，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2。(1)(4分)求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動的最大速度vm；(2)(3分)求金屬棒ab沿導(dǎo)軌向下運(yùn)動過程中，電阻R的最大電功率PR；(3)(6分)若從金屬棒ab開始運(yùn)動至達(dá)到最大速度過程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱總共為1.5J，求流過電阻R的總電荷量q。［尖子生選練］9.(15分)(2024·安徽卷·15)如圖所示，一“U”形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi)，一電阻不計，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌，并靜置于絕緣固定支架上。邊長為L的正方形cdef區(qū)域內(nèi)，存在垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場。支架上方的導(dǎo)軌間，存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場。兩磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時間的變化關(guān)系均為B=kt(SI)，k為常數(shù)(k>0)。支架上方的導(dǎo)軌足夠長，兩邊導(dǎo)軌單位長度的電阻均為r，下方導(dǎo)軌的總電阻為R。t=0時，對ab施加豎直向上的拉力，恰使其向上做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動，整個運(yùn)動過程中ab與兩邊導(dǎo)軌接觸良好。已知ab與導(dǎo)軌間動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度大小為g。不計空氣阻力，兩磁場互不影響。(1)(3分)求通過面積Scdef的磁通量大小隨時間t變化的關(guān)系式，以及感應(yīng)電動勢的大小，并寫出ab中電流的方向；(2)(6分)求ab所受安培力的大小隨時間t變化的關(guān)系式；(3)(6分)求經(jīng)過多長時間，對ab所施加的拉力達(dá)到最大值，并求此最大值。

答案精析1.D[由題知，開始時，開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，由于L的電阻很小，Q燈正常發(fā)光，P燈微亮，通過Q燈的電流遠(yuǎn)大于通過P燈的電流，故通過L的電流大于通過P燈的電流，斷開開關(guān)，Q所在電路未閉合，立即熄滅，由于自感，L中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，與P組成閉合回路，故P燈閃亮后再熄滅，故選D。]2.D[題圖乙所示位置穿過線圈的磁通量Φ=|BS上-BS下|≠BL2，故A錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知永磁鐵相對線圈上升越快，磁通量變化越快，線圈中感應(yīng)電動勢越大，故B、C錯誤；永磁鐵相對線圈下降時，根據(jù)安培定則可知線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r針方向，故D正確。]3.C[導(dǎo)線繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動過程中相當(dāng)于Oa、Ob、Oc導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動切割磁感線，如圖所示，根據(jù)右手定則可知O點(diǎn)電勢最高；根據(jù)E=Blv=12Bωl因?yàn)閘Ob=lOc>lOa可得0<UOa<UOb=UOc得φO>φa>φb=φc故選C。]4.B[根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=ΔΦΔt=ΔBSΔt=103×(1.02+1.22+1.42)×10-4V=0.445.AB[兩導(dǎo)體棒沿軌道向下滑動，根據(jù)右手定則可知回路中的電流方向?yàn)閍bcda，故A正確；設(shè)回路中的總電阻為R，對于任意時刻當(dāng)電路中的電流為I時，對ab根據(jù)牛頓第二定律得2mgsin30°-2BILcos30°=2maab，對cd有mgsin30°-BILcos30°=macd，故可知aab=acd，分析可知回路中的總電動勢為兩個導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢相加，隨著導(dǎo)體棒速度的增大，回路中的電流增大，導(dǎo)體棒受到的安培力在增大，故可知當(dāng)安培力沿導(dǎo)軌方向的分力與重力沿導(dǎo)軌向下的分力平衡時導(dǎo)體棒將勻速運(yùn)動，此時電路中的電流達(dá)到穩(wěn)定值，對ab分析可得2mgsin30°=2BILcos30°，解得I=3mg3BL，故B正確，C錯誤；根據(jù)前面分析可知aab=acd，故可知兩導(dǎo)體棒速度大小始終相等，由于兩邊磁感應(yīng)強(qiáng)度大小不同，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不相等，故6.ABD[金屬棒MN運(yùn)動過程切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路有感應(yīng)電流，產(chǎn)生焦耳熱，金屬棒MN的機(jī)械能不斷減小，又由于金屬導(dǎo)軌光滑，所以經(jīng)過多次往返運(yùn)動，MN最終一定靜止于OO'位置，故A正確；由楞次定律可知，MN切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，可知安培力一直做負(fù)功，故B正確；金屬棒MN從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過程中，由于在OO'位置重力沿切線方向的分力為0，安培力水平向左，可知在即將到達(dá)OO'位置之前的某一位置之后，重力沿切線方向的分力已經(jīng)小于安培力沿切線方向的分力，金屬棒MN已經(jīng)做減速運(yùn)動，故C錯誤；從釋放到第一次到達(dá)OO'位置過程中，根據(jù)右手定則可知，MN中電流方向由M到N，故D正確。]7.AD[如圖所示導(dǎo)線框ABC從初位置1到整個導(dǎo)線框進(jìn)入磁場位置2的過程，切割磁感線的有效長度隨時間線性增大，則感應(yīng)電動勢大小隨時間線性增大，感應(yīng)電流大小隨時間線性增大，由右手定則可知電流方向?yàn)槟鏁r針方向，即為正方向；導(dǎo)線框ABC從位置2到完全離開磁場位置3的過程，切割磁感線的有效長度隨時間線性增大，則感應(yīng)電動勢大小隨時間線性增大，感應(yīng)電流大小隨時間線性增大，由右手定則可知電流方向?yàn)轫槙r針方向，即為負(fù)方向，故A正確，B錯誤；導(dǎo)線框勻速運(yùn)動，感應(yīng)電流的熱功率等于安培力做功的功率，即P=I2R由于從位置1到位置2感應(yīng)電流大小從0隨時間線性增大，從位置2到位置3感應(yīng)電流大小又從0隨時間線性增大，可知C錯誤，D正確。]8.(1)2m/s(2)3W(3)1C解析(1)金屬棒由靜止釋放后，沿斜面做變加速運(yùn)動，加速度不斷減小，當(dāng)加速度為零時有最大速度vm，由牛頓第二定律得mgsinθ-μmgcosθ-F安=0又F安=BIL，I=ER+r，E解得vm=2m/s(2)金屬棒以最大速度vm勻速運(yùn)動時，電阻R上的電功率最大，此時PR=I2R聯(lián)立解得PR=3W(3)設(shè)金屬棒從開始運(yùn)動到達(dá)到最大速度過程中，沿導(dǎo)軌下滑距離為x，由能量守恒定律mgxsinθ=μmgxcosθ+QR+Qab+12m根據(jù)焦耳定律QRQ聯(lián)立解得x=2m根據(jù)q=IΔt，I=EE=ΔΦΔt，Δ聯(lián)立解得q=BLxR+r=19.(1)Φ=kL2tkL2從a流向b(2)F安=k2L3tR+art2(3)R解析(1)通過面積Scdef的磁通量大小隨時間t變化的關(guān)系式為Φ=BS=kL2t，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=ΔB·S由楞次定律及安培定則可知ab中的電流從a流向b。(2)根據(jù)左手定則可知ab受到的安培力方向垂直導(dǎo)軌面向里，大小為F安=BIL，其中B=kt，設(shè)金屬棒t時間內(nèi)向上運(yùn)動的位移為x，