专题60 自感现象和磁感应变化模型-2024高考物理二轮复习80模型最新模拟题专项训练

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
2024高考物理二轮复习80热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型60 自感现象和磁感应强度变化模型
最新高考题
1. （2023高考湖北卷）近场通信（NFC）器件应用电磁感应原理进行通讯，其天线类似一个压平的线圈，线圈尺寸从内到外逐渐变大。如图所示，一正方形NFC线圈共3匝，其边长分别为、和，图中线圈外线接入内部芯片时与内部线圈绝缘。若匀强磁场垂直通过此线圈，磁感应强度变化率为，则线圈产生的感应电动势最接近（ ）

A. B. C. D.
【参考答案】B
【名师解析】根据法拉第电磁感应定律可知
，B正确。
2．（2023高考北京卷）如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关（ ）
A．P与Q同时熄灭 B．P比Q先熄灭
C．Q闪亮后再熄灭 D．P闪亮后再熄灭
【参考答案】D
【名师解析】根据题述，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，说明线圈L中通过的电流大于灯泡P中电流。断开开关，线圈L中产生自感电动势，与灯泡P形成闭合回路，所以P闪亮后再熄灭，Q立即熄灭，D正确ABC错误。
最新模拟题
1. （2024贵州遵义重点高中期末）
近场通信（NFC）器件依据电磁感应原理进行通信，其内部装有类似于压扁的线圈作为天线。如图所示，这种线圈从内到外逐渐扩大，构成正方形。在这个正方形NFC线圈中，共有3圈，它们的边长分别为a、b、c（），需要注意的是，图中线圈接入内部芯片时与芯片内部线圈绝缘，从而能够正确地连接到内置芯片。若匀强磁场垂直穿过该线圈时，磁感应强度随时间变化规律为（k为常数）。则整个线圈产生的感应电动势最接近（ ）

A. B.
C. D.
【参考答案】：B
【名师解析】：根据法拉第电磁感应定律可知，3圈线圈产生的电动势大小分别为
由图可知3圈线圈产生的电动势方向相同，则整个线圈产生的感应电动势为
故选B。
2. （2024江西红色十校9月联考） 边长为L的单匝正方形线框处在匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化规律如图所示（前半个周期为正弦波形的一半），线框的电阻为R，则线框中感应电流的功率为（ ）

A. B.
C. D.
【参考答案】D
【名师解析】
根据题意可知，前半个周期感应电动势最大值为
则前半个周期感应电动势有效值为
后半个周期感应电动势大小恒定不变，则有
线框一个周期内产生的焦耳热为
联立可得线框中感应电流的功率为
故选D。
3. （2024山西部分学校10月联考）如图所示，螺线管竖直固定，螺线管正下方水平地面上有一金属圆环，螺线管的轴线通过圆环的圆心，给螺线管通入如图所示方向的电流，电流均匀增大，圆环保持不动，则下列说法正确的是
A．从上往下看，圆环中有顺时针方向的感应电流
B．圆环中磁通量均匀增大
C．圆环中感应电流均匀增大
D．圆环受到的安培力均匀增大
【参考答案】BD
【名师解析】根据楞次定律可以判断，圆环中有逆时针方向的感应电流，A项错误；螺线管中电流均匀增大，产生的磁场均匀增大，因此圆环中磁通量均匀增大，B项正确；圆环中感应电动势恒定，感应电流恒定，C项错误；感应电流恒定，磁场均匀增大，因此圆环受到的安培力均匀增大，D项正确.
4.（2023北京朝阳一模）13．某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，流经灯D2和D3的电流相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，灯D2闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出图乙中u1与u2的比值
【参考答案】．D
【名师解析】开关S闭合瞬间，由于电感线圈的阻碍作用，灯D3逐渐变亮，通过灯D3的电流缓慢增加，待稳定后，流经灯和的电流相等；故从开关S闭合瞬间至断开前，流经灯D1的电流也是逐渐增加，A、B错误；开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯D2和D3提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯D2和D3的电流相等，所以灯逐渐熄灭，C错误；开关S闭合瞬间，灯D1和D2串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律
电路稳定后，流过D3的电流为
开关S断开瞬间，电感线圈能够为D2和D3提供与之前等大电流，故其两端电压为
所以，故可以推算出图乙中u1与u2的比值，D正确。
5. (2023·湖南省长郡中学模拟)某同学想对比自感线圈和小灯泡对电路的影响，他设计了如图甲所示的电路，电路两端电压U恒定，A1、A2为完全相同的电流传感器．先闭合开关K得到如图乙所示的i－t图像，等电路稳定后，断开开关(断开开关的实验数据未画出)．下列关于该实验的说法正确的是( )
A．闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零
B．图乙中的a曲线表示电流传感器A2测得的数据
C．断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭
D．t1时刻小灯泡与线圈的电阻相等
【参考答案】 D
【名师解析】 闭合开关时，其线圈自感电动势等于电源电动势，自感线圈中电流为零，故A错误；A2中电流等于自感线圈中电流，自感线圈中电流从零开始逐渐增大，最后趋于稳定，故A2中数据应为题图乙中b曲线，故B错误；断开开关前，两支路中电流相等，刚断开开关时，回路中的电流不变，故灯泡不会发生明显闪亮，而是逐渐熄灭，故C错误；t1时刻，两支路中电压相等，电流相等，则电阻相等，即小灯泡与线圈的电阻相等，故D正确．
分析自感问题的三个技巧
6. （2023河北张家口宣化一中二模）如图所示，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一自感系数较大的线圈（直流电阻可忽略不计）。电源内阻不计，则（ ）
A. S闭合时，A灯立即亮，亮度保持不变
B. S闭合时，B灯立即亮，然后亮度逐渐加大
C. S闭合时，C灯立即亮，然后亮度逐渐减弱
D. 电路接通稳定后，S断开时，B、C灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭
【参考答案】B
【名师解析】
电源内阻不计，电路接通时，C灯两端电压不变，C灯亮度不变，A灯立即亮，L直流电阻不计，稳定后，L直流电阻为零，L将A灯短接，A灯熄灭。接通S，在电路达到稳定的过程中，A和L并联，然后和B串联，串联两端电压不变，A灯两端电压逐渐减小，B灯两端电压逐渐增大，电键S闭合后，B灯立即亮，然后亮度逐渐加大，故AC错误，B正确；断开S瞬间，L由于自感作用，线圈L充当电源对三个灯泡供电，A灯闪亮，然后逐渐熄灭。B灯、C灯的电流均瞬间减小，然后再逐渐减为零，B灯、C灯亮度均瞬间降低，然后逐渐熄灭，故D错误。
7．(2024江苏盐城期初摸底质检)如图甲所示，两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距为L，一端连接阻值为R的电阻。一金属棒垂直导轨放置，质量为m，接入电路的电阻为r。在金属棒中点对棒施加一个水平向右、平行于导轨的拉力，棒与导轨始终接触良好，导轨电阻不计，金属棒在水平拉力作用下，速度v随时间t按余弦规律变化，如图乙所示，取水平向右为正方向，重力加速度为g。在t=0到t=T4的过程中，求：
（1）拉力做的功；
（2）拉力冲量的大小。
【名师解析】（1）速度随时间的变化关系为 QUOTE
电路中产生正弦式电流，电动势的峰值 QUOTE
电动势的有效值 QUOTE
产生的热量 QUOTE
解得 QUOTE
安培力做的功 QUOTE
由动能定理有 QUOTE
解得 QUOTE
（2）单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的模型中，从平行磁感线位置开始转动后的四分之一周期内，流过线圈的电量为 QUOTE
（其中 QUOTE ）
将本题由于速度变化产生交变电流的情景与单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的模型类比，可得 QUOTE
根据动量定理 QUOTE
又 QUOTE
解得 QUOTE
8. (2023湖南常德汉寿县一中质检)．（14分）如图甲，、为平行放置的水平金属导轨，导轨间距，左端接有的定值电阻。宽度的区域I分布着方向竖直向上的匀强磁场，其变化规律如图乙所示。宽度的区域II无磁场，导轨、与金属棒的动摩擦因数，其余导轨均光滑。右侧区域III分布着足够长的的匀强磁场，其方向竖直向上。质量均为，电阻均为的导体棒CD、SP分别紧靠右侧、左侧。时，CD在与导轨平行的恒力的作用下由静止开始运动，与SP碰撞前瞬间撤去F，之后CD与SP发生弹性碰撞，运动过程中导体棒始终与导轨接触良好且与导轨垂直，不计导轨电阻和空气阻力，重力加速度取，求：
（1）CD从开始运动到即将与SP碰撞所用时间t；
（2）过程中CD上产生的焦耳热Q；
（3）整个运动过程中通过定值电阻R的电荷量。

【参考答案】．（1）0.5s；（2）1J；（3）3.2C
【名师解析】（1）对导体棒CD，根据牛顿第二定律
而
解得
a=8m/s，t=0.5s
（2）在内，根据法拉第电磁感应定律
由于CD、SP并联后再与R串联，因此干路电流强度
CD上产生的焦耳热
（3）在内，通过定值电阻R的电荷量
CD与SP碰前的速度
由于CD与SP质量相等，发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒可知速度互换，碰后CD停止运动，而SP以v0的速度进入磁场B2，此时CD与R并联，对导体棒SP，根据动量定理
而
联立解得
而流过定值电阻R的电荷量
整个运动过程中通过定值电阻R的电荷量
. 9.（2023辽宁教研联盟二模）如图（a），两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接有一阻值为R的电阻。将一质量为m、阻值为R、长度也为L的金属棒通过绝缘细绳悬挂在距离导轨底端h高度处。空间中存在方向垂直于导轨平面向里的匀强磁场，其磁感应强度B随时间t变化，如图（b）所示。已知在t0时刻，细绳刚好断开，金属棒开始向下运动，下落高度为d时达到最大速度（dA. 金属棒下落的最大速度为
B. 金属棒运动过程中机械能守恒
C. 细绳断裂前电路的总功率为
D. 细绳断裂后至金属棒达到最大速度的过程中，电路中产生的总热量为
【参考答案】AC
【名师解析】
．金属棒在下落的运动中，受重力和安培力的作用，由静止开始做加速度减小的运动，当加速度减小到零时，金属棒的速度最大，此时重力与安培力大小相等，则有
其中
解得
A正确；
B．金属棒运动过程中有重力做正功，安培力做负功，机械能不守恒，B错误；
C．细绳断裂前，由电磁感应定律可得，感应电动势大小为
由电功率公式，可得电路中的电功率为
C正确；
D．金属棒向下运动到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律可得
电路中产生的总热量为
D错误。
。
10. （2023湖南衡阳二模）如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生逆时针方向感应电流的是（ ）
A 同时增大，减小
B. 同时减小，增大
C. 同时以相同的变化率增大和
D. 同时以相同的变化率减小和
【参考答案】A
【名师解析】
【详解】A B. 由于两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合，变化前金属圆环的磁通量为0，要使环中产生感应电流，金属圆环的磁通量一定增大，并且环中产生逆时针方向感应电流,，感应电流产生的感应磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知，金属圆环的磁通量变化只能向里增大，可能的变化如下：
①和同时增大，增大比增大快；
②和同时减小，减小比减小慢；
③同时增大，减小；
选项A正确，B错误；
同时以相同的变化率增大和或同时以相同的变化率减小和，金属圆环的磁通量始终为0，不会产生感应电流，选项CD错误。
。
11．（2023年河北示范性高中调研）如图甲所示，间距为L＝1m的长直平行金属导轨PQ、MN水平放置，其右端接有阻值为R＝1.5Ω的电阻，一阻值为r＝0.5Ω、质量为m＝0.2kg、长度为L的金属棒ab垂直导轨放置于距导轨右端d＝2m处，与两导轨保持良好接触。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化的情况如图乙所示。在0~1.0s内金属棒ab保持静止，1.0s后金属棒在水平外力的作用下运动，使回路的电流为零。导轨电阻不计，重力加速度，滑动摩擦力等于最大静摩擦力。下列说法正确的是（ ）
A．动摩擦因数需等于0.5
B．前2s内通过电阻R的电荷量为2C
C．1s后金属棒做匀加速直线运动
D．第2s内金属棒的位移为1m
【参考答案】．D
【名师解析】：在0~1.0s内，由法拉第电磁感应定律可得电动势为
由闭合电路的欧姆定律得电流的大小为
由金属棒静止可知最大静摩擦力大于等于安培力
解得，A选项错误。
0~1s内电流恒定为1A，1~2s内电流为零，故前两秒内通过的电荷量q＝It＝1C。B选项错误。
由法拉第电磁感应定律知，1s后回路磁通量不变。
t＝1s时，
t时刻（）导体棒的位移设为x，由图像知t时刻磁感应强度B＝t
t时刻（）回路磁通量
解得，金属棒不是做匀加速直线运动。C选项错误。
t＝2s时，金属棒第2s内的位移为x＝1m。D选项正确。
12. （2023河南郑州四中第一次调研）如图所示，一个匝数n=1000匝、边长l=20cm、电阻r=1Ω的正方形线圈，在线圈内存在面积S=0.03m2的匀强磁场区域，磁场方向垂直于线圈所在平面向里，磁感应强度大小B随时间t变化的规律是B=0.15t（T）。电阻R与电容器C并联后接在线圈两端，电阻R=2Ω，电容C=30μF。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生的感应电动势为4.5V
B. 若b端电势为0，则a端电势为3V
C. 电容器所带电荷量为1.2×10-4C
D. 稳定状态下电阻的发热功率为4.5W
【参考答案】AD
【名师解析】
根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势
，A正确；
电流
电容器两端电势差
由楞次定律可判断感应电流方向为逆时针方向，即a端电势低、b端电势高，由于b端接地，故有，，B错误；
电容器带电荷量，C错误；
电阻的发热功率，D正确。