广东版高考物理复习专题一0二电磁感应练习课件

这是一份广东版高考物理复习专题一0二电磁感应练习课件，共60页。
2. (2022北京,11,3分)如图所示平面内,在通有图示方向电流I的长直导线右侧,固定一矩形金属线框abcd,ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加,则 (　    )A.线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→aB.线框中产生的感应电流逐渐增大C.线框ad边所受的安培力大小恒定D.线框整体受到的安培力方向水平向右
考点二　法拉第电磁感应定律
7. (2020课标Ⅱ,14,6分)管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示,圆管通过一个接有高频交流电源的线圈,线圈所产生的交变磁场 使圆管中产生交变电流,电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中 所利用的电磁学规律的发现者为 (　    )A.库仑　　　　　　　    B.霍尔C.洛伦兹　　　　　　　    D.法拉第
8. (2023江苏,8,4分)如图所示,圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,OC导体棒的O端位于圆心,棒的中点A位于磁场区域的边缘。现使导体棒绕O点在纸面内逆时针转 动,O、A、C点电势分别为φO、φA、φC,则 (　    ) A.φO>φC　　　　　　　    B.φC>φAC.φO=φA　　　　　　　    D.φO-φA=φA-φC
9. (2022江苏,5,4分)如图所示,半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt,B0、k为常量,则图中半径为R的单匝圆形线圈中 产生的感应电动势大小为 (　    ) A.πkr2　　　    B.πkR2　　　    C.πB0r2　　　    D.πB0R2
11. (2023湖北,5,4分)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1.0 cm、1.2 cm和1.4 cm,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103 T/s,则线圈产生的感应电动势最接 近 (　    )  V     V     V     D.4.3 V
14. (2023北京,5,3分)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
17. (2022全国乙,24,12分)如图,一不可伸长的细绳的上端固定,下端系在边长为l=0.40 m的正方形金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平,其下方有方向垂直 于金属框所在平面的匀强磁场。已知构成金属框的导线单位长度的阻值为λ=5.0×10-3 Ω/m;在t=0到t=3.0 s时间内,磁感应强度大小随时间t的变化关系为B(t)=0.3-0.1t(SI)。 求(1)t=2.0 s时金属框所受安培力的大小;(2)在t=0到t=2.0 s时间内金属框产生的焦耳热。
答案    (1)0.057 N    (2)0.016 J
模型一　电磁感应中的单棒模型
3. (2022重庆,7,4分)如图1所示,光滑的平行导电轨道水平固定在桌面上,轨道间连接一可变电阻,导体杆与轨道垂直并接触良好(不计杆和轨道的电阻),整个装置处在垂直 于轨道平面向上的匀强磁场中。杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始 做匀加速直线运动,两次运动中拉力大小与速率的关系如图2所示。其中,第一次对应 直线①,初始拉力大小为F0,改变电阻阻值和磁感应强度大小后,第二次对应直线②,初 始拉力大小为2F0,两直线交点的纵坐标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强 度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静止开始运动相同位移的时间之比为n, 则k、m、n可能为     (　    )
 图1     图2A.k=2、m=2、n=2B.k=2 、m=2、n= C.k= 、m=3、n= D.k=2 、m=6、n=2
6. (2021山东,12,4分)(多选)如图所示,电阻不计的光滑U形金属导轨固定在绝缘斜面上。区域Ⅰ、Ⅱ中磁场方向均垂直斜面向上,Ⅰ区中磁感应强度随时间均匀增加,Ⅱ区中为匀强磁场。阻值恒定的金属棒从无磁场区域中a处由静止释放,进入Ⅱ区后,经b下行至c处反向上行。运动过程中金属棒始终垂直导轨且接触良好。在第一次下行和上行的过程中,以下叙述正确的是 (　    )A.金属棒下行过b时的速度大于上行过b时的速度B.金属棒下行过b时的加速度大于上行过b时的加速度C.金属棒不能回到无磁场区D.金属棒能回到无磁场区,但不能回到a处
7. (2019课标Ⅲ,19,6分)(多选)如图,方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨,两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0 时,棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中,ab、cd始终与导轨垂直并接触良好,两者速 度分别用v1、v2表示,回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是 (　    ) 
8. (2021天津,11,16分)如图所示,两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距L=1 m,其电阻不计,两导轨及其构成的平面均与水平面成θ=30°角,N、Q两端接有R=1 Ω 的电阻。一金属棒ab垂直导轨放置,ab两端与导轨始终有良好接触,已知ab的质量m= 0.2 kg,电阻r=1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小B =1 T。ab在平行于导轨向上的拉力作用下,以初速度v1=0.5 m/s沿导轨向上开始运动, 可达到最大速度v=2 m/s。运动过程中拉力的功率恒定不变,重力加速度g=10 m/s2。(1)求拉力的功率P;(2)ab开始运动后,经t=0.09 s速度达到v2=1.5 m/s,此过程中ab克服安培力做功W=0.06 J,求该过程中ab沿导轨的位移大小x。
答案    (1)4 W    (2)0.1 m
9. (2021浙江1月选考,21,10分)嫦娥五号成功实现月球着陆和返回,鼓舞人心。小明知道月球上没有空气,无法靠降落伞减速降落,于是设计了一种新型着陆装置。如 图所示,该装置由船舱、间距为l的平行导轨、产生垂直导轨平面的磁感应强度大小 为B的匀强磁场的磁体和“∧”形刚性线框组成,“∧”形线框ab边可沿导轨滑动并 接触良好。船舱、导轨和磁体固定在一起,总质量为m1。整个装置竖直着陆到月球表 面前瞬间的速度大小为v0,接触月球表面后线框速度立即变为零。经过减速,在导轨下 方缓冲弹簧接触月球表面前船舱已可视为匀速。已知船舱电阻为3r;“∧”形线框的 质量为m2,其7条边的边长均为l,电阻均为r;月球表面的重力加速度为 。整个运动过程中只有ab边在磁场中,线框与月球表面绝缘,不计导轨电阻和摩擦阻力。
(1)求着陆装置接触到月球表面后瞬间线框ab边产生的电动势E0;(2)通过画等效电路图,求着陆装置接触到月球表面后瞬间流过ab的电流I0;(3)求船舱匀速运动时的速度大小v;(4)同桌小张认为在磁场上方、两导轨之间连接一个电容为C的电容器,在着陆减速过 程中还可以回收部分能量,在其他条件均不变的情况下,求船舱匀速运动时的速度大 小v'和此时电容器所带电荷量q。
模型二　电磁感应中的线框模型
12. (2023天津,10,14分)如图,有一正方形线框静止悬挂着,其质量为m、电阻为R、边长为l。空间中有一个三角形磁场区域,其磁感应强度大小为B=kt(k>0),方向垂直于线 框所在平面向里,且线框中磁场区域的面积为线框面积的一半,已知重力加速度为g, 求:(1)感应电动势E;(2)线框开始向上运动的时刻t0。 
13. (2023广东,14,13分)光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场,磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ,宽度均为h,其俯视图如图(a)所示,两磁场的磁感应强度随时间t的变化图 线如图(b)所示,0~τ时间内,两区域磁场恒定,方向相反,磁感应强度大小分别为2B0和B0, 一电阻为R,边长为h的刚性正方形金属线框abcd,平放在水平面上,ab、cd边与磁场边 界平行。t=0时,线框ab边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度v向右运动。在τ时刻,ab边 运动到距区域Ⅰ的左边界 处,线框的速度近似为零,此时线框被固定,如图(a)中的虚线框所示。随后在τ~2τ时间内,Ⅰ区磁感应强度线性减小到0,Ⅱ区磁场保持不变;2τ~3τ 时间内,Ⅱ区磁感应强度也线性减小到0。求:
(1)t=0时,线框所受的安培力F;(2)t=1.2τ时,穿过线框的磁通量Φ;(3)2τ~3τ时间内,线框中产生的热量Q。
考点一　电磁感应现象　楞次定律
1. (2023届汕头一模,7)某新型交通信号灯如图所示,在交通信号灯前方路面埋设通电线圈,包含线圈的传感器电路与交通信号灯的时间控制电路连接,当车辆通过线圈上 方的路面时,会引起线圈中电流的变化,系统根据电流的变化情况确定信号灯亮的时 间,下列判断正确的是 (　    ) 
A.汽车通过线圈上方的路面,线圈会产生感应电流B.汽车通过线圈上方的路面,线圈激发的磁场不变C.若线圈断裂,系统依然能检测到汽车通过的电流信息D.线圈中的电流是汽车通过线圈上方路面时发生电磁感应引起的
2. (2023届广州一模,1)如图,两平行直导线cd和ef竖直放置,通以方向相反、大小相等的恒定电流,a、b、p三个相同的闭合金属圆环位于两导线所在的平面内,a在导线cd 的左侧,b在导线ef的右侧,p在导线cd与ef之间,则 (　    ) A.穿过p的磁通量为零B.a、b圆心处的磁场方向相反C.cd、ef所受到的安培力方向相反D.a向左平动时产生逆时针方向的感应电流
8. (2023届佛山模拟,5)如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的有界匀强磁场,边界如图中实线所示。当圆环运动到图示 位置(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差为 (　    ) A. BRv    B. BRv    C. BRv    D. BRv
1. (2023届潮州松昌中学模拟,5)图1是电磁炮结构图,其原理可简化为图2,MM'、NN'是光滑水平导轨,直流电源连接在两导轨左端,衔铁P放置在两导轨间,弹丸放置在P的 右侧(图中未画出)。闭合开关K后,电源、导轨和衔铁形成闭合回路,通过导轨的电流 产生磁场,衔铁P在安培力作用下沿导轨加速运动。已知电源的电动势大小为E,衔铁P 与弹丸总质量为m,整个电路的总电阻恒为R,两导轨间距为L,导轨间的磁场可认为是 垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度的大小与通过导轨的电流成正比,即B=kI。某 时刻,衔铁P的速度大小为v,此时衔铁P的加速度大小为 (　    )
A. 　　　　　　　    B. C. 　　　　　　　    D.   
4. (2024届广东9月联考,10)(多选)如图所示,MN、PQ是两根间距为L且电阻不计的足够长平行金属导轨,左侧弧形部分光滑,右侧水平部分粗糙且处在磁感应强度大 小为B的匀强磁场中,磁场方向与水平导轨平面夹角为θ,导轨右端接一阻值为R的定值 电阻。一质量为m、长度为L的金属棒,垂直导轨放置,与水平导轨间的动摩擦因数为 μ,重力加速度为g。现让其从导轨左端高h处由静止释放,进入磁场后经时间t停止运 动。已知金属棒电阻为R,与导轨间接触良好,且始终与磁场垂直,则金属棒进入磁场区 域后 (　    )
5. (2023届普宁勤建学校模拟,7)如图所示,两光滑平行长直金属导轨水平固定放置,导轨间存在竖直向下的匀强磁场,两根相同的金属棒ab、cd垂直放置在导轨上,处 于静止状态。t=0时刻,对cd棒施加水平向右的恒力F,棒始终与导轨接触良好,导轨电 阻不计。两棒的速度vab、vcd和加速度aab、acd随时间t变化的关系图像可能正确的是 (　    ) 
6. (2023届广东三模,14)如图,间距为L的两平行金属导轨右端接有电阻R,固定在离地高为H的平面上,空间存在着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。 质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,杆获得一个大小为v0的水平初速度后向左运动并 离开导轨,其落地点距导轨左端的水平距离为s。已知重力加速度为g,忽略一切摩擦, 杆和导轨电阻不计。求:(1)杆即将离开轨道时的加速度大小a;(2)杆穿过匀强磁场的过程中,克服安培力做的功W;(3)杆ab在水平轨道运动的位移x。
10. (2023届汕头金山中学三模,14)某种飞船的电磁缓冲装置结构简化图如图所示。在缓冲装置的底板上,沿竖直方向固定着两个光滑绝缘导轨NP、MQ。导轨内侧 安装电磁铁(图中未画出),能产生垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度为B。绝缘 缓冲底座上绕有n匝闭合矩形线圈,线圈总电阻为R,ab边长为L。假设整个返回舱以速 度v0与地面碰撞后,绝缘缓冲底座立即停下,船舱主体在磁场作用下减速,从而实现缓 冲。返回舱质量为m,地球表面重力加速度为g,一切摩擦阻力不计,缓冲装置质量忽略 不计。
(1)求绝缘缓冲底座的线圈中最大感应电流的大小。(2)若船舱主体向下移动距离H后速度减为v,此过程中缓冲底座的线圈中通过的电荷 量和产生的焦耳热各是多少?
微专题17　电磁感应中的图像问题
1. (2023全国甲,21,6分)(多选)一有机玻璃管竖直放在水平地面上,管上有漆包线绕成的线圈,线圈的两端与电流传感器相连,线圈在玻璃管上部的5匝均匀分布,下部的 3匝也均匀分布,下部相邻两匝间的距离大于上部相邻两匝间的距离,如图(a)所示。现 让一个很小的强磁体在玻璃管内沿轴线从上端口由静止下落,电流传感器测得线圈中 电流I随时间t的变化如图(b)所示。则 (　    )
A.小磁体在玻璃管内下降速度越来越快B.下落过程中,小磁体的N极、S极上下颠倒了8次C.下落过程中,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.与上部相比,小磁体通过线圈下部的过程中,磁通量变化率的最大值更大
2. (2019课标Ⅱ,21,6分)(多选)如图,两条光滑平行金属导轨固定,所在平面与水平面夹角为θ,导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直,在ab与cd之间的区域存在 垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一 位置由静止释放,两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好 为零。从PQ进入磁场开始计时,到MN离开磁场区域为止,流过PQ的电流随时间变化 的图像可能正确的是 (　    ) 
3. (2020山东,12,4分)(多选)如图所示,平面直角坐标系的第一和第二象限分别存在磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于坐标平面的匀强磁场,图中虚线方格为等 大正方形。一位于Oxy平面内的刚性导体框abcde在外力作用下以恒定速度沿y轴正方 向运动(不发生转动)。从图示位置开始计时,4 s末bc边刚好进入磁场。在此过程中,导 体框内感应电流的大小为I,ab边所受安培力的大小为Fab,二者与时间t的关系图像可能 正确的是     (　    )
4. (2023全国乙,17,6分)一学生小组在探究电磁感应现象时,进行了如下比较实验。用图(a)所示的缠绕方式,将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝 管上,漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置,将一很小的强磁体分别从 管的上端由静止释放,在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过 漆包线的电流I随时间t的变化分别如图(b)和图(c)所示,分析可知 (　    ) 
A.图(c)是用玻璃管获得的图像B.在铝管中下落,小磁体做匀变速运动C.在玻璃管中下落,小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短
5. (2023福建,4,4分)如图,M、N是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨,导轨足够长且电阻可忽略不计;导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场,其左边界OO'垂 直于导轨;阻值恒定的两均匀金属棒a、b均垂直于导轨放置,b始终固定。a以一定初 速度进入磁场,此后运动过程中始终与导轨垂直且接触良好,并与b不相碰。以O为坐 标原点,水平向右为正方向建立x轴坐标;在运动过程中,a的速度记为v,a克服安培力做 功的功率记为P。下列v或P随x变化的图像中,可能正确的是 (　    ) 
 　      　     
6. (2020天津,10,14分)如图所示,垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中,金属框平面与磁场方向垂直,电阻R =0.1 Ω,边长l=0.2 m。求 (1)在t=0到t=0.1 s时间内,金属框中的感应电动势E;