高考物理考纲解读与热点难点突破专题电磁感应现象及电磁感应规律的应用热点难点突破Word文档格式.docx

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把一个半径为r的铜盘放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，使磁感线水平向右垂直穿过铜盘，铜盘安装在水平的铜轴上，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触，G为灵敏电流表。

现使铜盘按照图示方向以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是（　　）

图4

A．C点电势一定高于D点电势

B．圆盘中产生的感应电动势大小为Bωr2

C．电流表中的电流方向为由a到b

D．若铜盘不转动，使所加磁场磁感应强度均匀增大，在铜盘中可以产生涡旋电流

【答案】BD

4.如图5所示，一边长为l＝2a的正方形区域内分布着方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。

一边长为a、电阻为R的正方形线框置于磁场左侧，且线框右边与磁

场左边界平行，距离为a，现给该正方形线框施加一水平向右的拉力，使其沿直线匀速向右运动，则以下关于线框受到的安培力、产生的感应电流随时间变化的图象正确的是（以水平向左的方向为安培力的正方向，以逆时针方向为电流的正方向）（　　）

图5

5．如图6甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表（内阻不计）。

线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示（规定向下为B的正方向），则下列说法正确的是（　　）

图6

A．0.005s时线框中的感应电流最大

B．0.01s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向

C．0.015s时电流表的示数为零

D．0～0.02s内闭合导线框上产生的热量为

【解析】线圈中的感应电动势为E＝πr2，感应电流为i＝·

，在0.005s时，＝0，则i＝0，A项错；

由楞次定律知在0.01s时感应电流方向为顺时针方向（从上往下看），B项正确；

交流电流表测量的是交变电流的有效值，C项错；

感应电动势的峰值为Em＝Bmπr2，一个周期导线框上产生的热量为Q＝T＝，D项正确。

6.如图11，两根相距L＝1m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置，导轨足够长，其一端接有一阻值为R＝2Ω的电阻，导轨处在磁感应强度为B＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向里。

一根质量m＝0.2kg、电阻r＝0.5Ω的金属棒置于导轨左端，并与导轨垂直放置。

有两种情况可以让棒在导轨上做匀变速直线运动：

（1）给棒施加一个水平向右的随时间变化的力F，可以让棒从静止开始向右以加速度a1＝1m/s2做匀加速运动；

（2）将轨道左端的定值电阻换成一个随时间变化的电阻R0，再给棒一个水平向右的初速度v0＝6m/s，可以使棒向右以加速度a2＝－1m/s2匀减速运动一段时间。

则上述两种情况所描述的变力F和变化的电阻R0满足的方程是（　　）

图11

A．F＝0.1t＋0.2（N），R0＝7－1.25t（Ω）

B．F＝0.1t＋0.2（N），R0＝7＋1.25t（Ω）

C．F＝0.125t＋0.2（N），R0＝7.5－1.25t（Ω）

D．F＝0.125t＋0.2（N），R0＝7.5＋1.25t（Ω）

7．（多选）如图9甲，固定在光滑水平面上的正三角形金属线框，匝数n＝20，总电阻R＝2.5Ω，边长L＝0.3m，处在两个半径均为r＝L/3的圆形匀强磁场区域中。

线框顶点与右侧磁场区域圆心重合，线框底边中点与左侧磁场区域圆心重合。

磁感应强度B1垂直水平面向上，大小不变；

B2垂直水平面向下，大小随时间变化，B1、B2的值和变化规律如图乙所示。

则下列说法中正确的是（π取3）（　　）

图9

A．通过线框中的感应电流方向为逆时针方向

B．t＝0时刻穿过线框的磁通量为0.1Wb

C．在0～0.6s内通过线框中的电荷量为0.006C

D．0～0.6s时间内线框中产生的热量为0.06J

【答案】AD

8．如图10甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是（　　）

图10

A．从上往下看，0～1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向

B．0～1s内圆环面积有扩张的趋势

C．3s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力

D．1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反

9.如图12所示，竖直面内的正方形导线框ABCD和abcd的边长均为l、电阻均为R，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的绝缘轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。

开始时ABCD的下边界与匀强磁场的上边界重合，abcd的上边界到匀强磁场的下边界的距离为l。

现将两导线框由静止释放，当ABCD全部进入磁场时，两导线框开始做匀速运动。

不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：

图12

（1）两导线框匀速运动的速度大小；

（2）两导线

框在从开始运动至等高的过程中所产生的总焦耳热；

（3）导线框abcd通过磁场的时间。

【答案】

（1）　

（2）2mgl－　（3）

【解析】

（1）如图所示，设两导线框刚匀速运动的速度大小为v、此时轻绳上的张力为T，则对ABCD有

T＝2mg①

对abcd有T＝mg＋BIl②

I＝③

E＝Blv④

则v＝⑤

（3）导线框abcd通过磁场的过程中以速度v匀速运动，设导线框abcd通过磁场的时间为t，则t＝⑦

联立⑤⑦解得t＝。

10.如图13所示，粗糙斜面的倾角θ＝37°

，半径r＝0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。

一个匝数n＝10匝的刚性正方形线框abcd，通过松弛的柔软导线与一个额定功率P＝1.25W的小灯泡A相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。

已知线框质量m＝2kg，总电阻R0＝1.25Ω，边长L>

2r，与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5。

从t＝0时起，磁场的磁感应强度按B＝2－t（T）的规律变化。

开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。

设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°

＝0.6，cos37°

＝0.8。

求：

图13

（1）小灯泡正常发光时的电阻R；

（2）线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q。

（1）1.25Ω　

（2）3.14J

（1）由法拉第电磁感应定律有E＝n

得E＝n||×

πr2＝10×

×

π×

0.52V＝2.5V

小灯泡正常发光，有P＝I2R

由闭合电路欧姆定律有E＝I（R0＋R）

则有P＝（）2R，代入数据解得R＝1.25Ω。

（2）对线框受力分析如图

11．如图9所示，两根足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距L＝1m，一理想电流表和R＝10Ω的电阻通过导线与两导轨相连，导轨之间存在着方向相反、高度均为h＝5m的磁感应强度分别为B1、B2的匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，匀强磁场方向与导轨平面垂直。

一质量为m＝1kg、有效电阻为R＝10Ω的导体棒，从距磁场Ⅰ下方边界一定距离处，在F＝20N的恒定外力作用下从静止开始竖直向上运动，导体棒在进入磁场Ⅰ的过程中电流表的示数恒为1A，导体棒离开磁场Ⅱ前的一段时间内电流表的示数恒为2A，导体棒始终保持水平，不计导轨的电阻。

g取10m/s2。

（1）导体棒进入磁场Ⅰ时速度的大小v1和导体棒离开磁场Ⅱ时速度的大小v2；

（2）全过程中电路中产生的热量。

（1）2m/s　8m/s　

（2）70J

（1）导体棒进入磁场Ⅰ时，导体棒做匀速运动，根据平衡条件得F＝mg＋B1I1L

又I1＝＝，解得v1＝2m/s

导体棒离开磁场Ⅱ前的一段时间内，导体棒做匀速运动，根据平衡条件得F＝mg＋B2I2L

又I2＝＝，解得v2＝8m/s

12．

（1）如图10甲所示，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于纸面，在纸面内有一条以O点为圆心、

半径为L的圆弧形金属导轨，长也为L的导体棒OA可绕O点自由转动，导体棒的另一端与金属导轨良好接触，并通过导线与电阻R构成闭合电路。

当导体棒以角速度ω匀速转动时，试根据法拉第电磁感应定律E＝，证明导体棒产生的感应电动势为E＝BωL2。

（2）某同学看到有些玩具车在前进时车轮能发光，受此启发，他设计了一种带有闪烁灯的自行车后轮，以增强夜间骑车的安全性。

图乙所示为自行车后车轮，其金属轮轴半径可以忽略，金属车轮半径r＝0.4m，其间由绝缘辐条连接（绝缘辐条未画出）。

车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条，每根金属条中间都串接一个LED灯，灯可视为纯电阻，每个灯的阻值为R＝0.3Ω并保持不变。

车轮边的车架上固定有磁铁，在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度B＝0.5T，方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域，扇形对应的圆心角θ＝30°

。

自行车匀速前进的速度为v＝8m/s（等于车轮边缘相对轴的线速度）。

不计其他电阻和车轮厚度，并忽略磁场边缘效应。

①在图乙所示装置中，当其中一根金属条ab进入磁场时，指出ab上感应电流的方向，并求ab中感应

电流

的大小；

②若自行车以速度v＝8m/s匀速前进时，车轮受到的总摩擦阻力为2.0N，则后车轮转动一周，动力所做的功为多少？

（忽略空气阻力，π≈3.0）

（1）见解析

（2）①ab中的电流方向为b→a　2A　②4.96J

（2）①根据右手定则知：

ab中的电流方向为b→a。

ab相当于电源，其等效电路如图所示。

ω＝＝rad/s＝20rad/s

应用

（1）推导出的结果：

E＝Br2ω＝×

0.5×

0.42×

20V＝0.8V

电路总电阻：

R总＝＋R＝＝0.4Ω

通过ab中的电流：

I＝＝A＝2A

②车轮转动一周的时间：

T＝＝s＝0.3s

则T时间内克服阻力做功：

Wf＝fs＝f·

vt＝2×

8×

0.3J＝4.8J

T时间内产生电流的时间

t＝4×

T＝＝0.1s

13.如图12所示，竖直面内的正方形导线框ABCD和abcd的边长均为l、电阻均为R，质量分别为2m和m，它们分别系在一跨过两个定滑轮的绝缘轻绳两端，在两导线框之间有一宽度为2l、磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁