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1、专题十一电磁感应 高考物理 新课标 专用 A组统一命题 课标卷题组考点一电磁感应现象 楞次定律 五年高考 1 2018课标 19 6分 多选 如图 两个线圈绕在同一根铁芯上 其中一线圈通过开关与电源连接 另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路 将一小磁针悬挂在直导线正上方 开关未闭合时小磁针处于静止状态 下列说法正确的是 A 开关闭合后的瞬间 小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动B 开关闭合并保持一段时间后 小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向C 开关闭合并保持一段时间后 小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向D 开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间 小磁针的N极朝垂直纸面向外的
2、方向转动 答案AD本题考查电流的磁效应 楞次定律等知识 当开关闭合瞬间 右侧线圈中电流突然增大 铁芯上向右的磁场增强 由楞次定律可知左侧线圈中正面感应电流向上 则远处直导线上电流向左 由安培定则可知小磁针处直导线上电流产生的磁场方向垂直纸面向里 A项正确 开关闭合并保持一段时间后 磁场不再变化 左侧线圈中没有感应电流 小磁针N S极回到原始方向 故B C两项错误 开关断开的瞬间 右侧线圈中电流减小 左侧线圈正面感应电流向下 远处直导线上电流向右 由安培定则知 小磁针处直导线上电流产生的磁场方向垂直纸面向外 故D项正确 审题指导关键词在审题中的作用关键词 同一根铁芯 意味着左右两侧线圈中磁通量变
3、化率相同 远处 说明此处小磁针不再受线圈中磁通量变化的影响 小磁针悬挂在直导线正上方 说明磁针的偏转受直导线上电流产生的磁场影响 2 2015课标 19 6分 0 290 多选 1824年 法国科学家阿拉果完成了著名的 圆盘实验 实验中将一铜圆盘水平放置 在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针 如图所示 实验中发现 当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时 磁针也随着一起转动起来 但略有滞后 下列说法正确的是 A 圆盘上产生了感应电动势B 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C 在圆盘转动的过程中 磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成
4、电流 此电流产生的磁场导致磁针转动 3 2014课标 14 6分 0 676 在法拉第时代 下列验证 由磁产生电 设想的实验中 能观察到感应电流的是 A 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 然后观察电流表的变化B 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈 然后观察电流表的变化C 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接 往线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表的变化D 绕在同一铁环上的两个线圈 分别接电源和电流表 在给线圈通电或断电的瞬间 观察电流表的变化 答案D将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路 因线圈中的磁通量没有变化 故不能观察到感应电流 选项A不符合题意 在一通电
5、线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈时 如果通电线圈通以恒定电流 产生不变的磁场 则在另一线圈中不会产生感应电流 选项B不符合题意 在线圈中插入条形磁铁后 再到相邻房间去观察电流表时 磁通量已不再变化 因此也不能观察到感应电流 选项C不符合题意 绕在同一铁环上的两个线圈 在给一个线圈通电或断电的瞬间 线圈产生的磁场变化 使穿过另一线圈的磁通量变化 因此 能观察到感应电流 选项D符合题意 解题关键只要穿过闭合导体回路的磁通量发生变化 闭合导体回路中就有感应电流 4 2017课标 15 6分 如图 在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨 导轨平面与磁场垂直 金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭
6、合回路PQRS 一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内 线框与导轨共面 现让金属杆PQ突然向右运动 在运动开始的瞬间 关于感应电流的方向 下列说法正确的是 A PQRS中沿顺时针方向 T中沿逆时针方向B PQRS中沿顺时针方向 T中沿顺时针方向C PQRS中沿逆时针方向 T中沿逆时针方向D PQRS中沿逆时针方向 T中沿顺时针方向 答案D金属杆PQ向右运动 穿过PQRS的磁通量增加 由楞次定律可知 感应电流在PQRS内的磁场方向垂直纸面向外 由安培定则可判断PQRS中产生逆时针方向的电流 穿过T的磁通量是外加匀强磁场和PQRS产生的感应电流的磁场的磁通量代数和 穿过T的合磁通量垂直纸面向里减小
7、 据楞次定律和安培定则可知 T中产生顺时针方向的感应电流 故D正确 易错点拨对楞次定律的深度理解线框与导轨共面且与磁场垂直 当金属杆PQ向右运动时 PQRS中向里的磁通量增加 从而产生逆时针方向的感应电流 T中原有垂直纸面向里的磁通量不变 而增加了因PQRS中感应电流产生的向外的磁通量 导致T中垂直纸面向里的合磁通量减小 从而产生顺时针方向的感应电流 考点二法拉第电磁感应定律 5 2018课标 17 6分 如图 导体轨道OPQS固定 其中PQS是半圆弧 Q为半圆弧的中点 O为圆心 轨道的电阻忽略不计 OM是有一定电阻 可绕O转动的金属杆 M端位于PQS上 OM与轨道接触良好 空间存在与半圆所在
8、平面垂直的匀强磁场 磁感应强度的大小为B 现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定 过程 再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B 过程 在过程 中 流过OM的电荷量相等 则等于 A B C D 2 答案B本题考查法拉第电磁感应定律及电荷量公式 由公式E I q It得q 设半圆弧半径为r 对于过程 q1 对于过程 q2 由q1 q2得 故B项正确 答案AC本题考查楞次定律的应用及法拉第电磁感应定律 由i t图像可知 在t 时 0 此时穿过导线框R的磁通量的变化率 0 由法拉第电磁感应定律可知 此时导线框R中的感应电动势为0 选项A正确 同理在t 和t T时 为最大值 为
9、最大值 导线框R中的感应电动势为最大值 不改变方向 选项B错误 根据楞次定律 t 时 导线框R中的感应电动势的方向为顺时针方向 而t T时 导线框R中的感应电动势的方向为逆时针方向 选项C正确 选项D错误 一题多解当导线PQ中电流变大时 穿过导线框R的磁通量变大 由楞次定律可知 为阻碍磁通量变大 R有向右的运动趋势 根据两直导线电流同向相吸 异向相斥 可判断R中的电流方向 同理 可判断当导线PQ中电流变小时导线框R中的电流方向 7 2017课标 18 6分 扫描隧道显微镜 STM 可用来探测样品表面原子尺度上的形貌 为了有效隔离外界振动对STM的扰动 在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄
10、板 并施加磁场来快速衰减其微小振动 如图所示 无扰动时 按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场 出现扰动后 对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 答案A本题考查电磁阻尼 若要有效衰减紫铜薄板上下及左右的微小振动 则要求施加磁场后 在紫铜薄板发生上下及左右的微小振动时 穿过紫铜薄板横截面的磁通量都能发生变化 由选项图可知只有A满足要求 故选A 答案BC本题考查法拉第电磁感应定律 安培力 右手定则 考查学生的推理能力 利用图像获得信息的能力 导线框匀速进入磁场时速度v m s 0 5m s 选项B正确 由E BLv 得B T 0 2T 选项A错误 由右手定则可确定磁感应强度方向垂直于纸面向外
11、 选项C正确 导线框所受安培力F BLI BL 0 2 0 1 N 0 04N 选项D错误 解题关键利用图像获取信息 线框匀速进入磁场的时间 感应电动势的正负及大小 9 2016课标 20 6分 多选 法拉第圆盘发电机的示意图如图所示 铜圆盘安装在竖直的铜轴上 两铜片P Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触 圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中 圆盘旋转时 关于流过电阻R的电流 下列说法正确的是 A 若圆盘转动的角速度恒定 则电流大小恒定B 若从上向下看 圆盘顺时针转动 则电流沿a到b的方向流动C 若圆盘转动方向不变 角速度大小发生变化 则电流方向可能发生变化D 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍 则电流
12、在R上的热功率也变为原来的2倍 答案AB设圆盘的半径为L 可认为圆盘由无数根辐条构成 则每根辐条切割磁感线产生的感应电动势E BL2 整个回路中的电源为无数个电动势为E的电源并联而成 电源总内阻为零 故回路中电流I 由此可见A正确 R上的热功率P I2R 由此可见 变为原来的2倍时 P变为原来的4倍 故D错 由右手定则可判知B正确 电流方向与导体切割磁感线的方向有关 而与切割的速度大小无关 故C错 疑难突破金属圆盘在恒定的匀强磁场中转动时 其等效电源的模型如图所示 每个电源的电动势E BL2 L为圆盘的半径 内阻为r0 则n个电源并联后的总电动势仍为E 总内阻r n 时 r 0 评析本题以转动
13、的圆盘为背景 考查了考生构建模型的能力 从知识角度 本题考查了感应电动势 右手定则 闭合电路欧姆定律 电功率等基础知识 综合性较强 属于中等难度题 10 2015课标 15 6分 0 337 如图 直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中 磁感应强度大小为B 方向平行于ab边向上 当金属框绕ab边以角速度 逆时针转动时 a b c三点的电势分别为Ua Ub Uc 已知bc边的长度为l 下列判断正确的是 A Ua Uc 金属框中无电流B Ub Uc 金属框中电流方向沿a b c aC Ubc Bl2 金属框中无电流D Uac Bl2 金属框中电流方向沿a c b a 答案C闭合金属框在匀强磁场中以
14、角速度 逆时针转动时 穿过金属框的磁通量始终为零 金属框中无电流 由右手定则可知Ub Ua Uc A B D选项错误 b c两点的电势差Ubc Blv中 Bl2 选项C正确 思路点拨 穿过金属框的磁通量始终为零 没有感应电流产生 可以由右手定则判断电势高低 感应电动势E BLv 11 2014课标 18 6分 0 491 如图 a 线圈ab cd绕在同一软铁芯上 在ab线圈中通以变化的电流 用示波器测得线圈cd间电压如图 b 所示 已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比 则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中 可能正确的是 答案CA选项中只有电流方向改变的瞬间 线圈cd间才会产生电压
15、其他时间cd间电压为零 不符合题意 故A选项错误 通电线圈中产生的磁场B ki k为比例系数 在另一线圈中的磁通量 BS kiS 由法拉第电磁感应定律可知 在另一线圈中产生的感应电动势E n 由图 b 可知 Ucd 不变 则不变 故不变 故选项B D错误 C正确 审题点拨 线圈ab和cd绕在同一软铁芯上 两线圈中磁通量的变化情况一致 ab线圈因电生磁 cd线圈因磁生电 结合法拉第电磁感应定律分析判断 评析本题以变压器为载体 用图象语言描述原 副线圈中电压 电流 磁场随时间的变化关系 要求学生明确图象六要素即点 线 面 轴 斜率 截距的实际物理意义 图象语言作为描述物理情景的三种语言之一 是永恒
16、的考查热点 考点三电磁感应中的综合应用 12 2018课标 18 6分 如图 在同一水平面内有两根平行长导轨 导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域 区域宽度均为l 磁感应强度大小相等 方向交替向上向下 一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动 线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是 答案D本题考查右手定则 E BLv 由右手定则判定 线框向左移动0 过程 回路中电流方向为顺时针 由E 2BLv可知 电流i为定值 线框向左移动 l过程 线框左 右两边产生的感应电动势相抵消 回路中电流为零 线框向左移动l l过程 回路中感应电流方向为逆时针 由上述分析可见 选项D正确 方法技巧电磁感应中图像问题分析技巧由方向的合理性可直接排除错误选项 如果需要 再定量分析电流大小的变化情况确定正确选项 13 2016课标 24 14分 如图 两固定的绝缘斜面倾角均为 上沿相连 两细金属棒ab 仅标出a端 和cd 仅标出c端 长度均为L 质量分别为2m和m 用两根不可伸长的柔软轻导线将它们连成闭合回路abdca 并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上 使两金属棒水平 右斜面上存在匀
