《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题12电磁感应定律及应用（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习题型归纳与变式练习专题12电磁感应定律及应用（含解析）（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题12：电磁感应定律及应用考点1 楞次定律和法拉第电磁感应定律1考点2 电磁感应中的图象问题3考点3 电磁感应中力电综合问题8考点4 电磁感应中的动力学、动量和能量问题12考点1 楞次定律和法拉第电磁感应定律1判定感应电流方向的两种方法(1)楞次定律：一般用于线圈面积不变，磁感应强度发生变化的情形。(2)右手定则：一般用于导体棒切割磁感线的情形。2求感应电动势的方法(1)感生电动势：En(2)动生电动势：【典例1】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
2、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【答案】D【解析】由题意可知，圆管为金属导体，导体内部自成闭合回路，且有电阻，当周围的线圈中产生出交变磁场时，就会在导体内部感应出涡电流，电流通过电阻要发热。该过程利用原理的是电磁感应现象，其发现者为法拉第。故选D。【变式1-2】如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨和，与平行，是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧左侧和扇形内有方向如图的匀强磁场，金属杆的O端与e点用导线相接，P端与圆弧接触良好，初始时，可滑动的金属杆静止在平行导轨上，若杆绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，
3、下列说法正确的有（）A. 杆产生的感应电动势恒定B. 杆受到的安培力不变C. 杆做匀加速直线运动D. 杆中的电流逐渐减小【答案】AD【解析】AOP转动切割磁感线产生的感应电动势为因为OP匀速转动，所以杆OP产生的感应电动势恒定，故A正确；BCD杆OP匀速转动产生的感应电动势产生的感应电流由M到N通过MN棒，由左手定则可知，MN棒会向左运动，MN棒运动会切割磁感线，产生电动势与原来电流方向相反，让回路电流减小，MN棒所受合力为安培力，电流减小，安培力会减小，加速度减小，故D正确，BC错误。故选AD。【变式1-2】高考考生入场时，监考老师要用金属探测器对考生进行安检后才允许其进入考场，如图所示。探
4、测器内有通电线圈，当探测器靠近任何金属材料物体时，都会引起探测器内线圈中电流变化，报警器就会发出警报；靠近非金属物体时则不发出警报。关于探测器工作原理，下列说法正确的是()A金属探测器利用的是电磁感应现象B金属探测器利用的是磁场对金属的吸引作用C金属探测器利用的是静电感应现象D金属探测器利用的是当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化【答案】AD【解析】：线圈通电后会产生磁场，当有金属物体进入磁场时，通过金属物体横截面的磁通量发生变化，金属物体内部会产生涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，由此判断是否有金属物体。故选项A、D正确。【变式1-3】如图所示，光滑平行
5、导轨M、N固定在同一水平面上，两根导体棒P、Q平行放置在导轨上，形成一个闭合回路。当一条形磁铁从高处下落接近回路时()AP、Q将互相靠拢BP、Q将互相远离C磁铁的加速度仍为gD磁铁的加速度大于g【答案】A【解析】方法一根据楞次定律的另一表述“感应电流的效果总是要阻碍产生感应电流的原因”，本题中“原因”是回路中磁通量的增加，归根结底是磁铁靠近回路，“效果”便是阻碍磁通量的增加和磁铁的靠近。所以，P、Q将互相靠拢且磁铁的加速度小于g，选项A正确。方法二设磁铁下端为N极，根据楞次定律可判断出P、Q中的感应电流方向，如图所示，根据左手定则可判断P、Q所受安培力的方向，可见P、Q将相互靠拢。由于回路所受
6、安培力的合力向下，由牛顿第三定律知，磁铁将受到向上的反作用力，从而加速度小于g。当磁铁下端为S极时，根据类似的分析可得到相同的结论，选项A正确。考点2 电磁感应中的图象问题电磁感应中常见的图象问题图象类型(1)随时间变化的图象，如Bt图象、t图象、Et图象、It图象(2)随位移变化的图象，如Ex图象、Ix图象(所以要先看坐标轴：哪个物理量随哪个物理量变化要弄清)问题类型(1)由给定的电磁感应过程选出或画出正确的图象(画图象)(2)由给定的有关图象分析电磁感应过程，求解相应的物理量(用图象)应用知识四个规律左手定则、安培定则、右手定则、楞次定律六类公式(1)平均电动势En(2)平动切割电动势EB
7、lv(3)转动切割电动势EBl2(4)闭合电路欧姆定律I(5)安培力FBIl(6)牛顿运动定律的相关公式等【变式2-1】（2021河北卷）如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨间距最窄处为一狭缝，取狭缝所在处O点为坐标原点，狭缝右侧两导轨与x轴夹角均为，一电容为C的电容器与导轨左端相连，导轨上的金属棒与x轴垂直，在外力F作用下从O点开始以速度v向右匀速运动，忽略所有电阻，下列说法正确的是（）A通过金属棒的电流为B金属棒到达时，电容器极板上的电荷量为C金属棒运动过程中，电容器的上极板带负电D金属棒运动过程中，外力F做功的功率恒定【答案】A【解析】C根据楞次定律可
8、知电容器的上极板应带正电，C错误；A由题知导体棒匀速切割磁感线，根据几何关系切割长度为L = 2xtan，x = vt则产生的感应电动势为E = 2Bv2ttan由题图可知电容器直接与电源相连，则电容器的电荷量为Q = CE = 2BCv2ttan则流过导体棒的电流I = = 2BCv2tan，A正确；B当金属棒到达x0处时，导体棒产生的感应电动势为E = 2Bvx0tan则电容器的电荷量为Q = CE = 2BCvx0tan，B错误；D由于导体棒做匀速运动则F = F安 = BIL由选项A可知流过导体棒的电流I恒定，但L与t成正比，则F为变力，再根据力做功的功率公式P = Fv，可看出F为变
9、力，v不变则功率P随力F变化而变化；D错误；【变式2-2】（2021浙江卷）一种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满氖气（）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值的细导线绕制、匝数的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值的电阻连接。螺线管的横截面是半径的圆，其中心与长直导线的距离。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流I，其图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处的磁感应强度大小均可视为，其中。（1）求内通过长直导线横截面的电荷量Q；（2）求时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量；（3）若规定为电流的
10、正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的图像；（4）若规定为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的图像。【答案】（1）；（2）；（3）见解析；（4）见解析【解析】（1）由电量和电流的关系可知图像下方的面积表示电荷量，因此有代入数据解得（2）由磁通量的定义可得代入数据可得（3）在时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向，产生恒定的感应电动势由闭合回路欧姆定律可得代入数据解得在电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为，则图像如图所示（
11、4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后自感消失，在之后，电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。图像如图【变式2-3】手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示，电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入
12、正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中（ ）A送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化B受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变C送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递D手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失【答案】AC【解析】AB由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；C根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；D手机与机座无需导线连接就能实现充电，但磁场能有一部分以电磁波辐射的形式损失掉，因此这样传递能量是有
13、能量损失的，D错误。故选AC。【变式2-4】（2020浙江卷）如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（）A棒产生的电动势为B微粒的电荷量与质量之比为C电阻消耗的电功率为D电容器所带的电荷量为【答案】B【解析】A如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势A错误；B电容器两极板间电
14、压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则即，B正确；C电阻消耗的功率，C错误；D电容器所带的电荷量，D错误。故选B。考点3 电磁感应中力电综合问题一电磁感应中的动力学问题1两种状态及处理方法状态特征处理方法平衡态加速度为零根据平衡条件列式分析非平衡态加速度不为零根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系进行分析2力学对象和电学对象的相互关系二电磁感应中的能量问题1电磁感应中的能量转化2求解焦耳热Q的三种方法3求解电磁感应现象中能量问题的一般步骤(1)在电磁感应中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源。(2)分析清楚有哪些力做功，就可以知道
15、有哪些形式的能量发生了相互转化。(3)根据能量守恒列方程求解。三动量观点在电磁感应问题中的应用1对于两导体棒在平直的光滑导轨上运动的情况，如果两棒所受的外力之和为零，则考虑应用动量守恒定律处理问题；2由BLtmv、qt可知，当题目中涉及电荷量或平均电流时，可应用动量定理来解决问题。【典例3】(2020浙江7月选考)如图1所示，在绝缘光滑水平桌面上，以O为原点、水平向右为正方向建立x轴，在0x1.0 m区域内存在方向竖直向上的匀强磁场。桌面上有一边长L0.5 m、电阻R0.25 的正方形线框abcd。当平行于磁场边界的cd边进入磁场时，正方形线框在沿x方向的外力F作用下以v1.0 m/s的速度做匀速运动，直到ab边进入磁场时撤去外力。若以cd边进入磁场时作为计时起点，在0t1.0 s内磁感应强度B的大小与时间t的关系如图2所示，在0
