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1、专题四 电路与电磁感应第2讲电磁感应规律及其应用建体系记要点研考向提能力做真题明考向目录ONTENTSC4 4限训练通高考1.(多多选)(2018高考全国卷高考全国卷，T19)如如图，两个，两个线圈圈绕在同一在同一根根铁芯上，其中一芯上，其中一线圈通圈通过开关与开关与电源源连接，另一接，另一线圈与圈与远外沿南北方向水平放置在外沿南北方向水平放置在纸面内的直面内的直导线连接成回路将一接成回路将一小磁小磁针悬挂在直挂在直导线正上方，开关未正上方，开关未闭合合时小磁小磁针处于静止于静止状状态下列下列说法正确的是法正确的是()A开开关关闭合合后后的的瞬瞬间，小小磁磁针的的N极极朝朝垂垂直直纸面面向向里
2、里的的方方向向转动B开开关关闭合合并并保保持持一一段段时间后后，小小磁磁针的的N极极指指向向垂垂直直纸面面向里的方向向里的方向C开开关关闭合合并并保保持持一一段段时间后后，小小磁磁针的的N极极指指向向垂垂直直纸面向外的方向面向外的方向D开开关关闭合合并并保保持持一一段段时间再再断断开开后后的的瞬瞬间，小小磁磁针的的N极朝垂直极朝垂直纸面向外的方向面向外的方向转动解析：解析：根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场根据安培定则，开关闭合时铁芯上产生水平向右的磁场开开关关闭闭合合后后的的瞬瞬间间，根根据据楞楞次次定定律律，直直导导线线上上将将产产生生由由南南向向北北的的电电流流，根根据据安
3、安培培定定则则，直直导导线线上上方方的的磁磁场场垂垂直直纸纸面面向向里里，故故小小磁磁针的针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，极朝垂直纸面向里的方向转动，A对对开开关关闭闭合合并并保保持持一一段段时时间间后后，直直导导线线上上没没有有感感应应电电流流，故故小小磁磁针针的的N极指北，极指北，B、C错错开开关关闭闭合合并并保保持持一一段段时时间间再再断断开开后后的的瞬瞬间间，根根据据楞楞次次定定律律，直直导导线线上上将将产产生生由由北北向向南南的的电电流流，这这时时直直导导线线上上方方的的磁磁场场垂垂直直纸纸面面向向外，故小磁针的外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，极朝垂直纸面向外的方向转动
4、，D对对答案：答案：AD答案：答案：B答案：答案：D4(2016高高考考全全国国卷卷，T24)如如图，水水平平面面(纸面面)内内间距距为l的的平平行行金金属属导轨间接接一一电阻阻，质量量为m、长度度为l的的金金属属杆杆置置于于导轨上上t0时，金金属属杆杆在在水水平平向向右右、大大小小为F的的恒恒定定拉拉力力作作用用下下由由静静止止开开始始运运动t0时刻刻，金金属属杆杆进入入磁磁感感应强强度度大大小小为B、方方向向垂垂直直于于纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场区区域域，且且在在磁磁场中中恰恰好好能能保保持持匀匀速速运运动杆杆与与导轨的的电阻阻均均忽忽略略不不计，两两者者始始终保保持持垂垂直直且且接
5、接触触良良好好，两两者者之之间的的动摩摩擦擦因因数数为.重重力力加速度大小加速度大小为g.求：求：(1)金属杆在磁金属杆在磁场中运中运动时产生的生的电动势的大小；的大小；(2)电阻的阻阻的阻值 命题特点与趋势命题特点与趋势怎么考怎么考1高高考考对对本本部部分分内内容容的的要要求求较较高高，常常在在选选择择题题中中考考查查电电磁磁感感应应中中的的图图象象问问题题、电电磁磁感感应应中中的的电电路路、法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、能能量量转转换换及及电电荷荷量量的的计计算算等等知知识识点点以以导导体体棒棒运运动动为为背背景景，综综合合应应用用电电路路的的相相关关知知识识、牛牛顿顿运运动动定定
6、律律和和能能量量守守恒恒定定律以计算题形式作为压轴题律以计算题形式作为压轴题2电电磁磁感感应应中中常常涉涉及及B t图图象象、 t图图象象、E t图图象象、I t图图象象、F t图图象象和和v t图图象象，还还涉涉及及E x图图象象、I x图图象象等等，这这类类问问题题既既要要用用到到电电磁磁感感应应的的知知识识，又又要要结结合合数数学学知知识识求解，对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高求解，对考生运用数学知识解决物理问题的能力要求较高 解题要领解题要领怎么做怎么做1抓抓住住两两个个关关键键：一一是是电电动动势势的的大大小小，它它取取决决于于磁磁通通量量的的变变化化率率；二二是是电电动
7、动势势的的方方向向，实实际际方方向向与与规规定定的的正正方方向向一一致致时取正，反之取负同时注意对无感应电流区域的判断时取正，反之取负同时注意对无感应电流区域的判断2迁移力学知识、规律解决电磁感应综合问题迁移力学知识、规律解决电磁感应综合问题3常常用用思思想想方方法法：(1)图图象象法法；(2)等等效效法法；(3)守守恒恒法法；(4)模模型法型法1判定感应电流方向的两种方法判定感应电流方向的两种方法(1)楞楞次次定定律律：一一般般用用于于线圈圈面面积不不变，磁磁感感应强强度度发生生变化化的情形的情形(2)右手定右手定则：一般用于：一般用于导体棒切割磁感体棒切割磁感线的情形的情形1(2018贵贵
8、州州贵贵阳阳期期末末)如如图甲甲所所示示，在在同同一一平平面面内内有有两两个个绝缘金金属属细圆环A、B，两两环重重叠叠部部分分的的面面积为圆环A面面积的的一一半半，圆环B中中电流流i随随时间t的的变化化关关系系如如图乙乙所所示示，以以甲甲图圆环B中所示的中所示的电流方向流方向为负方向，方向，则A环中中()A没有感没有感应电流流B有逆有逆时针方向的感方向的感应电流流C有有顺时针方向的感方向的感应电流流D感感应电流先沿流先沿顺时针方向，后沿逆方向，后沿逆时针方向方向解解析析：由由于于A环环中中磁磁通通量量变变化化，所所以以A环环中中有有感感应应电电流流，选选项项A错错误误；根根据据楞楞次次定定律律
9、，A环环中中产产生生逆逆时时针针方方向向的的感感应应电电流流，选项选项B正确，正确，C、D错误错误答案：答案：B2. (多多选)(2018江西赣州中学高江西赣州中学高三模拟三模拟)1831年年10月月28日，法拉日，法拉第展示了他第展示了他发明的明的圆盘发电机，机，其示意其示意图如如图所示，水平所示，水平铜盘可可绕竖直直铜轴转动，两，两铜片片M、N分分别与与铜盘边缘和和铜轴连接，接，使整个使整个铜盘处于于竖直向上的匀直向上的匀强强磁磁场中中M和和N之之间连接接阻阻值为R的的导体体和和滑滑动变阻阻器器RP，若若从从上上往往下下看看，铜盘转动的的方方向向为顺时针方方向向已已知知铜盘的的半半径径为L
10、，铜盘转动的的角角速速度度为，铜盘连同同两两铜片片对电流流的的等等效效电阻阻值为r，磁感，磁感应强强度度为B，下列，下列说法正确的是法正确的是()答案：答案：BD3.如如图甲所示，甲所示，绝缘的水平桌面上的水平桌面上放置一金属放置一金属圆环，在，在圆环的正上方的正上方放置一个螺放置一个螺线管，在螺管，在螺线管中通入管中通入如如图乙所示的乙所示的电流，流，电流从螺流从螺线管管a端流入端流入为正以下正以下说法正确的是法正确的是()A从上往下看，从上往下看，01 s内内圆环中的感中的感应电流沿流沿顺时针方向方向B01 s内内圆环面面积有有扩张的的趋势C3 s末末圆环对桌面的桌面的压力小于力小于圆环的
11、重力的重力D12 s内和内和23 s内内圆环中的感中的感应电流方向相反流方向相反解解析析：由由图图乙乙知知，01 s内内螺螺线线管管中中电电流流逐逐渐渐增增大大，穿穿过过圆圆环环向向上上的的磁磁通通量量增增大大，由由楞楞次次定定律律知知圆圆环环中中感感应应电电流流的的磁磁场场向向下下，圆圆环环面面积积有有缩缩小小的的趋趋势势，从从上上往往下下看看，01 s 内内圆圆环环中中的的感感应应电电流流沿沿顺顺时时针针方方向向，选选项项A正正确确，B错错误误；同同理理可可得得12 s 内内和和23 s内内圆圆环环中中的的感感应应电电流流方方向向相相同同，选选项项D错错误误；3 s末末电电流流的的变变化化
12、率率为为0，螺螺线线管管中中磁磁感感应应强强度度的的变变化化率率为为0，在在圆圆环环中中不不产产生生感感应应电电流流，圆圆环环对对桌桌面面的的压压力力等等于于圆圆环环的的重重力，选项力，选项C错误错误答案：答案：A 典典例例展展示示1(多多选)(2018高高考考全全国国卷卷)如如图(a)，在在同同一一平平面面内内固固定定有有一一长直直导线PQ和和一一导线框框R，R在在PQ的的右右侧导线PQ中中通通有有正正弦弦交交流流电i，i的的变化化如如图(b)所所示示，规定定从从Q到到P为电流正方向流正方向导线框框R中的感中的感应电动势()答案答案AC方法技巧方法技巧解决电磁感应图象问题的一般步骤解决电磁感
13、应图象问题的一般步骤(1)明明确确图图象象的的种种类类，即即是是B t图图象象还还是是 t图图象象，或或者者是是E t图象、图象、I t图象等，如例题中考查了图象等，如例题中考查了i t图象图象(2)分分析析电电磁磁感感应应的的具具体体过过程程，如如例例题题中中电电流流变变化化引引起起导导线线框框R内磁通量变化，要分段研究内磁通量变化，要分段研究(3)用右手定则或楞次定律确定方向对应关系用右手定则或楞次定律确定方向对应关系(4)结结合合法法拉拉第第电电磁磁感感应应定定律律、欧欧姆姆定定律律、牛牛顿顿运运动动定定律律等等写写出函数关系式出函数关系式(5)根根据据函函数数关关系系式式，进进行行数数
14、学学分分析析，如如分分析析斜斜率率的的变变化化、截截距等距等(6)应应用用图图象象信信息息画画图图象象、判判断断图图象象或或讨讨论论各各物物理理量量的的变变化化，如例题中是根据如例题中是根据i t图象信息讨论导线框图象信息讨论导线框R的电动势变化的电动势变化4(多多选)如如图甲所示，面甲所示，面积为S的的n匝匝圆形形闭合合线圈内存在方圈内存在方向垂直向垂直纸面向外的匀面向外的匀强强磁磁场，磁感，磁感应强强度大小随度大小随时间周期性周期性变化，如化，如图乙所示已知乙所示已知线圈的圈的电阻阻为R，则下列下列说法正确法正确的是的是()答案：答案：CD5.如如图甲所示，匀甲所示，匀强强磁磁场垂直垂直纸
15、面向面向里，磁感里，磁感应强强度的大小度的大小为B，磁，磁场在在y轴方向足方向足够宽，在，在x轴方向方向宽度度为a.一直角三角形一直角三角形导线框框ABC(BC边的的长度度为a)从从图示位置向右匀速穿示位置向右匀速穿过磁磁场区域，以逆区域，以逆时针方向方向为电流的正方向，流的正方向，在在图乙中感乙中感应电流流i、BC两端的两端的电压uBC与与导线框移框移动的距离的距离x的关系的关系图象正确的是象正确的是()答案：答案：D6(多多选)(2018河南洛阳一模河南洛阳一模)如如图甲所示，水平放置的平行甲所示，水平放置的平行金属金属导轨连接一个平行板接一个平行板电容器容器C和和电阻阻R，导体棒体棒MN
16、放在放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁平面的磁场中，中，磁感磁感应强强度度B的的变化情况如化情况如图乙所示乙所示(图示磁感示磁感应强强度方向度方向为正正)，MN始始终保持静止，保持静止，则0t2时间()A电容器容器C的的电荷量大小始荷量大小始终没没变B电容器容器C的的a板先板先带正正电后后带负电CMN所受安培力的大小始所受安培力的大小始终没没变DMN所受安培力的方向先向右后向左所受安培力的方向先向右后向左答案：答案：AD典例展示典例展示2(2017高考海南卷高考海南卷)如如图，两光滑平行金属两光滑平行金属导轨置于水平面置于水平面(纸面面)内，内，导
17、轨间距距为l，左端，左端连有阻有阻值为R的的电阻，一金属杆置于阻，一金属杆置于导轨上，金属杆右上，金属杆右侧存存在在一一磁磁感感应强强度度大大小小为B、方方向向竖直直向向下下的的匀匀强强磁磁场区区域域已已知知金金属属杆杆以以速速度度v0向向右右进入入磁磁场区区域域，做做匀匀变速速直直线运运动，到到达达磁磁场区区域域右右边界界(图中中虚虚线位位置置)时速速度度恰恰好好为零零，金金属属杆杆与与导轨始始终保保持持垂垂直直且且接接触触良良好好除除左左端端所所连电阻阻外外，其其他他电阻阻忽忽略略不不计求求金金属属杆杆运运动到到磁磁场区区域域正正中中间时所所受受安培力的大小及此安培力的大小及此时电流的功率
18、流的功率思路探究思路探究(1)金属棒在磁场中运动的加速度是多大？金属棒在磁场中运动的加速度是多大？(2)金属棒在磁场中运动的位移是多少？金属棒在磁场中运动的位移是多少？(3)金属棒来到磁场区域中间时的速度是多大？金属棒来到磁场区域中间时的速度是多大？方法技巧方法技巧解决电磁感应中的电路和动力学问题的关键解决电磁感应中的电路和动力学问题的关键电电磁磁感感应应与与动动力力学学问问题题联联系系的的桥桥梁梁是是磁磁场场对对感感应应电电流流的的安安培培力力解解答答电电磁磁感感应应中中的的动动力力学学问问题题，在在分分析析方方法法上上，要要始始终终抓抓住住导导体体的的受受力力(特特别别是是安安培培力力)特
19、特点点及及其其变变化化规规律律，明明确确导导体体的的运运动动过过程程以以及及运运动动过过程程中中状状态态的的变变化化，准准确确把把握握运运动动状状态的临界点态的临界点7.如如图所示，所示，ab、cd是是间距距为l的光滑的光滑倾斜斜金属金属导轨，与水平面的，与水平面的夹角角为，导轨电阻不阻不计，ac间接有阻接有阻值为R的的电阻，空阻，空间存在磁感存在磁感应强强度大小度大小为B0、方向、方向竖直向上直向上的匀的匀强强磁磁场将一根阻将一根阻值为r、长度度为l的的金属棒从金属棒从轨道道顶端由静止端由静止释放，金属棒沿放，金属棒沿导轨向向下下运运动的的过程程中中始始终与与导轨接接触触良良好好已已知知当当
20、金金属属棒棒向向下下滑行距离滑行距离x到达到达MN处时达到达到稳定速度，重力加速度定速度，重力加速度为g，求：，求：(1)金属棒下滑到金属棒下滑到MN的的过程中通程中通过电阻阻R的的电荷量；荷量；(2)金属棒的金属棒的稳定速度的大小定速度的大小8.如如图所示，一与水平面所示，一与水平面夹角角为37的的倾斜平行金属斜平行金属导轨，两，两导轨足足够长且且相距相距L0.2 m，另外两根水平金属杆，另外两根水平金属杆MN和和PQ的的质量均量均为m0.01 kg，可沿，可沿导轨无摩擦地滑无摩擦地滑动，MN杆和杆和PQ杆的杆的电阻均阻均为R0.2 (倾斜斜金金属属导轨电阻阻不不计)，MN杆杆被被两两个个垂
21、垂直直于于导轨的的绝缘立立柱柱挡住住，整整个个装装置置处于于匀匀强强磁磁场内内，磁磁场方方向向垂垂直直于于导轨平平面面向向上上，磁磁感感应强强度度B1.0 TPQ杆杆在在恒恒定定拉拉力力F作作用用下下由由静静止止开开始始向向上上加加速速运运动，拉拉力力F垂垂直直PQ杆杆沿沿导轨平平面面向向上上，当当运运动位位移移x0.1 m时PQ杆杆达达到到最最大大速速度度，此此时MN杆杆对绝缘立立柱柱的的压力力恰恰好好为零零(g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：求：(1)PQ杆的最大速度大小杆的最大速度大小vm；(2)当当PQ杆加速度杆加速度a2 m/s2时，MN杆杆对立柱的立
22、柱的压力大小力大小(2)当当PQ杆杆的的加加速速度度a2 m/s2时时，对对PQ杆杆受受力力分分析析，根根据据牛牛顿第二定律可得顿第二定律可得Fmgsin BILma，对对MN杆受力分析，根据共点力的平衡可得杆受力分析，根据共点力的平衡可得BILFNmgsin 0，PQ杆达到最大速度时，有杆达到最大速度时，有Fmgsin BImL0，联立解得联立解得FN0.02 N，根据牛顿第三定律可得，根据牛顿第三定律可得MN杆对立柱的压力大小杆对立柱的压力大小FN0.02 N.答案：答案：(1)0.6 m/s(2)0.02 N典例展示典例展示3如如图所示，所示，竖直面内的直面内的正方形正方形导线框框ABC
23、D和和abcd的的边长均均为l、电阻均阻均为R，质量分量分别为2m和和m，它它们分分别系在一跨系在一跨过两个定滑两个定滑轮的的绝缘轻绳两端，在两两端，在两导线框之框之间有一有一宽度度为2l、磁感、磁感应强强度度为B、方向垂直、方向垂直纸面向里的匀面向里的匀强强磁磁场开始开始时ABCD的下的下边界与匀界与匀强强磁磁场的上的上边界重界重合，合，abcd的上的上边界到匀界到匀强强磁磁场的下的下边界的距离界的距离为l.现将两将两导线框由框由静止静止释放，当放，当ABCD全部全部进入磁入磁场时，两，两导线框开始做匀速运框开始做匀速运动不不计摩擦和空气阻力，重力加速度摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：，
24、求：(1)两两导线框匀速运框匀速运动的速度大小；的速度大小；(2)两两导线框在从开始运框在从开始运动至等高的至等高的过程中所程中所产生的生的总焦耳焦耳热；(3)导线框框abcd通通过磁磁场的的时间 思维流程思维流程方法技巧方法技巧求解电磁感应中能量问题的策略求解电磁感应中能量问题的策略(1)若若回回路路中中的的电电流流恒恒定定，可可以以利利用用电电路路结结构构及及WUIt或或QI2Rt直接进行计算直接进行计算(2)若回路中的电流变化，则可按以下两种情况计算：若回路中的电流变化，则可按以下两种情况计算：利利用用功功能能关关系系求求解解：电电磁磁感感应应中中产产生生的的电电能能等等于于克克服服安安
25、培培力所做的功；力所做的功；利利用用能能量量守守恒恒定定律律求求解解：其其他他形形式式的的能能的的减减少少量量等等于于回回路路中产生的电能，如例题中产生的电能，如例题(2)中焦耳热的计算中焦耳热的计算9.(2018河南洛阳一模河南洛阳一模)如如图所示，光滑且足所示，光滑且足够长的平行金属的平行金属导轨MN、PQ固定在固定在竖直平直平面内，两面内，两导轨间的距离的距离为L1 m，导轨间连接的定接的定值电阻阻R3 ，导轨上放一上放一质量量为m0.1 kg的金属杆的金属杆ab，金属杆始，金属杆始终与与导轨接接触良好，杆的触良好，杆的电阻阻r1 ，其余，其余电阻不阻不计，整个装置整个装置处于磁感于磁感
26、应强强度度为B1 T的匀的匀强强磁磁场中，磁中，磁场的方的方向垂直向垂直导轨平面向里重力加速度平面向里重力加速度g取取10 m/s2.现让金属杆从金属杆从AB位置由静止位置由静止释放，忽略空气阻力的影响，求：放，忽略空气阻力的影响，求：(1)金属杆的最大速度；金属杆的最大速度；(2)若若从从金金属属杆杆开开始始下下落落到到刚好好达达到到最最大大速速度度的的过程程中中，电阻阻R上上产生的焦耳生的焦耳热Q0.6 J，此，此时金属杆下落的高度金属杆下落的高度答案：答案：(1)4 m/s(2)1.6 m10如如图甲所示，斜面上存在一有理想甲所示，斜面上存在一有理想边界的匀界的匀强强磁磁场，磁，磁场方向
27、与斜面垂直，在斜面上离磁方向与斜面垂直，在斜面上离磁场上上边界界s10.36 m处静静止止释放一放一单匝矩形金属匝矩形金属线框，框，线框底框底边和磁和磁场边界平行，金界平行，金属属线框与斜面框与斜面间的的动摩擦因数摩擦因数0.5.整个整个线框框进入磁入磁场的的过程中，机械能程中，机械能E和位移和位移s之之间的关系如的关系如图乙所示已知乙所示已知E0E10.09 J，线框的框的质量量为0.1 kg，电阻阻为0.06 ，斜面，斜面倾角角37，磁，磁场区域的区域的宽度度d0.43 m，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.求：求：(1)线框框刚进入磁入磁场时的速度大小的速度大小v1；(2)线框从开始框从开始进入磁入磁场至完全至完全进入磁入磁场所用的所用的时间t；(3)线框穿越磁框穿越磁场的整个的整个过程中程中电功率的最大功率的最大值联立解得联立解得Pmax0.43 W.答案：答案：(1)1.2 m/s(2)0.125 s(3)0.43 W
