专题十 电磁感应 高考物理高考物理 江苏专用江苏专用 考点一 楞次定律 法拉第电磁感应定律 1 2014江苏单科 1 3分 如图所示 一正方形线圈的匝数为n 边长为a 线圈平面与匀强磁场垂 直 且一半处在磁场中 在 t时间内 磁感应强度的方向不变 大小由B均匀地增大到2B 在此 过程中 线圈中产生的感应电动势为 五年高考 A组 自主命题 江苏卷题组 A B C D 答案 B 由法拉第电磁感应定律知线圈中产生的感应电动势E n n S n 得 E 选项B正确 考查点 本题考查考生对法拉第电磁感应定律和磁通量等知识的理解 属于容易题 错解分析 本题易错选C 原因有两种可能 一是对磁通量概念的理解有误 认为面积S a2 二是 审题不清 认为磁感应强度 增加了 2B 由此可见 解题过程中一定要细心再细心 2 2011江苏单科 2 3分 如图所示 固定的水平长直导线中通有电流I 矩形线框与导线在同一竖 直平面内 且一边与导线平行 线框由静止释放 在下落过程中 A 穿过线框的磁通量保持不变 B 线框中感应电流方向保持不变 C 线框所受安培力的合力为零 D 线框的机械能不断增大 答案 B 由通电直导线周围磁感线的分布规律可知 线框下落过程中穿过其中的磁感线越 来越少 故磁通量在不断变小 故A错 下落时穿过线框的磁通量始终减小 由楞次定律可知感应 电流的方向保持不变 故B正确 线框上下两边受到的安培力方向虽相反 但上边所处位置的磁 感应强度始终大于下边所处位置的磁感应强度 故上边所受的安培力大于下边所受的安培力 其合力不为零 故C错 由能量守恒可知下落时一部分机械能会转化为线框通电发热产生的内 能 故线框的机械能减少 D错 评析 考查知识点多 几乎涵盖了电磁学的所有知识 如左 右手定则 楞次定律和电磁感应中 的能量转换关系 难度适中 因考查的都是基本知识 故得分率高 3 2016江苏单科 6 4分 多选 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示 磁体附近的金属弦被 磁化 因此弦振动时 在线圈中产生感应电流 电流经电路放大后传送到音箱发出声音 下列说 法正确的有 A 选用铜质弦 电吉他仍能正常工作 B 取走磁体 电吉他将不能正常工作 C 增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 D 弦振动过程中 线圈中的电流方向不断变化 答案 BCD 铜质弦无法被磁化 不能产生磁场引起线圈中磁通量的变化从而产生感应电流 所以铜质弦不能使电吉他正常工作 故A项错误 取走磁体 金属弦无法被磁化 线圈中不会产生 感应电流 B项正确 由E n 知 C项正确 金属弦来回振动 线圈中磁通量不断增加或减小 电 流方向不断变化 D项正确 考查点 本题考查产生感应电流的条件 法拉第电磁感应定律 感应电流方向等知识 属于 容易题 易错点拨 有些学生受生活中吉他铜质弦的影响 误选A项 这就提醒我们解题一定要结合所 学的物理知识 深入思考推理 不要凭想象 失分警示 铜质材料不能被磁化 铜质弦振动时不会在线圈中产生感应电动势 审题关键 磁体把金属弦磁化 被磁化了的弦振动时 使线圈内磁通量发生变化 从而产生 了感应电流 4 2014江苏单科 7 4分 如图所示 在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯 现接通交流电源 过了 几分钟 杯内的水沸腾起来 若要缩短上述加热时间 下列措施可行的有 A 增加线圈的匝数 B 提高交流电源的频率 C 将金属杯换为瓷杯 D 取走线圈中的铁芯 答案 AB 该装置的工作原理是 线圈内变化的电流产生变化的磁场 从而使金属杯内产生 涡流 再把电能转化为内能 使杯内的水升温 交流电源的频率一定时 线圈产生的磁场的磁感 应强度最大值Bm越大 杯内磁通量变化就越快 产生的涡流就越大 增加线圈的匝数会使线圈产 生的磁场Bm增大 而取走线圈中的铁芯会使线圈产生的磁场Bm减小 故A对 D错 交流电源 的频率增大 杯内磁通量变化加快 产生的涡流增大 故B正确 瓷为绝缘材料 不能产生涡流 故C错 考查点 本题从改变线圈构造 工作电源 加热容器等多个视角考查考生对涡流的理解 属 于容易题 学习指导 涡流不是重 难点 学习中很容易忽视它 由此可见 我们在学习过程中 不留知识 漏洞 才不会在高考中留下遗憾 5 2016江苏单科 13 15分 据报道 一法国摄影师拍到 天宫一号 空间站飞过太阳的瞬间 照片中 天宫一号 的太阳帆板轮廓清晰可见 如图所示 假设 天宫一号 正以速度v 7 7 km s绕地球做匀速圆周运动 运动方向与太阳帆板两端M N的连线垂直 M N间的距离L 20 m 地磁场的磁感应强度垂直于v MN所在平面的分量B 1 0 10 5 T 将太阳帆板视为导体 1 求M N间感应电动势的大小E 2 在太阳帆板上将一只 1 5 V 0 3 W 的小灯泡与M N相连构成闭合电路 不计太阳帆板和 导线的电阻 试判断小灯泡能否发光 并说明理由 3 取地球半径R 6 4 103 km 地球表面的重力加速度g 9 8 m s2 试估算 天宫一号 距离地球 表面的高度h 计算结果保留一位有效数字 解析 1 法拉第电磁感应定律E BLv 代入数据得E 1 54 V 2 不能 因为穿过闭合回路的磁通量不变 不产生感应电流 3 在地球表面有G mg 匀速圆周运动G m 解得h R 代入数据得h 4 105 m 数量级正确都算对 答案 1 1 54 V 2 见解析 3 4 105 m 考查点 本题考查感应电流产生的条件 法拉第电磁感应定律 万有引力提供向心力 黄 金代换式等考点 情景清晰简单 对分析推理能力要求不高 属于中等难度题 易错点拨 虽然MN连线在切割磁感线 M点电势高于N点电势 但在M N之间连小灯泡 整个 回路在磁场中平动 磁通量不变 1 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 B组 统一命题 省 区 市 卷题组 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 规律总结 电磁感应中电荷量的求解方法 1 q It 2 q 其中 的求解有三种情况 1 只有S变化 B S 2 只有B变化 B S 3 B和S 都变化 2 1 2 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 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 3 2017北京理综 19 6分 图1和图2是教材中演示自感现象的两个电路图 L1和L2为电感线圈 实验时 断开开关S1瞬间 灯A1突然闪亮 随后逐渐变暗 闭合开关S2 灯A2逐渐变亮 而另一个相 同的灯A3立即变亮 最终A2与A3的亮度相同 下列说法正确的是 A 图1中 A1与L1的电阻值相同 B 图1中 闭合S1 电路稳定后 A1中电流大于L1中电流 C 图2中 变阻器R与L2的电阻值相同 D 图2中 闭合S2瞬间 L2中电流与变阻器R中电流相等 答案 C 本题考查自感现象判断 在图1中断开S1瞬间 灯A1突然闪亮 说明断开S1前 L1中的 电流大于A1中的电流 故L1的阻值小于A1的阻值 A B选项均错误 在图2中 闭合S2瞬间 由于L2 的自感作用 通过L2的电流很小 D错误 闭合S2后 最终A2与A3亮度相同 说明两支路电流相等 故 R与L2的阻值相同 C项正确 知识拓展 断电自感现象深入分析 图1实验为断电自感实验 当S1断开后 L1与A1构成一个闭合回路 L1的自感电动势使回路中的电 流保持一段时间 故A1会逐渐变暗 4 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 5 2015课标 15 6分 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 a C 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 Uat2 t1 故B正确 对杆从进入磁场 至刚穿出磁场 的过程应用动能定理得mg 3d W安 m m 对杆穿过两磁场之间的过程应用动能定理得mgd m m 解得W安 4mgd 由 功能关系得Q W安 4mgd 故C正确 若杆刚进入磁场 时恰好匀速 则有 mg v1 代入h 得h 因为杆刚进入 时必须做减速运动 故一定有h 故D错误 疑难突破 1 利用v t图像分析运动过程和运动时间 可以化难为易 2 对于D选项 以杆刚进入 时恰好匀速运动作为参照 问题便迎刃而解 3 2017江苏单科 13 15分 如图所示 两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内 其右端接 一阻值为R的电阻 质量为m的金属杆静置在导轨上 其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁 感应强度大小为B 方向竖直向下 当该磁场区域以速度v0匀速地向右扫过金属杆后 金属杆 的速度变为v 导轨和金属杆的电阻不计 导轨光滑且足够长 杆在运动过程中始终与导轨垂 直且两端与导轨保持良好接触 求 1 MN刚扫过金属杆时 杆中感应电流的大小I 2 MN刚扫过金属杆时 杆的加速度大小a 3 PQ 刚要离开金属杆时 感应电流的功率P 解析 本题考查法拉第电磁感应定律 闭合电路欧姆定律 牛顿第二定律 1 感应电动势E Bdv0 感应电流I 解得I 2 安培力F BId 牛顿第二定律F ma 解得a 3 金属杆切割磁感线的速度v v0 v 则 感应电动势E Bd v0 v 电功率P 解得P 答案 1 2 3 方法技巧 感应电动势的求法 感应