1、培优提升练第二章电磁感应一、选择题1.(多选)(2018全国卷)如图1，两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 向外的方向转动123456789 101112图图1131415解析根据安培定则，
2、开关闭合时铁芯中产生水平向右的磁场，开关闭合后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由南向北的电流，直导线上方的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，A项正确；开关闭合并保持一段时间后，直导线上没有感应电流，故小磁针的N极指北，B、C项错误；开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，根据楞次定律，直导线上将产生由北向南的电流，直导线上方的磁场垂直纸面向外，故小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，D项正确.123456789 1011121314152.(多选)(2019宿迁市高二上期末)如图2所示，A、B是两个完全相同的小灯泡，L是直流电阻不计、自感系数很大的线圈.下列说法正确的
3、有A.闭合S1，再闭合S2，A灯将变暗B.闭合S1，再闭合S2，B灯将变暗直至熄灭C.闭合S1、S2稳定后，再断开S1，A灯将立即熄灭D.闭合S1、S2稳定后，再断开S1，B灯先亮一下然 后变暗直至熄灭123456789 101112图图21314153.(2020江苏卷)如图3所示，两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反.金属圆环的直径与两磁场的边界重合.下列变化会在环中产生顺时针方向感应电流的是A.同时增大B1减小B2B.同时减小B1增大B2C.同时以相同的变化率增大B1和B2D.同时以相同的变化率减小B1和B2图图3123456789 101112131415解析若同时增大B
4、1减小B2，则穿过环向里的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场方向向外，由安培定则，环中产生的感应电流是逆时针方向，故选项A错误；同理可推出，选项B正确，C、D错误.123456789 1011121314154.(多选)(2019全国卷)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图4(a)中虚线MN所示.一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上.t0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示.则在t0到tt1的时间间隔内A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺
5、时针方向123456789 101112图图4131415符号WQU3人船模型1阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法若三力平衡，一定做匀速直线运动2光发生明显衍射现象的条件四、实验步骤本章共分 3 节：灭菌消毒医用消毒、考点二功率的计算丙图：沿v1方向运动时，l2R；沿v2方向运动时，l0；沿v3方向运动时，lR.一、明确题目的要求(2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥1定义：在磁感应强度为B的匀强磁场中，与磁场方向垂直的面
6、积S和B的乘积(2)公式：pmv.“两部分气”问题的求解技巧123456789 101112解析在0t0时间内，磁感应强度减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为顺时针，圆环所受安培力水平向左；在t0t1时间内，磁感应强度反向增大，感应电流的方向仍为顺时针，圆环所受安培力水平向右，所以选项A错误，B正确；所以选项C正确，D错误.1314155.(2020潍坊市多校联考)如图5所示，光滑铜环水平固定，其半径为l，长为l、电阻为r的铜棒OA的一端在铜环的圆心O处，另一端与铜环接触良好，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.现使铜棒OA以角速度逆时针(俯视)匀速转动，A端始终在铜环
7、上，定值电阻的阻值为3r，上方导线与O点连线，下方导线与铜环连接，其他电阻不计.下列说法正确的是123456789 101112图图5131415解析根据右手定则可知，O点的电势比A点的电势低，故A错误；根据法拉第电磁感应定律可知，123456789 101112131415速度v匀速穿过磁场区域，下列图中线框A、B两端电压UAB与线框移动距离x的关系图像正确的是6.(2019庄河高级中学高二上期末)如图6所示，垂直纸面向里的匀强磁场区域宽度为2a，磁感应强度的大小为B.一边长为a、电阻为4R的正方形均匀导线框ABCD从图示位置沿水平向右方向以123456789 101112图图6131415
8、解析由楞次定律判断可知，在线框穿过磁场的过程中，A点的电势始终高于B点的电势，则UAB始终为正值.AB、DC两边切割磁感线时产生的感应电动势均为EBav.在0a过程中，AB边切割磁感线，A、B两端的电压是路端电压，123456789 101112在a2a过程中，线框在磁场中运动，穿过线框的磁通量没有变化，不产生感应电流，则UABEBav；在2a3a过程中，DC边切割磁感线，1314157.(多选)(2019辽宁盘锦高级中学高二月考)如图7所示，倾角为的光滑导轨上端接入一定值电阻R，和是边长都为L的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域中磁场的磁感应强度为B1，恒定不变，
9、区域中磁感应强度随时间按B2kt(k0)变化，一质量为m、接入电路的电阻为r的金属杆ab穿过区域垂直地跨放在两导轨上，与导轨接触良好，并恰能保持静止.不计导轨电阻，则下列说法正确的是123456789 101112图图7131415解析对金属杆，根据平衡条件，结合安培力公式有mgsin B1IL，123456789 101112由楞次定律可知，通过金属杆的电流方向是从b到a，选项B错误；131415(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同(5)根据函数关系式，进行数学分析，如分析斜率的变化、截距等；(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状
10、画在玻璃板上(2)通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化(2)动能和动量的关系：Ekp22m.亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等(2)图象分析(2)确定圆周运动的圆心和半径；4电流表、电压表测电阻两种方法的比较(1)电磁波是横波电磁波的电场E、磁场B、传播方向v三者两两垂直，如图所示2折射率与介质的密度无关，光密介质不是指密度大的介质由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强无论是“安培力”还是“洛伦兹力”，只要是涉及磁力都用左手判断三、经典力学的时空观和相对论时空观力作用1.这一类问题的特点是电容器两端的
11、电压等于与之并联的电阻两端的电压，充电过程中的电流只是感应电流的一支流稳定后，充电电流为零8.(2018全国卷)如图8所示，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123456789 101112图图8131415解析设半圆弧PQS的半径为r，在过程
12、中，根据法拉第电磁感应定律，有123456789 101112根据闭合电路欧姆定律，有且q1I1t1131415123456789 101112q2I2t21314159.如图9所示，矩形闭合线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻.线框下落过程中形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界OO平行，线框平面与磁场方向垂直.设OO下方磁场区域足够大，不计空气阻力，则下列四幅图中哪一个图像不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律123456789 101112图图9131415123456789 101112设ab边刚进入磁场时的速度为v.
13、当a0时速度达到最小并保持匀速运动，A不可能，B可能；131415123456789 101112在a0前速度可以一直增大，C可能.13141510.(多选)(2019全国卷)如图10，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为，导轨电阻忽略不计.虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场.将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好.已知PQ进入磁场时加速度恰好为零.从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是123456789 101112图图101314
14、15123456789 101112解析根据题述，PQ刚进入磁场时加速度恰好为零，两导体棒从同一位置释放，则两导体棒进入磁场时的速度相同，产生的感应电动势大小相等，若释放两导体棒的时间间隔足够长，在PQ通过磁场区域一段时间后MN进入磁场区域，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可知流过PQ的电流随时间变化的图像可能是A；若释放两导体棒的时间间隔较短，在PQ没有出磁场区域时MN就进入磁场区域，131415123456789 101112则两棒在磁场区域中运动时回路中磁通量不变，两棒不受安培力作用，二者在磁场中做加速运动，PQ出磁场后，MN切割磁感线产生感应电动势和感应电流，且感应电流一定大于
15、I1，导体棒受到安培力作用，由于安培力与速度成正比，则MN所受的安培力一定大于MN的重力沿导轨平面方向的分力，131415所以MN一定做减速运动，回路中感应电流减小，流过PQ的电流随时间变化的图像可能是D.11.(2018全国卷)如图11所示，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123456789 101112图图11131415线框位移等效电路图感应电流I2I0(顺时针)I0I2I0(逆时针)I012345678
16、9 101112解析设线路中只有一边切割磁感线时产生的感应电流为I0.由分析知，只有选项D符合要求.13141512.(多选)(2020全国卷)如图12，U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上，ab和dc边平行，和bc边垂直.ab、dc足够长，整个金属框电阻可忽略.一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上，用水平恒力F向右拉动金属框，运动过程中，装置始终处于竖直向下的匀强磁场中，MN与金属框保持良好接触，且与bc边保持平行.经过一段时间后A.金属框的速度大小趋于恒定值B.金属框的加速度大小趋于恒定值C.导体棒所受安培力的大小趋于恒定值D.导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值123456789
17、 101112图图12131415123456789 101112解析当金属框在恒力F作用下向右加速运动时，bc边产生从c向b的感应电流i，金属框的加速度大小为a1，则有FBilMa1；MN中感应电流从M流向N，MN在安培力作用下向右加速运动，加速度大小为a2，则有Bilma2，当金属框和MN都运动后，金属框速度为v1，MN速度为v2，131415123456789 101112由F安ma可知，安培力趋于恒定，则感应电流趋于恒定，vt图像如图所示，故A错误，B、C正确；MN与金属框的速度差不变，但MN的速度小于金属框的速度，则MN到金属框bc边的距离越来越大，故D错误.13141513.(20
18、20江苏卷)如图13所示，电阻为0.1 的正方形单匝线圈abcd的边长为0.2 m，bc边与匀强磁场边缘重合.磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为0.5 T，在水平拉力作用下，线圈以8 m/s的速度向右穿过磁场区域.求线圈在上述过程中.(1)感应电动势的大小E；123456789 101112图图13答案0.8 V解析线圈切割磁感线产生的感应电动势EBlv代入数据得E0.8 V131415(2)所受拉力的大小F；123456789 101112答案0.8 N拉力的大小等于安培力FBIl代入数据得F0.8 N131415(3)感应电流产生的热量Q.123456789 101112答案0.3
19、2 J根据焦耳定律有QI2Rt代入数据解得Q0.32 J131415123456789 101112二、非选择题14.如图14所示，质量为m、边长为L的正方形线框，从有界匀强磁场上方高h处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L.线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向.已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，求：(1)cd边刚进入磁场时线框的速度大小；图图14131415123456789 101112解析线框匀速运动的条件是mgBIL，cd边刚进入磁场到ab边刚穿出磁场的过程中，线框做加速度为g的匀加速运动，运动路程为L，由运动学公式得，cd边刚
20、进入磁场时线框的速度131415123456789 101112(2)线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热.解析由题意知，cd边恰好穿出磁场时线框的速度为v2，由能量定恒定律可知13141515.如图15所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角30的斜面上，导轨电阻不计，间距L0.4 m，导轨所在空间被分成区域和，两区域的边界与斜面的交线为MN.中的匀强磁场方向垂直斜面向下，中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B0.5 T.在区域中，将质量m10.1 kg、电阻R10.1 的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑.然后，在区域中将质量m20.4 kg、电阻R20.1 的光滑导体棒
21、cd置于导轨上，cd由静止开始下滑.cd在滑动过程中始终处于区域的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g10 m/s2，问：(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；123456789 101112图图15答案由a流向b131415解析由右手定则可判断出cd中的电流方向为由d到c，则ab中电流方向为由a流向b.123456789 101112131415(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；123456789 101112答案5 m/s131415123456789 101112解析开始放置时ab刚好不下滑，ab所受摩擦力为最大静摩擦力，设其大小为Ffmax，有F
22、fmaxm1gsin 设ab刚要上滑时，cd棒的感应电动势为E，由法拉第电磁感应定律有EBLv 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有设ab所受安培力为F安，有F安BIL131415123456789 101112由左手定则知，F安方向沿导轨向上，此时ab受到的最大静摩擦力方向沿导轨向下，由平衡条件有F安m1gsin Ffmax 联立式，代入数据解得v5 m/s.131415(3)从cd开始下滑到ab刚要向上滑动的过程中，cd滑动的距离x3.8 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少.123456789 101112答案1.3 J131415123456789 10111213解析设cd棒运动过程中电路中产生的总热量为Q总，联立式解得Q1.3 J.1415
