高三物理（第02期）好题速递分项解析汇编 专题10 电磁感应（含解析）

专题10 电磁感应）A在t0时刻导体棒ab中无感应电流B在t0时刻导体棒ab所受安培力方向水平向左C在0t0时间内回路电流方向是acdbaD在0t0时间内导体棒ab始终静止【答案】C【解析】考点：导体切割磁感线时的感应电动势、闭合电路的欧姆定律【名师点睛】本题只要楞次定律的第二种表达掌握好了，本题可以直接利用楞次定律的“来拒去留”进行判断，要注意时安培力为0。2.【贵州省遵义航天高级中学2017届高三第一次模拟考试理科综合】如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间（ ）A电容器C的电荷量大小始终没变 B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终没变 DMN所受安培力的方向先向右后向左【答案】AD【解析】考点：法拉第电磁感应定律，楞次定律，左手定则3.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下，通入图示方向的流I，C、D两侧面会形成电势差，该电势差可以反映磁感应强度B的强弱，则下列说法中正确的是（ ）A若元件的载流子是正离子，则C侧面电势高于D侧面电势B若元件的载流子是自由电子，则D侧面电势高于C侧面电势C在测地球北极上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平D在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持水平【答案】ABC【解析】试题分析：若元件的载流子是正离子，由左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则C侧面的电势高于D侧面的电势，故A正确；若元件的载流子是自由电子，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力方向向C侧面偏，则D侧面的电势高于C侧面的电势，故B正确；在测定地球两极上方地磁场强弱时，应将元件的工作面保持水平，让磁场垂直通过，故C正确；地球赤道上方的地磁场方向水平，在测地球赤道上方的地磁场强弱时，元件的工作面应保持竖直故D错误考点：考查了霍尔效应【名师点睛】解决本题的关键知道霍尔效应的原理，知道带电粒子受到电场力和洛伦兹力平衡，注意电子与正离子的电性不同，导致洛伦兹力方向不同4.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图所示为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀增大的电流，则（ ）A无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针B无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为顺时针D有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化【答案】D【解析】考点：自感现象【名师点睛】当左侧线圈中通有不断增大的顺时针方向的电流时，周围的磁场发生变化，即通过右侧线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律结合右手螺旋定则判断出右侧线圈中感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律判断感应电流的大小5.【福建省三明市2016届普通高中毕业班5月质量检查理科综合】）如图（a)所示，半径为r的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R构成闭合回路。若圆环内加一垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图(b)所示。规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻。以下说法正确的是A0-1s内，流过电阻R的电流方向为abB1-2s内，回路中的电流逐渐减小C2-3s内，穿过金属圆环的磁通量在减小Dt=2s时，Uab【答案】D【解析】考点：考查了楞次定律、法拉第电磁感应定律【名师点睛】注意磁通量变化量的方向，先判断穿过线圈的磁通量的变化情况，然后后根据楞次定律判断电流方向，此时线圈相当于一个电源，一定要注意这个电源有没有内阻6.【黑龙江省大庆中学2016届高三上学期期末考试】）如图所示，一U 形金属导轨竖直倒置，相距为L，磁感应强度的大小为B的匀强磁场与导轨平面垂直一阻值为R、长度为L、质量为m的导体棒在距磁场上边界h处静止释放导体棒进入磁场后速度减小，最终速度稳定时离磁场上边缘的距离为H.导体棒从静止开始运动到速度刚稳定的整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻下列说法正确的是A. 整个运动过程中回路的最大电流为B整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为 C整个运动过程中导体棒克服安培力所做的功为mgHD整个运动过程中回路电流的功率为【答案】AB【解析】设导体棒匀速运动的速度为v则有：，解得： 设整个运动过程中导体棒产生的焦耳热为Q根据能量守恒定律得：Q=mg（H+h）-mv2可解得：根据功能关系可知：导体棒克服安培力所做的功等于导体棒产生的焦耳热，也为故C错误，B正确导体棒匀速运动时电流为： 此时回路电流的功率为：由于导体棒先做减速运动，I减小，P减小，故D错误故选AB.考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律【名师点睛】本题分析导体棒的运动情况是解题的基础，熟练推导出安培力与速度的关系式，正确分析功能关系，再根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力等等电磁学常用的规律求解。7.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的单匝正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，导线框的电阻为R现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过导线框转到图中虚线位置，则在这时间内：( )EFGHA顺时针方向转动时，感应电流方向为EFGHEB平均感应电动势大小等于C平均感应电动势大小等于D通过导线框横截面的电荷量为【答案】BD【解析】故选BD.考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律【名师点睛】此题考查了法拉第电磁感应定律以及楞次定律的应用；对于感应电流方向的判断要按照步骤解决结合几何关系能够找出有效面积的变化。8.【河北省定州中学2017届高三上学期第一次月考】如图所示，一面积为S，电阻为R的N匝矩形线圈处于一个交变的磁场中，磁感应强度的变化规律为B=B0sint下列说法正确的是（ ）A线框中会产生交变电流B在t=时刻，线框中感应电流达到最大值C从t=0到t=这一过程中通过导体横截面积的电荷量为D若只增大变化磁场的频率，则线框中感应电流的频率也将增加，但电流的有效值不变【答案】AB【解析】考点：交流电；法拉第电磁感应定律【名师点睛】考查法拉第电磁感应定律的应用，学会如何求解横截面积的电荷量，注意横截面积的电荷量还与线圈的匝数有关，同时掌握最大值与频率有关，以及有效值与最大值的关系。9.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】如图所示电路中，电源电动势为E（内阻不可忽略），线圈L的电阻不计以下判断正确的是A闭合S稳定后，电容器两端电压为EB闭合S稳定后，电容器的a极板带负电C断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右D断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右【答案】BC【解析】试题分析：闭合S稳定后，L相当于一段导线，被短路，所以C两端的电压等于两端的电压，故A错误；由图知b板带正电，故B正确；断开S的瞬间，L相当于电源，与组成回路，电流方向自左向右，故C正确；断开S的瞬间，中无电流通过；故D错误；考点：考查了电感电容对交流电的阻碍作用【名师点睛】在分析此类型题目时，一定要注意线圈的特点，如果是理想线圈，则阻抗很大，类似与断路，阻抗消失后，电阻为零，类似一条导线，另外需要注意在开关闭合时，线圈和谁串联，则影响谁，在开关断开时，线圈和谁能组成闭合回路，则影响谁，10.【北京市昌平区2016届高三第二次（5月）统一练习理科综合】著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验：一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着一圈带负电的金属小球，如图4所示。当线圈接通直流电源后，线圈中的电流方向如图中箭头所示，圆盘会发生转动。几位同学对这一实验现象进行了解释和猜测，你认为合理的是图4线圈带电金属小球IA接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆盘沿顺时针转动（从上向下看）B接通电源后，线圈产生磁场，带电小球受到洛伦兹力，从而导致圆盘沿逆时针转动（从上向下看）C接通电源的瞬间，线圈产生变化的磁场，从而产生电场，导致圆盘沿顺时针转动（从上向下看）D接通电源的瞬间，线圈产生变化的磁场，从而产生电场，导致圆盘沿逆时针转动（从上向下看）【答案】C【解析】考点：楞次定律；洛伦兹力11.【北京市昌平区2016届高三第二次（5月）统一练习理科综合】电动自行车是一种应用广泛的交通工具，其速度控制是通过转动右把手实现的，这种转动把手称“霍尔转把”，属于传感器非接触控制。转把内部有永久磁铁和霍尔器件等，截面如图5（甲）。开启电源时，在霍尔器件的上下面之间加一定的电压，形成电流，如图5（乙）。随着转把的转动，其内部的永久磁铁也跟着转动，霍尔器件能输出控制车速的电压，已知电压与车速关系如图5（丙）。以下关于“霍尔转把”叙述正确的是A为提高控制的灵敏度，永久磁铁的上、下端分别为N、S 极 B按图甲顺时针转动电动车的右把手，车速将变快C图乙中从霍尔器件的左右侧面输出控制车速的霍尔电压D若霍尔器件的上下面之间所加电压正负极性对调，将影响车速控制【答案】B【解析】考点：霍尔效应二、非选择题1.【江苏省扬州市2015-2016学年度高三第四次模拟测试】如图所示，光滑的金属导轨间距为L，导轨平面与水平面成角，导轨下端接有阻值为R的电阻质量为m的金属细杆ab与绝缘轻质弹簧相连静止在导轨上，弹簧劲度系数为k，上端固定，弹簧与导轨平面平行，整个装置处在垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度为B现给杆一沿导轨向下的初速度v0，杆向下运动至速度为零后，再沿导轨平面向上运动达最大速度v1，然后减速为零，再沿导轨平面向下运动，一直往复运动到静止（金属细杆的电阻为 r，导轨电阻忽略不计）试求：（1）细杆获得初速度的瞬间，通过R的电流大小；（2）当杆速度为v1时，离最初静止位置的距离L1；（3）杆由v0开始运动直到最后静止，电阻R上产生的焦耳热Q【答案】（1）（2）（3）【解析】考点：考查了导体切割磁感线运动【名师点睛】本题是导体棒在导轨上滑动的类型，分析杆的状态，确定其受力情况是关键综合性较强2.【福建省泉州市2016届高三第二次（5月）质量检查】如图甲所示，两根完全相同的光滑平行导轨固定，每根导轨均由两段与水平成=30的长直导轨和一段圆弧导轨平滑连接而成，导轨两端均连接电阻，阻值R1=R2=2，导轨间距L=0.6m。在右侧导轨所在斜面的矩形区域M1M2P2P1内分布有垂直斜面向上的磁场，磁场上下边界M1P1、M2P2的距离d=0.2m，磁感应强度大小随时间的变化规律如图乙所示。t=0时刻，在右侧导轨斜面上与M1P1距离s=0.1m处，有一根阻值r=2的从属棒ab垂直于导轨由静止释放，恰好独立匀速通过整个磁场区域，取重力加速度g=10m/s2，导轨电阻不计。求：(1)ab在磁场中运动的速度大小v；(2)在t1=0.1s时刻和t2=0.25s时刻电阻R1的电功率之比；(3)电阻R2产生的总热量Q总。【答案】（1）1m/s（2）4:1（3）0.01 J【解析】 由图乙可知，t=0.2s后磁场保持不变，ab经过磁场的时间 故在t20.25 s时ab还在磁场中运动，电动势E2BLv=0.6V 此时R1与R2并联，R总=3，得R1两端电压U10.2V 电功率，故在t10.1 s和t20.25 s时刻电阻R1的电功率比值 (3)设ab的质量为m，ab在磁场中运动时，通过ab的电流 ab受到的安培力FABIL 又mgsin= BIL 解得m=0.024kg 在t=00.2s时间里，R2两端的电压U2=0.2V，产生的热量 ab最终将在M2P2下方的轨道区域内往返运动，到M2P2处的速度为零，由功能关系可得在t=0.2s后，整个电路最终产生的热量Q=mgdsin+mv2=0.036J 由电路关系可得R2产生的热量Q2=Q=0.006J 故R2产生的总热量Q总= Q1+ Q2=0.01 J 考点：法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒定律【名师点睛】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律以及能量守恒定律等知识的综合应用，关键要搞清电路的连接方式及能量转化的关系，明确感应电动势既与电路知识有关，又与电磁感应有关3.【河南省洛阳市第一高级中学2017届高三上学期第一次月考】）如图甲所示，在水平面上固定宽为L=1m、足够长的光滑平行金属导轨，左端接有R=05的定值电阻，在垂直导轨且距导轨左端 d=25m处有阻值 r=05、质量 m=2kg 的光滑导体棒，导轨其余部分电阻不计磁场垂直于导轨所在平面，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示第1s内导体棒在拉力F作用下始终处于静止状态1s后，拉力F保持与第1s末相同，导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，拉力F做功为W=1125J求： （1）第1s末感应电流的大小；（2）第1s末拉力的大小及方向；（3）1s后导体棒从静止直至刚好达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热【答案】（1）2A（2）16N（3）25J【解析】（3）1s后导体棒做变加速直线运动，当受力平衡速度达最大B=08T则由电磁感应定律：，最终匀速运动时：F=BIL代入数据得：I=2A，代入数据得：根据能量守恒定律： R代入数据得：, 联立解得：考点：导体切割磁感线运动【名师点睛】本题考查了切割产生感应电动势以及感生产生电动势，关键掌握产生电动势的公式，结合闭合电路欧姆定律和共点力平衡以及能量守恒定律进行求解4.【江西省宜川市宜春中学、樟树中学、高安中学等五校2017届高三7月联考物理试卷】（8分）如图甲所示，一足够长阻值不计的光滑平行金属导轨MN、PQ之间的距离L0.5m，NQ两端连接阻值R2.0的电阻，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面向上，导轨平面与水平面间的夹角300。一质量m=0.40kg，阻值r=1.0的金属棒垂直于导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量M=0.80kg的重物相连。细线与金属导轨平行。金属棒沿导轨向上滑行的速度v与时间t之间的关系如图乙所示，已知金属棒在00.3s内通过的电量是0.30.6s内通过电量的，=10m/s2，求： （1）00.3s内棒通过的位移;（2）金属棒在00.6s内产生的热量。【答案】（1）0.3m（2）1.05J【解析】（2）金属棒在00.6s内通过的总位移为，代入解得x=0.75m 根据能量守恒定律 = 代入解得Q=3.15J由于金属棒与电阻R串联，电流相等，根据焦耳定律，得到它们产生的热量与电阻成正比，所以金属棒在00.6s内产生的热量考点：能量守恒定律;法拉第电磁感应定律5.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三上学期第二次周测】如图所示，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30的斜面上，导轨宽度为L，导轨下端接有电阻R，两导轨间存在一方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上，另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为的小木块。第一次经金属棒从PQ位置由静止释放，发现金属棒沿导轨下滑，第二次去掉轻绳，让金属棒从PQ位置由静止释放。已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好，且在金属棒下滑至底端MN前，都已经达到了平衡状态。导轨和金属棒的电阻都忽略不计，已知，（h为PQ位置与MN位置的高度差）。求：（1）金属棒两次运动到MN时的速度大小之比；（2）金属棒两次运动到MN过程中，电阻R产生的热量之比。【答案】（1） （2）【解析】试题分析：（1）导体棒匀速运动时，根据平衡条件得：第一种情况有：、第二种情况有：又由题 联立以上三式得：考点：导体切割磁感线时的感应电动势、电磁感应中的能量转化。【名师点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，关键是安培力的分析和计算，它是联系力学与电磁感应的桥梁。6.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】如图，绝缘光滑斜面倾角=370，在区域I内有垂直于斜面向上的匀强磁场，区域内有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为B=1T，宽度均为d=04m，MN为两磁场的分界线质量为006kg的矩形线框abcd，边长分别为L=06m和d=04m，置于斜面上端某处，ab边与磁场边界、斜面底边平行由静止释放线框，线框沿斜面下滑，恰好匀速进入区域I，已知线框的总电阻R=05（1）求ab边在区域I内运动时，线框的速度v0的大小；（2）求当ab边刚进入区域时，线框的发热功率P；（3）将ab边进入区域时记为t=0时刻，为使线框此后能以大小为04m/s2方向沿斜面向上的加速度做匀变速运动，需在线框上施加一沿斜面方向的外力，求t=0时的外力F；（4）请定性画出（3）的情景中，t=0之后外力F随时间t变化的图像【答案】（1）（2）（3）（4）如图所示；【解析】（4）线框减速到零所需时间：下行距离d，所以线框下行未出区域II便开始沿斜面向上运动。随着时间t的变化：外力F先沿斜面向下均匀减小，再沿斜面向上均匀增大，再突然减小，再沿斜面向上均匀增大，又突然减小；最后沿斜面向上保持不变025s期间ab边在区域II运动，得：t=0时，F=1056N，沿斜面向下，t=25s时，F=-1824N，沿斜面向上，突变后F=-0744N，沿斜面向上，ab出区域II前后：F=-0924N突变为-0384N设t=t3时刻ab边恰好出区域II，-04=05t3-04t32，可求出t3314s，此刻速度约为075m/s，此过程，因为随时间线性变化，所以F也随时间t线性变化，沿斜面向下025s考点：法拉点电磁感应定律；牛顿第二定律的应用【名师点睛】此题是电磁感应的力电综合题目；注意导体切割磁感线运动时，要抓住受力平衡及能量的转化及守恒的关系进行分析判断； 在分析能量关系时一定要找出所有发生变化的能量，增加的能量一定等于减少的能量。7.【河北省定州中学2017届高三上学期周练】如图所示，长为6m的导体AB在磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，以AB上的一点O为轴，沿着顺时针方向旋转。角速度=5rad/s，O点距A端为2m，求AB的电势差。【答案】-3V【解析】试题分析：由于法拉第电磁感应定律=Blv适用于导体平动且速度方向垂直于磁感线方向的特殊情况。将转动问题转化为平动作等效处理。因为v=l，可以用导体中点的速度的平动产生的电动势等效于OB转动切割磁感线产生的感应电动势。UBO = UB -UO = BO =4(V)同理 UAO = UA- UO= AO =1(V)UAB =UA - UB=(UA- UO)- (UB- UO)=UAO- UBO = 1-4=-3(V)考点：法拉第电磁感应定律.【名师点睛】本题考查了求电势差，由E=BLv求出感应电动势，然后求出两点间的电势差；注意转动切割时要用金属棒中点的线速度来计算电动势.8.【江苏省溧水高级中学2017届高三暑期考试物理试题】（15分）如图所示，以MN为下边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外， MN上方有一单匝矩形导线框abcd，其质量为m，电阻为R，ab边长为l1，bc边长为l2，cd边离MN的高度为h现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且ab边离开磁场前已做匀速直线运动，求线框从静止释放到完全离开磁场的过程中lll2MNMdMcMaMbMhab边离开磁场时的速度v；通过导线横截面的电荷量q；导线框中产生的热量Q【答案】（1）（2）（3）【解析】 （2）导线框穿过磁场的过程中， （3）导线框穿过磁场的过程中，利用能量守恒定律， 考点：法拉第电磁感应定律；能量守恒定律9.【湖南省长沙市长郡中学2017届高三上学期第二次周测】）如图所示，两根光滑金属导轨平行放置在倾角为30的斜面上，导轨宽度为L，导轨下端接有电阻R，两导轨间存在一方向垂直于斜面向上，磁感应强度大小为B的匀强磁场，轻绳一端平行于斜面系在质量为m的金属棒上，另一端通过定滑轮竖直悬吊质量为的小木块。第一次经金属棒从PQ位置由静止释放，发现金属棒沿导轨下滑，第二次去掉轻绳，让金属棒从PQ位置由静止释放。已知两次下滑过程中金属棒始终与导轨接触良好，且在金属棒下滑至底端MN前，都已经达到了平衡状态。导轨和金属棒的电阻都忽略不计，已知，（h为PQ位置与MN位置的高度差）。求：（1）金属棒两次运动到MN时的速度大小之比；（2）金属棒两次运动到MN过程中，电阻R产生的热量之比。【答案】（1）（2）【解析】又由题 联立以上三式得：（2）第一次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得第二次下滑至MN位置的过程中，根据动能定理可得两次运动过程中，电阻R产生的热量之比为考点：考查了导体切割磁感线运动【名师点睛】对电磁感应电源的理解（1）电源的正负极可用右手定则或楞次定律判定，要特别注意在内电路中电流由负极到正极。（2）电磁感应电路中的电源与恒定电流的电路中的电源不同，前者是由于导体切割磁感线产生的，公式为EBLv，其大小可能变化，变化情况可根据其运动情况判断；而后者的电源电动势在电路分析中认为是不变的。（3）在电磁感应电路中，相当于电源的导体（或线圈）两端的电压与恒定电流的电路中电源两端的电压一样，等于路端电压，而不等于电动势。（除非切割磁感线的导体或线圈电阻为零）