山東專用高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十二電磁感應(yīng)_基礎(chǔ)集訓(xùn)含解析

?專題十二　電磁感應(yīng)
備考篇
【考情探究】

課標解讀
考情分析
備考指導(dǎo)
考點
內(nèi)容
電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律
1.知道磁通量。通過實驗,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象,了解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用及其對現(xiàn)代社會的影響
2.探究影響感應(yīng)電流方向的因素,理解楞次定律
命題趨勢
1.將繼續(xù)考查應(yīng)用楞次定律和右手定則判定感應(yīng)電流的方向
2.結(jié)合各種圖像,考查感應(yīng)電流方向的判斷和感應(yīng)電動勢的計算
3.將繼續(xù)考查電磁感應(yīng)與電路、能量、動力學(xué)的結(jié)合,還有與實際生產(chǎn)、生活的結(jié)合
1.抓基礎(chǔ),要學(xué)透楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容
2.特別注重電磁感應(yīng)與實際生產(chǎn)、生活相結(jié)合,考查與電路、能量、動力學(xué)聯(lián)系的內(nèi)容
法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流
1.通過實驗,理解法拉第電磁感應(yīng)定律
2.通過實驗,了解自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象。能舉例說明自感現(xiàn)象和渦流現(xiàn)象在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用
電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用
要利用基于實際情境的問題,讓學(xué)生了解電磁感應(yīng)定律、楞次定律等電磁學(xué)基本規(guī)律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用

【真題探秘】

命題立意
考查利用楞次定律和右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,考查導(dǎo)體切割磁感線時的感應(yīng)電動勢公式,考查考生通過題目獲取信息和處理信息的能力,考查考生基于證據(jù)解決問題的綜合能力,考查考生抽象思維、演繹推理的能力。判斷感應(yīng)電流的方向多以選擇題的形式出現(xiàn),電磁感應(yīng)的綜合題目多以計算題的形式出現(xiàn)。
解題指導(dǎo)
注意第一和第二象限的磁感應(yīng)強度的方向相反,根據(jù)導(dǎo)體框沿y軸正方向每秒運動一個方格,明確各時刻導(dǎo)體框切割的有效長度,注意2s后導(dǎo)體框有一部分進入第一象限,第一象限切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向與第二象限切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相反,總的電動勢減小。本題為選擇題,可以分析一些特別時刻ab邊所受安培力的大小關(guān)系,然后結(jié)合圖像選擇判斷。
拓展延伸
注意導(dǎo)體切割磁感線的感應(yīng)電動勢公式,L為導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長度;判斷電磁感應(yīng)電路中的感應(yīng)電動勢要明確哪部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,然后根據(jù)楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,電路中有多部分導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時,注意各部分的感應(yīng)電動勢是相加還是相減。平時要提高獲取信息和處理信息的能力。
[教師專用題組]
1.真題多維細目表
真題
涉分
考點
題型
設(shè)題情境
學(xué)科素養(yǎng)
電磁感應(yīng)現(xiàn)象、
楞次定律
法拉第電磁
感應(yīng)定律
電磁感應(yīng)中
的綜合應(yīng)用
2020山東,12
4


圖像問題
多選
切割等效
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2020課標Ⅱ,14
6
電磁感應(yīng)


單選
管道高頻焊機
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2019課標Ⅰ,20
6
楞次定律
電磁感應(yīng)定律

多選

科學(xué)推理、科學(xué)論證
2019課標Ⅱ,21
6


感應(yīng)電流I-t圖像
多選
兩根導(dǎo)體棒
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2019課標Ⅲ,14
6
楞次定律


單選
楞次定律本質(zhì)
能量觀念
2019課標Ⅲ,19
6


圖像問題
多選

模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2018課標Ⅰ,17
6
流過OM電
荷量相等


單選

模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2018課標Ⅰ,19
6
楞次定律


多選
兩個線圈繞在鐵芯上
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2017課標Ⅰ,18
6
電磁阻尼


單選
掃描隧道顯微鏡
能量觀念、科學(xué)推理
2017課標Ⅱ,20
6

感應(yīng)電動勢
E-t圖像

多選

模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2017課標Ⅲ,15
6
楞次定律


單選

模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2016課標Ⅰ,24
14


共點力平衡
計算

模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2016課標Ⅱ,20
6


感應(yīng)電動勢
多選
法拉第圓盤發(fā)電機
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2015山東理綜,17
6
楞次定律
右手定則

多選
金屬圓盤切割磁感線
模型建構(gòu)、科學(xué)推理
2.命題規(guī)律與趨勢
本專題主要考查楞次定律、電動勢的計算、電磁感應(yīng)與電路的綜合、與能量的綜合以及電磁感應(yīng)中動力學(xué)問題?？疾榉较蛏细嗟貎A向于電磁感應(yīng)與電路、能量綜合。解題方法上以等效法、程序法、函數(shù)法、圖像法為主。多以電路的等效考查模型建構(gòu)的素養(yǎng);以原理的應(yīng)用考查科學(xué)推理和科學(xué)論證的素養(yǎng),同時體現(xiàn)考生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和一絲不茍、實事求是的社會責任感;以對研究對象受力和運動的分析及能量的轉(zhuǎn)化與守恒,考查相互作用觀念、運動觀念和能量觀念的建立。
2021年對本專題的考查,從各方面可能仍延續(xù)原來的形式及考點,只是在原理應(yīng)用方面可能會更多地聯(lián)系現(xiàn)代科技發(fā)展和生產(chǎn)、生活。3.備考方法與策略
對本專題的復(fù)習(xí),首先應(yīng)以對概念、原理的理解,對規(guī)律的基本應(yīng)用為主,打牢基礎(chǔ);如對磁通量相關(guān)概念的理解、對楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律的各種形式的應(yīng)用要熟練掌握。其次是對各種典型的模型構(gòu)建、典型問題的處理思想方法,了然于胸:如“電磁感應(yīng)中的電路問題”“電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題”“電磁感應(yīng)中的能的圖像”“電磁感應(yīng)中量轉(zhuǎn)化與守恒”等,應(yīng)能夠抓住解決各種典型問題的關(guān)鍵,一擊必中,最終都是為了培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理和科學(xué)論證的學(xué)科素養(yǎng),建立正確的科學(xué)觀,樹立正確的人生觀和強烈的社會責任感!
基礎(chǔ)篇
【基礎(chǔ)集訓(xùn)】
考點一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律
1.(2020山東德州夏津第一中學(xué)月考,9)現(xiàn)將電池組、滑動變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計及開關(guān)按如圖所示連接,下列說法中正確的是 (　　)

A.開關(guān)閉合后,線圈A插入或拔出都會引起電流計指針偏轉(zhuǎn)
B.線圈A插入線圈B中后,開關(guān)閉合或斷開瞬間電流計指針均不會偏轉(zhuǎn)
C.開關(guān)閉合后,滑動變阻器的滑片P勻速滑動,會使電流計指針靜止在中央零刻度
D.開關(guān)閉合后,只有滑動變阻器的滑片P加速滑動,電流計指針才能偏轉(zhuǎn)
答案　A　
2.(2020山東青島第二中學(xué)期中,6)如圖所示圓環(huán)形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一豎直螺線管b,二者軸線重合,螺線管與電源和滑動變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動變阻器的滑片P向下滑動,下列表述正確的是 (　　)

A.線圈a中將產(chǎn)生俯視順時針方向的感應(yīng)電流
B.穿過線圈a的磁通量變小
C.線圈a有擴張的趨勢
D.線圈a對水平桌面的壓力FN將增大
答案　D　
3.(多選)如圖所示,水平放置的兩條光滑軌道上有可自由移動的金屬棒PQ、MN,當PQ在外力的作用下運動時,MN在磁場力的作用下向右運動,則PQ所做的運動可能是 (　　)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.向右加速運動　　B.向左加速運動
C.向右減速運動　　D.向左減速運動
答案　BC　
考點二　法拉第電磁感應(yīng)定律　自感　渦流
1.(2020山東青島黃島期末,2)如圖,線圈固定于分布均勻的磁場中,磁場方向垂直線圈平面,若磁感應(yīng)強度變化使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流且逐漸變小,則磁感應(yīng)強度B隨時間t變化可能是圖中的 (　　)


答案　C　
2.(2020山東濰坊五縣聯(lián)考,6)隨著科技的不斷發(fā)展,小到手表、手機,大到電腦、電動汽車,都已經(jīng)在無線充電方面實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖所示為某品牌手機無線充電的原理圖,下列說法正確的是 (　　)

A.無線充電時,手機上接收線圈的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”
B.發(fā)送端和接收端間的距離不影響充電的效率
C.所有手機都能用該品牌無線底座進行無線充電
D.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同
答案　D　
考點三　電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用
1.(2020四川綿陽一模,6)(多選)如圖甲,線圈A(圖中實線,共100匝)的橫截面積為0.3m2,總電阻r=2Ω,A右側(cè)所接電路中,電阻R1=2Ω,R2=6Ω,電容C=3μF,開關(guān)S1閉合。A中有橫截面積為0.2m2的區(qū)域C(圖中虛線),C內(nèi)有圖乙所示的變化磁場,t=0時刻,磁場方向垂直于線圈平面向里。下列判斷正確的是 (　　)

A.閉合S2電路穩(wěn)定后,通過R2的電流由b流向a
B.閉合S2電路穩(wěn)定后,通過R2的電流大小為0.4A
C.閉合S2電路穩(wěn)定后再斷開S1,通過R2的電流由b流向a
D.閉合S2電路穩(wěn)定后再斷開S1,通過R2的電荷量為7.2×10-6C
答案　BD　
2.如圖所示,光滑平行足夠長的金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上,導(dǎo)軌范圍內(nèi)存在磁場,其磁感應(yīng)強度大小為B,方向豎直向下,導(dǎo)軌一端連接阻值為R的電阻。在導(dǎo)軌上垂直導(dǎo)軌放一長度等于導(dǎo)軌間距L、質(zhì)量為m的金屬棒,其電阻為r。金屬棒與金屬導(dǎo)軌接觸良好。金屬棒在水平向右的恒力F作用下從靜止開始運動,經(jīng)過時間t后開始勻速運動,金屬導(dǎo)軌的電阻不計。求:

(1)金屬棒勻速運動時回路中電流大小;
(2)金屬棒勻速運動的速度大小以及在時間t內(nèi)通過回路的電荷量;
(3)若在時間t內(nèi)金屬棒移動的位移為x,求電阻R上產(chǎn)生的熱量。
答案　見解析
綜合篇
【綜合集訓(xùn)】
拓展一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象及感應(yīng)電流方向的判斷
　(2020山東濟南一模,11)(多選)如圖所示,銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場中。電路通過電刷與圓盤的邊緣和銅軸接觸良好,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,定值電阻為R。先將開關(guān)閉合,待圓盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再斷開開關(guān),不計一切摩擦,下列說法中正確的是 (　　)

A.閉合開關(guān)時,從上往下看圓盤逆時針轉(zhuǎn)動
B.閉合開關(guān)圓盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時,流過圓盤的電流為零
C.斷開開關(guān)時,a點電勢低于b點電勢
D.斷開開關(guān)后,流過電阻R上的電流方向與原電流方向相反
　答案　BC　
拓展二　法拉第電磁感應(yīng)定律的理解與應(yīng)用
　(2020四川宜賓第四中學(xué)高三期中,5)如圖所示,固定平行導(dǎo)軌間有磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向里的勻強磁場,導(dǎo)軌間距為l且足夠長,左端接阻值為R的定值電阻,導(dǎo)軌電阻不計?，F(xiàn)有一長為2l的金屬棒垂直放在導(dǎo)軌上,在金屬棒以O(shè)點為軸沿順時針方向以角速度ω轉(zhuǎn)過60°的過程中(金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好,電阻不計) (　　)

A.通過定值電阻的最大電流為ωBl2R
B.通過定值電阻的最大電流為ωBl22R
C.通過定值電阻的電荷量為Bl22R
D.通過定值電阻的電荷量為3Bl22R
　答案　D　
拓展三　導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的理解與應(yīng)用
1.(2020湖北咸寧嘉魚第一中學(xué)高二期末,11)(多選)如圖所示,足夠長的U形光滑導(dǎo)體框固定在水平面上,寬度為L,一端連接的電阻為R。導(dǎo)體框所在空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B,電阻為r,質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)體框上,其長度恰好等于導(dǎo)體框的寬度,且相互接觸良好,其余電阻均可忽略不計,在水平拉力作用下,導(dǎo)體棒向右勻速運動,速度大小為v。下列說法正確的是 (　　)

A.回路中感應(yīng)電流方向沿導(dǎo)體棒從M→N
B.導(dǎo)體棒MN兩端的電壓為BLv
C.水平拉力的功率為B2L2v2R+r
D.t時間內(nèi)通過R的電荷量為BLvtR+r
答案　CD　
2.(2020遼寧丹東高三下學(xué)期質(zhì)檢,8)(多選)如圖所示,在垂直于紙面向外的勻強磁場中,水平放置兩個同心金屬環(huán),半徑分別是r和3r,磁感應(yīng)強度為B,在兩環(huán)間連接有一個電容為C的電容器,a、b是電容器的兩個極板。長為2r的金屬棒AB沿半徑方向放置在兩環(huán)間且與兩環(huán)接觸良好,并繞圓心以角速度ω做順時針方向(從垂直環(huán)面向里看)的勻速圓周運動。則下列說法正確的是 (　　)
A.金屬棒AB中有從B到A的持續(xù)電流
B.電容器b極板帶負電
C.電容器兩端電壓為4ωBr2
D.電容器所帶電荷量為1.5CωBr2
答案　BC　
拓展四　電磁感應(yīng)中的電路與圖像問題
　(2020山東臨沂蒙陰實驗中學(xué)高三期末,3)如圖所示,一閉合直角三角形線框abc以速度v勻速向右穿過勻強磁場區(qū)域,磁場寬度大于ac邊的長度。從bc邊進入磁場區(qū),到a點離開磁場區(qū)的過程中,線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況(以逆時針方向為電流的正方向)是選項圖中的 (　　)


　答案　A　
拓展五　電磁感應(yīng)中的動力學(xué)與能量問題
1.(2020山東濰坊三模,12)(多選)如圖甲所示,一對足夠長的平行光滑軌道(電阻不計)固定在水平面上,兩軌道相距L=1m,左端用R=1.5Ω的電阻連接。一質(zhì)量m=1kg、電阻r=0.5Ω的導(dǎo)體桿垂直并靜置于兩軌道上。整個裝置處于磁感應(yīng)強度B=2T的勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上?，F(xiàn)用水平拉力F沿軌道方向作用在導(dǎo)體桿上,導(dǎo)體桿的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示。某時刻撤去拉力F,導(dǎo)體桿又滑行了一段距離后停下。則以下說法正確的是 (　　)

A.前2s內(nèi),通過電阻R的電荷量為4C
B.導(dǎo)體桿運動過程中所受拉力恒為8N
C.導(dǎo)體桿在前2s內(nèi)產(chǎn)生的電動勢與時間的關(guān)系為E=4t(V)
D.從撤去拉力F到導(dǎo)體桿停止運動的過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量為6J
答案　ACD　
2.(2019山東泰安二模,24)如圖,間距為L的足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi),虛線MN右側(cè)區(qū)域存在磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場。質(zhì)量均為m、長度均為L、電阻均為R的導(dǎo)體棒a、b,垂直導(dǎo)軌放置且保持與導(dǎo)軌接觸良好。開始導(dǎo)體棒b靜止于距MN為x0處,導(dǎo)體棒a以水平速度v0從MN處進入磁場。不計導(dǎo)軌電阻,忽略因電流變化產(chǎn)生的電磁輻射,運動過程中導(dǎo)體棒a、b沒有發(fā)生碰撞。求:

(1)導(dǎo)體棒b中產(chǎn)生的內(nèi)能;
(2)導(dǎo)體棒a、b間的最小距離。
答案　(1)18mv02　(2)x0-mv0RB2L2
拓展六　自感現(xiàn)象及其應(yīng)用
　(2020甘肅平?jīng)銮f浪第一中學(xué)高二期中,8)圖甲和圖乙是演示自感現(xiàn)象的兩個電路圖,L1和L2為電感線圈,A1、A2、A3是三個完全相同的燈泡。實驗時,斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是 (　　)

A.圖甲中,A1與L1的電阻值相同
B.圖甲中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流
C.圖乙中,變阻器R與L2的電阻值相同
D.圖乙中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等
　答案　C　
[教師專用題組]
【綜合集訓(xùn)】
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.以下場景與電磁感應(yīng)無關(guān)的是 (　　)

答案　A　A選項為運動的帶電粒子在磁場中受洛倫茲力,不是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,故A正確。

2.如圖所示,水平放置的條形磁鐵中央,有一閉合金屬彈性圓環(huán),條形磁鐵中心線與彈性環(huán)軸線重合,現(xiàn)將彈性圓環(huán)均勻向外擴大,下列說法中正確的是 (　　)
A.穿過彈性圓環(huán)的磁通量增大
B.從左往右看,彈性圓環(huán)中有順時針方向的感應(yīng)電流
C.彈性圓環(huán)中無感應(yīng)電流
D.彈性圓環(huán)受到的安培力方向沿半徑向外
答案　B　條形磁鐵的磁感線是由內(nèi)外磁感線一起構(gòu)成的閉合曲線,磁體內(nèi)部磁感線的總條數(shù)與外部總條數(shù)一樣多,但內(nèi)外磁感線穿過彈性環(huán)的方向相反,所以當彈性環(huán)的半徑增大時,穿過它的磁感線的凈條數(shù)越少,A錯誤;此過程中穿過環(huán)的磁通量向右減少,由楞次定律知B正確,C錯誤;因環(huán)在磁鐵的中部,磁場方向與環(huán)面垂直,再由左手定則知彈性圓環(huán)受到的安培力是沿半徑向內(nèi)的,D錯誤。

3.(2020江蘇南通七市三模)如圖所示,一根兩端開口、長為l的銅管豎直放置,把一個磁性很強的圓柱形磁體從管上端放入管中,磁體直徑略小于銅管內(nèi)徑。磁體過了較長時間才從銅管下端落出,比自由落體慢了許多。則 (　　)
A.磁體下落變慢,主要是因為磁體受到空氣阻力作用
B.磁體下落變慢,主要是因為磁體受到金屬銅的吸引
C.銅管內(nèi)電流方向保持不變
D.銅管對磁體的作用力方向始終向上
答案　D　銅管可看作是一個個銅環(huán)排列而成,在磁體下落過程中,每個銅環(huán)在磁鐵穿過的過程中磁通量先增大后減小,根據(jù)楞次定律知,銅管對磁體的作用力方向始終向上,D正確。

4.(2020浙江十校聯(lián)盟聯(lián)考)現(xiàn)代科學(xué)研究中常用到高速電子,電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場加速電子的設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成。當電磁鐵繞組通以變化的電流時會產(chǎn)生變化的磁場,穿過真空室所包圍的區(qū)域內(nèi)的磁通量也隨時間變化,這時真空室空間內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)渦旋電場,電子將在渦旋電場作用下得到加速。如圖所示(上方為側(cè)視圖,下方為真空室的俯視圖),若電子被“約束”在半徑為R的圓周上逆時針運動,此時電磁鐵繞組通以圖中所示的電流,則 (　　)
A.此時真空室中的磁場方向是從上往下
B.被加速時,電子運動的半徑一定變大
C.電子被加速時,電磁鐵繞組中電流增大
D.被加速時,電子做圓周運動的周期保持不變
答案　C　根據(jù)安培定則可知,此時真空室中的磁場方向是從下往上,A錯誤;電子被“約束”在半徑為R的圓周上,可知電子被加速時,運動的半徑不變,B錯誤;由于電子被“約束”在半徑為R的圓周上逆時針運動,所以感應(yīng)電場為順時針方向,根據(jù)楞次定律可知,產(chǎn)生感應(yīng)電場的磁場向上增大,所以電磁鐵繞組中電流增大,C正確;電子被加速過程中,運動軌跡半徑不變,由于磁場的變化,導(dǎo)致運動的周期變化,D錯誤。

5.(多選)如圖所示,半徑為R1的圓形導(dǎo)體線框,套住了半徑為R2的邊界為圓形的磁場區(qū)域,線框平面與磁場方向垂直,當磁感應(yīng)強度以B=kt(k>0)變化時 (　　)
A.線框中的感應(yīng)電動勢大小為πkR12
B.線框中的感應(yīng)電動勢大小為πkR22
C.線框中的感應(yīng)電流方向為順時針方向
D.線框中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向
答案　BC　回路的有效面積為S=πR22,由法拉第電磁感應(yīng)定律有E=ΔΦΔt=ΔBΔtS=πkR22,A錯誤,B正確。由楞次定律可知,C正確,D錯誤。
6.(2020北京中關(guān)村中學(xué)三模)如圖所示,幾位同學(xué)在做“搖繩發(fā)電”實驗:把一條長導(dǎo)線的兩端連在一個靈敏電流計的兩個接線柱上,形成閉合回路,兩個同學(xué)迅速搖動AB這段“繩”。假設(shè)圖中情景發(fā)生在赤道,地磁場方向與地面平行,由南指向北。圖中搖“繩”同學(xué)是沿東西站立的,甲同學(xué)站在西邊,手握導(dǎo)線的A點,乙同學(xué)站在東邊,手握導(dǎo)線的B點。則下列說法正確的是 (　　)

A.當“繩”搖到最高點時,“繩”中電流最大
B.當“繩”搖到最低點時,“繩”受到的安培力最大
C.當“繩”向下運動時,“繩”中電流從A流向B
D.在搖“繩”過程中,A點電勢總是比B點電勢高
答案　C　當“繩”搖到最高點時,繩轉(zhuǎn)動的速度與地磁場方向平行,不切割磁感線,感應(yīng)電流最小,故A錯誤。當“繩”搖到最低點時,繩轉(zhuǎn)動的速度與地磁場方向平行,不切割磁感線,感應(yīng)電流最小,繩受到的安培力也最小,故B錯誤。當“繩”向下運動時,地磁場向北,根據(jù)右手定則判斷可知,“繩”中電流從A流向B,故C正確。在搖“繩”過程中,當“繩”向下運動時,“繩”中電流從A流向B,A點相當于電源的負極,B點相當于電源正極,則A點電勢比B點電勢低;當“繩”向上運動時,“繩”中電流從B流向A,B點相當于電源的負極,A點相當于電源正極,則B點電勢比A點電勢低,故D錯誤。
7.(2020山西八校一聯(lián))(多選)我國研發(fā)的磁懸浮高速試驗樣車在2019年5月23日正式下線,在全速運行的情況下,該樣車的速度達到600km/h。超導(dǎo)體的抗磁作用使樣車向上浮起,電磁驅(qū)動原理如圖所示,在水平面上相距l(xiāng)的兩根平行導(dǎo)軌間,有垂直水平面且等距離分布的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小均為B,每個磁場的寬度都是l,相間排列。固定在樣車下方寬為l、阻值為R的導(dǎo)體線框abcd懸浮在導(dǎo)軌上方,樣車運行過程中所受阻力恒為f,當磁場以速度v0向右勻速運動時,下列說法正確的是 (　　)

A.樣車速度為零時,受到的電磁驅(qū)動力大小為4B2l2v0R
B.樣車速度為零時,線圈的電熱功率為2B2l2v02R
C.樣車勻速運動時,克服阻力做功的功率為fv0-Rf24B2l2
D.樣車勻速運動時,速度大小為v0-Rf2B2l2
答案　AC　當磁場以速度v0向右勻速運動且樣車速度為零時,線框前、后邊切割磁感線產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢E=2Blv0,由閉合電路歐姆定律可知,線框中的感應(yīng)電流I=ER,樣車受到的安培力即電磁驅(qū)動力F=2BIl,聯(lián)立解得F=4B2l2v0R,選項A正確。樣車速度為零時,線圈的電熱功率P=I2R=E2R=4B2l2v02R,選項B錯誤。設(shè)樣車勻速運動的速度為v,線框前后邊切割磁感線的速度為v0-v,產(chǎn)生的總感應(yīng)電動勢E'=2Bl(v0-v),由閉合電路歐姆定律可知,線框中的感應(yīng)電流I'=E'R,樣車受到的安培力即電磁驅(qū)動力F'=2BI'l,由平衡條件有F'=f,聯(lián)立解得v=v0-fR4B2l2,樣車克服阻力做功的功率Pf=fv=fv0-f2R4B2l2,選項D錯誤,C正確。

8.如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán),半徑為a,總電阻為R(指拉直時兩端的電阻),磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面,在環(huán)的最高點A用鉸鏈連接長度為2a、電阻為R2的導(dǎo)體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下,當擺到豎直位置時,B點的線速度大小為v,則這時AB兩端的電壓為 (　　)
A.Bav3　　B.Bav6　　C.2Bav3　　D.Bav
答案　A　當AB擺到豎直位置時,AB切割磁感線產(chǎn)生的瞬時感應(yīng)電動勢E=B·2a·(12v)=Bav,由閉合電路歐姆定律有,UAB=ER2+R4·R4=13Bav,故選A。
解題點撥　導(dǎo)體棒AB是電源,左右兩側(cè)是并聯(lián)的外電路,所求電壓是路端電壓。
9.(多選)如圖所示,一軌道的傾斜部分和水平部分都處于磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,且磁場方向都與軌道平面垂直,水平軌道足夠長,軌道的一端與阻值為R的電阻相連。一質(zhì)量為m的水平金屬棒ab,從靜止開始沿軌道下滑,運動過程中金屬棒ab始終保持與軌道垂直且接觸良好。金屬棒從傾斜軌道轉(zhuǎn)入水平軌道時無機械能損失,金屬棒及軌道電阻都不計。金屬棒和軌道間的動摩擦因數(shù)為μ。關(guān)于ab棒運動的速度-時間圖像,可能正確的是 (　　)


答案　CD　金屬棒沿傾斜軌道從靜止開始下滑,由mgsinθ-B2l2vR-μmgcosθ=ma知,棒下滑過程中加速度隨速度的增大而減小,即速度-時間圖線的斜率逐漸減小,在下滑到斜軌道的底端前速度可能已達到最大值即圖線斜率減小到零,金屬棒勻速下滑,也可能速度達到最大值之前金屬棒已到達傾斜軌道的底端,整個下滑過程一直是變加速運動。當金屬棒進入水平軌道后,金屬棒開始做減速運動,由B2l2vR+μmg=ma'知加速度隨速度的減小而減小,圖線斜率逐漸減小,直到速度減小到零,故A、B錯誤,C、D正確。
方法總結(jié)　動力學(xué)問題解題基本思路


10.如圖所示,邊長為2l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,一個邊長為l的正方形導(dǎo)線框所在平面與磁場方向垂直,導(dǎo)線框和虛線框的對角線重合。從t=0開始,使導(dǎo)線框從圖示位置開始以恒定速度沿對角線方向移動進入磁場,直到整個導(dǎo)線框離開磁場區(qū)域。用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流,取逆時針方向為正。則下列表示I-t關(guān)系的圖線中,可能正確的是 (　　)


答案　D　在線框的豎直對角線進入磁場之前,線框切割磁感線的有效長度逐漸增加,線框中電流逐漸增大,C錯誤。當線框的左頂點進入磁場到右頂點穿出磁場的過程中,線框完全處于磁場中,線框中無電流,故A、B錯誤,D正確。
方法歸納　解決圖像問題的一般步驟
(1)明確圖像的種類,是B-t圖像還是Φ-t圖像,或者是E-t圖像、i-t圖像等。
(2)分析電磁感應(yīng)的具體過程。
(3)用右手定則或楞次定律確定方向?qū)?yīng)關(guān)系。
(4)結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律等寫出函數(shù)關(guān)系式。
(5)根據(jù)函數(shù)關(guān)系式進行數(shù)學(xué)分析,如分析斜率的變化、截距等。
(6)畫出圖像或判斷圖像。
11.(2020湖南雅禮中學(xué)月考,12)(多選)根據(jù)實際需要,磁鐵可以制造成多種形狀,如圖就是一根很長的光滑圓柱形磁棒,在它的側(cè)面有均勻向外的輻射狀磁場?，F(xiàn)將磁棒豎直固定在水平地面上,磁棒外套有一個粗細均勻的圓形金屬線圈,金屬線圈的質(zhì)量為m,半徑為R,電阻為r,金屬線圈所在位置的磁場的磁感應(yīng)強度大小為B。讓金屬線圈從磁棒上端由靜止釋放,經(jīng)一段時間后與水平地面相碰(碰前金屬線圈已達最大速度)并原速率反彈,又經(jīng)時間t,上升到距離地面高度為h處速度減小到零,下列說法中正確的是 (　　)

A.金屬線圈與地面撞擊前的速度大小為mgr2π2B2R2
B.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,通過金屬線圈某一截面的電荷量為m2gr8π3B3R3-mgt2πBR
C.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,通過金屬線圈某一截面的電荷量為m2gr8π3B3R3
D.撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,金屬線圈中產(chǎn)生的焦耳熱為m3g2r232π4B4R4-mgh
答案　BD　金屬線圈與地面撞擊前已達到最大速度,設(shè)最大速度為v,感應(yīng)電動勢E=B·2πRv
感應(yīng)電流I=Er
線圈受到的安培力F安=BIL=BI·2πR
聯(lián)立解得安培力大小F安=4π2B2R2vr
根據(jù)平衡條件得F安=mg
解得:v=mgr4π2B2R2,故A錯誤;
撞擊反彈后上升到最高處h的過程中,取向下為正方向,由動量定理得:mgt+B