【物理】2020届一轮复习人教新课标电磁感应考点精炼（基础卷解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标电磁感应考点精炼（基础卷解析版)

‎2020届一轮复习人教新课标 电磁感应 考点精炼（基础卷 解析版)‎ ‎1．法拉第研制成的世界上第一台发电机的原理图如图所示．将铜盘放在匀强磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘，a、b为导线，逆时针转动铜盘，就可以使灯泡亮起．则下列说法正确的是：‎ A．回路中电流大小恒定，方向会发生变化 B．回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a流向旋转的铜盘 C．回路中有大小和方向作周期性变化的电流 D．若垂直穿过铜盘的磁场的磁感应强度按正弦规律变化，不转动铜盘，灯泡中也会有电流 ‎2．关于电磁感应现象，下列说法中正确的是（ ）‎ A．导体在磁场中运动一定能产生感应电流 B．闭合线圈整个放在磁场中一定能产生感应电流 C．感应电流的磁场总跟原来的磁场方向相反 D．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁通量的变化 ‎3．如图甲所示，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ=30°角固定，轨道间距为L=1m，质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其阻值忽略不计.空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B=0.5T.P、M间接有阻值为R1的定值电阻，Q、N间接变阻箱R.现从静止释放ab，改变变阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到与的关系如图乙所示.若轨道足够长且电阻不计，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是（ ）‎ A.金属杆ab中感应电流方向由a指向b B.金属杆所受安培力沿轨道向下 C.定值电阻的阻值为1Ω D.金属杆的质量为1kg ‎4．如图，在同一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（ ）‎ A．‎ B．‎ C．‎ D．‎ ‎5．一个闭合的正方形金属线框放入如图所示的匀强磁场中，图中虚线表示磁场的边界，在外力作用下线框从磁场中以速度v匀速穿出。关于线框从磁场边界穿出过程，下列说法中正确的是（　　）‎ A．线框的边长越大，导线中电流越大 B．线框的运动速度越大，通过导线横截面的电荷量越多 C．磁感应强度越大，拉力的功率越大 D．线框的边长与拉力做功的多少无关 ‎6．在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v0向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为3B，其它条件不变，所产生的感应电动势大小变为E2，则E1与E2之比及通过电阻R的感应电流方向为 ‎ A．3∶1，b→a B．1∶3，b→a C．3∶1，a→b D．1∶3，a→b ‎7．如图所示，一个绕圆心轴MN匀速转动的金属圆盘，匀强磁场垂直于圆盘平面，磁感应强度为B，圆盘中心C和圆盘边缘D通过电刷与螺线管相连，圆盘转动方向如图所示，则下述结论中正确的是 A．圆盘上的电流由圆心流向边缘 B．圆盘上的C点电势高于D点电势 C．金属圆盘上各处电势相等 D．螺线管产生的磁场，F端为N极 ‎8．如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中磁场方向垂直于导轨平面向下,金属棒ab始终保持静止。下列说法正确的是( )‎ A．当B均匀增大时,金属棒ab中的电流增大 B．当B减小时,金属棒ab中的电流一定减小 C．当B增大时,金属棒ab中的感应电流方向由b到a D．当B不变时，金属棒ab受到水平向右的静摩擦力 ‎9．如图所示，水平放置的半径为2r的单匝圆形裸金属线圈A，其内部有半径为r的圆形匀强磁场，磁场的磁感应强度为B、方向竖直向下；线圈A的圆心和磁场的圆心重合，线圈A的电阻为R。过圆心的两条虚线ab和cd相互垂直。一根电阻不计的直导体棒垂直于ab放置，使导体棒沿ab从左向右以速度匀速通过磁场区域，导体棒与线圈始终接触良好，线圈A中会有感应电流流过。撤去导体棒，使磁场的磁感应强度均匀变化，线圈A中也会有感应电流，如果使cd左侧的线圈中感应电流大小和方向与导体棒经过cd位置时的相同，则 A．磁场一定增强 B．磁场一定减弱 C．磁感应强度的变化率为 D．磁感应强度的变化率为 ‎10．如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab与电路接触良好．当导体棒ab在外力F作用下从左向右做直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中（ ）‎ A．导体棒ab做匀加速直线运动时,感应电动势将变大 B．导体棒ab做匀加速直线运动时,灯泡L的亮度变大 C．无论导体棒ab做加速还是减速直线运动,电容器C的上极板都带负电 D．导体棒ab做匀速直线运动时,电容器两极板间的电场强度将减小 ‎11．如图所示，一轻质绝缘横杆两侧各固定一金属环，横杆可绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象及现象分析正确的是(　　)‎ A．磁铁插向左环，横杆发生转动 B．磁铁插向右环，横杆发生转动 C．磁铁插向左环，左环中不产生感应电动势和感应电流 D．磁铁插向右环，右环中产生感应电动势和感应电流 ‎12．在如图所示的电路中，A1和A2是两个完全相同的灯泡，线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法中正确的是 ( ) ‎ A．合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B．断开开关S时，A1和A2都立即熄灭 C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭 D．断开开关S时，流过A2的电流方向向右 ‎13．如图甲所示，竖直平面固定有间距为L的两足够长金属导轨，金属棒MN和PQ通过套环套在导轨上，虚线上方存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，下方存在方向竖直向下的匀强骸场，两磁场的磁感应强度大小均为B，MN与导轨之间无摩擦，PQ与导轨之间的动摩擦因数为μ。t=0时PQ由静止释放，同时对MN施加一个竖直向上的拉力F，使MN沿导轨向上做初速度为零、加速度大小为a的匀加速运动，力F随时间t的变化规律如图乙，t1时刻F的大小是t=0时的3倍，两棒的总电阻为R，重力加速度大小为g，其余电阻不计，两棒运动过程中始终与导轨垂直。‎ ‎(1)求t1时MN受到的安培力FA1的大小和方向；‎ ‎(2)若在0~t1时间内两棒产生的总焦耳热为Q，求这段时间内拉力F做的功W；‎ ‎(3)若PQ重力大小为G，请在图丙中大致画出PQ所受的摩擦力f随时间t变化的图线(不必写分析过程)。‎ ‎14．如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．‎ ‎15．如图所示，竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L=0.5m，上方连接一个阻值R=1Ω的定值电阻，虚线下方的区域内存在垂直纸面向里的磁感应强度B=2T的匀强磁场。完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆长与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r =0.5Ω。将金属杆1固定在磁场的上边缘（仍在此磁场内），金属杆2从磁场边界上方h0=0.8m处由静止释放，进入磁场后恰作匀速运动。（g取10m/s2）求：‎ ‎(1)金属杆的质量m；‎ ‎(2)若金属杆2从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放，进入磁场下落一段距离后做匀速运动。在金属杆2加速的过程中整个回路产生了1.4J的电热。求此过程中流过电阻R的电荷量q；‎ ‎(3)若金属杆2仍然从磁场边界上方h1=0.2m处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时释放金属杆1，试求两根金属杆各自的最大速度。‎ ‎16．如图所示，线圈abcd每边长l＝0.20m，线圈质量m1＝0.10kg、电阻R＝0.10Ω，重物质量为m2＝0.15kg.线圈上方的匀强磁场磁感应强度B＝0.5T，方向垂直线圈平面向里，磁场区域的宽度为h＝0.20m．重物从某一位置下降，使ab边进入磁场开始做匀速运动，g取10m/s2，求线圈做匀速运动的速度的大小．‎ 参考答案 ‎1．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 铜盘转动产生的感应电动势为，B、L、ω不变，E不变，根据欧姆定律得电流恒定不变，根据右手定则判断，回路中电流方向不变，从b导线流进灯泡，再从a流向旋转的铜盘，故B正确，AC错误；垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，铜盘中产生涡旋电场，但a、b间无电势差，灯泡中没有电流流过，故D错误。‎ ‎2．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．导体在磁场中运动，如果速度方向与磁场方向平行，就不会产生感应电动势，也不会有感应电流，所以导体在磁场中运动不一定能产生感应电流，A错误 B．要形成感应电流必须是闭合回路且磁通量发生改变，所以导体如果没有围成闭合回路，在磁场中运动不一定产生感应电流，B错误 CD．感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流磁通量的变化，不一定与原磁场方向相反，C错误D正确 ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.由右手定则可知，金属杆ab中感应电流方向由b指向a，故A错误；‎ B.由楞次定律可知，金属杆所受安培力沿轨道向上，故B错误；‎ CD.整个电路的总电阻，当时杆达到最大速度，可得，结合图像可知，，解得m=0.1kg，由可得R1=1Ω，故C正确，D错误.‎ ‎4．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 第一过程从①移动②的过程中 左边导体棒切割产生的电流方向是顺时针，右边切割磁感线产生的电流方向也是顺时针，两根棒切割产生电动势方向相同所以 ，则电流为 ，电流恒定且方向为顺时针，再从②移动到③的过程中左右两根棒切割磁感线产生的电流大小相等，方向相反，所以回路中电流表现为零，‎ 然后从③到④的过程中，左边切割产生的电流方向逆时针，而右边切割产生的电流方向也是逆时针，所以电流的大小为，方向是逆时针 ‎ 当线框再向左运动时，左边切割产生的电流方向顺时针，右边切割产生的电流方向是逆时针，此时回路中电流表现为零，故线圈在运动过程中电流是周期性变化， D正确；ABC错误；故选D ‎5．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．设线框的边长为L，电阻率为ρ，导线的横截面积为S。电流I=，又R=‎ ‎，可得I=，可知与边长L无关，故A错误；‎ B．根据q=，不管线框的速度如何，磁通量的变化量相同，则通过导线横截面的电量相同。故B错误；‎ C．根据能量守恒知，拉力做功等于整个回路产生的热量，I=，则拉力功率等于热功率：PQ=I2R=，可知磁场越强，拉力做功率越大，故C正确；‎ D．拉力做功W=，可知功的多少与线框的边长L有关，故D错误。‎ ‎6．D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由E=BLv求出感应电动势，然后求出电动势之比，由右手定则可以判断出电流方向．‎ ‎【详解】‎ 感应电动势之比： ‎ 由右手定则可知，流过R的电流为a→b；‎ 故应选：D。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了求感应电动势之比、判断电流方向，应用E=BLv、右手定则可以正确解题。‎ ‎7．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定则判断可知：圆盘上的感应电流由圆心流向边缘。故A正确。金属圆盘切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，可知圆盘边缘相当于电源的正极，圆心相当于负极，所以圆盘边缘电势高于圆心的电势，即D点电势高于C点电势，故BC错误。感应电流从下往上通过螺线管，根据安培定则可知，螺线管产生的磁场E端为N极。故D错误。‎ ‎8．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 当B均匀增大时，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势，所以感应电动势为一定值，根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流保持不变，故A错误；如果磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误。磁感应强度增大，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由b到a，故C正确；当B不变时，感应电动势为零、感应电流为零，金属棒不受安培力作用，则金属棒ab不受摩擦力，故D错误。‎ ‎9．AC ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据右手定则，结合楞次定律判断磁场的变化；根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，分别表示出导体棒切割磁感线时的电流和磁感应强度均匀变化时的感应电流，两者相等即可。‎ ‎【详解】‎ AB.根据右手定则，导体棒切割磁感线产生的感应电流流过cd左侧的线圈中感应电流的方向是逆时针的，根据楞次定律，使磁场的磁感应强度均匀变化，产生同样方向的感应电流，磁场一定增强，故A正确，B错误；‎ CD.导体棒切割磁感线时，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势E=2Brv，根据欧姆定律，流过cd左侧的线圈中感应电流大小I= ；磁场的磁感应强度均匀变化时，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律，，，故C正确，D错误。‎ 故选：AC ‎10．AB ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、导体棒ab做匀加速直线运动时， v增大，根据E＝BLv知，感应电动势变大，故A正确。‎ B、电动势增大，通过灯泡的电流增大，则灯泡的亮度变大，故B正确。‎ C、导体棒从左向右运动，无论是加速还是减速，根据右手定则，通过ab棒电流的方向b到a，知电容器的上级板带正电，故C错误；‎ D、导体棒ab做匀速直线运动，电动势不变，电容器两端电压不变，根据可知，电容器两极板间的电场强度不变，故D错误。‎ ‎11．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 左环不闭合，磁铁插向左环时，产生感应电动势，但不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；故AC错误；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动；根据楞次定律：来拒去留，从上向下看横杆发生逆时针方向转动。所以选项BD正确。故选BD。‎ ‎12．AB ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A、当电键K闭合时，灯A2立即发光，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来；所以灯A2比灯A1先亮.由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A正确；‎ B、C、D、稳定后当电键S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左；故B正确，C，D错误；‎ 故选AB.‎ ‎13．(1) ， 方向竖直向下。 (2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据t=0时PQ由静止释放，同时对MN施加一个竖直向上的拉力F，使MN沿导轨向上做初速度为零、加速度大小为a的匀加速运动，力F随时间t的变化规律如图乙，t1时刻F的大小是t=0时的3倍可知，本题考查“电磁感应与动力学和能量的综合问题”，根据动力学，能量守恒等知识分析求解。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)设t1时MN的速度为v1，则 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ MN受到的安培力，方向竖直向下；‎ ‎(2)设MN的质量为m，由牛顿第二定律得：‎ ‎ ‎ T时刻安培力 ‎ 得 ‎ 设t=0时F=F0，则t1时刻F=3F0，结合图乙得：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 得 ‎ ‎ ‎ 在时间内MN向上运动的距离 ‎ 对NM由动能定理得： ‎ 对回路，有 ‎ 得；‎ ‎(3)根据物体的受力，画出如图：‎ ‎14．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有：B0l2=Bl（l+vt），‎ 解之得：B=；‎ ‎15．(1) m=0.2kg(2)q =0.65C(3) v1=1m/s，v2=3m/s ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 金属杆2进入磁场前做自由落体运动，由运动学公式求出进入磁场时的速度v，进入磁场后做匀速运动，重力与安培力平衡，由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，由安培力公式求出安培力，最后有平衡条件求出m；金属杆2进入磁场经过一段时间后开始匀速运动，速度大小仍等于v．根据能量守恒求出h2，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出电流，最后由电流的定义式求出电量q；释放金属杆1后，两杆受力情况相同，且都向下加速运动，合力等于零时速度最大．根据平衡条件得到两杆速度之和．由于两个金属杆任何时刻受力情况相同，任何时刻两者量也相的加速度也都相同，在相同时间内速度的增同，根据速度增量相同，得到速度的关系，联立求解两杆的最大速度 ‎【详解】‎ ‎(1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动，进入磁场的速度：‎ 金属杆2进入磁场后切割磁感线，回路中产生感应电流，有感应电动势E=BLvm，感应电流 ‎ ‎ 金属杆恰做匀速运动，受安培力和重力平衡：mg=BIL 解出m===0.2kg ‎(2)金属杆2自由下落h1，进入磁场，做加速运动，设金属杆2在磁场内下降h2后达到匀速运动，在加速的过程中，部分机械能转化为电能产生电热，有mg(h1+h2)=+Q 可得h2=1=1.3m 金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中，‎ 解出流过电阻的电量：q== C =0.65C ‎(3)金属杆2刚进入磁场时的速度v==m/s=2m/s 金属杆2进入磁场同时释放金属杆1后，回路中有感应电流，两杆都受安培力和重力，且受力情况相同，都向下做加速运动，随速度增大，感应电流增大，安培力增大，直到安培力和重力相等时，速度达到最大。‎ 金属杆1和2产生的感应电动势为E1=BLv1，E2=BLv2‎ 感应电流为　‎ 达到最大速度时杆的重力等于安培力mg=BIL 整理得到：v1+ v2==4 m/s 因为两个金属杆任何时刻受力情况相同，因此任何时刻两者的加速度也都相同，在相同时间内速度的增量也必相同，即：v1－0 =v2－v 代入数据得v2= v1+2‎ 联立求出：v1=1m/s，v2=3m/s ‎【点睛】‎ 本题是电磁感应与力学知识的综合，第3问关键是抓住两杆的加速度相同，任何时刻速度的增量相同这一隐含的条件分析两杆的速度关系。‎ ‎16．5m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 线圈上升时受到的安培力F安、绳子的拉力F和重力m1g作用而做匀速直线运动，线圈处于平衡状态，由平衡条件得：F=F安+m1g ①‎ 砝码做匀速直线运动，由平衡条件得：F=m2g ②‎ 线圈受到的安培力：‎ 代入数据解得：v=5m/s