2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題九 電磁感應(yīng)對對練（含解析）

電磁感應(yīng)2020年高考必備2015年2016年2017年2018年2019年卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷卷考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律1915201815192014考點二電磁感應(yīng)中的電路和圖象問題242018202119考點三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題2424考點一電磁感應(yīng)現(xiàn)象楞次定律法拉第電磁感應(yīng)定律命題角度1“三定則一定律”在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用高考真題體驗·對方向1.(多選)(2018全國·19)如圖,兩個線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過開關(guān)與電源連接,另一線圈與遠處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路.將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開關(guān)未閉合時小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說法正確的是()A.開關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動B.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向C.開關(guān)閉合并保持一段時間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向D.開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動答案AD解析如圖甲所示,閉合開關(guān)瞬間右邊線圈產(chǎn)生電流,左邊線圈磁通量增強.由楞次定律可知,增反減同,左邊線圈感應(yīng)磁場方向向左.根據(jù)右手螺旋定則可得鐵芯中電流方向為從南到北.由此可得鐵芯上方磁場為垂直紙面向里,則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動,故A項正確.甲開關(guān)閉合并保持一段時間后電路穩(wěn)定,線圈中無磁通量變化,則鐵芯中無電流,小磁針恢復(fù)南北指向,故B、C項錯誤;如圖乙所示,開關(guān)閉合并保持一段時間再斷開后的瞬間,左邊線圈磁通量減小,由增反減同得其感應(yīng)磁場方向向右.由右手螺旋定則可得鐵芯中電流由北到南,鐵芯上方磁場為垂直紙面向外,則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動,故D項正確.乙2.(2017全國·15)如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場垂直.金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS,一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi),線框與導(dǎo)軌共面.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運動,在運動開始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說法正確的是()A.PQRS中沿順時針方向,T中沿逆時針方向B.PQRS中沿順時針方向,T中沿順時針方向C.PQRS中沿逆時針方向,T中沿逆時針方向D.PQRS中沿逆時針方向,T中沿順時針方向答案D解析金屬桿從靜止開始突然向右運動,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流從無到有,根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流的方向由Q指向P,PQRS中的電流沿逆時針方向;該感應(yīng)電流在金屬線框T中產(chǎn)生的磁通量向外,故穿過金屬線框T向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,T中感應(yīng)電流沿順時針方向,D正確.1.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法方法一用楞次定律判斷(“四步法”)方法二用右手定則判斷該方法適用于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流.判斷時注意掌心、拇指、四指的方向:(1)掌心磁感線垂直穿入;(2)拇指指向?qū)w運動的方向;(3)四指指向感應(yīng)電流的方向.2.“三定則一定律”的應(yīng)用技巧(1)應(yīng)用楞次定律時,一般要用到安培定則.(2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時,一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力方向,有時也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定.典題演練提能·刷高分1.(多選)有一個銅盤,與支架之間的阻力非常小,因此輕輕撥動它,就能長時間地繞軸自由轉(zhuǎn)動.如果在轉(zhuǎn)動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸,如圖所示.下列說法正確的是()A.銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動B.銅盤在轉(zhuǎn)動過程中磁通量將不斷減小C.銅盤在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將不斷減小D.銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢答案ACD解析當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時,切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,由于電路閉合,則出現(xiàn)感應(yīng)電流,處于磁場中受到安培力作用,此力阻礙銅盤轉(zhuǎn)動,銅盤能夠在較短的時間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動,故A正確;銅盤在轉(zhuǎn)動過程中磁通量不變,選項B錯誤;銅盤在轉(zhuǎn)動過程中,由于轉(zhuǎn)動速度減小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將不斷減小,選項C正確;由右手定則可知,銅盤邊緣的電勢高于圓心的電勢,選項D正確.故選ACD.2.(多選)如圖所示,一根長1 m左右的空心鋁管豎直放置(圖甲),及同樣豎直放置的一根長度相同但有豎直裂縫的鋁管(圖乙)和一根長度相同的空心塑料管(圖丙).把一枚磁場很強的小圓柱從上端管口放入管中后,小圓柱最終從下端管口落出.小圓柱在管內(nèi)運動時,沒有跟鋁管內(nèi)壁發(fā)生摩擦.設(shè)小圓柱在甲、乙、丙三條管中下落的時間分別為t1、t2、t3,則下列關(guān)于小圓柱在三管中下落的說法正確的是()A.t1最大,因為鋁管中渦電流產(chǎn)生的磁場阻礙小圓柱的相對運動B.t2=t3,因為有裂縫的鋁管和塑料管中不會產(chǎn)生感應(yīng)電流C.小圓柱在乙管內(nèi)下落的過程中,管中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D.鋁管可看成一個個小圓環(huán)組成,在小圓柱下落過程中,小圓環(huán)中磁通量發(fā)生變化答案ACD解析甲管為無縫鋁管,強磁體下落時,產(chǎn)生電磁感應(yīng),阻礙強磁體的運動,乙是有豎直裂縫的鋁管,則小圓柱在鋁管中下落時,在側(cè)壁也產(chǎn)生渦流,但對磁體產(chǎn)生向上的阻力較小,下落的加速度小于g.丙管為絕緣體,不產(chǎn)生電磁感應(yīng),強磁體沒有阻礙作用.所以磁體穿越甲管的時間比穿越乙管的時間長,磁體穿越乙管的時間比穿越丙管的時間長.故AC正確,B錯誤.小圓柱是強磁體,當(dāng)它通過完整鋁管時,導(dǎo)致鋁管的磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確,故選ACD.3.如圖甲所示.在同一平面內(nèi)有兩個絕緣金屬細圓環(huán)A、B,兩環(huán)重疊部分的面積為圓環(huán)A面積的一半,圓環(huán)B中電流i隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示,以甲圖圓環(huán)B中所示的電流方向為負,則A環(huán)中()A.沒有感應(yīng)電流B.有逆時針方向的感應(yīng)電流C.有順時針方向的感應(yīng)電流D.感應(yīng)電流先沿順時針方向,后沿逆時針方向答案B解析由于A環(huán)中磁通量變化,所以A環(huán)中有感應(yīng)電流,A錯誤;根據(jù)楞次定律,A環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流,B正確,CD錯誤.命題角度2楞次定律及推論的應(yīng)用高考真題體驗·對方向(2019全國·14)楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)?()A.電阻定律B.庫侖定律C.歐姆定律D.能量守恒定律答案D解析增反減同,來拒去留,都反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中安培力做負功,把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn),A、B、C錯誤,D正確.楞次定律推論的應(yīng)用技巧1.線圈(回路)中磁通量變化時,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場阻礙原磁通量的變化“增反減同”;2.導(dǎo)體與磁體間有相對運動時,感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果阻礙相對運動“來拒去留”;當(dāng)回路可以形變時,感應(yīng)電流可使線圈面積有擴大或縮小的趨勢“增縮減擴”;4.自感現(xiàn)象中,感應(yīng)電動勢阻礙原電流的變化“增反減同”.典題演練提能·刷高分1.(多選)(2019山東濰坊二模)如圖,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加磁場,以圖中箭頭所示方向為其正方向.螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一閉合小金屬圓環(huán),圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度B隨時間按圖所示規(guī)律變化時()A.在0t1時間內(nèi),環(huán)有收縮趨勢B.在t1t2時間內(nèi),環(huán)有擴張趨勢C.在t1t2時間內(nèi),環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流D.在t2t3時間內(nèi),環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流答案BC解析在0t1時間內(nèi),B均勻增加,則在線圈中產(chǎn)生恒定不變的感生電動勢,則在導(dǎo)線框dcba中形成穩(wěn)定的電流,則此時環(huán)中無感應(yīng)電流產(chǎn)生,環(huán)也沒有收縮趨勢,選項A錯誤;在t1t2時間內(nèi),B的變化率逐漸減小,則螺線管中的感應(yīng)電流的磁場方向為從下到上且逐漸減小,在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向外減小,穿過環(huán)的磁通量向外減小,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流,且有擴張趨勢,選項BC正確;在t2t3時間內(nèi),B的方向向下,且B的變化率逐漸減小,則螺線管中的感應(yīng)電流的磁場方向為從上到下且逐漸減小,在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向里減小,穿過環(huán)的磁通量向里減小,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流,選項D錯誤.2.(2019安徽蚌埠二模)同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一帶缺口的剛性金屬圓環(huán),在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,分別與兩塊垂直于圓環(huán)所在平面固定放置的平行金屬板MN連接,如圖甲所示.導(dǎo)線PQ中通有正弦交變電流i,i的變化如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流的正方向,則在12 s內(nèi)()A.M板帶正電,且電荷量增加B.M板帶正電,且電荷量減小C.M板帶負電,且電荷量增加D.M板帶負電,且電荷量減小答案A解析在12 s內(nèi),穿過金屬圓環(huán)的磁場垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強度變小,穿過金屬圓環(huán)的磁通量變小,磁通量的變化率變大,假設(shè)環(huán)閉合,由楞次定律可知感應(yīng)電流磁場與原磁場方向相同,即感應(yīng)電流磁場方向垂直于紙面向里,然后由安培定則可知感應(yīng)電流沿順時針方向,由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢增大,由此可知M板電勢高,帶正電,電荷量增加,故A正確,B、C、D錯誤.故選A.3.一條形磁鐵平放在水平桌面上,一閉合線圈保持在豎直平面內(nèi),從條形磁鐵探出桌面的一端的左上方豎直下落,線圈平面垂直于磁鐵(如圖).在線圈通過磁鐵截面的過程中磁鐵一直靜止,關(guān)于磁鐵的受力分析正確的是()A.線圈中感應(yīng)電流的方向不會變化B.磁鐵受桌面的支持力一直大于重力C.磁鐵受到桌面的摩擦力一直向右D.磁鐵受到桌面的摩擦力一直向左答案B解析線圈向下運動的過程中穿過線圈的磁通量先增大后減小,根據(jù)楞次定律可知,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向一定會發(fā)生變化,故A錯誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈向下運動的過程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流對線圈一直存在阻礙作用,即磁鐵對線圈一直有向上的作用力,根據(jù)牛頓第三定律可知,線圈對磁鐵一直有向下的作用力,所以磁鐵受桌面的支持力一直大于重力,故B正確;根據(jù)楞次定律,線圈在桌面以上時,線圈對磁鐵的作用力的方向為向右下方,所以磁鐵還要受到向左的摩擦力;而線圈在桌面以下時,線圈對磁鐵的作用力的方向為向左下方,所以磁鐵還要受到向右的摩擦力,故CD錯誤.故選B.命題角度3感應(yīng)電動勢大小的計算高考真題體驗·對方向1.(多選)(2018全國·20)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦式交變電流i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動勢()A.在t=T4時為零B.在t=T2時改變方向C.在t=T2時最大,且沿順時針方向D.在t=T時最大,且沿順時針方向答案AC解析PQ中的電流在導(dǎo)線框R中產(chǎn)生變化的磁場,所以線框R中的磁通量變化規(guī)律和PQ中電流的變化規(guī)律相同,PQ中電流在T4時刻變化率為零,即線框R中的磁通量的變化率為零,線框中R產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為零,A選項正確;T2時刻PQ中電流變化最快,即線框R中磁通量變化最快,斜率正負沒有發(fā)生變化,所以感應(yīng)電動勢的方向沒有發(fā)生變化,B選項錯誤;在T2時刻,線框R中的磁通量從向內(nèi)減弱變?yōu)橄蛲庠鰪?感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向里,感應(yīng)電動勢為順時針方向,C選項正確;在T時刻,線框R中的磁場從垂直紙面向外減弱變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶镌鰪?感應(yīng)電流的磁場方向垂直紙面向外,感應(yīng)電動勢為逆時針方向,D選項錯誤.2.(多選)(2016全國·20)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示.銅圓盤安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸.圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中.圓盤旋轉(zhuǎn)時,關(guān)于流過電阻R的電流,下列說法正確的是()A.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定,則電流大小恒定B.若從上向下看,圓盤順時針轉(zhuǎn)動,則電流沿a到b的方向流動C.若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化D.若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍答案AB解析根據(jù)右手定則,轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生電流的方向只與圓盤轉(zhuǎn)動方向有關(guān),C選項錯誤;當(dāng)圓盤順時針轉(zhuǎn)動時,圓盤中電流方向應(yīng)由P到圓心,通過電阻的電流方向為ab,B選項正確;設(shè)圓盤半徑為r,則圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為E=Br22,I=ER總,A選項正確;電流在R上產(chǎn)生的熱功率P=I2R=ER總2·R2,角速度為原來的2倍,熱功率應(yīng)為原來的4倍,D選項錯誤.1.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟(1)分析穿過閉合電路的磁場方向及磁通量的變化情況;(2)利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向;(3)靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達形式列方程求解.2.幾點注意(1)公式E=nt是求解回路某段時間內(nèi)平均電動勢的最佳選擇.(2)用公式E=nSBt求感應(yīng)電動勢時,S為線圈在磁場范圍內(nèi)的有效面積.(3)通過某一回路截面的電荷量q僅與n、和回路總電阻R總有關(guān),與時間長短無關(guān).推導(dǎo)如下:q=- 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