高三物理二轮专题训练

高三物理二轮专题训练第2讲电磁感应问题的综合分析第2页,共81页，2024年2月25日，星期天考情分析第3页,共81页，2024年2月25日，星期天第4页,共81页，2024年2月25日，星期天真题样板第5页,共81页，2024年2月25日，星期天1．(2012·新课标全国卷·19)如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．

第6页,共81页，2024年2月25日，星期天第7页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

C

第8页,共81页，2024年2月25日，星期天2．(2013·全国新课标Ⅰ·17)如图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨．空间存在垂直于纸面的均匀磁场．用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与∠bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触．下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是(

)第9页,共81页，2024年2月25日，星期天第10页,共81页，2024年2月25日，星期天第11页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

A

第12页,共81页，2024年2月25日，星期天3．(2013·全国新课标Ⅱ·16)如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，可能正确描述上述过程的是(

)第13页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

导体切割磁感线时产生感应电流，同时产生安培力阻碍导体运动，利用法拉第电磁感应定律、安培力公式及牛顿第二定律可确定线框在磁场中的运动特点．第14页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

D

第15页,共81页，2024年2月25日，星期天4．(2014·全国卷新课标Ⅰ·14)在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是(

)A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化第16页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

本题以验证“由磁产生电”设想的实验为背景，主要考查电磁感应现象．产生感应电流必须满足的条件：①电路闭合；②穿过闭合电路的磁通量要发生变化．选项A、B电路闭合，但磁通量不变，不能产生感应电流，故选项A、B不能观察到电流表的变化；选项C满足产生感应电流的条件，也能产生感应电流，但是等我们从一个房间到另一个房间后，电流表中已没有电流，故选项C也不能观察到电流表的变化；选项D满足产生感应电流的条件，能产生感应电流，可以观察到电流表的变化，所以选项D.答案：

D第17页,共81页，2024年2月25日，星期天5．(2014·全国卷新课标Ⅰ·18)如图(a)，线圈ab、cd绕在同一软铁芯上，在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是(

)第18页,共81页，2024年2月25日，星期天第19页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

本题可由法拉第电磁感应定律判断．由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A、B、D错误，选项C正确．答案：

C第20页,共81页，2024年2月25日，星期天6.(2014·全国卷新课标Ⅱ·25)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．第21页,共81页，2024年2月25日，星期天直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小．(2)外力的功率．第22页,共81页，2024年2月25日，星期天第23页,共81页，2024年2月25日，星期天第24页,共81页，2024年2月25日，星期天热点考向第25页,共81页，2024年2月25日，星期天楞次定律和法拉第电磁感应定律的应用

(多选)(2014·四川卷·6)如图所示，不计电阻的光滑U形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板H、P固定在框上，H、P的间距很小．质量为0.2kg的细金属杆CD恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为1m的正方形，其有效电阻为0.1Ω.此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是B＝(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向．框、挡板和杆不计形变．则(

)第26页,共81页，2024年2月25日，星期天A．t＝1s时，金属杆中感应电流方向从C到DB．t＝3s时，金属杆中感应电流方向从D到CC．t＝1s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1ND．t＝3s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2N第27页,共81页，2024年2月25日，星期天第28页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

AC

第29页,共81页，2024年2月25日，星期天

解答本题要注意两点(1)关于感应电流产生的条件中引起磁通量变化的几种情况：一是磁场磁感应强度变化；二是线框面积变化；三是两者都变化．本题就涉及前两种变化情况．(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，而不是与磁通量的变化量成正比，但在线框电阻不变的情况下，流过线框截面电荷量与磁通量的变化量成正比．

第30页,共81页，2024年2月25日，星期天1．(多选)如图，倾角为α的斜面上放置着光滑导轨，金属棒KN置于导轨上，在以ab和cd为边界的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直导轨平面向上．在cd左侧的无磁场区域cdPM内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒KN在重力作用下从磁场右边界ab处由静止开始向下运动后，则下列说法正确的是(

)第31页,共81页，2024年2月25日，星期天A．圆环L有收缩趋势B．圆环L有扩张趋势C．圆环内产生的感应电流变小D．圆环内产生的感应电流不变第32页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

由于金属棒KN在重力的作用下向下运动，则KNMP回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于轨道平面向外的磁场，随着金属棒向下加速运动，圆环的磁通量将增加，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增加；又由于金属棒向下运动的加速度减小，单位时间内磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小．答案：

AC第33页,共81页，2024年2月25日，星期天2．(多选)(2014·南京一模)匀强磁场方向垂直纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，磁感应强度B随时间t变化规律如图甲所示．在磁场中有一细金属圆环，圆环平面位于纸面内，如图乙所示．令I1、I2、I3分别表示Oa、ab、bc段的感应电流，F1、F2、F3分别表示I1、I2、I3时，金属环上很小一段受到的安培力．则(

)

第34页,共81页，2024年2月25日，星期天A．I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B．I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向C．F1方向指向圆心，F2方向指向圆心D．F2方向背离圆心向外，F3方向指向圆心第35页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

在Oa段，磁场垂直纸面向里且均匀增强，根据楞次定律可判断产生的感应电流的方向是逆时针的，同理，ab、bc段产生的感应电流的方向是顺时针的，A正确，B错；根据左手定则可判断Oa、ab、bc段对应金属圆环上很小一段受到的安培力方向，即F1、F3方向指向圆心，而F2背离圆心向外，C错，D正确．(或采用“增缩减扩”的方法也可以直接判断)答案：

AD第36页,共81页，2024年2月25日，星期天3.(多选)如图所示，MN、PQ是与水平面成θ角的两条平行光滑且足够长的金属轨道，其电阻忽略不计．空间存在着垂直于轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B.导体棒ab、cd垂直于轨道放置，且与轨道接触良好，每根导体棒的质量均为m，电阻均为r，轨道宽度为L，与轨道平行的绝缘细线一端固定，另一端与ab棒中点连接，细线承受的最大拉力FTm＝2mgsinθ.今将cd棒由静止释放，则细线被拉断时，cd棒的(

)第37页,共81页，2024年2月25日，星期天第38页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

AD

第39页,共81页，2024年2月25日，星期天电磁感应中的图象问题

(2014·山东潍坊市一模)如图所示，三条平行虚线位于纸面内，中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD位于纸面内且对角线AC与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC长均为d.现使线框沿AC方向匀速穿过磁场，以逆时针方向为感应电流的正方向，则从C点进入磁场到A点离开磁场的过程中，线框中电流i随时间t的变化关系，以下可能正确的是(

)第40页,共81页，2024年2月25日，星期天第41页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

线框ABCD在进入左边磁场时，由楞次定律可判断出感应电流的方向应为正方向，所以选项B、C错；当线框ABCD一部分在左磁场区、另一部分在右磁场区时，回路中的最大电流要加倍，方向与刚进入时的方向相反，所以选项D正确．答案：

D第42页,共81页，2024年2月25日，星期天

解答电磁感应图象问题的“三个关注”(1)关注初始时刻，如初始时刻感应电流是否为零，是正方向还是负方向．(2)关注变化过程，看电磁感应发生的过程分为几个阶段，这几个阶段是否和图象变化相对应．(3)关注大小、方向的变化趋势，看图线斜率的大小、图线的曲、直是否和物理过程对应．第43页,共81页，2024年2月25日，星期天4.(多选)如图所示，一沿水平方向的匀强磁场分布在宽度为2L的某矩形区域内(长度足够大)，该区域的上下边界MN、PS是水平的．有一边长为L的正方形导线框abcd从距离磁场上边界MN的某高处由静止释放下落而穿过该磁场区域，已知当线框的ab边到达PS时线框刚好做匀速直线运动．以线框的ab边到达MN时开始计时，以MN处为坐标原点，取如图坐标轴x，并规定逆时针方向为感应电流的正方向，向上为力的正方向．则关于线框中的感应电流I和线框所受到的安培力F与ab边的位置坐标x的以下图线中，可能正确的是(

)第44页,共81页，2024年2月25日，星期天第45页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

AD第46页,共81页，2024年2月25日，星期天5．两个不可形变的正方形导体框a、b连成如图甲所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内．导体框a内固定一小圆环c，a与c在同一竖直面内，圆环c中通入如图乙所示的电流(规定电流逆时针方向为正)，导体框b的MN边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则匀强磁场对MN边的安培力(

)A．0～1s内，方向向下B．1～3s内，方向向下C．3～5s内，先逐渐减小后逐渐增大D．第4s末，大小为零

第47页,共81页，2024年2月25日，星期天第48页,共81页，2024年2月25日，星期天解析：

根据i－t图象可知，在0～6s内MN边都有恒定大小的电流通过，由F＝BIl可知，安培力的大小是恒定的，选项C、D均错；0～1s、3～5s内电流的方向由N→M；1～3s、5～6s内电流的方向由M→N，对以上情况可用左手定则判断出MN边的安培力方向，0～1s、3～5s内安培力方向向上，1～3s、5～6s内安培力方向向下，故选项B正确、A错误．答案：

B第49页,共81页，2024年2月25日，星期天6．(多选)(2014·5月份高考模拟)如图，竖直放置的光滑平行金属导轨MN、PQ的M点和P点间接一个电阻，在两导轨间OO1O′1O′矩形区域内有垂直导轨平面的匀强磁场．现使与磁场上边界相距d0的ab棒由静止开始释放，若棒在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab与导轨始终保持良好接触且下落过程中始终保持水平，导轨电阻不计)．则自棒由静止开始释放到离开磁场的过程中，下列速度图象可能正确的是(

)第50页,共81页，2024年2月25日，星期天第51页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

ABC

第52页,共81页，2024年2月25日，星期天电磁感应中的动力学和能量问题

(2014·天津卷·11)如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L＝0.4m．第53页,共81页，2024年2月25日，星期天导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ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B＝0.5T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1kg，电阻R1＝0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑．然后，在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4kg，电阻R2＝0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑．cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ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g＝10m/s2.问：第54页,共81页，2024年2月25日，星期天(1)cd下滑的过程中，ab中的电流方向；(2)ab刚要向上滑动时，cd的速度v多大；(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x＝3.8m，此过程中ab上产生的热量Q是多少．第55页,共81页，2024年2月25日，星期天第56页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

(1)由a流向b

(2)5m/s

(3)1.3J

第57页,共81页，2024年2月25日，星期天

1.解决电磁感应综合问题的一般思路(1)先作“源”的分析——分析电路中由电磁感应所产生的电源，求出电源参数E和r；(2)再进行“路”的分析——分析电路结构，弄清串并联关系，求出相关部分的电流大小，以便安培力的求解；(3)然后是“力”的分析——分析研究对象(通常是金属杆、导体、线圈等)的受力情况，尤其注意其所受的安培力；第58页,共81页，2024年2月25日，星期天(4)接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系，判断出正确的运动模型；(5)最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和研究对象的运动过程中其能量转化和守恒的关系．2．求解焦耳热Q的几种方法第59页,共81页，2024年2月25日，星期天7．(多选)(2014·山东潍坊一模)如图所示，两光滑平行金属导轨MN、PQ相距l，且与水平面成θ角，处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度为B，导轨的M端和P端接到小型直流电风扇的两接线柱上，小风扇电机的线圈电阻为R，金属杆ab垂直于导轨放置，金属杆的质量为m，电阻为r，当在平行于导轨的拉力F作用下金属杆以速度v匀速下滑时，电风扇消耗电能的功率为P0，下列说法正确的是(

)第60页,共81页，2024年2月25日，星期天第61页,共81页，2024年2月25日，星期天第62页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

ABD

第63页,共81页，2024年2月25日，星期天8．如图甲，电阻不计的轨道MON与PRQ平行放置，ON及RQ与水平面的倾角θ＝53°，MO及PR部分的匀强磁场竖直向下，ON及RQ部分的磁场平行轨道向下，磁场的磁感应强度大小相同，两根相同的导体棒ab和cd分别放置在导轨上，与导轨垂直并始终接触良好．棒的质量m＝1.0kg，R＝1.0Ω，长度L＝1.0m与导轨间距相同，棒与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，现对ab棒施加一个方向向右，按图乙规律变化的力F，同时由静止释放cd棒，则ab棒做初速度为零的匀加速直线运动，g取10m/s2.第64页,共81页，2024年2月25日，星期天

第65页,共81页，2024年2月25日，星期天(1)求ab棒的加速度大小；(2)求磁感应强度B的大小；(3)若已知在前2s内F做功W＝30J，求前2s内电路产生的焦耳热；(4)求cd棒达到最大速度所需的时间．第66页,共81页，2024年2月25日，星期天第67页,共81页，2024年2月25日，星期天第68页,共81页，2024年2月25日，星期天答案：

(1)1m/s2

(2)2T

(3)18J

(4)5s

第69页,共81页，2024年2月25日，星期天应考策略第70页,共81页，2024年2月25日，星期天应考10大破题方法(十)——等效思维法

第71页,共81页，2024年2月25日，星期天第72页,共81页，2024年2月25日，星期天(1)当金属条ab进入“扇形”磁场时，求感应电动势E，并指出ab上的电流方向．(2)当金属条ab进入“扇形”