2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電磁感應(yīng)與電路 電磁感應(yīng)真題匯編

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1、2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題四 電磁感應(yīng)與電路 電磁感應(yīng)真題匯編 1.(2018·全國卷I ·T17)如圖，導(dǎo)體軌道OPQS固定，其中PQS是半圓弧，Q為半圓弧的中點(diǎn)，O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻、可繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿，M端位于PQS上，OM與軌道接觸良好。空間存在與半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B。現(xiàn)使OM從OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過程Ⅰ)；再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B′(過程Ⅱ)。在過程Ⅰ、Ⅱ中，流過OM的電荷量相等，則等于 (　　) A. B.

2、 C. D.2 【解析】選B。由、、解得：。過程Ⅰ中流過OM的電荷量；過程Ⅱ中流過OM的電荷量。而q1=q2，即，解得。 2.(2018·全國卷I ·T19) 如圖，兩個(gè)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(yuǎn)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(shí)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(dòng) B.開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后，小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后，小磁針的N

3、極指向垂直紙面向外的方向 D.開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)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(dòng) 【解析】選A、D。開關(guān)閉合后的瞬間，根據(jù)安培定則可知，兩線圈內(nèi)的磁場(chǎng)方向水平向右。因?yàn)榫€圈內(nèi)的磁通量增加，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的電流方向由南到北，再根據(jù)安培定則可知直導(dǎo)線內(nèi)的電流在正上方產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，則小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確；開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間后，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量不變，則直導(dǎo)線沒有感應(yīng)電流，故小磁針不動(dòng)，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；開關(guān)閉合后并保持一段時(shí)間再斷開后的瞬間，與直導(dǎo)線相連的線圈內(nèi)磁通量減少，根據(jù)楞次定律可判斷直導(dǎo)線內(nèi)的

4、電流方向由北到南，小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確。 3.(2018·全國卷II ·T18)如圖，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長(zhǎng)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等、方向交替向上向下。一邊長(zhǎng)為的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運(yùn)動(dòng)。線框中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的正確圖線可能是 (　　) 【解析】選D。從起始位置向左運(yùn)動(dòng)的過程中，左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，方向分別向上和向下，E=2Blv、，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向；向左運(yùn)動(dòng)～l的過程中，左右兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相同，方向都向下，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，電流為0；

5、左右兩導(dǎo)體棒向左運(yùn)動(dòng)l～的過程中，兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向分別向下和向上，E=2Blv、，電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；向左運(yùn)動(dòng)～2l的過程中，兩導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等，方向都向上，回路中電流為0。選項(xiàng)D正確。 【題后反思】(1)對(duì)于多階段問題的分析，一定要做到合理分段，并對(duì)各段的起點(diǎn)、終點(diǎn)和規(guī)律細(xì)致分析。 (2) 涉及兩段導(dǎo)體同時(shí)切割磁感線的問題，特別注意各導(dǎo)體棒所處磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，然后確定回路中總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流的大小。 4.(2018·全國卷Ⅲ·T20)如圖甲，在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i

6、的變化如圖乙所示，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(dòng)勢(shì) (　　) A.在t=時(shí)為零 B.在t=時(shí)改變方向 C.在t=時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向 D.在t=T時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向 【解析】選A、C。由于長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，所以會(huì)在導(dǎo)線的左右兩側(cè)產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么導(dǎo)線框R就會(huì)有磁通量。由于導(dǎo)線PQ中的電流大小和方向都在進(jìn)行周期性變化，所以右側(cè)線框的磁通量就會(huì)有周期性的變化，所以就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律來判定在t=到t=時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)均沿順時(shí)針方向，故B錯(cuò)；在t=時(shí)圖線斜率為零，磁通量變化率為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，故A對(duì)；在t=時(shí)

7、圖線斜率最大，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大且沿順時(shí)針方向，同理在t=T時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也最大，且沿逆時(shí)針方向，故C對(duì)D錯(cuò)，故選A、C。 5.(2018·江蘇高考 ·T9)如圖所示，豎直放置的“”形光滑導(dǎo)軌寬為L(zhǎng)，矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的水平金屬桿由靜止釋放，進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等。金屬桿在導(dǎo)軌間的電阻為R，與導(dǎo)軌接觸良好，其余電阻不計(jì)，重力加速度為g。金屬桿 (　　) A.剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)加速度方向豎直向下 B.穿過磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間 C.穿過兩磁場(chǎng)產(chǎn)生的總熱量為4mgd D.釋放時(shí)距磁場(chǎng)Ⅰ上邊界的高度h可能小于 【解

8、析】選B、C。金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ、Ⅱ之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，做加速運(yùn)動(dòng)，因此金屬桿在磁場(chǎng)Ⅰ中要做減速運(yùn)動(dòng)，才能保證進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ時(shí)和進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)速度相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出穿過磁場(chǎng)Ⅰ和在兩磁場(chǎng)之間的v-t圖象，能夠直觀反映出穿過磁場(chǎng)Ⅰ的時(shí)間大于在兩磁場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，選項(xiàng)B正確；進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ和Ⅱ時(shí)的速度相等，表明金屬桿穿過磁場(chǎng)Ⅰ到進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅱ之前動(dòng)能沒有變化，減少的重力勢(shì)能2mgd變成了焦耳熱，再穿過磁場(chǎng)Ⅱ過程跟穿過磁場(chǎng)Ⅰ情況完全相同，產(chǎn)生的焦耳熱還等于2mgd，總的熱量為4mgd，選項(xiàng)C正確；由于在進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ前，金屬桿做自由落體運(yùn)動(dòng)，末速度為，在剛進(jìn)入磁場(chǎng)Ⅰ時(shí)，安培力·>mg才能保證金屬桿做減速運(yùn)動(dòng)，化簡(jiǎn)得，選項(xiàng)D錯(cuò)

9、誤。 6.(2018·天津高考·T12)真空管道超高速列車的動(dòng)力系統(tǒng)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成平動(dòng)動(dòng)能的裝置。圖甲是某種動(dòng)力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模型，圖中粗實(shí)線表示固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，電阻忽略不計(jì)。ab和cd是兩根與導(dǎo)軌垂直、長(zhǎng)度均為l、電阻均為R的金屬棒，通過絕緣材料固定在列車底部，并與導(dǎo)軌良好接觸，其間距也為l，列車的總質(zhì)量為m。列車啟動(dòng)前，ab、cd處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌平面向下，如圖甲所示，為使列車啟動(dòng)，需在M、N間連接電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源，電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻忽略不計(jì)。列車啟動(dòng)后電源自動(dòng)關(guān)閉。 (1)要使列車向右運(yùn)行，啟動(dòng)時(shí)圖甲中M、

10、N哪個(gè)接電源正極，并簡(jiǎn)要說明理由。 (2)求剛接通電源時(shí)列車加速度a的大小。 (3)列車減速時(shí)，需在前方設(shè)置如圖乙所示的一系列磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)寬度和相鄰磁場(chǎng)間距均大于l。若某時(shí)刻列車的速度為v0，此時(shí)ab、cd均在無磁場(chǎng)區(qū)域，試討論：要使列車停下來，前方至少需要多少塊這樣的有界磁場(chǎng)？ 【解析】(1)M接電源正極，列車要向右運(yùn)動(dòng)，安培力方向應(yīng)向右，根據(jù)左手定則，接通電源后，金屬棒中電流方向由a到b，由c到d，故M接電源正極。 (2)由題意，啟動(dòng)時(shí)ab、cd并聯(lián)，設(shè)回路總電阻為R總，由電阻的串并聯(lián)知識(shí)得R總=； ① 設(shè)回路總電流為I，根據(jù)閉合電路歐姆定律有 ② 設(shè)兩根

11、金屬棒所受安培力之和為F，有F=BIl ③ 根據(jù)牛頓第二定律有F=ma， ④ 聯(lián)立①②③④式得a= ⑤ (3)設(shè)列車減速時(shí)，cd進(jìn)入磁場(chǎng)后經(jīng)Δt時(shí)間ab恰好進(jìn)入磁場(chǎng)，此過程中穿過兩金屬棒與導(dǎo)軌所圍回路的磁通量的變化量為ΔΦ，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1，由法拉第電磁感應(yīng)定律有E1=， ⑥ 其中ΔΦ=Bl2； ⑦ 設(shè)回路中平均電流為I′，由閉合電路歐姆定律有⑧ 設(shè)cd受到的平均安培力為F′，有F′=I′lB ⑨ 以向右為正方向，設(shè)Δt時(shí)間內(nèi)cd受安培力沖量為I沖，有I沖=-F′Δt ⑩ 同理可知，回路出磁場(chǎng)時(shí)ab受安培力沖量仍為上述值，設(shè)回路進(jìn)出一塊有界磁場(chǎng)區(qū)域安培力沖量為I0，有I0=

12、2I沖 設(shè)列車停下來受到的總沖量為I總， 由動(dòng)量定理有I總=0-mv0 聯(lián)立⑥⑦⑧⑨⑩式得 討論：若恰好為整數(shù)，設(shè)其為n，則需設(shè)置n塊有界磁場(chǎng)，若不是整數(shù)，設(shè)的整數(shù)部分為N，則需設(shè)置N+1塊有界磁場(chǎng)。 答案：(1)M　理由見解析　 (2)　(3)見解析 7.(2018·江蘇高考 ·T13)如圖所示，兩條平行的光滑金屬導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，間距為d。導(dǎo)軌處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與導(dǎo)軌平面垂直。質(zhì)量為m的金屬棒被固定在導(dǎo)軌上，距底端的距離為s，導(dǎo)軌與外接電源相連，使金屬棒通有電流。金屬棒被松開后，以加速度a沿導(dǎo)軌勻加速下滑，金屬棒中的電流始終保持恒定，重力加速度為g。求下滑到底端的過程中，金屬棒 (1)末速度的大小v。 (2)通過的電流大小I。 (3)通過的電荷量Q。 【解析】(1)金屬棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v2=2as，解得v=。 (2)安培力F安=IdB，金屬棒所受合力F=mgsin θ-F安 由牛頓第二定律F=ma 解得I= (3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=，電荷量Q=It 解得Q= 答案：(1)　(2)　(3)