（新课标）2022高考物理 热点探究及预测九 电磁感应

新课标2022高考物理热点探究及预测九电磁感应一、楞次定律的应用图11．两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻．将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图1所示．除电阻R外其余电阻不计．现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则(　　)A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度gB．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→bC．金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为F＝D．电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少2．如图2，磁场垂直于纸面，磁感应强度在竖直方向均匀分布，水平方向非均匀分布．一铜制圆环用丝线悬挂于O点，将圆环拉至位置a后无初速释放，在圆环从a摆向b的过程中(　　)图2A．感应电流方向先逆时针后顺时针再逆时针B．感应电流方向一直是逆时针C．安培力方向始终与速度方向相反D．安培力方向始终沿水平方向二、自感现象3．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图3所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是(　　)图3A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大-8-\n三、电磁感应中的功能关系及能量守恒图44．如图4所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．两质量、长度均相同的导体棒c、d，置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处．磁场宽为3h，方向与导轨平面垂直．先由静止释放c，c刚进入磁场即匀速运动，此时再由静止释放d，两导体棒与导轨始终保持良好接触．用ac表示c的加速度，Ekd表示d的动能，xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移．下列图中正确的是(　　)四、导轨滑杆类电磁感应问题——力学与电磁感应的综合5．如图5，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m.竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l.整个装置处在磁感应图5强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直．导轨电阻可忽略，重力加速度为g.在t＝0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好．求：(1)细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比；(2)两杆分别达到的最大速度．-8-\n解析　(1)ab棒受力平衡，则F－F安＝mgtan37°(2分)F安＝B2IabL(1分)0．75＋0.2t－0.5×Iab×1＝0.1×10×0.75得Iab＝0.4t(A)(1分)cd棒上电流Icd＝2Iab＝0.8t(A)①(1分)则回路中电源电动势E＝IcdR总②(1分)cd棒切割磁感线，产生的感应电动势为E＝B1Lv③(1分)联立①②③得，cd棒的速度v＝8t(m/s)(1分)所以，cd棒做初速度为零，加速度为a＝8m/s2的匀加速直线运动．(1分)(2)cd棒的加速度为a＝8m/s2,1s内的位移为x＝at2＝×8×12m＝4m(1分)根据＝＝＝，(1分)得通过cd棒的电量为q＝t＝＝C＝0.4C(1分)由串联、并联知识得：通过ab棒的电量为q′＝0.2C(1分)(3)t＝2s时，cd棒的速度v＝at＝16m/s(1分)根据动能定理得W－W安＝mv2－0(2分)得2s内克服安培力做功W安＝21.33J－×0.1×162J＝8.53J(1分)回路中产生总的焦耳热Q＝W安＝8.53J(1分)电阻R上产生的焦耳热QR＝Q/10＝0.853J(2分)答案　(1)做初速度为零、加速度为8m/s2的匀加速直线运动．　(2)0.2C　(3)0.853J-8-\n试题分析高考对本部分内容的要求较高，在选择题中考查楞次定律、电磁感应中的图象问题、能量转化问题．在计算中，难度中等偏上，往往以导体棒或导线框为背景，综合应用电路知识、法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律和能的转化与守恒分析解决问题．命题特征1．楞次定律的应用：判断感应电流的方向．2．图象类问题：分析判断：E、i，Φ、Ek及电荷量q等物理量随位移x、时间t的变化过程．3．导体棒(框)运动问题：计算求解切割磁感线产生的感应电动势的大小、最终稳定时速度、产生的电能及有关能量转化．知识链接1．电磁感应的条件及应用右手定则、楞次定律判断感应电流的方向．2．电路结构分析、闭合电路欧姆定律．3．利用法拉第电磁感应定律及E＝Blv求感应电动势．4．导体棒(框)的动态分析．5．安培力做功涉及的能量转化.1．如图7所示的电路中，电源电动势为E(内阻不可忽略)，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是(　　)A．闭合S稳定后，电容器两端电压为E图7B．闭合S稳定后，电容器的a极板带正电C．断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右D．断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右2．如图8甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t1时间内，能正确反映通过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是(　　)图8-8-\n图93．如图9所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽．现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右沿x轴方向匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向，则下列线框中感应电流i与线框移动的位移x的关系图象正确的是(　　)图104．如图10所示，在一水平桌面上有竖直向上的匀强磁场，已知桌面离地高h＝1.25m，现有宽为1m的U形金属导轨固定在桌面上，导轨上垂直导轨放有一质量为2kg、电阻为2Ω的导体棒，其他电阻不计，导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2，将导体棒放在CE左侧3m处，CE与桌面重合，现用F＝12N的力作用于导体棒上，使其从静止开始运动，经过3s导体棒刚好到达导轨的末端(在此之前导体棒的运动已达到稳定状态)，随即离开导轨运动，其落地点距桌子边缘的水平距离为2m，g取10m/s2，则(　　)A．导体棒先做匀加速运动，再做匀速运动，最后做平抛运动B．所加磁场的磁感应强度B＝2TC．导体棒上产生的焦耳热为24JD．整个过程中通过导体棒横截面的电荷量为3C5．如图11甲所示，一边长为L，质量为m，电阻为R的正方形金属方框竖直放置在磁场中，磁场方向垂直方框平面，磁感应强度的大小随y的变化规律为B＝B0＋ky，k为恒定常数，同一水平面上磁感应强度相同．现将方框以初速度v0从O点水平抛出，重力加速度为g，不计阻力．(1)通过计算确定方框最终运动的状态；(2)若方框下落过程中产生的电动势E与下落高度y的关系如图乙所示，求方框下落H高度时产生的内能．-8-\n图11图126．如图12所示，在竖直面内有两平行金属导轨MN、PQ.导轨间距为L，电阻不计．一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动．棒与导轨垂直，并接触良好．导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B.导轨右边与电路连接．电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R.在NQ间接有一水平放置的平行板电容器C，板间距离为d，电容器中有一质量为m的带电微粒，求：(1)当ab以速度v0匀速向左运动时，电容器中质量为m的带电微粒恰好静止，试判断微粒的带电性质及带电荷量的大小；(2)ab棒由静止开始以恒定的加速度a向左运动，讨论电容器中带电微粒的加速度如何变化．(设带电微粒始终未与极板接触)-8-\n答案考题展示1．AC　2．AD　3．C　4．BD　5．(1)2∶1　(2)　预测演练1．C　2．D　3．C　4．BD　5．(1)见解析　(2)mgH－解析　(1)因为方框各条边中的电流大小相等，根据对称性可知方框在水平方向所受合力为0，沿水平方向做匀速运动．设方框运动t时间，下落h高度，竖直方向速度为vy，切割磁感线产生的电动势为E＝B下Lvy－B上LvyI＝E/Rmg－(B下LI－B上LI)＝maa＝g－竖直方向上做变加速运动，最终做匀速运动，且vym＝所以最终方框做匀速运动，速度大小为v＝方向与x轴所成夹角为arctan6．(1)负电　　(2)见解析解析　(2)由题意可得－mg＝ma′v＝at所以a′＝－g设经时间t0，微粒受力平衡mg＝qUC′＝BLat0-8-\n求出t0＝或t0＝当t<t0时，a1′＝g－t，越来越小，加速度方向向下当t＝t0时，a2′＝0当t>t0时，a3′＝t－g，越来越大，加速度方向向上-8-