2022年高中物理知识点总结电磁感应 .pdf

一. 本周教学内容：电磁感应（1）楞次定律：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量变化。阻碍：磁通量增加时（感应电流磁场要削弱磁通量增加），B感与 B原反向。磁通量减少时（感应电流磁场要补充磁通量），B感与 B原同向。简单记忆：增反减同。（2）判断步骤：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 20 页 - - - - - - - - - （4）符合能量守恒：3. 感应电动势：4. 电磁感应中的能量转化：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 20 页 - - - - - - - - - 作用在杆上的安培力例 2. 如图 2 所示，MN 、PQ是两根足够长的固定平行金属导轨，两导轨间的距离为 L，导轨平面与水平面的夹角为，在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场，磁感应强度为B。在导轨的 M 、P端连接一个阻值为R的电阻，一根垂直于导轨放置的金属棒ab，质量为 m ，从静止释放沿导轨下滑。金属棒 ab 下滑过程中的最大速度是多少？ab 与导轨间的动摩擦因数为，导轨和金属棒的电阻不计。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 20 页 - - - - - - - - - 图 2 解析： ab 下滑做切割磁感线的运动，产生的感应电流方向及受力如图3 所示。图 3 例 3. （2001年春季高考）两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内，两导轨间的距离为l 。导轨上面横放着两根导体棒 ab 和 cd，构成矩形回路，如图 4 所示。两根导体棒的质量皆为m ，电阻皆为 R，回路中其余部分的电阻可不计。在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行。开始时，棒cd 静止，棒 ab 有指向棒 cd 的初速度 v0（见图）。若两导体棒在运动中始终不接触，求：图 4 （1）运动中产生的焦耳热最多是多少？此时 cd 棒所受的安培力 F=IBl名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 20 页 - - - - - - - - - 图 5 （1）微粒带何种电荷？电量是多少？（2）外力的机械功率和电路中的电功率各是多少？解析： MN 右滑时，（2）MN 和 IP 两导线所受安培力均为图 6 图 7 解析：穿过螺线管磁通量均匀增加，螺线管中感应电流磁场方向向左，感应电流从 b 流向 a，a 端电势高于 b 端电势。把螺线管视为电源，由闭合电路欧姆定律可求出通过螺线管回路电流，从而求出R2消耗电功率及 a、b 两点电势。由图，螺线管中磁感强度B均匀增加，通过螺线管回路的电流强度电阻 R2上消耗功率：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 20 页 - - - - - - - - - 例 6. 如图 8 所示，边长为 L、质量为 m 、总电阻为 R的正方形闭合导线框abcd，用细绳系住 ba 边的中点，绳的另一端跨过滑轮与一质量为M （Mm ）的重物相连，有一磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场， 磁场在竖直方向有明显的上、 下边界，让重物带动线框上升，使abcd 平面垂直于 B，线框在穿过磁场的过程中，恰好做匀速运动，若摩擦阻力不计，求：（1）磁场在竖直方向上的宽度。（2）线框在磁场中运动的速度。（3）线框中产生的电能。图 8 解析：线框在匀速通过磁场区的过程中，受重力、安培力和绳的拉力，根据平衡条件，可以求出线框的运动速度。取重物、线框为物体系统，在线框穿过磁场的整个过程中， 通过克服安培力做功， 将机械能转化为电能， 从能量转化和守恒定律求解线框所产生的电能。（1）磁场在竖直方向的宽度应和正方形线框的边长相等。（3）线框穿过磁场上升2L，重物 M下降 2L，系统机械能的减少量：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 20 页 - - - - - - - - - 例 7. 如图 9 所示，电路（ a）、（b）中，电阻 R和自感线圈的电阻都很小而且电阻的大小也相近。接通开关K，使电路达到稳定，灯泡S发光。则（）图 9 A. 在电路（ a）中，断开 K，灯泡 S将逐渐变暗B. 在电路（ a）中，断开 K，灯泡 S将先闪亮一下，再渐渐变暗C. 在电路（ b）中，断开 K，灯泡 S将渐渐变暗D. 在电路（ b）中，断开 K，灯泡 S将先闪亮，然后渐渐变暗解析：接通 K后，由于电阻 R与线圈电阻都很小且接近， 根据并联的分流作用可知，电路（ a）中通过线圈 L 的电流 I1 小于通过 R的电流 I2 ，而电路（ b）中通过线圈 L 的电流 I 1 远大于通过灯 S的电流 I 2。断开 K时，电路（ a）中线圈 L 产生自感电动势，与电阻R和灯 S组成回路，使回路中电流 I1 逐渐减小至零。 所以灯 S是渐渐变暗的。 电路（b）中，K断开时，线圈 L 中产生的自感电动势要阻碍原来的电流I 1 减小，它与灯 S和电阻组成闭合回路，回路中电流方向是顺时针的，电流从I 1 渐渐减小为零。可见，断开 K后，电路（b）中原来通过灯 S的电流 I 2立刻消失，而由自感电动势提供的电流 I 1 从右至左流过灯 S，然后再逐渐减小为零，所以灯S是先变亮（闪亮），后变暗。答案： A、D。【模拟试题1. （全国 II? 云甘贵渝川理综， 16）如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的 N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 20 页 - - - - - - - - - 2. （海淀）如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流 i 随时间 t 的变化关系如图乙所示。 在 0-T/2 时间内，直导线中电流向上，则在 T/2-T 时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（）4. （辽宁综合， 34）如图所示，两根相距为l 的平行直导轨 ab、cd、b、d 间连有一固定电阻 R，导轨电阻可忽略不计。MN 为放在 ab和 cd 上的一导体杆，与ab 垂直，其电阻也为R 。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面（指向图中纸面内）。现对MN施力使它沿导轨方向以速度 v（如图）做匀速运动。令U表示 MN 两端电压的大小，则（）A. ，流过固定电阻 R的感应电流由 d 到 b C. ，流过固定电阻 R的感应电流由 d 到 b 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 20 页 - - - - - - - - - 5. 如图所示， 金属圆环的半径为L、总电阻为 r，匀强磁场垂直穿过圆环所在的平面，磁感应强度为B。今使长为 2L 的金属棒 ab 沿圆环的表面以速度v 匀速向左滑动。设棒单位长度的电阻为，当棒滑至圆环正中央时， 棒两端的电势差为（）A. C. 6. （02 粤豫大综合 30）如图所示，在一均匀磁场中有一U形导线框 abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻， ef 为垂直于 ab 的一根导体杆，它可在 ab、cd 上无摩擦地滑动。杆ef 及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给 ef 一个向右的初速度，则（）A. ef将减速向右运动，但不是匀减速B. ef将匀减速向右运动，最后停止C. ef将匀速向右运动D. ef将往返运动7. （江苏）如图所示， ABCD 是固定的水平放置的足够长的U形导轨，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上架着一根金属棒ab，在极短时间内给棒ab 一个水平向右的速度， ab 棒开始运动，最后又静止在导轨上，则ab在运动过程中，就导轨是光滑和粗糙两种情况相比较（）A. 整个回路产生的总热量相等B. 安培力对 ab 棒做的功相等名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 20 页 - - - - - - - - - C. 安培力对 ab 棒的冲量相等D. 电流通过整个回路所做的功相等8. （01 上海， 5）如图所示，有两根和水平方向成 角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感强度为 B， 一根质量为 m的金属杆从轨道上由静止滑下。 经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm ，则（ ）A. 如果 B增大， vm将变大B. 如果 变大， vm将变大C. 如果 R变大，vm将变大D. 如果 m变小，vm将变大9. （浙江）一质量为 m的金属杆 ab，以一定的初速度从一光滑平行金属导轨底端向上滑行，导轨平面与水平面成30角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示，磁场垂直斜面向上， 导轨与杆的电阻不计， 金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端，则在此全过程中（）A. 向上滑行的时间大于向下滑行的时间B. 电阻 R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时C. 通过电阻 R的电量向上滑行时大于向下滑行时D. 杆 a、b 受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 20 页 - - - - - - - - - 10. 如图所示，在边长为a 的等边三角形区域内有匀强磁场B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为 a 的等边三角形导体框EFG正好与上述磁场区域重合， 尔后以周期 T绕其几何中心 O点在纸面内匀速转动， 于是框架 EFG 中产生感应电动势，经线框转到图中虚线位置。则在时间内（）A. 平均感应电动势的大小等于C. 顺时针方向转动时，感应电流方向为EFGE D. 逆时针方向转动时，感应电流方向为EGFE 11. （上海）平面上的光滑平行导轨MN 、PQ上放着光滑导体棒ab、cd，两棒用细线系住，匀强磁场的正方向如图所示， 而磁感应强度随时间t 的变化图线如图乙所示，不计 ab、cd 间电流的相互作用，则细线的张力（）A. 由 0 到时间内逐渐增大B. 由 0 到时间内逐渐减小C. 由 0 到时间内不变D. 由到 t 时间内逐渐增大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 20 页 - - - - - - - - - 12. （石家庄）如图甲所示， abcd 为导体做成的框架， 其平面与水平面成 角。质量为 m的导体棒 PQ与 ad、bc 接触良好，回路的总电阻为R ，整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中， 磁场的磁感强度 B随时间 t 变化情况如图乙所示（设图甲中 B的方向为正方向） 。若 PQ始终静止， 关于 PQ与框架间的摩擦力在 0 t1 时间内的变化情况，有如下判断一直增大一直减小先减小后增大先增大后减小以上对摩擦力变化情况的判断可能的是（）A. B. C. D. 13. （汕头）在北半球的地磁场可分解为水平分量BX和竖直分量 BY ，已知竖直分量 BY的方向向下，一根沿南北方向水平放置的金属棒，从地面附近某高处被水平向东抛出， 不计空气阻力， 金属棒被抛出之后棒上各点的运动都可看作相同的平抛运动，所在区域的地磁场为匀强磁场，则棒抛出后（）A. 棒南端的电势比北端低B. 棒南端的电势比北端高C. 棒两端的电势差越来越大D. 棒两端的电势差保持不变14. （04 两湖理综 19）一直升飞机停在南半球的地磁极上空。该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B，直升飞机螺旋桨叶片的长为，螺旋桨转名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 20 页 - - - - - - - - - 动的频率为 f ，顺着地磁场的方向看螺旋桨，螺旋桨顺时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为 a，远轴端为 b，如图所示。如果忽略a 到转轴中心线的距离，用 表示每个叶片中的感应电动势，则（）A. ，且 a 点电势低于 b 点电势B. ，且 a 点电势低于 b 点电势C. ，且 a 点电势高于 b 点电势D. ，且 a 点电势高于 b 点电势15. （天津理综，16）将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在 a、b两处通过电刷与外电路连接， 外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光， 电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（）A. B. C. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 20 页 - - - - - - - - - 16. （全国 III? 豫冀皖闽浙等十省理综， 19）图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l ，磁场方向垂直纸面向里。 abcd 是位于纸面内的梯形线圈， ad 与 bc 间的距离也为。 t=0 时刻，bc 边与磁场区域边界重合 （如图）。现令线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿abcda的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间 t 变化的图线可能是17. （黄冈）如下图所示是一台发电机的结构示意图，其中N 、S是永久磁铁的两个磁极，它们的表面呈半圆柱面形状。 M是圆柱形铁芯， 它与磁极的柱面共轴，铁芯上有一矩形线框， 可绕与铁芯 M共轴的固定转轴旋转。 磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、 大小近似均匀的磁场。 若从图示位置开始计时， 当线框绕固定转轴匀速转动时， 下列图象中能正确反映线框中感应电动势e 随时间 t 变化规律的是（）18. （海淀）如下图所示，两根相互平行、间距为L 的金属轨道 MN 和 PQ固定在水平面内，轨道所在空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B，在该轨道上垂直轨道方向放置两根金属杆ab 和 cd，它们的电阻分别为R1和 R2 ，质量分别为 m1和 m2 。开始时两金属杆静止在轨道上。某一时刻ab杆受到瞬间水平向右名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 20 页 - - - - - - - - - 冲量作用， 以初速度 v0 沿轨道滑动， 这个瞬间 cd 杆的速度仍可视为零。 已知金属杆 ab 和 cd 在轨道上滑动时所受到的摩擦力可忽略不计，金属轨道足够长且电阻不计，金属杆与轨道接触良好。以下说法中正确的是（）A. 当 ab 杆以水平初速度 v0 开始在轨道上滑动瞬间， cd 杆两端电势差为 BL v0 B. 当 ab 杆以水平初速度 v0 开始在轨道上滑动瞬间， cd 杆所受到的磁场力方向与初速度 v0 方向相同，大小为C. 在两杆都滑动的过程中，金属杆ab 和 cd 总动量不变，大小总是m1v0 D. 在两杆都滑动的过程中， 金属杆 ab动量减小， cd 动量增大， ab 和 cd 的总动量减小19. （02 天津理综 20）图中 MN 、GH为平行导轨， AB 、CD为跨在导轨上的两根横杆，导轨和横杆均为导体。有匀强磁场垂直于导轨所在的平面，方向如图。用 I 表示回路中的电流（）A. 当 AB不动而 CD向右滑动时， I 0且沿顺时针方向B. 当 AB向左、 CD向右滑动且速度大小相等时，I=0 C. 当 AB 、CD都向右滑动且速度大小相等时，I=0 D. 当 AB 、CD都向右滑动，且 AB速度大于 CD时，I 0且沿逆时针方向20. （广东物理， 6）如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面上，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd 与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住， 它们的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 20 页 - - - - - - - - - 电阻均为 R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。开始时，导体棒处于静止状态。剪断细线后，导体棒在运动过程中（ ）A. 回路中有感应电动势B. 两根导体棒所受安培力的方向相同C. 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒D. 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒B. C. 23. （2004年春季高考）如图所示，直角三角形导线框abc 固定在匀强磁场中，ab 是一段长为、电阻为 R的均匀导线， ac 和 bc 的电阻可不计， ac 长度为。磁场的磁感强度为B，方向垂直纸面向里。 现有一段长度为、电阻为24. （湖北）如图所示，匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于水平金属平面，轨道间距，拉力 F=0.2N，电阻 R=4 ，其余电阻和一切摩擦不计，求：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 20 页 - - - - - - - - - （1）导体棒 ab 做匀速运动的速度大小。（2）当 ab 棒做匀速运动时，电阻R上消耗的功率。25. （天津理综，23） 图中 MN和 PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨， 间距为 0.40m，电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度B为 0.50T 的匀强磁场垂直。质量 m为、电阻为 1.0 的金属杆 ab 始终垂直于导轨， 并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0 的电阻 R1 。当杆ab 达到稳定状态时以速度v 匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为 0.27W ，重力加速度取 10m/s2，试求速率 v 和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。26. （上海物理， 22）如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距 1m ， 导轨平面与水平面成=37角，下端连接阻值为 R的电阻。匀强磁场方向与导轨平面垂直。 质量为 0.2kg 、 电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25 。（1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；（2）当金属棒下滑速度达到稳定时， 电阻 R消耗的功率为 8W ，求该速度的大小；（3）在上问中，若 R=2 ，金属棒中的电流方向由a 到 b，求磁感应强度的大小与方向。（）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 20 页 - - - - - - - - - 27. 如图所示，正方形导线框abcd从距磁场边界高度为h 处自由下落， ab 进入磁场的距离后恰可匀速运动。 已知导线框的质量为m 、边长为 L，总电阻为 R，强磁场区的磁感应强度为B，在导线框进入磁场区的过程中，导线框内产生的热量为 Q 。线框平面始终与磁场方向垂直，不计空气阻力，求高度h。【试题答案】1. B 2. C 3. D 4. A 5.D 6. A 7. A 8. BC 9. B 10. AC 11. B 12. B 13. AD 14. A 15. B 16. B 17. D 18. C 19. C 20. AD 21. B 22. A 23. 解析：MN 滑过的距离为时，它与 bc 的接触点为 P，如图所示，由几何关系可知 MP长度为，MP中感应电动势名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 20 页 - - - - - - - - - MP段的电阻由欧姆定律， PM中的电流ac 中的电流解得根据右手定则， MP 中的感应电流的方向由P流向 M ，所以电流 Iac 的方向由 a流向 c。24. （1）25. （2）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 20 页 - - - - - - - - - （3）联立以上各式，得从导线框由静止释放， 至导线框刚好完全进入磁场区的过程中，根据能量守恒定律名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 20 页 - - - - - - - - -