2020年高考物理-考前20天终极冲刺攻略（三）含答案解析.pdf

6月2 8日 电磁感应综合专前播报考纲要求命题预测法拉第电磁感应定律(II)楞次定律(I I )1.应用楞次定律、右争定则、五年定则或安培定疝司防电流方向。2.考查导体切割磁感线产生的感应电动势与感应电流。3.考查磁通量变化产生的感应电动势与感应电流。_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _1.对导体切割磁感线产生感应电动势的公式E=Blv的理解：(1)正交性：B、/、y 两两垂直，实际问题中若不相互垂直，应取垂直的分量进行计算。(2 )有效性：/为导体切割磁感线的有效长度，即导体在与叭B垂直的方向上的投影长度。(3 )平均性：导体平动切割磁感线时，若 u 为平均速度，则 E为平均感应电动势。(4 )瞬时性：若 I，为瞬时速度，则 E为对应的瞬时感应电动势。(5 )相对性：v 是相对于磁场的速度，若磁场也运动，应注意速度间的相对关系。2.对 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 的 理 解：Ar(1 )感应电动势大小：由穿过闭合回路的磁通量变化 率 丝 和线圈匝数共同决定，与磁通量、磁通 t0量 的 变 化 量 没 有 必 然 关 系，丁 为 单 匝线圈中磁通量的变化量。t(2 )适用范围：任何情况都适用，但在中学物理中一般用来计算某段时间内的平均感应电动势。若所取时间极短，即加趋近于零，所求感应电动势为该时刻的瞬时感应电动势。(3 )常见的两种应用情况：应试技巧AB ABa .回路与磁场垂直的面积不变，磁感应强度变化时，,E=nS,若恒 定，则产生的感A r A Z应电动势恒定；Sb .磁感应强度不变，回路与磁场垂直的面积变化时，0=B A S ,E=nB。t3.楞次定律的理解和应用：(I )对楞次定律中“阻碍 的理解谁阻碍谁感应电流的磁通量阻碍引起感应电流的磁场(原磁场)的磁通量变化阻碍什么阻碍的是磁通量的变化，而不是阻碍磁通量本身阻碍效果阻碍并非阻止，只是延缓了磁通量的变化，最终变化趋势不受影响(2 )楞次定律可推广为，感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因，具体方式：a .阻碍原磁通量的变化增反减同；b ,阻碍相对运动来拒去留；c .使线圈有扩大或缩小的趋势增缩减扩；d.阻碍原电流的变化(自感现象)增反减同。4.楞次定律、右手定则、左手定则、安培定则的比较：名称适用范围安培定则电生磁电流的磁效应(运动电荷、电流产生的磁场)左手定则电生动洛伦兹力、安培力左力右电判断力的方向用左手判断电的方向用右手右手定则动生电电磁感应导体切割磁感线楞次定律磁生电闭合回路中磁通量变化真题回顾1.（2019新课标全国I卷）空间存在一方向与直面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为小横截面积为S,将该导线做成半径为，的圆环固定在纸面内,圆心。在MN上。片0时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度B随时间f的变化关系如图（b）所示,则在匚0到G 的时间间隔内图（a）A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为4fopD.圆环中的感应电动势大小为颦L【答案】BC【解析】AB、根据B-r图象，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针，但在力时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向工的方向在to时刻发生变化，则A错误，B正确；CD、由闭合电路欧姆定律得：1 =-,又根据法拉第电磁感应定律得：E=包=殁X二，又根据电R M t 2In r ,B/S阻定律得：R =p，联立得：/=优 一，则C正确，D错误。故本题选BC。S 4fop2.（2019新课标全国U卷）如图，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为仇导轨电阻忽略不计。虚线外、cd均与导轨垂直，在岫与M之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。己知PQ进入磁场时加速度变小恰好为零，从PQ进入磁场开始计时，到 离 开 磁 场 区 域 为 止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是【答案】AD【解析】于 进 入 磁 场 时 加 速 度 为 零，A B.若 PQ 出 磁 场 时 仍 然 没 有 进 入 磁 场，则 P。出磁场后至 进 入 磁 场 的 这 段 时 间，由于磁通量夕不变，无感应电流。由于PQ、MN同一位置释放，故进入磁场时与PQ进入磁场时的速度相同，所以电流大小也应该相同，A 正确B 错误；C D.若 PQ 出磁场前 已 经 进 入 磁 场，由于磁通量不变，P Q,MN均加速运动，P。出磁场后，A/N由于加速故电流比PQ进入磁场时电流大，故 C 正确D 错误。3.（2019新课标全国III卷）楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？A.电阻定律B.库仑定律C.欧姆定律D,能量守恒定律【答案】D【解析】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能，所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程。4.（2018全国I 卷）如图，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，。为半圆弧的中心，。为圆心。轨道的电阻忽略不计。0M是有一定电阻。可绕。转动的金属杆。M端位于P Q S 上，0M与轨道接触良好。空间存在半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为8,现 使。位置以恒定的角速度逆时针转 到 O S 位置并固定（过 程 1 ）；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到（过程H ）。在Dr过 程 I、n中，流过O M的电荷量相等，则一等于A.543 7B.C.D.22 4【参考答案】B【命题意图】本题考查电磁感应及其相关的知识点。【试题解析】过 程 I 回路中磁通量变化0,设 0M的电阻为R,流过0M的电荷量QI=AO|/R。41过程I I 回路中磁通量变化4 0 2=彳（B-B）乃仁7，流过0M的电荷量。2=4 /凡。2=Q i ,联立解得：8/8=3/2 ,选 项 B正确。5 .（2 0 1 8 全国H I 卷）如 图（a）,在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在 PQ的右侧。导线PQ中通有正弦交流电流i,i 的变化如图（b）所示，规定从Q到 P为电流的正方向 导线框R中的感应电动势PROQ图(a)图(b)TA.在/=一时为零4TB.在=不时改变方向2c.在 r 时最大，且沿顺时针方向2D.在 f =T时最大，且沿顺时针方向【参考答案】AC【命题意图】本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点。【试题解析】由图（b）可 知，导线尸。中电流在片774时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在仁774时导线框中产生的感应电动势为零，选项A 正 确；在t=T/2时，导线尸。中电流图象斜率方向不变，导致导线框R 中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选 项 B 错 误；由于在t=T/2时，导 线 PQ 中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在 U772时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C 正 确；由楞次定律可判断出在仁7 时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D 错误。6.（2017新课标全国H卷）两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005。的正方形导线框而位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如 图（a）所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，边 于/=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所 示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是图(a)/V0.01：(-0 0.2 0.4：0.6：Z/S-0.011-.J-图(b)A.磁感应强度的大小为0.5 TB.导线框运动速度的大小为0.5 m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在 r=0.4s至 r=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1 N【参考答案】BC【命题意图】本题考查楞次定律的应用。【试题解析】由 E T 图象可知，线框经过0.2 s 全部进入磁场，则速度 =0.5 向 5,B 正 确；由法拉第t电 磁 感 应 定 律 可 知，3=0.2T,A 错 误；根据楞次定律，可知磁感应强度的方向垂直于纸面向外，CE正 确；在 0.40.6 s 时间内，导 线 框 中感应电流/=2 A,所受安培力F=B/=0.04 N,D 错误。R7.（2016上海卷）如图（a）,螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向。螺线管与导线框必cd相 连，导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度B随时间按图（b）所示规律变化时A.在 时 间 内，L 有收缩趋势B.在念“时间内，乙有扩张趋势C.在ht3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D.在“以时间内，L 内有顺时针方向的感应电流【参考答案】AD【命题意图】本题考查楞次定律判断感应电流方向的应用。【试题解析】据题意，在 fT 2 时间内，外加磁场磁感应强度增加且斜率在增加，则在导线框中产生沿顺时针方向增加的感应电流，该电流激发出增加的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环有收缩趋势，A 正 确；在，2/3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定电流，该电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时，圆环中没有感应电流，BC错 误；在打 拉时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的感应电流，该电流激发出向内减小的磁场，故圆环内产生顺时针方向的感应电流，D 正确。G名枝预1.（2020江西省都昌蔡岭慈济中学高三月考）如图所示，处于竖直面的长方形导线框MNPQ边长分别为工和 2L M、N 间连接两块水平正对放置的金属板，金属板距离为人 虚线为线框中轴线，虚线右侧有垂直线框平面向里的匀强磁场.内板间有一个质量为机、电量为4 的带正电油滴恰好处于半衡状态，重力加速度为g,则下列关于磁场磁感应强度大小B的变化情况及其变化率的说法正确的是B,正在减小,AZ?mgdA t qC.正在增强,A tmgd2VFD.正在减小,BA tmgd2.（2020.H肃省兰州一中高二月考）如图所示，导体直导轨V和月V平行且 与x轴重合，两导轨间距为d,两导轨间垂直纸面向里的匀强磁场沿y轴方向的宽度按尸sin合x|的规律分布，两金属圆环固定在同一绝缘平面内，内、外圆环与两导轨接触良好，与两导轨接触良好的导体棒从。开始始终垂直导轨沿x轴正方向以速度。做匀速运动，规定内圆环a端电势高于6端时，外人间的电压劭 为正，下列劭一x图象可能正确的是（）C DA.A B.B C.C D.D3.（2020四川省宜宾市第四中学校高二期中）如图，水平放置的光滑平行金属导轨MN、P Q处于竖直向下的足够大的匀强磁场中，导轨间距为L,导轨右端接有阻值为R的电阻.一根质量为加，电阻为r的金属棒垂直导轨放置，并与导轨接触良好.现使金属棒以某初速度向左运动，它先后经过位置。、人后，到达位置c,处刚好静止.已知磁场的磁感应强度为8,金属棒经过。、6处的速度分别为口、也，a、6间距离等于氏c间距离，导轨电阻忽略不 计.下列说法中正确的是（）BMA.金属棒运动到处时的加速度大小为生旦LmRB.金属棒运动到/?处时通过电阻R的电流方向由。指向NC.金属棒在。一人与b-c过程中通过电阻宠的电荷量相等D.金属棒在a处 的 速 度 是 其 在。处速度也的加倍4.（2020福建省南安市侨光中学高二月考）如图所示，宽为L的平行金属导轨由光滑的倾斜部分和足够长的粗糙水平部分平滑连接，右端接阻值为R的电阻c,矩形区域MNPQ内有竖直向上、大小为8的匀强磁场.在倾斜部分同一高度九处放置两根细金属棒a和4由静止先后释放，。离开磁场时b恰好进入磁场，a在水平导轨上运动的总距离为s.a、b质量均为小 电阻均为R,与水平导轨间的动摩擦因数均为”，与导轨始终垂直且接触良好.导轨电阻不计，重力加速度为g.则整个运动过程中A.a棒中的电流方向会发生改变C.电阻c消耗的电功率一直减小5.（2020.藤东中学高三月考）如图（a）,B.“棒两端的最大电压为D.电阻c产生的焦耳热为蹩 匚 变在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R,R在尸。的右侧.导 线PQ中通有正弦交流电。，的变化如图他）所示，规定从。到P为电流正方向.导线框R中的感应电动势（）图(a)图(b)TA.在r=一 时为零4B.在 f=1 时改变方向2c.在，=4 时最大，且沿顺时针方向D.在 f=T 时最大，且沿顺时针方向专家押题1 .随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置(主要装置有线圈和电源)将电能传送至电动车底部的感应装 置(主要装置是线圈)，该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传送效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车，无需插电即可对电动车进行充电。目前无线充电桩可以允许的充电有效距离一般 为 1520 cm,允许的错位误差一般为15 cm 左右。下列说法正确的是A.无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电B.车身感应线圈中的感应电流磁场总是要阻碍引起感应电流磁通量的变化C.车身中感应线圈中感应电流磁场总是与地面发射中电流的磁场方向相反D.若线圈均采用超导材料则能量的传输效率有望达到100%2 .如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中的过程 中，则s iA.车将向右运动B.车将向左运动C.条形磁铁会受到向右的力D.车会受到向左的力3 .如图所示，在匀强磁场的上方有一半径为R、质量为m的导体圆环，圆环的圆心距离匀强磁场上边界的距 离 为ho将圆环静止释放，圆环刚进入磁场的瞬间和完全进入磁场的瞬间，速度均为vo已知圆环的电阻为r ,匀强磁场的磁感应强度大小为B,重力加速度为g。下列说法正确的是A.圆环进入磁场的过程中，圆环的右端电势高B.圆环进入磁场的过程做的是匀速直线运动C.圆环进入磁场的过程中，通过导体某个横截面的电荷量为噂D .圆环进入磁场的过程中，电阻产生的热量为2mgR参考答案名校预测1 .【答案】B【解析】【分析】【详解】油滴带正电，受向上的电场力和向下的重力平衡，即Eq=m g则上极板带负电，由楞次定律可知，磁场磁感应强度大小B 正在减小，且 I)=U t0 uE=d联立解得 8 _ m g dA t qE故 B 正确，ACD错误。2.【答案】D【解析】【详解】导体棒向右匀速运动切割磁感线产生感应电动势，e=B y v=B d v s m ,大环内的电流为正弦交变电流；在第一个磁场区域的前一半时间内，通过大圆环的电流为顺时针增加的，由楞次定律可判断内球内a端电势高于b端，因电流的变化率逐渐减小故内环的电动势逐渐减小，同理可知，在第一个磁场区域的后一半时间内，通过大圆环的电流为顺时针逐渐减小；则由楞次定律可知，a 环内电势低于b端，因电流的变化率逐渐变大，故内环的电动势变大；故 D 正确；ABC错误；故选D。【点睛】本题考查楞次定律的应用，要注意明确楞次定律解题的基本步骤，正确掌握并理解“增反减同 的意义，并能正确应用；同时解题时要正确审题，明确题意，不要被复杂的电路图所迷惑.3.【答案】BC【解析】【详解】A.金属棒运动到a 处时，有：E =BLva,I=导,安培力：F=由牛顿第二定律得R+r R+r加速度：a=B V,故 A 错误；m +r)B.金属棒运动到b 处时，由右手定则判断知，通过电阻的电流方向由Q 指向N,故 B 正确；C.金属棒在a b 过程中，通过电阻的电荷量：/=万=同理，在 b-c 的过程中,1 R+r R+r.通过电阻的电荷量%=由于|=2，可得/=%，故 C 正确；R+r#八vB*2lL4.【答案】AD【解析】【详解】A.当。棒进入磁场中做切割磁感线运动时，由右手定则可判断感应电流的方向为垂直纸面向外，当 a棒离开磁场时6 棒刚好进入磁场，同理可判断通过“棒的电流方向为垂直纸面向里，故通过a 棒的电流方向会发生改变，故 A 正确；B.“棒从斜面静止释放过程中有：mgh=$加,解得进入水平轨道的速度大小为y=J 茄，a 棒进入磁场后受到安培力和摩擦力的作用做减速运动，刚进入磁场时速度最大，最大感应电动势为E=B L v =B I i i,此时a 棒作为等效电源，6 棒与电阻c 并联，并 联 电 阻 大 小 为 则 总 电 阻 为R!+/?=更，故 a 棒两端的最大电压为U=2E=!E=四，故 B 错误；2 2 3H 3 3T,E BLvC.a 棒进入磁场后做减速运动，根 据/=一=不 一 可知，电流逐渐减小，故电阻。消耗的电功率由人 总 N总D.在 b-c 的过程中，对金属棒运用动量定理得：=O r”%，而 Z 必”心，解得：v,=R+r-m(R+r)同理，在 a-c 的过程中，对金属棒运用动量定理得：-Z 0 旦.AZO-胆匕，而Z 必，=心，解得：R+r 3匕=；.),因=2，因此匕=2 彩，故 D 错误.P=/2R=（四）2R逐式逐渐减小；当 4 棒离开磁场时人棒刚好进入磁场，此时人棒的速度与棒刚进入磁场时的速度相等，则电阻C 消耗的电功率仍由？=(B L v yR逐渐减小，故电阻c 消耗的电功率并非一直减小，故 c错误:D.由能量守恒定律可知，整个过程中产生的总热量为、总=2 叫/7-2“阴$,且Q&=I2R t +I2R t+(2 Z)2R t =6I2R t,其中。.=尸 心，则电阻c 产生的焦耳热为故 D正确.5 .【答案】A C【解析】【分析】【详解】本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点.解析 由 图(b)可知，导线尸。中电流在片7 7 4 时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在/=7 7 4 时导线框中产生的感应电动势为零，选项A正确；在 f=S时，导线中电流图 象 斜 率 方 向 不 变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在f=7 2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由 于 在 时，导线尸。中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在占7 7 2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C 正确；由楞次定律可判断出在U7时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D 错误.专家押题1 .【答案】B【考点】楞次定律【解析】根据题意无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15 25 c m ,允许的错位误差一般为15 c m左 右，不可以在百米开外对电车快速充电，故 A 错 误；根据楞次定律，车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B正 确；当地面发射线圈中电流增加时，穿过车身感应线圈的磁通量增加，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相反；当地面发射线圈中电流减小时，穿过车身感应线圈的磁通量减少，根据楞次定律此时车身感应线圈中感应电流的磁场与地面发射线圈中电流的磁场方向相同，故C错 误；由于电磁波传播的时候有电磁辐射,感应线圈和发射线圈中的能量传输不能达到百分之百，故D错误。2.【答案】A【考点】楞次定律【解析】由题意可知，当磁铁向右运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，因此根据楞次定律，则有感应电流产生，根据楞次定律，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的 力，向右运动，故A正 确，B、C、D错误。3.【答案】AD【考点】楞次定律【解析】根据楞次定律可判断电流为逆时针，内部电流流向电势高，选项A正 确；圆环进入磁场的过程中，切割磁感线的有效长度不同，受到的安培力大小不同，不能做匀速直线运动，选 项B错 误；圆环进入磁场的过程中，通过导体某个横截面的电荷量。=丝=或g，选项C错 误；根据功能关系，圆环进入r r磁场的过程中，电阻产生的热量为等于机械能的减小量，大小为2mgR,选项D正确。思维发散高中物理解题观点发散(一)动力学观点运动状态动力学观点解题的核心，或者说高中物理的核心就是牛顿运动三定律，而实际上三条牛顿运动定律中第二定律是三条定律的核心。现在让我们重新来看一下牛顿运动定律：第一定律：惯性定律。它描述了物体的惯性，定义了平衡状态速 度 为0或不变的运动状态，即加速度a=0 ,于是这条定律就可以归结为牛顿第二定律的一种特殊状态，即用0、F=0的情况。第三定律：作用力与反作用力。这条定律初看与牛顿第二定律完全无关，然而并非如此。第三定律描述的是两个物体间的相互作用规律，而第二定律公式尸=M乍一看，只是对一个质量为机的物体进行讨论。现 在，我们将之联系起来：将一个质量为优的物体分成两部分1、2,质量分别为加、m2；物体受到的合外力为F,这一合外力作用在1、2上的分力分别为Fi、尸2 ；1对2的作用力为昌2,2对1的作用力为F2IO让我们先忘掉牛顿第三定律，只使用牛顿第二定律来分析一下。对整体：F=F+Fi=ma=(my+mi)a对 1 :F+Fi=ma对 2：F-+Fi3=m-a联立后很容易就能得到F2l+Fl 2=0 ,这就是牛顿第三定律，相互作用的两个物体间，作用力与反作用力大小相等、方向相反。从 这 里，牛顿第三定律就可以看成是将牛顿第二定律推广到多研究对象时，得到的一个推论。在高中物理中，用动力学观点解决问题，无论是纯粹的力学问题，还是综合了电磁学相关的知识，关键就是得到力尸和描述运动状态的4,由牛顿第二定律将之联系起来。牛顿的另一个伟大贡献是万有引力定律，而这就是得到了一个新的F,通过牛顿第二定律，就可以进一步得到天体的运动状态（a V与牛顿同时期的胡克则研究了另一个力弹力尸=麻，实际上弹力是与势能相关的，尸为回复力，将 x推广为变化，k 作为一个描述对象属性的常量。胡克定律的启发性就在于它告诉人们：可以通过简单的线性关系描述变化和变化的原因。牛顿运动定律、万有引力定律、胡克定律，这些定律基本就构成了十八、十九世纪整个动力学研究的基础。6月2 9日电磁感应综合专前播报考纲法拉第电磁感应定律(I I)要求楞次定律(I I)命题1.电磁感应中的动力学问题2.电磁感应中电荷量的计算。预测3.电磁感应中的能量问题、焦耳热的计算。1.电磁感应与电路(1)力学对象与电学对象的关系：力学对象电学对象(2 )分析电磁感应与电路综合问题的基本思路：应试技巧a.确定电源：用法拉第电磁感应定律和楞次定律(或右手定则)确定感应电动势的大小和方向；b.分析电路结构：根据 等效电源 和电路中其他元件的连接方式画出等效电路，注意区分内外电路，区分电动势和路端电压；c.由闭合电路欧姆定律、串并联电路关系、电功率公式、焦耳定律等列式联立求解。2.电磁感应中动力学问题的解题思路：(1 )找准主动运动者，用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向；(2 )根据等效电路图，求解回路中的感应电流大小及其方向，进而得到安培力的大小和方向；(3)分析安培力对导体运动状态的影响，定性分析导体的运动情况，从而得到感应电流的变化情况;(4 )由牛顿第二定律或平衡条件列方程求解。3.电荷量的计算：(1 )匝线圈加时间内产生的平均感应电动势E=t(2)由欧姆定律有后=永(3 )联立可得，通过的电荷量为q=i b t =空4.求解电磁感应中焦耳热的方法：(1)电路中感应电流恒定时，应用焦耳定律。=尸即求解。(2)导体切割磁感线运动时，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即 如-卬 安。(3 )根据能量守恒定律或功能关系求解焦耳热(克服安培力做的功)：安培力做功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁”，关系如下：做正功：电能整机械能，如电动机安培力做功 转化 翳 露 焦耳热或 做负功:机械能=电能坚 络 其 他形式，如发电机的能量真题回顾1.(20 19天津卷)如图所示，固定在水平面上间距为/的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN利尸。长度也为/、电阻均为R,两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量攵。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为8 P Q的质量为 根，金属导轨足够长，电阻忽略不计。(1)闭合S,若使尸。保持静止，需在其上加多大的水平恒力尸，并指出其方向;(2)断开s，尸。在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为丫 的加速过程中流过尸。的电荷量为q,求该过程安培力做的功w。【答案】（1）F =,方向水平向右（2）W -m v2-k q3R 2 3【解析】（1）设线圈中的感应电动势为E,由法拉第电磁感应定律后=丝，则E =k 设尸。与并联的电阻为我并，有闭合S时，设线圈中的电流为/,根据闭合电路欧姆定律得,E/-（3）姆+R设 PQ中的电流为。2,有/RQ=g/设 PQ受到的安培力为G，有F安=BIP Ql 保持PQ静止，由受力平衡，有F =F安 联立式得F =典 3R方向水平向右。（2）设 PQ由静止开始到速度大小为V的加速过程中，PQ运动的位移为X,所用时间为/,回路中的 磁 通 量 变 化 为 平 均 感 应 电 动 势 为 后，有其中=Blx设 P Q 中的平均电流为7,有-/=二 2R根据电流的定义得由动能定理，有Fx+W-mv2-0联立式得1 .2W=-mv2 kq2 .（2 0 1 9 新课标全国m卷）如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒况、c d 静止在导轨上。r=0 时，棒”6 以初速度小向右滑动。运动过程中，a b、始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用打、也表示，回路中的电流用/表示。下列图像中可能正确的是【答案】AC【解析】油 棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，则受到向左的安培力，从而向左做减速运动，；金属棒受向右的安培力作用而做加速运动，随着两棒的速度差的减小安培力减小，加速度减小，当两棒速度相等时，感应电流为零，最终两棒共速，一起做匀速运动，故最终电路中电流为0,故 A C 正确，B D 错误。3 .（2018全国I 卷）如图，两个线圈绕在同一根铁芯上，其中一线圈通过开关与电源连接，另一线圈与远处沿南北方向水平放置在纸面内的直导线连接成回路。将一小磁针悬挂在直导线正上方，开关未闭合时小磁针处于静止状态。下列说法正确的是A.开关闭合后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向里的方向转动B.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向里的方向C.开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N 极指向垂直纸面向外的方向D.开关闭合并保持一段时间再断开后的瞬间，小磁针的N 极朝垂直纸面向外的方向转动【参考答案】AD【命题意图】本题考查电磁感应、安培定则及其相关的知识点。【试题解析】开关闭合的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由南向北，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向里，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，选项A 正 确；开关闭合并保持一段时间后，左侧线圈中磁通量不变，线圈中感应电动势和感应电流为零，直导线中电流为零，小磁针恢复到原来状态，选 项 BC错 误；开关闭合并保持一段时间后再断开后的瞬间，左侧的线圈中磁通量变化，产生感应电动势和感应电流，由楞次定律可判断出直导线中电流方向为由北向南，由安培定则可判断出小磁针处的磁场方向垂直纸面向外，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，选项D 正确。4.（2017北京卷）发电机和电动机具有装置上的类似性，源于它们机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图1、图 2 所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为8 的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MM PQ 固定在水平面内，相距为L,电阻不计。电阻为R 的金属导体棒必垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v 平行于MN）向右做匀速运动。图 1轨道端点例P 间接有阻值为，的电阻，导体棒必受到水平向右的外力作用。图 2 轨道端点M P间接有直流电源，导体棒 通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为Io（1 ）求在。时间内，图 1“发电机”产生的电能和图2“电动机”输出的机械能。（2）从微观角度看，导体棒 中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。为了方 便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷。a.请在图3（图 1的导体棒）、图 4（图 2 的导体棒帅）中，分别画出自由电荷所受洛伦兹力的示意图。图3图4XXXaXXXXXXaXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXxXXXXXXXXXXXXXXXXXXeXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXB xXXXXXB xXXXXXXXbXXXXXXbXXXb.我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。那 么，导体棒油中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请以图2“电动机”为 例，通过计算分析说明。r2 2 A.【参考答案】（1）-B IL v lt（2.如图3、4 b.见解析R+rX X X X X X X j?X X X X XX、中 X X X X X图3图4【命题意图】本题结合综合考查了电磁感应现象中的力与能量问题。【试题解析】（1）图 1中，电路中的电流4=萼R+r棒 M 受到的安培力R=BI iLR2 尸U 2 A,在 加 时 间 内，“发电机”产 生 的 电 能 等 于 棒 必 克 服 安 培 力 做 的 功 稣=/必 f=一图 2 中，棒必受到的安培力FBI L在 加 时 间 内，“电动机”输出的机械能等于安培力对棒M 做的功后机=8心=8 必/(2)a.图 3 中，棒 向 右 运 动，由左手定则可知其中的正电荷受到6一”方向的洛伦兹力，在该洛伦兹力作用下，正电荷沿导体棒运动形成感应电流，有沿。一方向的分速度，受到向左的洛伦兹力作用；图 4中，在电源形成的电场作用下，棒必中的正电荷沿。一匕方向运动，受到向右的洛伦兹力作用，该洛伦兹力使导体棒向右运动，正电荷具有向右的分速度，又受到沿匕一。方向的洛伦兹力作用。如图3、4Ob.设自由电荷的电荷量为q,沿导体棒定向移动的速率为u如图4 所 示，沿棒方向的洛伦兹力f；=q v B，做负功叱=/；必/=垂直棒方向的洛伦兹力月=quB,做 正 功 叱=8必/=q u B v M所 示 叱=-叱，即导体棒中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零工 做负功，阻碍自由电荷的定向移动，宏观上表现为“反电动势 ，消耗电源的电能；月 做 正 功，宏观上表现为安培力做正功，使机械能增加。大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将电能转化为等量的机械 能，在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递能量的作用。5.(2017天津卷)电磁缓速器是应用于车辆上以提高运行安全性的辅助制动装置，其工作原理是利用电磁阻尼作用减缓车辆的速度。电磁阻尼作用可以借助如下模型讨论：如图所示，将形状相同的两根平行且足够长的铝条固定在光滑斜面上，斜面与水平方向夹角为仇一质量为m的条形磁铁滑入两铝条间，恰好匀速穿过，穿过时磁铁两端面与两铝条的间距始终保持恒定，其引起电磁感应的效果与磁铁不动、铝条相对磁铁运动相同。磁铁端面是边长为4 的正方形，由于磁铁距离铝条很近，磁铁端面正对两铝条区域的磁场均可视为匀强磁场，磁感应强度为B,铝条的高度大于d,电阻率为p。为研究问题方便，铝条中只考虑与磁铁正对部分的电阻和磁场，其他部分电阻和磁场可忽略不计，假设磁铁进入铝条间以后，减少的机械能完全转化为铝条的内能，重力加速度为g。(1)求铝条中与磁铁正对部分的电流/;(2)若两铝条的宽度均为b,推导磁铁匀速穿过铝条间时速度v 的表达式;(3)在其他条件不变的情况下，仅将两铝条更换为宽度b b的铝条，磁铁仍以速度1，进入铝条间，试简要分析说明磁铁在铝条间运动时的加速度和速度如何变化。r至*徐安 1.mgsind。帆g s i n。侈考答案】六犷(2 2方而 见 解 析【命题意图】本题以电磁缓冲器为背景设置题目，要求考生首先理解题意，抽象出物理模型，选择适当的物理规律列出方程求解。【试题解析】(I)磁铁在铝条间运动时，两根铝条受到的安培力大小相等均为尸安，有F安=I dB磁铁受到沿斜面向上的作用力为F,其大小为F=2F安磁铁匀速运动时受力平衡，则有F-mgsin 3=0“一，m g s i n 0联立可得/=2Bd(2)磁铁穿过铝条时，在铝条中产生的感应电动势E=Bdv铝条与磁铁正对部分的电阻为R,由电阻定律有dbE由欧姆定律有/=有R联立弟”翳膏（3）磁铁以速度V进入铝条间，恰好做匀速运动时，受 到 沿 斜 面 向 上 的 作 用 力 尸=丝 也=竺 _ 4R Pr y 2 12 1 f当 铝 条 的 宽 度 时，磁铁以速度v进入铝条间时，磁铁受到的作用力变为F,有 F -P可 见，FF=m g si n 8,磁铁受到的合力方向沿斜面向上，磁铁将减速下滑，随着速度减小，尸也随之减小，磁铁所受合力也减小，磁铁的加速度逐渐减小。磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直到F=m g si n 9,即减速 到 等 时，磁铁重新达到平衡状态，将匀速下滑。bG名校预测1.（2020四川省棠湖中学高二期中）如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为6 的斜面上，导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上.质量为加、电阻可以不计的金属棒就，在沿着斜面与棒垂直的恒力F 作用下沿导轨匀速上滑，并上升小 高度，在这一过程中（）A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于机与电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F 与重力的合力所做的功等于电阻R 上产生的焦耳热D.恒力F 与安培力的合力所做的功等于零2.（2020石嘴山市第三中学高三三模）如图所示，。反4 为一边长为/的正方形导线框，导线框位于光滑水平面内，其右侧为一匀强磁场区域，磁场的边界与线框的边c d 平行，磁场区域的宽度为2/,磁感应强度为8,方向竖直向下.线框在一垂直于 边的水平恒定拉力/作用下沿水平方向向右运动，直至通过磁场区域.M 边刚进入磁场时，线框开始匀速运动，规定线框中电流沿逆时针时方向为正，则导线框从刚进入磁场到完全离开磁场的过程中，。、分两端的电压U时及导线框中的电流i 随c d边的位置坐标X变化的图线可能正确是X X X XX X X X-2/-3 .（2 0 2 0 四川省东辰国际学校高二月考）两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上，导轨间距为d,在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻，在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场，将一质量为，小 阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上，给金属杆一沿斜面向上的大小为的初速度，当其沿导轨向上运动的位移大小为x 时，速度减为零，已知导轨的倾角为a、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为、重力加速度为g.则金属杆从出发到到达最高点的过程中，下列说法正确的是（）A.金属杆所受安培力的最大值为 丝”1RB.1 9金属杆克服女培力做的功为lm g x si n a +/j c o sa）C.1 2定值电阻产生的热量为/加 一 2 a +j Li c o sa）D.1 9金属杆减少的机械能为5-加 附”力。4 .（2 0 2 0 湖南省高三零模）如图所示，光滑、平行的金属轨道分水平段（左端接有阻值为R的定值电阻）和半圆弧段两部分，两段轨道相切