11-19年高考物理真题分专题汇编之055法拉第电磁感应定律.pdf

11-1911-19 年高考物理真题分专题汇编之年高考物理真题分专题汇编之 055055 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律1.20141.2014 年物理江苏卷年物理江苏卷1如图所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中.在 t 时间内，磁感应强度的方向不变，大小由 B 均匀地增大到 2B在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（B）Ba2nBa2Ba2nBa2nBa2ABCDt2t2tt【解析】当磁场增强时线圈中产生感生电动势，由法拉第电磁感应定律E BB 12nS na，选项 B 正确ttt 22.20142.2014 年理综安徽卷年理综安徽卷20英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电量为+q 的小球。已知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是（D）A0B212r qk22B+qC2r qkDr qkE【解析】由法拉第电磁感应定律得感生电动势：2B2r kr2，而电场力做功W=qU，tt小球在环上运动一周 U=E，故W qkr。D 正确。3.20133.2013 年新课标年新课标 I I 卷卷17.如图.在水平面（纸面）内有三报相同的均匀金属棒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（A）iitBiiNacMbOAtOOCtODt【解析】设“V”字形导轨夹角为 2，MN 向右匀速运动运动的速度为v，根据法拉第电磁感应定律：BLv B2vttanv，设回路中单位长度的导线的电阻为RO，vt)，cosB2vttanvBvtan根据欧姆定律：I 常数，A 选项对。vt1R总R(2vttan 2)R0(tan)0coscosR总 R0(L 24.20134.2013 年北京卷年北京卷17.如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN 在平行金属导轨上以速度 v 向右匀速滑动，MN 中产生的感应电动势为El；若磁感应强度增为 2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻 R 的电流方向及 E1与 E2之比 ElE2分别为（C）Aca，21Bac，21Cac，12Dca，12【解析】据右手定则可直接判断出感应电流的方向为ac，由导体棒切割磁感线产生的感应电动势的表达式可知若磁感应强度增为2B,其他条件不变，MN 中产生的感应电动势变为原来的2 倍，本题选 C。5.20175.2017 年新课标年新课标 I I 卷卷 18扫描对到显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺寸上的形貌，为了有效隔离外界震动对 STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小震动，如图所示，无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右震动的衰减最有效的方案是（A）STM 扫描头aRcMbvBNd可加磁场区底盘紫铜薄板ABCD【解析】感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发上变化，在 A 图中系统震动时在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的震动，故 A 正确；而B、C、D 三个图均无此现象，故错误。6.20126.2012 年理综北京卷年理综北京卷19.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关 S 和电源用导终连接起来后.将一金属套环置于线圈L 上，且使铁芯穿过套环。闭合开关 S 的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器套环铁芯线圈材再探究此实验。他连接好电路，经重复试验，线圈上的套环均末动。对比老师演示的实验，下列四个选项中.导致套环未动的原因可能是（D）A.线圈接在了直流电源上.B.电源电压过高.C.所选线圈的匝数过多，D.所用套环的材料与老师的不同解析：在开关闭合的瞬间，线圈中的电流变大，磁场变强，穿过金属套环的磁通量变大，在金属套环内产生感应电流。感应磁场必然阻碍原磁场的增大，所以金属套环会受到线圈的斥力而跳起。在实验时电源一般采用直流电源，电压不能太大（以不烧导线和电源的条件下电压大现象明显），所选线圈的匝数越多，现象也越明显。如果该学生所用套环的材料为非金属，则不会观察到“跳环实验”。答案 D。7.20127.2012 年理综新课标卷年理综新课标卷19.如图，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 匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的B0OB变化率的大小应为（C）tA.4B0B.2B0C.B0B0D.2解析匀速转动时感应电动势与磁场变化时感应电动势相同即可。匀速转动时感应电动势BR212。二者相等可得答案。E BR式中 R 为半径。磁场变化时感应电动势E t228.20148.2014 年理综山东卷年理综山东卷16、如图，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好。在向右匀速通过M、N 两区的过程中，导体棒所受安培力分别用 FM、FN表示。不计轨道电阻。以下叙述正确的是A、FM向右B、FN向左C、FM逐渐增大D、FM逐渐减小【答案】BCD【解析】根据楞次定律，在 M 区受安培力的方向也向左，在 N 区受安培力的方向也向左，因此选R导体棒INMvB2L2v,由于在 M项 B 正确 A 错误；根据法拉第电磁感应定律，可知受到安培力的大小F BIL R区磁感应强度越来越大，因此安培力 FM越来越大，而在 N 区磁感应强度越来越小，因此安培力FM越来越小，选项 CD 都正确。9.20129.2012 年理综四川卷年理综四川卷20半径为 a 右端开小口的导体圆环和长为2a 的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v 平行于直径 CD 向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心 O 开始，杆的位置由 确定，如图所示。则A=0 时，杆产生的电动势为 2BavB=时，杆产生的电动势为3Bav3BOaDvC2B2avC=0 时，杆受的安培力大小为(2)R03B avD=时，杆受的安培力大小为3(53)R02答案：AD解析：=0 时,杆长为 2a，由 E=BLv=2Bav 可知 A 正确；=/3 时，杆长为 a，E=BLv=Bav，故 B 错；因为安培力 F=B2L2v/R总，=0 时,R总=（+2）aR0,=/3 时，R总=（5/3+1）aR0，代入可知 C 错D 对。正确答案：AD10.201110.2011年理综广东卷年理综广东卷15将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是A感应电动势的大小与线圈的匝数无关B穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大C穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大D感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答：C【解析】由法拉第电磁感应定律，E nSB，选项 A 错误。穿过线圈的磁通量越大，并 ntt不代表穿过线圈的磁通量变化率大，选项B 错误，C 正确。由楞次定律感应电流的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化，感应电流的磁场方向与原磁场方向有时相同，有时相反。选项 D 错误。11.201411.2014年理综新课标卷年理综新课标卷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合成一闭合回路，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【答案】D【解析】本题考查了感应电流产生的条件产生感应电流的条件是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就会产生感应电流本题中的A、B 选项都不会使电路中的磁通量发生变化，不满足产生感应电流的条件，故不正确C 选项虽然在插入条形磁铁瞬间电路中的磁通量发生变化，但是当人到相邻房间时，电路已达到稳定状态，电路中的磁通量不再发生变化，故观察不到感应电流在给线圈通电、断电瞬间，会引起闭合电路磁通量的变化，从而引起另一个线圈电路磁通量的变化产生感应电流，因此D 选项正确12.201812.2018 年海南卷年海南卷 7如图，在磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中，有一面积为S 的矩形单匝闭合导线框 abcd，ab 边与磁场方向垂直，线框的电阻为R。使线框以恒定角速度 绕过 ad、bc 中点的轴旋转。下列说法正确的是（AC）A线框 abcd 中感应电动势的最大值是BSB线框 abcd 中感应电动势的有效值是BSC线框平面与磁场方向平行时，流经线框的电流最大D线框平面与磁场方向垂直时，流经线框的电流最大解析：线框平面与磁场方向平行时，线框的两边都切割磁感应线，产生的感应电动势最大，最大值为Em 2BLv 2BLbadBcl BS，选项 A 正确；此时流经线框的电流最大，C 正确；线框 abcd 中2感应电动势的有效值是E 2Em2BS，选项B 错误；线框平面与磁场方向垂直时即中性面，22线框不切割磁感应线，不产生感应电动势，流经线框的电流为零，D 错误。故选 AC。13.201813.2018 年全国卷年全国卷 I I、17如图，导体轨道OPQS 固定，其中PQS 是半圆弧，Q 为半圆弧的中点，O为圆心。轨道的电阻忽略不计。OM 是有一定电阻、可绕O 转动的金属杆，M 端位于 PQS 上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现使OM 从OQ 位置以恒定的角速度逆时针转到OS 位置并固定（过程 I）；再使磁感应强度的大小以一定的变II 中，化率从 B 增加到B（过程 II）。在过程 I、流过 OM 的电荷量相等，则MSD2QPB等于（B）B537BC424OA解析：过程回路中磁通量的变化11BR2，设 OM 的电阻为 R，流过 OM 的电荷量Q 1。14R过程回路中磁通量的变化21(B B)R2，流过 OM 的电荷量Q22。由题意在过程 I、2RII 中，流过 OM 的电荷量相等，即Q2=Q1，联立解得B3。选项 B 正确。B214.201814.2018 年全国卷年全国卷 IIIIII、20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i，i的变化如图（b）所示，规定从Q 到 P 为电流正方向。导线框 R 中的感应电动势（AC）TA在t 时为零4PRiB在t T时改变方向20Q图（a）T4T23T4TtTC在t 时最大，且沿顺时针方向2图（b）D在t T时最大，且沿顺时针方向解析：由图（b）可知，导线 PQ 中电流在 t=T/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 t=T/4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 PQ 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 t=T/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t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项 D 错误。故选 AC.15.201415.2014 年理综新课标卷年理综新课标卷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，测得 cd 间的的电压如图（b）所示，已知线圈内部的磁场与流经的电流成正比，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：（C）i0t123Ai0t123Bi0t123C0it123Dd图(a)cab0Ucdt123图(b)【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势Ucd即 cd 线圈中的电压UcdB S，由于tt磁场是线圈 ab 中的电流产生的，所以B I，故UcdI，即 cd 中电压大小与 ab 线圈电流的t变化率成正比，根据图 b 可知 00.5s 和 0.51.5s 电流的变化率大小相等，方向相反，所以 C 正确16.201416.2014 年物理江苏卷年物理江苏卷7如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有（AB）A 增加线圈的匝数B 提高交流电源的频率C 将金属杯换为瓷杯D 取走线圈中的铁芯【解析】此电路为电磁炉模型的简化，利用的是电磁感应现象。当铁芯铁芯通交流电时，金属杯底可以看做金属环拼接而成，内部会产生感应电流。增加线圈的匝数，磁场增强，感应电流变大，加热功率变大，水沸腾的更快，A 项正确。提高电流的频率，可以提高磁场的变化率，同样可使感应电流变大，B 项正确；换成瓷杯，不能发生电磁感应现象，不能加热水，C 项错误；取走铁芯，磁场变弱，电磁感应现象变弱，D 项错误。17.201517.2015 年理综新课标卷年理综新课标卷 15.如图，直角三角形金属框放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于 ab 边向上。当金属框绕 ab 边以角速度 逆时针转动时，a、b、c 三点的电势分别为Ua、Ub、Uc.已知 bc 边的长度为 l。下列判断正确的是（C）AUa Uc，金属框中无电流BUb Uc，金属框中电流方向沿 a-b-c-aC.Ubc-Bl2D.UbcbcBa12，金属框中无电流12Bl，金属框中电流方向沿a-c-b-a212Bl，故 C 正确，ABD 错。2解析：当金属框绕 ab 边以角速度 逆时针转动时，穿过直角三角形金属框abc 的磁通量恒为 0，所以没有感应电流，由右手定则可知，c 点电势高，Ubc-18.201518.2015 年江苏卷年江苏卷 13.(15 分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径 r=5.0 cm，线圈导线的截面积 A=0.80 cm2，电阻率 =1.5m.如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从 1.5 T 均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻 R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E；(3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q.B解：(1)由电阻定律得R 2r代入数据得 R=6103ABr2(2)感应电动势E 代入数据得 E=410-2VtE2(3)由焦耳定律得Q t代入数据得 Q=410-8JR19.201519.2015 年海南卷年海南卷 2如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v 运动时，棒两端的感应电动势大小为。则Bvv等于（B）A.21B.C.1D.222解析：设折弯前导体切割磁感线的长度为L，折弯后，导体切割磁场的有效长度为222L2L22，故产生的感应电动势为，所以，Blv BLv l()()L222222B 正确。20.201420.2014 年理综四川卷年理综四川卷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 0.1。此时在整个空间加方向与水平面成300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：At=1s 时，金属杆中感应电流方向从C 至 DBt=3s 时，金属杆中感应电流方向从D 至 CCt=1s 时，金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1NDt=3s 时，金属杆对挡板H 的压力大小为 l.2N【答案】AC【解析】由于 B=(0.4-0.2t)T，在 t=1s 时穿过平面的磁通量向下并减少，则根据楞次定律可以判断，通过金属杆中感应电流方向从C 到 D，所以 A 正确。在 t=3s 时穿过平面的磁通量向上并增加，则根据楞次定律可以判断，通过金属杆中感应电流方向仍然是从C 到 D，所以 B 错误。由法拉第电磁感应定律得：E DB30HPCBES sin300 0.1V,由闭合电路欧姆定律得电路电流I 1A，在t=1stR时，由于 B 方向向下，电流方向从C 到 D，金属杆对挡板 P 的压力是水平向右；FP BILsin300 0.1N，在 t=3s 时，由于B 方向向上，电流方向从C 到 D，金属杆对挡板H 的压力是水平向左，FN BILsin300 0.1N，所以 C 正确。21.201421.2014 年理综浙江卷年理综浙江卷24.（20 分）其同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R=0.1m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒 OA，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为 r=R/3 的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m=0.5kg 的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。a 点与导轨相连，m第 24 题图rBRAaUbOb 点通过电刷与 O 端相连。测量 a、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h=0.3m 时，测得U=0.15V。（细线与圆盘间没有滑动国，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度 g=10m/s2）（1）测 U 时，a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？（2）求此时铝块的速度大小；（3）求此下落过程中铝块机械能的损失。【解析】(1)根据右手定则可判断 a 点为电源的正极，故 a 点相接的是电压表的正极。(2)由电磁感应定律得U E,t111BR2U BR2v rR22312mv 0.5J2联立解得 v=2 m/s（3）E mgh 22.201622.2016 年新课标卷年新课标卷 20法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、Q 分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中。圆盘旋转时，关于流过电阻R 的电流，下列说法正确的是A若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a 到 b 的方向流动baPRQBC若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D若圆盘转动的角速度变为原来的2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的2 倍【答案】AB0lBl2E【解析】由电磁感应定律得E Bl，I，故一定时，电流大小恒定，选项A22R正确；由右手定则知圆盘中心为等效电源正级，圆盘边缘为负极，电流经外电路从 a 经过 R 流到 b，选项 B 正确；圆盘转动方向不变时，等效电源正负极不变，电流方向不变，故选项C 错误；E2B2l42P，角速度加倍时功率变成4 倍，选项 D 错误，故选 AB。R4R