人教版2022年高中物理电磁感应知识汇总笔记.pdf

1 (每日一练每日一练)人教版人教版 20222022 年高中物理电磁感应知识汇总笔记年高中物理电磁感应知识汇总笔记 单选题 1、如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为1=B、2=2B。一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为2，则下列结论中正确的是（）A此过程中通过线框截面的电量为22 B此时线框的加速度为9222 C此过程中回路产生的电能为122 D此时线框中的电功率为92222 答案：B 解析：A感应电动势为 =2 感应电流为 =电荷量为 =联立解得 =322 选项 A 错误；B此时感应电动势 =22+2=32 线框电流为 =32 由牛顿第二定律得 2+=加速度 解得 加速度=9222 选项 B 正确；C由能量守恒定律得，此过程中回路产生的电能为 =12212（2）2=382 选项 C 错误；D此时线框的电功率为 3 =2=92224 选项 D 错误。故选 B。2、如图所示，一个闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并由静止释放，圆环摆动过程中经过有界的水平方向的匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，磁场方向垂直于圆环所在平面向里，若不计空气阻力，则（）A圆环向右穿过磁场后，还能摆到释放位置 B圆环离开磁场时具有收缩的趋势 C圆环将在磁场中不停地摆动 D圆环在磁场中运动时均有感应电流 答案：C 解析：A当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，机械能向电能转化，所以机械能不守恒，因此环向右穿过磁场后，不能摆到释放位置，故 A 错误；B圆环离开磁场时磁通量减少，由楞次定律（增缩减扩）可知：圆环离开磁场时具有扩张的趋势，故 B 错误；C在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置，故 C 正确；D圆环在磁场中运动时，因穿过其磁通量不变，不会产生感应电流，故 D 错误。故选 C。4 3、如图所示，光滑导电圆环轨道竖直固定在匀强磁场中，磁场方向与轨道所在平面垂直，导体棒ab的两端可始终不离开轨道无摩擦地滑动，在ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，关于ab棒中的感应电流情况，正确的是()A先有从a到b的电流，后有从b到a的电流 B先有从b到a的电流，后有从a到b的电流 C始终有从b到a的电流 D始终没有电流产生 答案：D 解析：以ab棒与大圆弧或小圆弧组成的回路为研究对象，当ab由图示位置释放，直到滑到右侧虚线位置的过程中，穿过这两个回路的磁通量始终不变，故始终没有感应电流产生故 ABC 错误，D 正确 4、法拉第通过精心设计的一系列试验，发现了电磁感应定律，将历史上认为各自独立的学科“电学”与“磁学”联系起来。在下面几个典型的实验设计思想中，所作的推论后来被实验否定的是（）A既然磁铁可使近旁的铁块带磁，静电荷可使近旁的导体表面感应出电荷，那么静止导线上的稳恒电流也可在近旁静止的线圈中感应出电流 B既然磁铁可在近旁运动的导体中感应出电动势，那么稳恒电流也可在近旁运动的线圈中感应出电流 C既然运动的磁铁可在近旁静止的线圈中感应出电流，那么静止的磁铁也可在近旁运动的导体中感应出电动势 D既然运动的磁铁可在近旁的导体中感应出电动势，那么运动导线上的稳恒电流也可在近旁的线圈中感应出5 电流 答案：A 解析：A静止导线上的稳恒电流产生稳定的磁场，穿过静止线圈的磁通量没有变化，不能在静止的线圈中感应出电流。符合题意，A 正确；B稳恒电流产生的磁场是稳定的，穿过在近旁运动的线圈的磁通量可能变化，可在近旁运动的线圈中感应出电流。不符合题意，B 错误；C静止的磁铁周围的磁场是稳定的，在其近旁运动的导体中可切割磁感线产生感应出电动势。不符合题意，C错误；D运动导线上的稳恒电流在空间产生的磁场是变化的，穿过近旁线圈中的磁通量在变化，可感应出电流。不符合题意，故 D 错误。故选 A。5、如图，两条间距为L的平行金属导轨位于同一水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻；一金属棒垂直放置在两导轨上；在MN左侧面积为S的圆形区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B随时间t的变化关系为B=kt，式中k为常量，且k0；在MN右侧区域存在一与导轨垂直、磁感应强度大小为B0、方向垂直纸面向里的匀强磁场。t=0 时刻，金属棒从MN处开始，在水平拉力F作用下以速度v0向右匀速运动。金属棒与导轨的电阻及摩擦均可忽略。则（）6 A在t时刻穿过回路的总磁通量为B0Lv0t B电阻R上的电流随时间均匀增大 C在时间 t内流过电阻的电荷量为+00t D金属棒所受的水平拉力F随时间均匀增大 答案：C 解析：A根据题图可知，MN左边的磁场方向与右边的磁场方向相同，则穿过回路的总磁通量即为两边磁通量之和，在t(t0)时刻穿过回路的总磁通量为 =1+2=+00 故 A 错误；B根据法拉第电磁感应定律得，回路中产生总的感应电动势为 =1+2=+00=+00 由闭合电路欧姆定律有 =+00 则电阻R上的电流为恒定电流，故 B 错误；C在时间 t内流过电阻的电荷量为 =+00 故 C 正确；D金属棒受到的安培力大小为 A0 保持不变，金属棒匀速运动，水平拉力大小等于安培力大小，所以水平拉力F保持不变，故 D 错误。7 故选 C。多选题 6、如图所示，足够长的水平导轨上，有两导体棒AB和CD，导轨处在竖直向上的匀强磁场中，导体棒和导轨始终接触良好，导轨宽度为l，两导体棒质量均为m，电阻均为R，其他电阻不计，不计一切摩擦。现给导体棒 CD一个初速度v0，若AB棒固定，待系统稳定时，通过CD棒的电荷量为q，则（）A通过CD棒的电流方向为D到C B匀强磁场的磁感应强度大小为0 C当通过CD棒的电荷量为2时，CD棒上的发热量为mv02 D若AB棒不固定，当系统稳定时，通过CD棒的电荷量为02 答案：BD 解析：A根据右手定则，通过CD棒的电流方向为C到D，选项 A 错误；B当AB棒固定且系统稳定时，CD棒的速度为 0，根据动量定理可得 =0 0 =解得 =0 选项 B 正确；8 C当通过CD棒的电荷量为2时，设CD棒的速度为1，根据 1=1 0 2=1 解得 1=02 CD棒上的发热量 =12 120212(02)2=31602 选项 C 错误；D若AB棒不固定，则系统稳定后，二者速度相同，两根导体棒组成的系统所受合力为 0，满足动量守恒的条件，可得 0=22 对CD棒，根据动量定理可得 2=2 0=2 解得=02 选项 D 正确。故选 BD。7、如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置II时，线框的速度始终为v，则下列说9 法正确的是（）A在位置 II 时外力为222 B在位置 II 时线框中的电功率为4222 C此过程中产生的电能为323 D此过程中通过导线横截面的电荷量为2 答案：BC 解析：A在位置时，根据右手定则知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向，所以总电流 =2 线框左右边所受安培力的方向均向左，所以 =2 得 =422 故 A 错误；B此时线框中的电功率为 =4222 10 故 B 正确；C金属线框从开始至位移为L的过程，产生的电能 =121=()2=23 从位移为L到为32 的过程，产生的电能 =22=(2)22=223 所以整个过程产生的电能为323，故 C 正确；D此过程穿过线框的磁通量的变化为 0，通过线框横截面的电荷量为 =0 故 D 错误。故选 BC。8、如图，两根足够长，电阻不计的光滑平行金属导轨，固定在同一水平面上，其间距为 1m，左端通过导线连接一个R=1.5的定值电阻。整个导轨处在磁感应强度大小B=0.4T 的匀强磁场中，磁场方向竖直向下，质量m=0.2kg、长度L=1m、电阻r=0.5的匀质金属杆垂直导轨放置，且与导轨接触良好，在杆的中点施加一个垂直金属杆的水平拉力F，使其静止开始运动。拉力F的功率P=2W 保持不变，当金属杆的速度v=5m/s 时撤去拉力F。下列说法正确的是（）A若不撤去拉力F，金属杆的速度会大于 5m/s B金属杆的速度为 4m/s 时，其加速度大小可能为 0.9m/s2 C从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程，通过金属杆的电荷量为 2.5C 11 D从撤去拉力F到金属杆停下的整个过程，金属杆上产生的热量为 2.5J 答案：BC 解析：A若不撤去拉力F，对棒由牛顿第二定律有 =+当=0时，速度达到最大，联立各式解得最大速度为 m=(+)22=5m/s 即杆的最大速度不会超过 5m/s，故 A 错误；B若在 F 撤去前金属杆的切割速度1=4m/s时，代入各式可得加速度为 =1221+=0.9m/s2 撤去F后棒减速的速度为2=4m/s时，加速度为=222+=1.6m/s2 故金属杆的速度为 4m/s 时，其加速度大小为 0.9m/s2或 1.6m/s2，故 B 正确；C从撤去拉力F到金属杆停下，棒只受安培力做变减速直线运动，取向右为正，由动量定理有 =0 而电量的表达式 =12 可得 =2.5C 故 C 正确；D从撤去拉力F到金属杆停下的过程由动能定理 安=0 122 而由功能关系有 安=另金属杆和电阻 R 串联，热量比等于电阻比，有 1=+联立解得 1=0.625J 故 D 错误；故选 BC。填空题 9、在下图所示的电路中，若线圈L的电阻L与灯泡A的电阻A相等，则开关 S 断开前后，通过线圈L的电流随时间变化的图像是图中的_，通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的_。若L远小于A，则开关 S 断开前后，通过线圈L的电流随时间变化的图像是图中的_，通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的_。13 A B C D 答案：A C B D 解析：1 2 线圈L的电阻L与灯泡A的电阻A相等，则开关闭合时，通过两者的电流相等，开关 S 断开前后，由于线圈的自感，通过灯泡的电流大小相同方向相反，之后电流逐渐减小到 0，故通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的 C。通过线圈L的电流方向不会变化，断开开关后，电流由最初值逐渐减小到 0，即为图 A。3 4 若L远小于A，则开关闭合时，通过线圈的电流远大于通过灯泡的电流，开关 S 断开后瞬间，由于线圈的自感，通过灯泡的电流跟原方向相反，大小与线圈原电流大小相同，即通过灯泡A的电流随时间变化的图像是图中的 D。通过线圈L的电流方向不会变化，断开开关后，电流由最初值逐渐减小到 0，即为图 B。10、如图所示，光滑绝缘水平面上，一正方形线圈以初速度0进入一匀强磁场，磁场宽度大于线圈的宽度。当线圈完全离开磁场区域时，其速度大小变为130，在进入磁场跟离开磁场的过程中，通过线圈横截面的电荷量之比为_，线圈产生的热量之比为_。答案：11 53 解析：1由法拉第电磁感应定律可得=14 设回路电阻为R，感应电流=通过线圈横截面的电荷量 =联立可得 =进、出磁场过程中，磁通量的变化量相同，故通过线圈横截面的电荷量之比为 11。2线圈进入磁场时产生的瞬时感应电动势E=BLv，电流为 =取极端时间，速度变为v1，以运动方向为正方向，由动量定理可得 =1 0 联立可得 22=1 0 又=，代入可得 22=1 0 同理，线圈离开磁场时满足 22=130 1 进、出磁场时的位移相同，故 1 0=130 1 15 可解得进入磁场时的速度为=230，进出磁场过程中由能量守恒可得产生的热量分别为 1=120212(230)2 2=12(230)212(130)2 对比可得12=53。