专题13电磁感应（练习）（解析版）.docx

专题13电磁感应目录号点Ol电磁感应定律及其应用2考向一法拉第电磁感应定律的应用2考向二“三个定则、一个定律”的综合应用5考向三自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼6号点02电磁感应定律及其应用11考向一电磁感应中的图像问题11考向二电磁感应中的电路问题14脓Ol电磁感应定律及其应用考向一法拉第电磁感应定律的应用1（2021重庆高考真题）某眼动仪可以根据其微型线圈在磁场中随眼球运动时所产生的电流来追踪眼球的运动。若该眼动仪线圈面积为S,匝数为M处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面最初平行于磁场，经过时间，后线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为。处，则在这段时间内，线圈中产生的平均感应电动势的大小和感应电流的方向（从左往右看）为（）【答案】AD.NBScosONBSCOSO顺时针【详解】经过时间1,面积为S的线圈平面逆时针转动至与磁场夹角为处,磁通量变化为M）=BSSind由法拉第电磁感应定律，线圈中产生的平均感应电动势的大小为石=N等=您平'由楞次定律可判断出感应电流方向为逆时针方向。故选Ao2. （202卜山东高考真题）迷你系绳卫星在地球赤道正上方的电离层中，沿圆形轨道绕地飞行。系绳卫星由两子卫星组成，它们之间的导体绳沿地球半径方向，如图所示。在电池和感应电动势的共同作用下，导体绳中形成指向地心的电流，等效总电阻为人导体绳所受的安培力克服大小为了的环境阻力，可使卫星保持在原轨道上。已知卫星离地平均高度为H,导体绳长为H）,地球半径为凡质量为M,轨道处磁感应强度大小为8,方向垂直于赤道平面。忽略地球自转的影响。据此可得，电池电动势为（赤道平面、【答案】A【详解】根据gTtt=/777,可得卫星做圆周运动的线速度y=J3-,根据右手定则可知，导(R+H)-(R+H)Yr+H体绳产生的感应电动势相当于上端为正极的电源,其大小为E=或丫，因导线绳所受阻力f与安培力Fi.则安培力与速度方向相同，可知导线绳中的电流方向向下，即电池电动势大于导线绳切割磁感线产生的电frBL动势，可得f=B之2故选Ao3. (2022北京高考真题)指南针是利用地磁场指示方向的装置，它的广泛使用促进了人们对地磁场的认识。现代科技可以实现对地磁场的精确测量。(1)如图1所示，两同学把一根长约Iom的电线两端用其他导线连接一个电压表，迅速摇动这根电线。若电线中间位置的速度约IOms,电压表的最大示数约2mV。粗略估算该处地磁场磁感应强度的大小8后；图1(2)如图2所示，一矩形金属薄片，其长为m宽为儿厚为c。大小为/的恒定电流从电极P流入、从电极Q流出，当外加与薄片垂直的匀强磁场时，M、N两电极间产生的电压为U。已知薄片单位体积中导电的电子数为，电子的电荷量为e。求磁感应强度的大小8；，BMN（3）假定（2）中的装置足够灵敏，可用来测量北京地区地磁场磁感应强度的大小和方向，请说明测量的思路。【答案数量级为I0-5T;（2）B=-U;（3）见解析【详解】（I）由E=BLV可估算得该处地磁场磁感应强度B地的大小的数量级为10-5T。（2）设导电电子定向移动的速率为V,1时间内通过横截面的电量为Aq,有/=nebcvr导电电子定向移动过程中，在MN方向受到的电场力与洛伦兹力平衡，有二=evB（3）如答图3建立三维直角坐标系OXyZ设地磁场磁感应强度在三个方向的分量为Bx、By、Bz°把金属薄片置于XOy平面内，M、N两极间产生电riPC压UZ仅取决于Bz。由（2）得B二=竿U,由UZ的正负（M、N两极电势的高低）和电流I的方向可以确定BZ的方向。同理，把金属薄片置于XOZ平面内，可得By的大小和方向；把金属薄片置于yz平面内，可得BX的大小和方向，则地磁场的磁感应强度的大小为B=yB"4+根据Bx、By、BZ的大小和方向可确定此处地磁场的磁感应强度的方向。4. （2023湖南校联考三模）一根带有绝缘皮的硬质长细导线顺次绕成如图所示的线圈，线圈中大圆、小圆在同一平面内且相切，其中大圆的面积为，小圆的面积均为S2。垂直线圈平面方向有一随时间，变化的匀强磁场，磁感应强度大小随时间，的变化规律为3=5）+灯，综和左均为常量且4>0。则线圈中总的感应电【答案】CC.ksi-4S2D.Ar(5l+4S2)【详解】由法拉第电磁感应定律可得大圆线圈产生的感应电动势EL等=詈SL母，每个小风线圈产生的感应电动势-4X等=4喈SL4格，由线圈的绕线方式和楞次定律可得大、小圆线圈产生的感应电动势方向相反，所以线圈中总的感应电动势大小为E=&-弓=HSl-4S2L故选C。考向二“三个定则、一个定律”的综合应用5. （2023海南高考真题）汽车测速利用了电磁感应现象，汽车可简化为个矩形线圈。仪以埋在地下的线圈分别为1、2,通上顺时针（俯视）方向电流，当汽车经过线圈时（）A.线圈1、2产生的磁场方向竖直向上B.汽车进入线圈1过程产生感应电流方向为而CdC.汽车离开线圈1过程产生感应电流方向为他CdD.汽车进入线圈2过程受到的安培力方向与速度方向相同【答案】C【详解】A.由题知，埋在地下的线圈1、2通顺时针（俯视）方向的电流，则根据右手螺旋定则，可知线圈1、2产生的磁场方向竖直向下，A错误；B.汽车进入线圈1过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb（逆时针），B错误；C.汽车离开线圈1过程中，磁通量减小，根据楞次定律可知产生感应电流方向为abed（顺时针），C正确；D.汽车进入线圈2过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为adcb（逆时针），再根据左手定则，可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反,D错误。故选C。6. （2（）23河北高考真题）（多选）如图，绝缘水平面上四根完全相同的光滑金属杆围成矩形，彼此接触良好，匀强磁场方向竖直向下。金属杆2、3固定不动，1、4同时沿图箭头方向移动，移动过程中金属杆所围成的矩形周长保持不变。当金属杆移动到图位置时，金属杆所围面积与初始时相同。在此过程中（）A.金属杆所围回路中电流方向保持不变B.通过金属杆截面的电荷量随时间均匀增加C.金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反D.金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同【答案】CD【详解】A.由数学知识可知金属杆所围回路的面积先增大后减小，金属杆所围回路内磁通量先增大后减小，根据楞次定律可知电流方向先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误；B.由于金属杆所围回路的面积非均匀变化，故感应电流的大小不恒定，故通过金属杆截面的电荷量随时间不是均匀增加的，故B错误；CD.由上述分析，再根据左手定则，可知金属杆1所受安培力方向与运动方向先相同后相反，金属杆4所受安培力方向与运动方向先相反后相同，故CD正确。故选CDo考向三自感、涡流、电磁驱动和电磁阻尼7. （2021浙江高考真题）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于.A.平面abed B.平面况作C.平面abg力D.平面aehd【答案】D【详解】变压器的正视图如图:硅钢片所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。故选D。8. （2021北京高考真题）类比是研究问题的常用方法。（1）情境1：物体从静止开始下落，除受到重力作用外，还受到一个与运动方向相反的空气阻力/=初（&为常量）的作用。其速率U随时间，的变化规律可用方程GTo=m?（式）描述，其中巾为物体质量，AtG为其重力。求物体下落的最大速率小。（2）情境2：如图1所示，电源电动势为E线圈自感系数为电路中的总电阻为R闭合开关S,发现电路中电流/随时间，的变化规律与情境1中物体速率y随时间f的变化规律类似。类比式，写出电流/随时间，变化的方程；并在图2中定性画出/T图线。1.%Y7ElJ图1图2（3）类比情境1和情境2中的能量转化情况，完成下表。情境1情境2物体重力势能的减少量物体动能的增加量电阻R上消耗的电能【答案】小C =；（3）见解析【详解】（1）当物体卜.落速度达到最大速度%时，加速度为零，有G=a.由闭合电路的欧姆定理有LM=%b.由自感规律可知，线圈产生的自感电动势阻碍电流，使它逐渐变大，电路稳定后自感现象消失，I-I图线如答图2（3）各种能晟转化的规律如图所示情境1情境2电源提供的电能线圈磁场能的增加量克服阻力做功消耗的机械能9. （2021浙江高考真题）种探测气体放电过程的装置如图甲所示，充满岚气（Ne）的电离室中有两电极与长直导线连接，并通过两水平长导线与高压电源相连。在与长直导线垂直的平面内，以导线为对称轴安装一个用阻值凡二IoC的细导线绕制、匝数N=51（）3的圆环形螺线管，细导线的始末两端c、d与阻值R=90Q的电阻连接。螺线管的横截面是半径=1.0xl（2m的圆，其中心与长直导线的距离r=0.1m。气体被电离后在长直导线回路中产生顺时针方向的电流/,其/T图像如图乙所示。为便于计算，螺线管内各处1.I的磁感应强度大小均可视为=y,其中k=210-7Tm/AO（1）求06.0xl0-3s内通过长直导线横截面的电荷量Q（2）求3.0x10-k时，通过螺线管某一匝线圈的磁通量:（3）若规定CfAfd为电流的正方向，在不考虑线圈自感的情况下，通过计算，画出通过电阻R的4一，图像；（4）若规定cRd为电流的正方向，考虑线圈自感，定性画出通过电阻R的iT图像。【答案】（1）=0.5C;（2）=6.28×IO-8Wb;（3）见解析；（4）见解析（详解】（1）由电量和电流的关系夕=可知/图像下方的面积表示电荷量，因此有Q=ll+/22+TM代入数据解得Q=05C（2）由磁通量的定义可得0=胡=条'命代入数据可得=6.28×108Wb（3）在07.0x10-%时间内电流均匀增加，有楞次定律可知感应电流的方向cRfd,产生恒定的感应pb-4l+4,r,7NlUra'/电动势E=N=×一rrrE由闭合回路欧姆定律可得%=生代入数据解得&=3.14x10TA在LOXl（T%5.0x10-%电流恒定，穿过圆形螺旋管的磁场恒定，因此感应电动势为零，感应电流为零，而在5.0l（）7s6.0xl（3s时间内电流随时间均匀变化，斜率大小和07.0x10%大小相同，因此电流大小相同，由楞次定律可知感应电流的方向为dRc,则图像如图所示10-3AA3.14:III011111111U1.02.03.04.05：06；07.0r10-3s-3.M-（4）考虑自感的情况下，线框会产生自感电动势阻碍电流的变化，因此开始时电流是缓慢增加的，过一段时间电路达到稳定后自感消失，电流的峰值和之前大小相同，在1.0×103s5.0x10-35时间内电路中的磁通量不变化电流要减小为零，因此自感电动势会阻碍电流的减小，使得电流缓慢减小为零。同理，在5.0×103s-6.0×10内电流缓慢增加，过一段时间电路达到稳定后门感消失，在6.0x10、之后，电路中的磁通量不