2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項(xiàng)版匯編專題06電磁感應(yīng)含解析.doc

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2019-2020年高考物理高考題和高考模擬題分項(xiàng)版匯編專題06電磁感應(yīng)含解析 1．【xx新課標(biāo)Ⅰ卷】掃描隧道顯微鏡（STM）可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示。無擾動時(shí)，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現(xiàn)擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是 【答案】A 【解析】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件是閉合回路中的磁通量發(fā)上變化。在A圖中系統(tǒng)振動時(shí)在磁場中的部分有時(shí)多有時(shí)少，磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，阻礙系統(tǒng)的振動，故A正確；而BCD三個(gè)圖均無此現(xiàn)象，故錯(cuò)誤。 【考點(diǎn)定位】感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件 【名師點(diǎn)睛】本題不要被題目的情景所干擾，抓住考查的基本規(guī)律，即產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，有感應(yīng)電流產(chǎn)生，才會產(chǎn)生阻尼阻礙振動。 2．【xx新課標(biāo)Ⅲ卷】如圖，在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中有一U形金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面與磁場垂直。金屬桿PQ置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌形成閉合回路PQRS，一圓環(huán)形金屬線框T位于回路圍成的區(qū)域內(nèi)，線框與導(dǎo)軌共面?，F(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動，在運(yùn)動開始的瞬間，關(guān)于感應(yīng)電流的方向，下列說法正確的是 A．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 B．PQRS中沿順時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 C．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿逆時(shí)針方向 D．PQRS中沿逆時(shí)針方向，T中沿順時(shí)針方向 【答案】D 【考點(diǎn)定位】電磁感應(yīng)、右手定則、楞次定律 【名師點(diǎn)睛】解題關(guān)鍵是掌握右手定則、楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向，還要理解PQRS中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場會使T中的磁通量變化，又會使T中產(chǎn)生感應(yīng)電流。 3．【xx天津卷】如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi)，導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下?，F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小，ab始終保持靜止，下列說法正確的是 A．a(chǎn)b中的感應(yīng)電流方向由b到a B．a(chǎn)b中的感應(yīng)電流逐漸減小 C．a(chǎn)b所受的安培力保持不變 D．a(chǎn)b所受的靜摩擦力逐漸減小 【答案】D 【解析】導(dǎo)體棒ab、電阻R、導(dǎo)軌構(gòu)成閉合回路，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減?。橐欢ㄖ担?，則閉合回路中的磁通量減小，根據(jù)楞次定律，可知回路中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流，ab中的電流方向由a到b，故A 錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢，回路面積S不變，即感應(yīng)電動勢為定值，根據(jù)歐姆定律，所以ab中的電流大小不變，故B錯(cuò)誤；安培力，電流大小不變，磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，則安培力減小，故C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，所受合力為零，對其受力分析，水平方向靜摩擦力f與安培力F等大反向，安培力減小，則靜摩擦力減小，故D正確。 【考點(diǎn)定位】楞次定律，法拉第電磁感應(yīng)定律，安培力 【名師點(diǎn)睛】本題應(yīng)從電磁感應(yīng)現(xiàn)象入手，熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律。 4．【xx新課標(biāo)Ⅱ卷】兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖（a）所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動，cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時(shí)間變化的圖線如圖（b）所示（感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動勢取正）。下列說法正確的是 A．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T B．導(dǎo)線框運(yùn)動速度的大小為0.5 m/s C．磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外 D．在t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N 【答案】BC 【考點(diǎn)定位】法拉第電磁感應(yīng)定律；楞次定律；安培力 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于線圈過磁場的問題；關(guān)鍵是能通過給出的E–t圖象中獲取信息，得到線圈在磁場中的運(yùn)動情況，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律及楞次定律進(jìn)行解答。此題意在考查學(xué)生基本規(guī)律的運(yùn)用能力以及從圖象中獲取信息的能力。 5．【xx北京卷】圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后逐漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2逐漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說法正確的是 A．圖1中，A1與L1的電阻值相同 B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流 C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同 D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等 【答案】C 【考點(diǎn)定位】自感 【名師點(diǎn)睛】線圈在電路中發(fā)生自感現(xiàn)象，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流要“阻礙”使原磁場變化的電流變化情況。電流突然增大時(shí)，會感應(yīng)出逐漸減小的反向電流，使電流逐漸增大；電流突然減小時(shí)，會感應(yīng)出逐漸減小的正向電流，使電流逐漸減小。 6．【xx江蘇卷】（15分） 如圖所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻．質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下．當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関．導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸．求： （1）MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿中感應(yīng)電流的大小l； （2）MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿的加速度大小a； （3）PQ剛要離開金屬桿時(shí)，感應(yīng)電流的功率P． 【答案】（1） （2） （3） 【考點(diǎn)定位】電磁感應(yīng) 【名師點(diǎn)睛】本題的關(guān)鍵在于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電動勢E=Blv，切割的速度（v）是導(dǎo)體與磁場的相對速度，分析這類問題，通常是先電后力，再功能． 7．【xx北京卷】（20分）發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。 在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動。 圖1軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)體棒ab通過滑輪勻速提升重物，電路中的電流為I。 （1）求在Δt時(shí)間內(nèi)，圖1“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能和圖2“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能。 （2）從微觀角度看，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力在上述能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用。為了方便，可認(rèn)為導(dǎo)體棒中的自由電荷為正電荷。 a．請?jiān)趫D3（圖1的導(dǎo)體棒ab）、圖4（圖2的導(dǎo)體棒ab）中，分別畫出自由電荷所受洛倫茲力的示意圖。 b．我們知道，洛倫茲力對運(yùn)動電荷不做功。那么，導(dǎo)體棒ab中的自由電荷所受洛倫茲力是如何在能量轉(zhuǎn)化過程中起到作用的呢？請以圖2“電動機(jī)”為例，通過計(jì)算分析說明。 【答案】（1） （2）a．如圖3、圖4 b．見解析 【解析】（1）圖1中，電路中的電流 棒ab受到的安培力F1=BI1L 在Δt時(shí)間內(nèi)，“發(fā)電機(jī)”產(chǎn)生的電能等于棒ab克服安培力做的功 圖2中，棒ab受到的安培力F2=BIL 在Δt時(shí)間內(nèi)，“電動機(jī)”輸出的機(jī)械能等于安培力對棒ab做的功 （2）a．圖3中，棒ab向右運(yùn)動，由左手定則可知其中的正電荷受到b→a方向的洛倫茲力，在該洛倫茲力作用下，正電荷沿導(dǎo)體棒運(yùn)動形成感應(yīng)電流，有沿b→a方向的分速度，受到向左的洛倫茲力作用；圖4中，在電源形成的電場作用下，棒ab中的正電荷沿a→b方向運(yùn)動，受到向右的洛倫茲力作用，該洛倫茲力使導(dǎo)體棒向右運(yùn)動，正電荷具有向右的分速度，又受到沿b→a方向的洛倫茲力作用。如圖3、圖4。 b．設(shè)自由電荷的電荷量為q，沿導(dǎo)體棒定向移動的速率為u。 如圖4所示，沿棒方向的洛倫茲力，做負(fù)功 垂直棒方向的洛倫茲力，做正功 所示，即導(dǎo)體棒中一個(gè)自由電荷所受的洛倫茲力做功為零。 做負(fù)功，阻礙自由電荷的定向移動，宏觀上表現(xiàn)為“反電動勢”，消耗電源的電能；做正功，宏觀上表現(xiàn)為安培力做正功，使機(jī)械能增加。大量自由電荷所受洛倫茲力做功的宏觀表現(xiàn)是將電能轉(zhuǎn)化為等量的機(jī)械能，在此過程中洛倫茲力通過兩個(gè)分力做功起到“傳遞能量的作用。 【考點(diǎn)定位】閉合電路歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、左手定則、功能關(guān)系 【名師點(diǎn)睛】洛倫茲力永不做功，本題看似洛倫茲力做功，實(shí)則將兩個(gè)方向的分運(yùn)動結(jié)合起來，所做正、負(fù)功和為零。 1．【xx鄭州市第三次質(zhì)量預(yù)測】如圖所示，銅管內(nèi)有一片羽毛和一個(gè)小磁石。現(xiàn)將銅管抽成真空并豎直放置，使羽毛、小磁石同時(shí)從管內(nèi)頂端由靜止釋放，已知羽毛、小磁石下落過程中無相互接觸且未與管道內(nèi)璧接觸，則 A．羽毛的下落時(shí)間大于小磁石的下落時(shí)間 B．羽毛的下落時(shí)間等于小磁石的下落時(shí)間 C．羽毛落到管底時(shí)的速度大于小磁石落到管底時(shí)的速度 D．羽毛落到管底時(shí)的速度小于小滋石落到管底時(shí)的速度 【答案】C 2．【xx鄭州市第三次質(zhì)量預(yù)測】鐵路運(yùn)輸中設(shè)計(jì)的多種裝置都運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理。有一種電磁裝致可以向控制中心傳輸信號以確定火車的位置和運(yùn)動狀態(tài)，裝置的原理是：將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場的磁鐵安裝在火車首節(jié)車廂下面，如圖甲所示(俯視圖)，當(dāng)它經(jīng)過安放在兩鐵軌間的矩形線圈時(shí)，線圈便產(chǎn)生一個(gè)電信號傳輸給控制中心。線圈長為ι1，寬為ι2。匝數(shù)為n。若勻強(qiáng)磁場只分布在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，當(dāng)火車首節(jié)車廂通過線圈時(shí)，控制中心接收到線圈兩端電壓u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示(ab、cd均為直線)，則在t1-t2時(shí)間內(nèi) A．火車做勻速直線運(yùn)動 B．M點(diǎn)電勢低于N點(diǎn)電勢 C．火車加速度大小為 D．火車平均速度大小為 【答案】BD 【解析】A、由E=BLv可知，動生電動勢與速度成正比，而在乙圖中ab段的電壓與時(shí)間成線性關(guān)系，因此可知在t1到t2這段時(shí)間內(nèi)，火車的速度隨時(shí)間均勻增加，所以火車在這段時(shí)間內(nèi)做的是勻加速直線運(yùn)動。故A錯(cuò)誤。B、根據(jù)右手定則，線圈中的感應(yīng)電流是逆時(shí)針的，M點(diǎn)電勢低于N點(diǎn)電勢，B正確；C、由圖知t1時(shí)刻對應(yīng)的速度為：，t2時(shí)刻對應(yīng)的速度為：，故這段時(shí)間內(nèi)的加速度為：，故C錯(cuò)誤；D、由C可知這段時(shí)間內(nèi)的平均速度為：，D正確。 故選BD。 【名師點(diǎn)睛】判定運(yùn)動狀態(tài)，可以找出動生電動勢與速度的關(guān)系，進(jìn)而確定速度和時(shí)間的關(guān)系，就可以知道火車在ab事件段內(nèi)的運(yùn)動性質(zhì)；根據(jù)右手定則可判斷電勢的高低；加速度可以由AB中判定出的速度時(shí)間關(guān)系來確定；同C項(xiàng)一樣，也是通過AB判定出的速度時(shí)間關(guān)系來解。 3．【xx安徽省江淮十校第三次聯(lián)考】寬為L的兩光滑豎直裸導(dǎo)軌間接有固定電阻R，導(dǎo)軌（電阻忽略不計(jì)）間I、Ⅱ區(qū)域中有垂直紙面向里寬為d、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，I、Ⅱ區(qū)域間距為h，如圖，有一質(zhì)量為m、長為L電阻不計(jì)的金屬桿與豎直導(dǎo)軌緊密接觸，從距區(qū)域I上端H處桿由靜止釋放。若桿在I、Ⅱ區(qū)域中運(yùn)動情況完全相同，現(xiàn)以桿由靜止釋放為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則桿中電流隨時(shí)間t變化的圖像可能正確的是 A． B． C． D． 【答案】B 4．【xx廣東省惠州市4月模擬】在家庭電路中，為了安全，一般在電能表后面的電路中安裝一個(gè)漏電開關(guān)，其工作原理如圖所示，其中甲線圈兩端與脫扣開關(guān)控制器相連，乙線圈由兩條電源線采取雙線法繞制，并與甲線圈繞在同一個(gè)矩形硅鋼片組成的鐵芯上。以下說法正確的是（ ） A．當(dāng)用戶用電正常時(shí)，甲線圈兩端沒有電壓，脫扣開關(guān)接通。 B．當(dāng)用戶用電正常時(shí)，甲線圈兩端有電壓，脫扣開關(guān)接通。 C．當(dāng)用戶發(fā)生漏電時(shí)，甲線圈兩端沒有有電壓，脫扣開關(guān)斷開 D．當(dāng)用戶發(fā)生漏電時(shí)，甲線圈兩端有電壓，脫扣開關(guān)斷開 【答案】AD 【名師點(diǎn)睛】保護(hù)器中火線和零線中電流相等時(shí)，產(chǎn)生的磁場應(yīng)完全抵消，穿過甲線圈的磁通量始終為零，甲線圈中沒有電壓，脫扣開關(guān)K保持接通。漏電時(shí)，流過火線與零線的電流不相等，保護(hù)器中火線和零線中電流產(chǎn)生的磁場應(yīng)不能完全抵消，會使甲線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，脫扣開關(guān)斷開． 5．【xx河南省南陽、信陽等六市高三第二次聯(lián)考】如圖所示，水平面上相距l(xiāng)=0．5m的兩根光滑平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，他們的電阻可忽略不計(jì)，在M和P之間接有最大阻值為6．0Ω的滑動變阻器R，導(dǎo)體棒ab電阻r=1Ω，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，整個(gè)裝置處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B =0． 4T，滑動變阻器滑片處在正中間位置，ab在外力F作用下以v=l0m/s的速度向右勻速運(yùn)動，以下判斷正確的是 A．通過導(dǎo)體棒的電流大小為0．5A，方向由b到a B．導(dǎo)體棒受到的安培力大小為1N，方向水平向左 C．外力F的功率大小為1W D．若增大滑動變阻器消耗的勸率，應(yīng)把滑片向M端移動 【答案】CD 6．【xx湖南省永州市高三三?！咳鐖D(a)所示，在光滑水平面上放置一質(zhì)量為1 kg的單匝均勻正方形銅線框，線框邊長為0．1m。在虛線區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為T。現(xiàn)用恒力F拉線框，線框到達(dá)1位置時(shí)，以速度v0＝3 m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場并開始計(jì)時(shí)。在t＝3 s時(shí)刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強(qiáng)磁場。此過程中v－t圖像如圖(b)所示，那么 A．t＝0時(shí)刻線框右側(cè)邊兩端MN間的電壓為0．75 V B．恒力F的大小為0．5 N C．線框完全離開磁場的瞬間的速度大小為3 m/s D．線框完全離開磁場的瞬間的速度大小為1 m/s 【答案】AB 【點(diǎn)睛】該圖象為速度--時(shí)間圖象，斜率表示加速度．根據(jù)加速度的變化判斷物體的受力情況．要注意當(dāng)通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以只有在進(jìn)入和離開磁場的過程中才有感應(yīng)電流產(chǎn)生 7．【xx大連市高三二?！咳鐖D所示，傾角為的光滑斜面固定在水平面上，水平虛線PQ下方有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。正方向閉合金屬線框邊長為l，質(zhì)量為m，電阻為R，放置于PQ上方一定距離處，保持線框底邊ab與PQ平行并由靜止釋放，當(dāng)ab邊到達(dá)PQ時(shí)，線框速度為，ab邊到達(dá)PQ下方距離d（d>l）處時(shí)，線框速度也為，下列說法正確的是 A．a(chǎn)b邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，電流方向?yàn)閍→b B．a(chǎn)b邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框做加速運(yùn)動 C．線框進(jìn)入磁場過程中的最小速度可能等于 D．線框進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的熱量為 【答案】ACD 【解析】根據(jù)右手定則知，ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，電流方向?yàn)閍→b．故A正確．當(dāng)ab邊到達(dá)L時(shí)，線框速度為v0．a(chǎn)b邊到達(dá)L下方距離d處時(shí)，線框速度也為v0，知線框進(jìn)入磁場時(shí)做減速運(yùn)動，完全進(jìn)入磁場后做加速運(yùn)動，則ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，做減速運(yùn)動，加速度方向向上．故B錯(cuò)誤．線框從進(jìn)入磁場到完全進(jìn)入的過程中，做減速運(yùn)動，完全進(jìn)入的瞬間速度最小，此時(shí)安培力大于重力沿斜面方向的分力，根據(jù)E=BIl， ，F(xiàn)A=BIL，根據(jù)FA≥mgsinθ，有，解得 ，即線框進(jìn)入磁場過程中的最小速度可能等于，故C正確．對線框進(jìn)入磁場的過程運(yùn)用能量守恒定律得，mgdsinθ=Q．故D正確．故選ACD． 點(diǎn)睛：本題綜合考查了右手定則、安培力大小公式、閉合電路歐姆定律、切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢公式和能量守恒，知道線框進(jìn)入磁場的運(yùn)動規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵．