2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題九 電磁感應(yīng)對(duì)對(duì)練（含解析）

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1、電磁感應(yīng) 2020年高考必備 2015年 2016年 2017年 2018年 2019年 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 Ⅰ卷 Ⅱ卷 Ⅲ卷 考點(diǎn)一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律 法拉第電磁感應(yīng)定律 19 15 20 18 15 19 20 14 考點(diǎn)二 電磁感應(yīng)中的電路和圖象問(wèn)題 24 20 18 20 21 19 考點(diǎn)三 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)和能量問(wèn)題 24 24 考點(diǎn)

2、一　電磁感應(yīng)現(xiàn)象　楞次定律　法拉第電磁感應(yīng)定律 命題角度1“三定則一定律”在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用　 高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向 1.(多選)(2018全國(guó)Ⅰ·19)如圖,兩個(gè)線圈繞在同一根鐵芯上,其中一線圈通過(guò)開(kāi)關(guān)與電源連接,另一線圈與遠(yuǎn)處沿南北方向水平放置在紙面內(nèi)的直導(dǎo)線連接成回路.將一小磁針懸掛在直導(dǎo)線正上方,開(kāi)關(guān)未閉合時(shí)小磁針處于靜止?fàn)顟B(tài),下列說(shuō)法正確的是(　　) A.開(kāi)關(guān)閉合后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng) B.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向里的方向 C.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后,小磁針的N極指向垂直紙面向外的方向 D.開(kāi)關(guān)閉合并保持一段

3、時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng) 答案AD 解析如圖甲所示,閉合開(kāi)關(guān)瞬間右邊線圈產(chǎn)生電流,左邊線圈磁通量增強(qiáng).由楞次定律可知,增反減同,左邊線圈感應(yīng)磁場(chǎng)方向向左.根據(jù)右手螺旋定則可得鐵芯中電流方向?yàn)閺哪系奖?由此可得鐵芯上方磁場(chǎng)為垂直紙面向里,則磁針N極朝垂直紙面向里的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故A項(xiàng)正確. 甲 開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間后電路穩(wěn)定,線圈中無(wú)磁通量變化,則鐵芯中無(wú)電流,小磁針恢復(fù)南北指向,故B、C項(xiàng)錯(cuò)誤;如圖乙所示,開(kāi)關(guān)閉合并保持一段時(shí)間再斷開(kāi)后的瞬間,左邊線圈磁通量減小,由增反減同得其感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右.由右手螺旋定則可得鐵芯中電流由北到南,鐵芯上方磁場(chǎng)為垂

4、直紙面向外,則小磁針的N極朝垂直紙面向外的方向轉(zhuǎn)動(dòng),故D項(xiàng)正確. 乙 2.(2017全國(guó)Ⅲ·15) 如圖,在方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形金屬導(dǎo)軌,導(dǎo)軌平面與磁場(chǎng)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.現(xiàn)讓金屬桿PQ突然向右運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的瞬間,關(guān)于感應(yīng)電流的方向,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较? B.PQRS中沿順時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较? C.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿逆時(shí)針?lè)较? D.PQRS中沿逆時(shí)針?lè)较?T中沿順時(shí)針?lè)较? 答案D 解析金屬

5、桿從靜止開(kāi)始突然向右運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電流從無(wú)到有,根據(jù)右手定則可知,感應(yīng)電流的方向由Q指向P,PQRS中的電流沿逆時(shí)針?lè)较?該感應(yīng)電流在金屬線框T中產(chǎn)生的磁通量向外,故穿過(guò)金屬線框T向里的磁通量減小,根據(jù)楞次定律,T中感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?D正確. 1.判斷感應(yīng)電流方向的兩種方法 方法一　用楞次定律判斷(“四步法”) 方法二　用右手定則判斷 該方法適用于閉合電路的部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電流.判斷時(shí)注意掌心、拇指、四指的方向: (1)掌心——磁感線垂直穿入; (2)拇指——指向?qū)w運(yùn)動(dòng)的方向; (3)四指——指向感應(yīng)電流的方向. 2.“三定則一定律”的

6、應(yīng)用技巧 (1)應(yīng)用楞次定律時(shí),一般要用到安培定則. (2)研究感應(yīng)電流受到的安培力時(shí),一般先用右手定則確定電流方向,再用左手定則確定安培力方向,有時(shí)也可以直接應(yīng)用楞次定律的推論確定. 典題演練提能·刷高分 1.(多選)有一個(gè)銅盤(pán),與支架之間的阻力非常小,因此輕輕撥動(dòng)它,就能長(zhǎng)時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng).如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤(pán)邊緣,但并不與銅盤(pán)接觸,如圖所示.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.銅盤(pán)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng) B.銅盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量將不斷減小 C.銅盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將不斷減小 D.銅盤(pán)邊緣的電勢(shì)高于圓心的電勢(shì) 答案ACD 解析當(dāng)銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)

7、時(shí),切割磁感線,產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),由于電路閉合,則出現(xiàn)感應(yīng)電流,處于磁場(chǎng)中受到安培力作用,此力阻礙銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),銅盤(pán)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)停止轉(zhuǎn)動(dòng),故A正確;銅盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中磁通量不變,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;銅盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,由于轉(zhuǎn)動(dòng)速度減小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將不斷減小,選項(xiàng)C正確;由右手定則可知,銅盤(pán)邊緣的電勢(shì)高于圓心的電勢(shì),選項(xiàng)D正確.故選ACD. 2.(多選)如圖所示,一根長(zhǎng)1 m左右的空心鋁管豎直放置(圖甲),及同樣豎直放置的一根長(zhǎng)度相同但有豎直裂縫的鋁管(圖乙)和一根長(zhǎng)度相同的空心塑料管(圖丙).把一枚磁場(chǎng)很強(qiáng)的小圓柱從上端管口放入管中后,小圓柱最終從下端管口落出.小圓柱在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),沒(méi)有跟鋁管內(nèi)壁

8、發(fā)生摩擦.設(shè)小圓柱在甲、乙、丙三條管中下落的時(shí)間分別為t1、t2、t3,則下列關(guān)于小圓柱在三管中下落的說(shuō)法正確的是(　　) A.t1最大,因?yàn)殇X管中渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙小圓柱的相對(duì)運(yùn)動(dòng) B.t2=t3,因?yàn)橛辛芽p的鋁管和塑料管中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流 C.小圓柱在乙管內(nèi)下落的過(guò)程中,管中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) D.鋁管可看成一個(gè)個(gè)小圓環(huán)組成,在小圓柱下落過(guò)程中,小圓環(huán)中磁通量發(fā)生變化 答案ACD 解析甲管為無(wú)縫鋁管,強(qiáng)磁體下落時(shí),產(chǎn)生電磁感應(yīng),阻礙強(qiáng)磁體的運(yùn)動(dòng),乙是有豎直裂縫的鋁管,則小圓柱在鋁管中下落時(shí),在側(cè)壁也產(chǎn)生渦流,但對(duì)磁體產(chǎn)生向上的阻力較小,下落的加速度小于g.丙管為絕緣體,不產(chǎn)

9、生電磁感應(yīng),強(qiáng)磁體沒(méi)有阻礙作用.所以磁體穿越甲管的時(shí)間比穿越乙管的時(shí)間長(zhǎng),磁體穿越乙管的時(shí)間比穿越丙管的時(shí)間長(zhǎng).故AC正確,B錯(cuò)誤.小圓柱是強(qiáng)磁體,當(dāng)它通過(guò)完整鋁管時(shí),導(dǎo)致鋁管的磁通量發(fā)生變化,從而產(chǎn)生感應(yīng)電流,故D正確,故選ACD. 3.如圖甲所示.在同一平面內(nèi)有兩個(gè)絕緣金屬細(xì)圓環(huán)A、B,兩環(huán)重疊部分的面積為圓環(huán)A面積的一半,圓環(huán)B中電流i隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,以甲圖圓環(huán)B中所示的電流方向?yàn)樨?fù),則A環(huán)中(　　) A.沒(méi)有感應(yīng)電流 B.有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 C.有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D.感應(yīng)電流先沿順時(shí)針?lè)较?后沿逆時(shí)針?lè)较? 答案B 解析由于A環(huán)中磁通量變化,所以

10、A環(huán)中有感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律,A環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,B正確,CD錯(cuò)誤. 命題角度2楞次定律及推論的應(yīng)用　 高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向 　(2019全國(guó)Ⅲ·14)楞次定律是下列哪個(gè)定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)?(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.電阻定律 B.庫(kù)侖定律 C.歐姆定律 D.能量守恒定律 答案D 解析增反減同,來(lái)拒去留,都反映了電磁感應(yīng)現(xiàn)象中安培力做負(fù)功,把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn),A、B、C錯(cuò)誤,D正確. 楞次定律推論的應(yīng)用技巧 1.線圈(回路)中磁通量變化時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁

11、場(chǎng)阻礙原磁通量的變化——“增反減同”; 2.導(dǎo)體與磁體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)——“來(lái)拒去留”; 當(dāng)回路可以形變時(shí),感應(yīng)電流可使線圈面積有擴(kuò)大或縮小的趨勢(shì)——“增縮減擴(kuò)”; 4.自感現(xiàn)象中,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)阻礙原電流的變化——“增反減同”. 典題演練提能·刷高分 1.(多選)(2019山東濰坊二模)如圖,螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加磁場(chǎng),以圖中箭頭所示方向?yàn)槠湔较?螺線管與導(dǎo)線框abcd相連,導(dǎo)線框內(nèi)有一閉合小金屬圓環(huán),圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi).當(dāng)螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間按圖所示規(guī)律變化時(shí)(　　) A.在0~t1時(shí)間內(nèi),環(huán)有收縮趨勢(shì) B.在t1~t2時(shí)間內(nèi)

12、,環(huán)有擴(kuò)張趨勢(shì) C.在t1~t2時(shí)間內(nèi),環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 D.在t2~t3時(shí)間內(nèi),環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 答案BC 解析在0~t1時(shí)間內(nèi),B均勻增加,則在線圈中產(chǎn)生恒定不變的感生電動(dòng)勢(shì),則在導(dǎo)線框dcba中形成穩(wěn)定的電流,則此時(shí)環(huán)中無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生,環(huán)也沒(méi)有收縮趨勢(shì),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在t1~t2時(shí)間內(nèi),B的變化率逐漸減小,則螺線管中的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向?yàn)閺南碌缴锨抑饾u減小,在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向外減小,穿過(guò)環(huán)的磁通量向外減小,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)內(nèi)有逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,且有擴(kuò)張趨勢(shì),選項(xiàng)BC正確;在t2~t3時(shí)間內(nèi),B的方向向下,且B的變化率逐漸減小,則螺線管中的感應(yīng)

13、電流的磁場(chǎng)方向?yàn)閺纳系较虑抑饾u減小,在導(dǎo)線框abcd中的磁通量為向里減小,穿過(guò)環(huán)的磁通量向里減小,根據(jù)楞次定律可知,環(huán)內(nèi)有順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.(2019安徽蚌埠二模)同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一帶缺口的剛性金屬圓環(huán),在圓環(huán)的缺口兩端引出兩根導(dǎo)線,分別與兩塊垂直于圓環(huán)所在平面固定放置的平行金屬板MN連接,如圖甲所示.導(dǎo)線PQ中通有正弦交變電流i,i的變化如圖乙所示,規(guī)定從Q到P為電流的正方向,則在1~2 s內(nèi)(　　) A.M板帶正電,且電荷量增加 B.M板帶正電,且電荷量減小 C.M板帶負(fù)電,且電荷量增加 D.M板帶負(fù)電,且電荷量減小 答案A 解析在1

14、~2 s內(nèi),穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁場(chǎng)垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度變小,穿過(guò)金屬圓環(huán)的磁通量變小,磁通量的變化率變大,假設(shè)環(huán)閉合,由楞次定律可知感應(yīng)電流磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相同,即感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里,然后由安培定則可知感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较?由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大,由此可知M板電勢(shì)高,帶正電,電荷量增加,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤.故選A. 3.一條形磁鐵平放在水平桌面上,一閉合線圈保持在豎直平面內(nèi),從條形磁鐵探出桌面的一端的左上方豎直下落,線圈平面垂直于磁鐵(如圖).在線圈通過(guò)磁鐵截面的過(guò)程中磁鐵一直靜止,關(guān)于磁鐵的受力分析正確的是(　　) A.線圈中感應(yīng)電流的方向不會(huì)變化

15、 B.磁鐵受桌面的支持力一直大于重力 C.磁鐵受到桌面的摩擦力一直向右 D.磁鐵受到桌面的摩擦力一直向左 答案B 解析線圈向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中穿過(guò)線圈的磁通量先增大后減小,根據(jù)楞次定律可知,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向一定會(huì)發(fā)生變化,故A錯(cuò)誤;根據(jù)楞次定律可知,線圈向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電流對(duì)線圈一直存在阻礙作用,即磁鐵對(duì)線圈一直有向上的作用力,根據(jù)牛頓第三定律可知,線圈對(duì)磁鐵一直有向下的作用力,所以磁鐵受桌面的支持力一直大于重力,故B正確;根據(jù)楞次定律,線圈在桌面以上時(shí),線圈對(duì)磁鐵的作用力的方向?yàn)橄蛴蚁路?所以磁鐵還要受到向左的摩擦力;而線圈在桌面以下時(shí),線圈對(duì)磁鐵的作用力的方向?yàn)橄?/p>

16、左下方,所以磁鐵還要受到向右的摩擦力,故CD錯(cuò)誤.故選B. 命題角度3感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小的計(jì)算　 高考真題體驗(yàn)·對(duì)方向 1.(多選)(2018全國(guó)Ⅲ·20)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè).導(dǎo)線PQ中通有正弦式交變電流i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流正方向.導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(　　) A.在t=T4時(shí)為零 B.在t=T2時(shí)改變方向 C.在t=T2時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? D.在t=T時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较? 答案AC 解析PQ中的電流在導(dǎo)線框R中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),所以線框R中的磁通量變化規(guī)律和PQ中電流的變化規(guī)律相同,PQ中

17、電流在T4時(shí)刻變化率為零,即線框R中的磁通量的變化率為零,線框中R產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,A選項(xiàng)正確;T2時(shí)刻PQ中電流變化最快,即線框R中磁通量變化最快,斜率正負(fù)沒(méi)有發(fā)生變化,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向沒(méi)有發(fā)生變化,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;在T2時(shí)刻,線框R中的磁通量從向內(nèi)減弱變?yōu)橄蛲庠鰪?qiáng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為順時(shí)針?lè)较?C選項(xiàng)正確;在T時(shí)刻,線框R中的磁場(chǎng)從垂直紙面向外減弱變?yōu)榇怪奔埫嫦蚶镌鰪?qiáng),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為逆時(shí)針?lè)较?D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 2.(多選)(2016全國(guó)Ⅱ·20)法拉第圓盤(pán)發(fā)電機(jī)的示意圖如圖所示.銅圓盤(pán)安裝在豎直的銅軸上,兩銅片P、Q分別與圓盤(pán)的邊

18、緣和銅軸接觸.圓盤(pán)處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中.圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí),關(guān)于流過(guò)電阻R的電流,下列說(shuō)法正確的是(　　) A.若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度恒定,則電流大小恒定 B.若從上向下看,圓盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),則電流沿a到b的方向流動(dòng) C.若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變,角速度大小發(fā)生變化,則電流方向可能發(fā)生變化 D.若圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍 答案AB 解析根據(jù)右手定則,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生電流的方向只與圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向有關(guān),C選項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)圓盤(pán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),圓盤(pán)中電流方向應(yīng)由P到圓心,通過(guò)電阻的電流方向?yàn)閍→b,B選項(xiàng)正確;設(shè)圓盤(pán)半徑為r,則圓盤(pán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E=Br

19、22ω,I=ER總∝ω,A選項(xiàng)正確;電流在R上產(chǎn)生的熱功率P=I2R=ER總2·R∝ω2,角速度為原來(lái)的2倍,熱功率應(yīng)為原來(lái)的4倍,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 1.應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律解題的一般步驟 (1)分析穿過(guò)閉合電路的磁場(chǎng)方向及磁通量的變化情況; (2)利用楞次定律確定感應(yīng)電流的方向; (3)靈活選擇法拉第電磁感應(yīng)定律的不同表達(dá)形式列方程求解. 2.幾點(diǎn)注意 (1)公式E=nΔΦΔt是求解回路某段時(shí)間內(nèi)平均電動(dòng)勢(shì)的最佳選擇. (2)用公式E=nSΔBΔt求感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí),S為線圈在磁場(chǎng)范圍內(nèi)的有效面積. (3)通過(guò)某一回路截面的電荷量q僅與n、ΔΦ和回路總電阻R總有關(guān),與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān).推導(dǎo)如下:q= - 9 -