2018版高三物理一轮复习专题10电磁感应含2015年高考真题

1.（15江苏卷）某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律，实验装置如题11-1图所示，打点计时器的电源为50Hz的交流电

（1）下列实验操作中，不正确的有________ A．将铜管竖直地固定在限位孔的正下方 B．纸带穿过限位孔，压在复写纸下面

C．用手捏紧磁铁保持静止，然后轻轻地松开让磁铁下落 D．在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源

（2）该同学按照正确的步骤进行试验（记为“实验①”），将磁铁从管口处释放，打出一条纸带，取开始下落的一段，确定一合适的点为O点，每隔一个计时点取一个计数点，标为1、2、3„„.8，用刻度尺量出各计数点的相邻计时点到O点的距离，记录在纸带上，如题11-2图所示

计算相邻计时点间的平均速度v，粗略地表示各计数点的速度，抄入下表，请将表中的数据补充完整

（3）分析上表的实验数据可知：在这段纸带记录的时间内，磁铁运动速度的变化情况是________;磁铁受到阻尼作用的变化情况是____________.

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（4）该同学将装置中的铜管更换为相同尺寸的塑料管，重复上述实验操作（记为实验②），结果表明磁铁下落的运动规律与自由落体运动规律几乎相同，请问实验②是为了说明说明？对比实验①和②的结果得到什么结论？ 答案： （1）CD （2）39.0

（3）逐渐增大到39.8 cm/ s 逐渐增大到等于重力

（4）为了说明磁铁在塑料管中几乎不受阻尼作用，磁铁在铜管中受到的阻尼作用主要是电磁阻尼作用. 解析：根据速度vnsn1sn1计算速度.

2T2.（15北京卷）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度 L = 0.4 m，一端连接 R=1 Ω 的电阻，导轨所在的空间存在竖直向下的匀强磁场， 磁感应强度B = 1 T， 导体棒 MN 放在导轨上， 其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好.导轨和导体棒的电阻均可忽略不计.在平行于导轨的拉力 F 作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度 v = 5 m/s ，求： ( 1 ) 感应电动势 E 和感应电流 I；

( 2 ) 在 0.1 s 时间内，拉力的冲量的大小；

( 3 ) 若将 MN 换为电阻为 r = 1Ω的导体棒，其它条件不变，求导体棒两端的电压 U.

解析：

（1）根据动生电动势公式得E=BLv = 1T ×0.4m ×5m /s =2.0 V

①

E2.0v2.0AR1故感应电流I= ②

（2）金属棒匀速运动过程中，所受的安培力大小为F安= BIL =0.8N, 因为是匀速直线运动，

所以导体棒所受拉力F = F安 = 0.8N ③

所以拉力的冲量 IF =F t=0.8 N× 0.1 s=0.08 NS ④

RE1.0VRr导体棒两端电压U= ⑤

3.（15海南卷）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ε，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折弯，置于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

等于（ ）  2

A.1/2 B.答案：B

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

2 C.1 D.2 2222LLLv，所以lL，故产生的感应电动势为BlvB22222222，B正确； 24.（15海南卷）如图，两平行金属导轨位于同一水平面上，相距l，左端与一电阻R相连；整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向竖直向下.一质量为m的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨以速度v匀速向右滑动，滑动过程中始终保持与导轨垂直并接触良好.已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，导轨和导体棒的电阻均可忽略.求

（1）电阻R消耗的功率； （2）水平外力的大小.

解析：（1）导体切割磁感线运动产生的电动势为EBLv， 根据欧姆定律，闭合回路中的感应电流为I2E RB2L2v2电阻R消耗的功率为PIR，联立可得P

R（2）对导体棒受力分析，受到向左的安培力和向左的摩擦力，向右的外力，三力平衡，故

B2l2vBlvmg 有F安mgF，F安BIlBl，故FRR5.（15四川卷）18分） 如图所示，金属导轨MNC和PQD，MN与PQ平行且间距为L，所在平面与水平面夹角为α，N、Q连线与MN垂直，M、P间接有阻值为R的电阻；光滑直导轨

NC和QD在同一水平面内，与NQ的夹角都为锐角θ.均匀金属棒ab和ef质量均为m，长均

为L，ab棒初始位置在水平导轨上与NQ重合；ef棒垂直放在倾斜导轨上，与导轨间的动摩

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擦因数为μ（μ较小），由导轨上的小立柱1和2阻挡而静止.空间有方向竖直的匀强磁场（图中未画出）.两金属棒与导轨保持良好接触.不计所有导轨和ab棒的电阻，ef棒的阻值为R，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，忽略感应电流产生的磁场，重力加速度为g.

（1）若磁感应强度大小为B，给ab棒一个垂直于NQ、水平向右的速度v1，在水平导轨上沿运动方向滑行一段距离后停止，ef棒始终静止，求此过程ef棒上产生的热量； （2）在（1）问过程中，ab棒滑行距离为d，求通过ab棒某横截面的电量；

（3）若ab棒以垂直于NQ的速度v2在水平导轨上向右匀速运动，并在NQ位置时取走小立柱1和2，且运动过程中ef棒始终静止.求此状态下最强磁场的磁感应强度及此磁场下ab棒运动的最大距离.

解析：（1）由于ab棒做切割磁感线运动，回路中产出感应电流，感应电流流经电阻R和ef1

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棒时，电流做功，产生焦耳热，根据功能关系及能的转化与守恒有：mv12＝QR＋Qef ①

根据并联电路特点和焦耳定律Q＝IRt可知，电阻R和ef棒中产生的焦耳热相等，即QR＝

2

Qef ②

由①②式联立解得ef棒上产生的热量为：Qef＝mv12

（2）设在ab棒滑行距离为d时所用时间为t，其示意图如下图所示：

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该过程中回路变化的面积为：ΔS＝[L＋（L－2dcotθ）]d ③ 根据法拉第电磁感应定律可知，在该过程中，回路中的平均感应电动势为：

E12＝

BΔS ④ t 4

根据闭合电路欧姆定律可知，流经ab棒平均电流为：

I＝

E ⑤ R/2根据电流的定义式可知，在该过程中，流经ab棒某横截面的电量为：

q＝It ⑥

由③④⑤⑥式联立解得：q＝

2Bd(Ldcotθ)

R⑶由法拉第电磁感应定律可知，当ab棒滑行x距离时，回路中的感应电动势为：

e＝B（L－2xcotθ）v2 ⑦

根据闭合电路欧姆定律可知，流经ef棒的电流为：i＝

e ⑧ R根据安培力大小计算公式可知，ef棒所受安培力为：F＝iLB ⑨ 由⑦⑧⑨式联立解得：F＝

B2Lv2

(L2xcotθ) ⑩ R由⑩式可知，当x＝0且B取最大值，即B＝Bm时，F有最大值Fm，ef棒受力示意图如下图所示：

根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmcosα＝mgsinα＋fm ⑪ 在垂直于导轨方向上有：FN＝mgcosα＋Fmsinα ⑫ 根据滑动摩擦定律和题设条件有：fm＝μFN ⑬ 由⑩⑪⑫⑬式联立解得：Bm＝

1LmgR(sinαμcosα)

(cosαμsinα)v2显然此时，磁感应强度的方向竖直向上或竖直向下均可

由⑩式可知，当B＝Bm时，F随x的增大而减小，即当F最小为Fmin时，x有最大值为xm，此时ef棒受力示意图如下图所示：

根据共点力平衡条件可知，在沿导轨方向上有：Fmincosα＋fm＝mgsinα ⑭

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在垂直于导轨方向上有：FN＝mgcosα＋Fminsinα ⑮ 由⑩⑬⑭⑮式联立解得：xm＝

μLtanθ

(1μ)sinαcosαμ26.（15安徽卷）如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导

轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计.已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）.则

BlvA．电路中感应电动势的大小为

sinθBvsinθB．电路中感应电流的大小为

rb l M v a B2lvsinθC．金属杆所受安培力的大小为

rB2lv2D．金属杆的发热功率为

rsinθ答案：B

× × × × × × × × ×× × × × × × × × ×× × × × × × θ × × × × × × ××c N d 解析：金属棒的有效切割长度为l，电路中感应电动势的大小EBlv，选项A错误；金属棒的电阻RrlEBvsin，根据欧姆定律电路中感应电流的大小I，选项B正确；sinRrlB2lv金属杆所受安培力的大小FBI，选项C错误；根据焦耳定律，金属杆的发sinrB2lv2sin热功率为PIR，选项D错误．答案为B．

r27.（15重庆卷）题4图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差ab

A.恒为

nS(B2B1)nS(B2B1) B. 从0均匀变化到

t2t1t2t1nS(B2B1)nS(B2B1) D.从0均匀变化到

t2t1t2t16

C.恒为

答案：C

解析：穿过线圈的磁场均匀增加，将产生大小恒定的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得

EnS(B2B1)，而等效电源内部的电流由楞次定理知从ab，即b点是等效ntt2t1电源的正极，即abn

S(B2B1)，故选C.

t2t17．（2015·全国新课标Ⅱ）如图，直角三角形金属框abc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ω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

A．Ua> Uc，金属框中无电流

B．Ub >Uc，金属框中电流方向沿a-b-c-a C．Ubc=-1/2Bl²ω，金属框中无电流

D．Ubc=1/2Bl²w，金属框中电流方向沿a-c-b-a 答案：C

解析：当金属框绕ab边以角速度ω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B、D错误.

8、（2015·全国新课标Ⅰ）1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是

12Bl，故C正确，A、2

A．圆盘上产生了感应电动势

B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动

C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化

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D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动 答案：AB

解析：圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A对，圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流产生，选项B对.圆盘转动过程中，圆盘位置，圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错.圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错.

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