9 专题四 第二讲 电磁感应的规律及应用（教师用书）-【金版新学案】2023高考物理大二轮专题复习与测试（老高考）

第二讲　 电磁感应的规律及应用 1. (2020·全国卷Ⅲ)如图，水平放置的圆柱形光滑玻璃棒左边绕有一线圈，右边套有一金属圆环。圆环初始时静止。将图中开关S由断开状态拨至连接状态，电路接通的瞬间，可观察到(　　) A．拨至M端或N端，圆环都向左运动 B．拨至M端或N端，圆环都向右运动 C．拨至M端时圆环向左运动，拨至N端时向右运动 D．拨至M端时圆环向右运动，拨至N端时向左运动 B　[将开关S由断开状态拨至M端或N端，都会使线圈中的电流突然增大，穿过右边圆环的磁通量突然增大，由楞次定律可知，圆环都会向右运动以阻碍磁通量的增大，选项B正确，A、C、D错误。] 2. (2022·全国甲卷)三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为I1、I2和I3。则(　　) A．I1<I3<I2 B．I1>I3>I2 C．I1＝I2>I3 D．I1＝I2＝I3 C　[设圆线框的半径为r，则由题意可知正方形线框的边长为2r，正六边形线框的边长为r，所以圆线框的周长为C2＝2πr，面积为S2＝πr2，同理可知正方形线框的周长和面积分别为C1＝8r，S1＝4r2，正六边形线框的周长和面积分别为C3＝6r，S3＝×6×r×r＝，三线框材料粗细相同，根据R＝ρ，可知三个线框电阻之比为R1∶R2∶R3＝C1∶C2∶C3＝8∶2π∶6，根据法拉第电磁感应定律有I＝＝，可得电流之比为：I1∶I2∶I3＝2∶2∶，即I1＝I2>I3，故选C。] 3．(多选)(2022·河北高考)如图，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，一根导轨位于x轴上，另一根由ab、bc、cd三段直导轨组成，其中bc段与x轴平行，导轨左端接入一电阻R。导轨上一金属棒MN沿x轴正向以速度v0保持匀速运动，t＝0时刻通过坐标原点O，金属棒始终与x轴垂直。设运动过程中通过电阻的电流强度为i，金属棒受到安培力的大小为F，金属棒克服安培力做功的功率为P，电阻两端的电压为U，导轨与金属棒接触良好，忽略导轨与金属棒的电阻。下列图象可能正确的是(　　) AC　[解法一：当导体棒从O点向右运动L时，即在0～时间内，在某时刻导体棒切割磁感线的长度L＝l0＋v0t tan θ(θ为ab与ad的夹角)，则根据E＝BLv0，I＝＝(l0＋v0t tan θ)，可知回路电流均匀增加；安培力F＝＝(l0＋v0t tan θ)2，则F­t关系图象为抛物线，但是不过原点；安培力做功的功率P＝Fv0＝＝(l0＋v0t tan θ)2，则P­t关系图象为抛物线，但是不过原点；电阻两端的电压等于导体棒产生的感应电动势，即U＝E＝BLv0＝Bv0(l0＋v0t tan θ)，即图象是不过原点的直线；根据以上分析，可排除B、D选项；当在～时间内，导体棒切割磁感线的长度不变，感应电动势E不变，感应电流I不变，安培力F的大小不变，安培力的功率P不变，电阻两端电压U保持不变；同理可判断，在～时间内，导体棒切割磁感线长度逐渐减小，导体棒切割磁感线的感应电动势E均匀减小，感应电流I均匀减小，安培力F的大小按照二次函数关系减小，但是不能减小到零，与0～时间内是对称的关系，安培力的功率P按照二次函数关系减小，但是不能减小到零，与0～时间内是对称的关系，电阻两端电压U按线性均匀减小；综上所述选项A、C正确，B、D错误。 解法二：导轨上一金属棒MN沿x轴正向以速度v0保持匀速运动，在0～时间内，金属棒有效切割长度均匀增大，回路中产生的感应电动势均匀增大，根据闭合电路的欧姆定律可知，通过电阻的电流强度i均匀增大；在～时间内，金属棒有效切割长度不变，回路中产生的感应电动势不变，根据闭合电路的欧姆定律可知，通过电阻的电流强度i不变；在～时间内，金属棒有效切割长度均匀减小，回路中产生的感应电动势均匀减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，通过电阻的电流强度i均匀减小，所以运动过程中通过电阻的电流强度i随时间变化的图象A可能正确；金属棒受到安培力的大小F＝BiL，金属棒开始运动时，金属棒所受安培力一定大于0，所以图象B错误；金属棒克服安培力做功的功率为P＝Fv0，图象C可能正确；根据欧姆定律，电阻两端的电压为U＝IR，图象形状与图象A类似，所以图象D错误。] 4. (多选)(2021·全国甲卷)由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。