发布时间 : 星期六 文章2020高考物理一轮复习精选题辑课练29电磁感应现象楞次定律更新完毕开始阅读822e27980229bd64783e0912a216147916117e67
2019年 根据题意和匀变速直线运动规律，得 7l－l＝v1(2t)＋g(2t)2 2m2R2g?1?联立解得v1＝2，B＝?? ?4l5?4(3)设线框CD边刚进入磁场时，速度大小为v，加速度大小为a，线框CD边产生的电动势为E，电流为I，线框通过磁场区域产生的热量为Q 由动能定理得mgh＝mv2－0 解得v＝2gh E＝lvB I＝R 解得I＝lvB RE由牛顿第二定律得mg－IlB＝ma 解得a＝g 当h＝2l时，a＝0 当h>2l时，加速度大小为g，方向竖直向上 当h<2l时，加速度大小为g，方向竖直向下 根据能量守恒定律，有Q＝mg(h＋2l)－mv21 解得Q＝mgh 12．在如图甲所示的半径为r的竖直圆柱形区域内，存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为B＝kt(k>0且为常量)． (1)将一由细导线构成的半径为r、电阻为R0的导体圆环水平固定在上述磁场中，并使圆环中心与磁场区域的中心重合．求在T时间内导体圆环产生的焦耳热； (2)上述导体圆环之所以会产生电流是因为变化的磁场会在空间激发涡旋电场，该涡旋电场驱使导体内的自由电荷定向移动，形成电流．如图乙所示，在半径为r的圆周上，涡旋电场的电场强度大小处处相等，并且可以用E＝计算，其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势．如图丙所示，在磁场区域的水平面内固定一个内壁光滑的绝缘环形真空细管道，其内环半径为r，管道中心与磁场区域的中心重合．由于细管道半径远远小于r，因此细管道内各处电场强度大小可视为相等的．某时刻，将管道内电荷量为q的带正电小球由静止释放(小球的直径略小于真空细管道的直径)，小球受到切向的涡旋电场力的作用而运动，该力将改变小球速度的大小．忽略小球受到的重力、小球运动时激发的磁场以及相对论效应． ①若小球由静止经过一段时间加速，获得动能Em，求小球在这段时间内在真空细管道内运动的圈数； ②若在真空细管道内部空间加有方向竖直向上的恒定匀强磁场，小球开始运动后经过时间t0，小球与环形真空细管道之间恰好没有作用力，求在真空细管道内部所加磁场的磁感应强度的大小． 答案：(1) (2)① ② kt0 2解析：(1)穿过导体圆环内的磁通量发生变化，将产生感生电动势，导体圆环的2019年 面积S＝πr2，根据法拉第电磁感应定律，感生电动势为：ε＝＝＝S＝πr2k 导体圆环内感生电流I＝＝联立解得：Q＝度E＝＝2 小球在该电场中受到电场力的作用，电场力的大小为： krTπ2k2r4 R0kπr2 R0在T时间内导体圆环产生的焦耳热Q＝I2R0T (2)①根据题意可知，磁场变化将在真空管道处产生涡旋电场，该电场的电场强F＝Eq＝kqr 2电场力的方向与真空管道相切，即与速度方向始终相同，小球将会被加速，动能变大 设小球由静止到其动能为Em的过程中，小球运动的路程为s，根据 动能定理有Fs＝Em－0 小球运动的圈数N＝2πr 联立解得：N＝kqπr2 ②小球的切向加速度大小为a＝＝2m 由于小球沿速度方向受到大小恒定的电场力，所以可以把小球从开始运动到t0时刻，小球在真空细管道内沿切线方向的加速运动等效成匀加速直线运动 小球的速度大小v满足v＝at0 小球沿管道做圆周运动，t0时刻，因为小球与管道之间没有相互作用力，所以，小球受到的洛伦兹力提供小球的向心力，设所加磁场的磁感应强度为B0，则有qvB0＝mv2 rkt0 2kqrEms联立解得：B0＝
2019年
刷题加餐练
1．(2017·新课标全国卷Ⅰ)
扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是( )
答案：A
解析：感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统震动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的震动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故选项A正确，B、C、D错误．
2．(2017·新课标全国卷Ⅲ)如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直．金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是( )
A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 答案：D
解析：金属杆PQ突然向右运动，由右手定则可知，PQRS中有沿逆时针方向的感应电流，穿过圆环形金属线框T中的磁通量减小，由楞次定律可知，T中有沿顺时针方向的感应电流，故选项D正确．A、B、C错误．
3．(2016·上海卷)(多选)如图所示(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向．螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内．当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时( )
A．在t1～t2时间内，L有收缩趋势 B．在t2～t3时间内，L有扩张趋势
C．在t2～t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流 D．在t3～t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流 答案：AD
解析：据题意，在t1～t2时间内，外加磁场的磁感应强度增大且斜率在增大，则在导线框中产生沿顺时针方向增大的感应电流，该感应电流激发出向里增强的磁场，该磁场通过圆环，在圆环内产生感应电流，根据结论“增缩减扩”可以判定圆环
2019年
有收缩趋势，故选项A正确；在t2～t3时间内，外加磁场均匀变化，在导线框中产生稳定的感应电流，该感应电流激发出稳定磁场，该磁场通过圆环时圆环中没有感应电流，圆环不收缩，也不扩张，故选项B、C错误；在t3～t4时间内，外加磁场向下减小，且斜率也减小，在导线框中产生沿顺时针方向减小的感应电流，该感应电流激发出向里减弱的磁场，故圆环内产生顺时针方向的感应电流，选项D正确．
4．(2016·新课标全国卷Ⅱ)(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
答案：AB
解析：由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项B正确；由感应电动势E＝Bl2ω知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项A正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项C错误；若ω变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R知，电流在R上的热功率变为原来的4倍，选项D错误．
5．(2018·江苏四市模拟)
如图所示，螺线管与灵敏电流计相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管，下列说法正确的是( )
A．电流计中的电流先由a到b，后由b到a B．a点的电势始终低于b点的电势
C．磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量 D．磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度 答案：D
解析：由楞次定律，可判断出电流计中的电流先由b到a，后由a到b，A错误；螺线管中产生感应电动势，是回路的电源，磁铁从螺线管的正上方进入时，b点电势高于a点电势；磁铁从螺线管的下方出来时，a点电势高于b点电势，B错误；由能量守恒定律可知，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，向下穿过螺线管过程中，磁铁减少的重力势能等于回路中产生的热量和磁铁增加的动能之和，C错误；由于受到向上的吸引力作用，磁铁刚离开螺线管时的加速度小于重力加速度，D正确．
6．(2018·江苏镇江模拟)(多选)
航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示．当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去．现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率ρ铜<ρ铝．则合上开关S的瞬间( )