专题四 第12讲 电磁感应规律及其应用
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一、选择题(本题共8小题，其中1～4题为单选，5～8题为多选)
1．(2024·安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)一段导线abcde位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直。线段ab、bc、cd和de的长度均为L，且∠abc＝∠cde＝120°，流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示。导线段abcde所受到的磁场的作用力的合力大小为( B )
A．2BIL C．(3＋2)BIL
B．3BIL D．4BIL
[解析] 因为∠abc＝∠cde＝120°，根据几何关系可知∠bcd＝60°，故b与d之间的直线距离也为L，则导线段abcde有效长度为3L，故所受安培力的大小为：F＝3BIL，故ACD错误，B正确，故选B。
2．(2024·安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)如图所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时
i2>i1)，则下列图象中正确的是( A )
[解析] 当电键断开后，电感与灯泡形成回路，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电
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流仍沿着原来方向，大小从i2开始不断减小，流过灯泡A的电流方向发生变化，故C正确，ABD错误，故选C。
3．(2024·天津市高考压轴卷)物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。某同学另找器材再探究此实验。他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是( D )
A．弹簧的劲度系数太小 C．磁铁的磁性太强
B．磁铁的质量太小
D．圆环的材料与老师用的不同
[解析] 只要能够产生感应电流，都能对磁铁的运动产生阻碍作用，ABC错；若圆环的材料为非金属材料，不能产生感应电流，无法对磁铁产生阻碍作用，故选D。
4．(2024·厦门市高三下学期第二次质量检测)法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，原理如图所示。铜质圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个带摇柄的转轴，边缘和转轴处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路，其他电阻均不计。转动摇柄，使圆盘如图示方向匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，圆盘半径为r，电阻的功率为P。则( D )
A．圆盘转动的角速度为
PR，流过电阻R的电流方向为从c到d Br2
PR，流过电阻R的电流方向为从d到c Br2BrB．圆盘转动的角速度为
2PRC．圆盘转动的角速度为2，流过电阻R的电流方向为从c到d
2
2PRD．圆盘转动的角速度为2，流过电阻R的电流方向为从d到c
Br[解析] 将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻R的电流方向为从d0＋ωr12
到c；根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势E＝Brv＝Br·＝Brω，
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电阻消耗的电功率P＝＝
ER2
12Brω2
2
R2PR，解得ω＝2，D正确。
Br5．(2024·陕西省西交大附中高三下学期期中)已知地磁场类似于条形磁铁产生的磁场，地磁N极位于地理南极。如图所示，在湖北某中学实验室的水平桌面上，放置边长为L的正方形闭合导体线框abcd，线框的ad边沿南北方向，ab边沿东西方向，下列说法正确的是( AC )
A．若使线框向东平移，则a点电势比d点电势低 B．若使线框向北平移，则a点电势等于b点电势
C．若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向
D．若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，则翻转过程线框中电流方向始终为adcb方向
[解析] 北半球的磁场方向由南向北斜向下分布。A项，若线框向东平动，根据右手定则，ad边切割磁感线产生的电流方向沿ad方向，在电源内部电流方向由低电势到高电势，所以a点电势比d点电势低，故A对；若使线框向北平移，ab边切割磁感线，所以会产生电势差，所以ab两点电势不相等，故B错；若以ad边为轴，将线框向上翻转90°，穿过线圈平面的向下磁通量变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向始终为adcb方向，故C正确；若以ab边为轴，将线框向上翻转90°，穿过线圈平面的向下磁通量先变大后变小，由楞次定律可知产生的感应电流的方向会发生变化，故D错误。故选AC。
6．(2024·湖南省邵阳市高三下学期模拟)如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U形导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环面积为S，圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列说法中正确的是( BD )
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A．在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大，最大值Φm＝B0S B．在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大 C．在t1～t2时间内，金属圆环L有扩张的趋势
D．在t1～t2时间内，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
[解析] 当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，在导线框cdef内产生感应电动势和感应电流，在t1时刻，感应电流为零，金属圆环L内的磁通量为零，选项A错误；在t2时刻，感应电流最大，金属圆环L内的磁通量最大，选项B正确；在t1～t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势，选项C错误；由楞次定律，在t1～t2时间内，导线框cdef内产生逆时针方向感应电流，感应电流逐渐增大，金属圆环L内磁通量增大，根据楞次定律，金属圆环L内有顺时针方向的感应电流，选项D正确。
7．(2024·山东省潍坊市高三下学期三模)如图所示，两平行导轨间距为L，倾斜部分和水平部分长度均为L，倾斜部分与水平面的夹角为37°，cd间接电阻R，导轨电阻不计。质量为m的金属细杆静止在倾斜导轨底端，与导轨接触良好，电阻为r。整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化关系为B＝B0＋kt(k>0)，在杆运动前，以下说法正确的是( BC )
A．穿过回路的磁通量为2(B0＋kt)L B．流过导体棒的电流方向为由b到a 1.8kLC．回路中电流的大小为 R＋rD．细杆受到的摩擦力一直减小
[解析] 由Φ＝BS效＝(B0＋kt)·(L＋Lcos37°)＝1.8(B0＋kt)L，故A错误；磁感应强度均匀增大，产生的感生电动势，由法拉第电磁感应定律得E＝n2
2
2
2
2
2
2
ΔΦΔB2
＝·S＝k·(LΔtΔt1.8kL＋Lcos37°)＝1.8KL，由全电路欧姆定律得I＝＝，则C正确；由楞次定律可得
R＋rR＋rE2
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感应电流的方向俯视为顺时针方向，即电流流向为b到a，B正确；因感应电流大小恒定，则细杆所受的安培力F＝BIL因B逐渐增大而增大，由左手定则知方向水平向右，对杆的平衡知识可得mgsinθ＝f＋BILcosθ，则摩擦力先向上逐渐减小到零，后向下逐渐增大，D错误。故选BC。
8．(2024·四川省凉山州高三第三次诊断试题)如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M，边长为l，电阻为R的正方形均匀金属线框，BC边与虚线PQ平行，PQ右侧有竖直向上的匀强磁场，磁场宽度大于l，磁感应强度大小为B。线框通过一水平细线绕过光滑定滑轮悬挂一质量为m的物体，现由静止释放物体，当线框有一半进入磁场时已匀速运动，当地的重力加速度为g，线框从开始运动到AD边刚进入磁场过程中( BCD )
A．刚释放线框的瞬间，线框的加速度为 B．细绳拉力的最小值为
mgMMmg M＋mm＋Mm2g2R2
C．线框恰全部进入磁场时，产生的热量等于mgl－ 44
2BlD．线框有一半进入磁场时与线框AD边刚进入磁场时BC两端的电压大小之比为3∶4 [解析] 刚释放线框的瞬间，设绳子拉力为T，线框加速度为a。以m为研究对象，mg－T＝ma，T＝Ma，可得a＝
mgMmg，T＝。进入磁场后加速度变小，故拉力变小，因此释M＋mM＋mMmg；当全部进入磁场时，T＝mg，T＝FA，产生的电动势为EM＋mmgR12
22。由能量守恒，mgl＝(M＋m)v＋Q，可Bl2
放瞬间细绳拉力最小值为T＝
＝BIv，则I＝，FA＝BIL，可得匀速时速度v＝
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ER1mgR3
得产生的热量Q＝mgl－(M＋m)44；线框有一半进入磁场时，BC两端的电压U＝Blv，框
2Bl4
AD边刚进入磁场时，电路电流为零，BC两端的电压U＝Blv，两次电压大小之比为3∶4。综
上分析，BCD正确。
二、计算题(本题共2小题，需写出完整的解题步骤)
9．(2024·广东省汕头市高三下学期4月模拟)如图，两平行金属导轨位于水平面上，相距L左端与一阻值为R的电阻相连。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、电阻为r的导体棒置于导轨上，在水平外力作用下沿导轨匀速向
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(精编)2024年高考物理二轮复习专题四电路和电磁感应第12讲电磁感应规律及其应用练案
