電磁感應(yīng)高考真題賞析

本刊編輯部

1.（2013年全國(guó)I卷）如圖1所示，在水平面（紙面）內(nèi)有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中金屬棒ab、ac在a點(diǎn)接觸，構(gòu)成“V”字形導(dǎo)軌?？臻g存在垂直于紙面的均勻磁場(chǎng)。用力使金屬棒MN向右勻速運(yùn)動(dòng)，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)中金屬棒MN始終與bac的平分線(xiàn)垂直且和導(dǎo)軌保持良好接觸。如圖2所示的四幅關(guān)于回路中電流i與時(shí)間t的關(guān)系圖像，可能正確的是（

）。

2.（2014年全國(guó)工卷）在法拉第時(shí)代，下列驗(yàn)證“由磁產(chǎn)生電”設(shè)想的實(shí)驗(yàn)中，能觀察到感應(yīng)電流的是（

）。

A.將繞在磁鐵上的線(xiàn)圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B.在一通電線(xiàn)圈旁放置一連有電流表的閉合線(xiàn)圈，然后觀察電流表的變化

C.將一房間內(nèi)的線(xiàn)圈兩端與相鄰房間的電流表相連。往線(xiàn)圈中插入條形磁鐵后，再到相鄰房間去觀察電流表的變化

D.繞在同一鐵環(huán)上的兩個(gè)線(xiàn)圈，分別接電源和電流表，在給線(xiàn)圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

3.（2014年全國(guó)I卷）如圖3甲所示，線(xiàn)圈an、cd繞在同一軟鐵芯上，在線(xiàn)圈ab中通以變化的電流，用示波器測(cè)得線(xiàn)圈cd間電壓如圖1乙所示。已知線(xiàn)圈內(nèi)部的磁場(chǎng)與流經(jīng)線(xiàn)圈的電流成正比，則如圖4所示的四幅描述線(xiàn)圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖像中，可能正確的是（

）。

4.（2015年全國(guó)工卷）1824年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)”。實(shí)驗(yàn)中將一銅圓盤(pán)水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線(xiàn)懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖5所示。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤(pán)在磁針的磁場(chǎng)中繞過(guò)圓盤(pán)中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，但略有滯后。下列說(shuō)法正確的是（

）。

A.圓盤(pán)上產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

B.圓盤(pán)內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)

C.在圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，磁針的磁場(chǎng)穿過(guò)整個(gè)圓盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化

D.圓盤(pán)中的自由電子隨圓盤(pán)一起運(yùn)動(dòng)形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動(dòng)

5.（2014年全國(guó)Ⅱ卷）半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長(zhǎng)為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒MN置于圓形導(dǎo)軌上面，NM的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)圓形導(dǎo)軌的中心o，裝置的俯視圖如圖6所示。整個(gè)裝置位于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻（圖中未畫(huà)出）。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度w繞o點(diǎn)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求：

（1）測(cè)U時(shí)，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”？

（2）求此時(shí)鋁塊的速度大小。

（3）求在此下落過(guò)程中鋁塊機(jī)械能的損失量。

（1）導(dǎo)體棒cd在下滑的過(guò)程中，金屬條ab中的電流方向。

（2）金屬條ab剛要向上滑動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒cd的速度v多大？

（3）從導(dǎo)體棒cd開(kāi)始下滑到金屬條n6剛要向上滑動(dòng)的過(guò)程中，導(dǎo)體棒cd滑動(dòng)的距離x=3.8 m，此過(guò)程中金屬條n6上產(chǎn)生的熱量Q是多少？

8.（2015年浙江卷）小明同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“電磁天平”，如圖9甲所示，等臂天平的左臂為掛盤(pán)，右臂掛有矩形線(xiàn)圈，兩臂平衡。線(xiàn)圈的水平邊長(zhǎng)L=O.1 m，豎直邊長(zhǎng)H=O.3 m，匝數(shù)為N1。線(xiàn)圈的下邊處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B o一1.O T，方向垂直于線(xiàn)圈平面向里。線(xiàn)圈中通有可在O～2.0 A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的電流I。掛盤(pán)放上待測(cè)物體后，調(diào)節(jié)線(xiàn)圈中電流使得天平平衡，測(cè)出電流即可測(cè)得物體的質(zhì)量。（取重力加速度g=10 m/s。）

（1）為使電磁天平的量程達(dá)到O.5 kg，線(xiàn)圈的匝數(shù)N1至少為多少？

（2）進(jìn)一步探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，另選N 2—100匝、形狀相同的線(xiàn)圈，總電阻R一10 Ω，不接外電流，兩臂平衡，如圖9乙所示，保持B。不變，在線(xiàn)圈上部另加垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變大，磁場(chǎng)區(qū)域?qū)挾萪=O.1 m。當(dāng)掛盤(pán)中放質(zhì)量為O.01 kg的物體時(shí)，天平平衡，求此時(shí)在線(xiàn)圈上部所加磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率

9.（2015年廣東卷）如圖10甲所示，平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌水平放置，間距L=0.4 m。導(dǎo)軌右端接有阻值R=1Ω電阻，導(dǎo)體棒垂直放置在導(dǎo)軌上，且接觸良好。導(dǎo)體棒及導(dǎo)軌的電阻均不計(jì)，導(dǎo)軌間正方形區(qū)域abcd內(nèi)有方向豎直向下（垂直于紙面向里）的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，bd連線(xiàn)與導(dǎo)軌垂直，長(zhǎng)度也為L(zhǎng)。從O時(shí)刻開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間￡的變化規(guī)律如圖10乙所示。同一時(shí)刻，導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌左端開(kāi)始向右勻速運(yùn)動(dòng)，1 s后剛好進(jìn)入磁場(chǎng)。若使導(dǎo)體棒在導(dǎo)軌上始終以速度v=1 m/s做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，求：

（1）導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)前，回路中的電動(dòng)勢(shì)E。

（2）導(dǎo)體棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的最大安培力F，以及導(dǎo)體棒通過(guò)三角形區(qū)域abd時(shí)電流i與時(shí)間t的關(guān)系式。

10.（2015年海南卷）如圖11所示，兩平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面上，相距z，左端與一電阻R相連。整個(gè)系統(tǒng)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向下。一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒置于導(dǎo)軌上，在水平外力作用下沿導(dǎo)軌以速率v勻速向右滑動(dòng)，滑動(dòng)過(guò)程中始終保持與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，重力加速度大小為g，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略。求：