【名师伴你行】2016高考物理二轮复习 题能演练 专题4 电路和电磁感应 1.4.2 电磁感应定律的综合应用（含解析）

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1、电磁感应定律的综合应用[真题再现]1．(2015·全国理综Ⅱ)如图所示，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→aC．Ubc＝－Bl2ω，金属框中无电流D．Ubc＝Bl2ω，金属框中电流方向沿a－c－b－a答案：C解析：金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感

2、应电流产生，选项B、D错误．转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断Ua＜Uc，Ub＜Uc，选项A错误．由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc＝－Bl2ω，选项C正确．2．(2015·全国理综Ⅰ)如图所示，一长为10cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁场的磁感应强度大小为0.1T，方向垂直于纸面向里；弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘．金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量为0.5cm；闭合开关，系统重新平衡后，两弹簧的伸长

3、量与开关断开时相比均改变了0.3cm.重力加速度大小取10m/s2.判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金属棒的质量．-5-答案：安培力的方向竖直向下　0.01kg解析：依题意，开关闭合后，电流方向从b到a，由左手定则可知，金属棒所受的安培力方向竖直向下开关断开时，两弹簧各自相对于其原长伸长了Δl1＝0.5cm.由胡克定律和力的平衡条件得2kΔl1＝mg①式中，m为金属棒的质量，k是弹簧的劲度系数，g是重力加速度的大小开关闭合后，金属棒所受安培力的大小为F＝IBL②式中，I是回路电流，L是金属棒的长度．两弹簧各自再伸

4、长了Δl2＝0.3cm，由胡克定律和力的平衡条件得2k(Δl1＋Δl2)＝mg＋F③由欧姆定律有E＝IR④式中，E是电池的电动势，R是电路总电阻．联立①②③④式，并代入题给数据得m＝0.01kg.⑤3．(2014·新课标全国卷Ⅱ)半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为r、质量为m且质量分布均匀的直导体棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示．整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下．在内圆导轨的C点和外圆导轨的D点之间接有一阻值为R的电阻(图中未画出)．

5、直导体棒在水平外力作用下以角速度ω绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触．设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒和导轨的电阻均可忽略．重力加速度大小为g.求：-5-(1)通过电阻R的感应电流的方向和大小；(2)外力的功率．答案：(1)从C到D　　(2)μmgωr＋解析：(1)在Δt时间内，导体棒扫过的面积为ΔS＝ωΔt[(2r)2－r2]①根据法拉第电磁感应定律，导体棒上感应电动势的大小为E＝②根据右手定则，感应电流的方向是从B端流向A端，因此，通过电阻R的感应电流的方向是从C端流向D端，由欧姆定律可知，

6、通过电阻R的感应电流的大小I满足I＝③联立①②③式得I＝.④(2)在竖直方向由于质量分布均匀，内、外圆导轨对导体棒的正压力大小相等，其值为N.则有mg－2N＝0⑤两导轨对运行的导体棒的滑动摩擦力均为f＝μN⑥在Δt时间内，导体棒在内、外圆导轨上扫过的弧长分别为l1＝rωΔt⑦l2＝2rωΔt⑧克服摩擦力做的总功为Wf＝f(l1＋l2)⑨在Δt时间内，消耗在电阻R上的功为-5-WR＝I2RΔt⑩根据能量转化和守恒定律知外力在Δt时间内做的功为W＝Wf＋WR⑪外力的功率为P＝⑫由④至⑫式得P＝μmgωr＋.⑬规律探寻　电磁感应是

7、高考考查的重点和热点内容，题型多为选择题和计算题．选择题主要考查电磁感应现象的定性分析、楞次定律的应用、感应电动势的计算及各种图象问题；计算题主要考查电磁感应与电路知识、动力学规律及功能关系的综合问题．近几年全国卷对该部分的考查有难度降低的趋势，考查知识相对单一，题目的背景还是以切割类为主．[考题预测](多选)如图所示，水平的平行虚线间距为d＝60cm，其间有沿水平方向的匀强磁场．一个阻值为R的正方形金属线圈边长l

8、刚穿出磁场时的速度相等．不计空气阻力，取g＝10m/s2，则(　　)A．线圈下边缘刚进入磁场时加速度最小B．线圈从进入磁场到刚穿出磁场的过程中产生的电热为0.6JC．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，电流均沿逆时针方向D．线圈在进入磁场和穿出磁场过程中，通过导线截面的电荷量相等答案：BD解析