電磁感應高考真題賞析

本刊編輯部

1.（2013年全國I卷）如圖1所示，在水平面（紙面）內有三根相同的均勻金屬棒ab、ac和MN，其中金屬棒ab、ac在a點接觸，構成“V”字形導軌。空間存在垂直于紙面的均勻磁場。用力使金屬棒MN向右勻速運動，從圖示位置開始計時，運動中金屬棒MN始終與bac的平分線垂直且和導軌保持良好接觸。如圖2所示的四幅關于回路中電流i與時間t的關系圖像，可能正確的是（

）。

2.（2014年全國工卷）在法拉第時代，下列驗證“由磁產生電”設想的實驗中，能觀察到感應電流的是（

）。

A.將繞在磁鐵上的線圈與電流表組成一閉合回路，然后觀察電流表的變化

B.在一通電線圈旁放置一連有電流表的閉合線圈，然后觀察電流表的變化

C.將一房間內的線圈兩端與相鄰房間的電流表相連。往線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.繞在同一鐵環上的兩個線圈，分別接電源和電流表，在給線圈通電或斷電的瞬間，觀察電流表的變化

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

）。

4.（2015年全國工卷）1824年，法國科學家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細線懸掛一枚可以自由旋轉的磁針，如圖5所示。實驗中發現，當圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉時，磁針也隨著一起轉動起來，但略有滯后。下列說法正確的是（

）。

A.圓盤上產生了感應電動勢

B.圓盤內的渦電流產生的磁場導致磁針轉動

C.在圓盤轉動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發生了變化

D.圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產生的磁場導致磁針轉動

5.（2014年全國Ⅱ卷）半徑分別為r和2r的同心圓形導軌固定在同一水平面內，一長為r、質量為m且質量分布均勻的直導體棒MN置于圓形導軌上面，NM的延長線通過圓形導軌的中心o，裝置的俯視圖如圖6所示。整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，方向豎直向下。在內圓導軌的C點和外圓導軌的D點之間接有一阻值為R的電阻（圖中未畫出）。直導體棒在水平外力作用下以角速度w繞o點逆時針勻速轉動，在轉動過程中始終與導軌保持良好接觸。設導體棒與導軌之間的動摩擦因數為u，導體棒和導軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求：

（1）測U時，與a點相接的是電壓表的“正極”還是“負極”？

（2）求此時鋁塊的速度大小。

（3）求在此下落過程中鋁塊機械能的損失量。

（1）導體棒cd在下滑的過程中，金屬條ab中的電流方向。

（2）金屬條ab剛要向上滑動時，導體棒cd的速度v多大？

（3）從導體棒cd開始下滑到金屬條n6剛要向上滑動的過程中，導體棒cd滑動的距離x=3.8 m，此過程中金屬條n6上產生的熱量Q是多少？

8.（2015年浙江卷）小明同學設計了一個“電磁天平”，如圖9甲所示，等臂天平的左臂為掛盤，右臂掛有矩形線圈，兩臂平衡。線圈的水平邊長L=O.1 m，豎直邊長H=O.3 m，匝數為N1。線圈的下邊處于勻強磁場內，磁感應強度B o一1.O T，方向垂直于線圈平面向里。線圈中通有可在O～2.0 A范圍內調節的電流I。掛盤放上待測物體后，調節線圈中電流使得天平平衡，測出電流即可測得物體的質量。（取重力加速度g=10 m/s。）

（1）為使電磁天平的量程達到O.5 kg，線圈的匝數N1至少為多少？

（2）進一步探究電磁感應現象，另選N 2—100匝、形狀相同的線圈，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，在線圈上部另加垂直于紙面向外的勻強磁場，且磁感應強度B隨時間均勻變大，磁場區域寬度d=O.1 m。當掛盤中放質量為O.01 kg的物體時，天平平衡，求此時在線圈上部所加磁場磁感應強度的變化率

9.（2015年廣東卷）如圖10甲所示，平行長直金屬導軌水平放置，間距L=0.4 m。導軌右端接有阻值R=1Ω電阻，導體棒垂直放置在導軌上，且接觸良好。導體棒及導軌的電阻均不計，導軌間正方形區域abcd內有方向豎直向下（垂直于紙面向里）的勻強磁場，bd連線與導軌垂直，長度也為L。從O時刻開始，磁感應強度B的大小隨時間￡的變化規律如圖10乙所示。同一時刻，導體棒從導軌左端開始向右勻速運動，1 s后剛好進入磁場。若使導體棒在導軌上始終以速度v=1 m/s做直線運動，求：

（1）導體棒進入磁場前，回路中的電動勢E。

（2）導體棒在運動過程中受到的最大安培力F，以及導體棒通過三角形區域abd時電流i與時間t的關系式。

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