（江蘇專用）2021版高考物理一輪復習 課后限時集訓29 法拉第電磁感應定律 自感 渦流

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1、 課后限時集訓29 法拉第電磁感應定律　自感　渦流 建議用時：45分鐘 1.(多選)如圖所示，閉合金屬導線框放置在豎直向上的勻強磁場中，勻強磁場的磁感應強度隨時間變化。下列說法正確的是(　　) A．當磁感應強度增加時，線框中的感應電流可能減小 B．當磁感應強度增加時，線框中的感應電流一定增大 C．當磁感應強度減小時，線框中的感應電流一定增大 D．當磁感應強度減小時，線框中的感應電流可能不變 AD　[線框中的感應電動勢為E＝S，設線框的電阻為R，則線框中的電流I＝＝·，因為B增大或減小時，可能減小，可能增大，也可能不變，故選項A、D正確。] 2.如圖所示，正方形線框的左

2、半側處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直，線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉過90°。為使兩次操作過程中，線框產(chǎn)生的平均感應電動勢相等，則(　　) A．v1∶v2＝2∶π B．v1∶v2＝π∶2 C．v1∶v2＝1∶2 D．v1∶v2＝2∶1 A　[第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，線框中的感應電動勢恒定，有1＝E1＝BLv1。第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉動90°，所需時間t＝＝，線框中的磁通量變化量ΔΦ＝B·L·＝BL2，產(chǎn)生的平均電動勢2＝

3、＝。由題意知1＝2，可得v1∶v2＝2∶π，A正確。] 3.如圖所示，兩根相距為l的平行直導軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個裝置處于勻強磁場中，磁感應強度的大小為B，磁場方向垂直于導軌所在平面(垂直紙面向里)?，F(xiàn)對MN施力使它沿導軌方向以速度v水平向右做勻速運動。令U表示MN兩端電壓的大小，下列說法正確的是(　　) A．U＝Blv，流過固定電阻R的感應電流由b經(jīng)R到d B．U＝Blv，流過固定電阻R的感應電流由d經(jīng)R到b C．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向右 D．MN受到的安培力大

4、小FA＝，方向水平向左 A　[根據(jù)電磁感應定律，MN產(chǎn)生的電動勢E＝Blv，由于MN的電阻與外電路電阻相同，所以MN兩端的電壓U＝E＝Blv，根據(jù)右手定則，流過固定電阻R的感應電流由b經(jīng)R到d，故A正確，B錯誤；MN受到的安培力大小FA＝BIl＝Bl·＝，方向水平向左，故C、D錯誤。] 4.電流傳感器在電路中相當于電流表，可以用來研究自感現(xiàn)象。在如圖所示的實驗電路中，L是自感線圈，其自感系數(shù)足夠大，直流電阻值大于燈泡D的阻值，電流傳感器的電阻可以忽略不計。在t＝0時刻閉合開關S，經(jīng)過一段時間后，在t＝t1時刻斷開開關S。在下列表示電流傳感器記錄的電流隨時間變化情況的圖象中，可能正確的是(　

5、　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D D　[閉合S瞬間，外電路電阻最大，然后外電路電阻逐漸減小，外電壓逐漸減小，所以通過電流傳感器的電流逐漸減小，電路穩(wěn)定后，外電路電阻不變，外電壓不變，通過電流傳感器的電流不變；因為線圈的直流電阻值大于燈泡D的阻值，穩(wěn)定后，通過線圈的電流小于通過電流傳感器的電流。t＝t1時刻斷開開關S，由于自感現(xiàn)象，原來通過線圈L的電流從左向右流過電流傳感器，逐漸減小。D圖符合題中情況。] 5．(多選)(2019·鹽城調(diào)研)如圖甲所示，水平放置的平行金屬導軌連接一個平行板電容器C和電阻R，導體棒MN放在導軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導軌平面的磁場中，

6、磁感應強度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應強度方向為正)，MN始終保持靜止，則0～t2時間(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．電容器C的電荷量大小始終沒變 B．電容器C的a板先帶正電后帶負電 C．MN所受安培力的大小始終不變 D．MN所受安培力的方向先向右后向左 AD　[由題圖乙可知，磁感應強度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動勢，由C＝可知，感應電動勢不變，電容器的電壓U不變，則電荷量大小不變，故A正確；根據(jù)楞次定律可知MN中的感應電流方向由N到M，電容器的a極板一直帶正電，故B錯誤；感應電流不變，由于磁感應強度的大小先減小后增大，MN所受安培力F＝BIL，所以安培力的大小先減小后增大

7、，方向先向右后向左，故C錯誤，D正確。] 6．(多選)如圖甲所示，abcd是匝數(shù)為100匝、邊長為10 cm、總電阻為0.1 Ω的正方形閉合導線圈，放在與線圈平面垂直的圖示勻強磁場中。磁感應強度B隨時間t的變化關系如圖乙所示。則以下說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．導線圈中產(chǎn)生的是交變電流 B．在t＝2.5 s時導線圈產(chǎn)生的感應電動勢為1 V C．在0～2 s內(nèi)通過導線橫截面的電荷量為20 C D．在t＝1 s時，導線圈內(nèi)電流的瞬時功率為10 W ACD　[在0～2 s內(nèi)，磁感應強度變化率為＝1 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E1＝nS＝100

8、×0.12×1 V＝1 V；在2～3 s內(nèi)，磁感應強度變化率為＝2 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V。導線圈中產(chǎn)生的感應電流為方波交變電流，選項A正確；在t＝2.5 s時，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝2 V，選項B錯誤；在0～2 s內(nèi)，感應電流I＝＝10 A，通過導體橫截面的電荷量為q＝IΔt1＝20 C，選項C正確；在t＝1 s時，導線圈內(nèi)感應電流的瞬時功率P＝UI＝I2R＝102×0.1 W＝10 W，選項D正確。] 7.在范圍足夠大、方向豎直向下的勻強磁場中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l＝0.4 m，如圖所示

9、，框架上放置一質量為0.05 kg、電阻為1 Ω的金屬桿cd，框架電阻不計。若cd桿以恒定加速度a＝2 m/s2，由靜止開始做勻加速直線運動，則： (1)在5 s內(nèi)平均感應電動勢是多少； (2)第5 s末，回路中的電流多大； (3)第5 s末，作用在cd桿上的水平外力多大？ [解析]　(1)5 s內(nèi)的位移x＝at2＝25 m， 5 s內(nèi)的平均速度v＝＝5 m/s 故平均感應電動勢E＝Blv＝0.4 V。 (2)第5 s末：v′＝at＝10 m/s， 此時感應電動勢E′＝Blv′ 則回路電流為I＝＝＝ A＝0.8 A。 (3)桿做勻加速運動，則F－F安＝ma， 即F

10、＝BIl＋ma＝0.164 N。 [答案]　(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N 8．(多選)(2019·江蘇金陵中學高考模擬)如圖所示電路中，P為發(fā)光氖泡，發(fā)光電壓U>60 V，L為自感系數(shù)很大、電阻不為零的電感線圈，直流電源電動勢E＝6 V。接通開關S，氖泡不亮；穩(wěn)定時，L中電流恒定為I0；斷開S時，氖泡能短時間內(nèi)發(fā)光。關于該現(xiàn)象，下列說法正確的有(　　) A．S接通瞬間，L中電流是逐漸增加的 B．S接通穩(wěn)定時，P兩端電壓為零 C．S斷開瞬間，氖泡P發(fā)光時電流最大值可能超過I0 D．S斷開瞬間，氖泡P發(fā)光時電流從右向左 AD　[S接通瞬間，線圈L中

11、的電流從無到有發(fā)生變化，線圈L中產(chǎn)生的自感電動勢對電流的增大有阻礙作用，所以通過線圈L的電流慢慢變大，故選項A正確；S接通穩(wěn)定時，由于電感線圈的電阻不為零，電感線圈兩端電壓不為零，所以發(fā)光氖泡兩端電壓不為零，故選項B錯誤；S斷開前，線圈L中電流恒定為I0，S斷開瞬間，線圈L由于自感現(xiàn)象會產(chǎn)生與線圈中原電流方向相同的感應電動勢，使線圈中的電流將從原來的I0逐漸減小，方向不變，且由于它和氖泡P構成回路，通過氖泡P的電流和線圈L中的電流大小相同，也從I0逐漸減小，通過氖泡P的電流從右向左，故選項D正確，C錯誤。] 9．(多選)(2019·南京三模)目前無線電能傳輸技術已經(jīng)比較成熟，如圖所示為一種非

12、接觸式電源供應系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基于電磁感應原理可無線傳輸電能，兩個感應線圈可以放置在左右相鄰位置，如圖所示。利用這一原理，可以實現(xiàn)對手機進行無線充電，不計線圈的電阻。已知無線長直線電流在空間中所產(chǎn)生的磁場磁感應強度B＝，下列說法正確的是(　　) A．若A線圈中輸入恒定電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應電動勢 B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應電動勢 C．在電能傳輸中，若只增加A、B間的距離，B線圈中感應電動勢變大 D．若只增加A線圈中電流的變化率，B線圈中感應電動勢變大 BD　[根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，只有穿過B線圈的磁通量發(fā)生改變，才能產(chǎn)生感應電動勢，所以A線圈中應

13、輸入變化的電流，B正確，A錯誤；在A線圈上選取非常短的一段，則此時可看成直線電流，無限長直線電流在空間中所產(chǎn)生的磁場磁感應強度B＝，＝，又由于B線圈中的感應電動勢E＝n＝nS，分析可知只增加A、B間的距離，B線圈中的感應電動勢變小，C錯誤；根據(jù)法拉第電磁感應定律可知，B的感應電動勢E＝n＝nS，可知影響B(tài)線圈感應電動勢大小的是空間中磁感應強度的變化率，只增加A線圈中電流的變化率時，空間中磁感應強度的變化率增大，所以B線圈中感應電動勢變大，D正確。] 10.(多選)(2019·鹽城二模)如圖所示，A、B為相同的燈泡，C為電容器，L為電感線圈(其直流電阻小于燈泡電阻)。下列說法中正確的有(　　)

14、 A．閉合開關，B立即發(fā)光 B．閉合開關，電路穩(wěn)定后，A中沒有電流 C．電路穩(wěn)定后，斷開開關，B變得更亮后再熄滅 D．電路穩(wěn)定后，斷開開關，A中電流立即為零 AC　[閉合開關S的瞬時，電容器C充電，相當于短路；而電感L阻礙電流的增加，相當于斷路，則B先發(fā)光；電路穩(wěn)定后，電容器充電完畢相當于斷路，則A中有電流，選項A正確，B錯誤；電路穩(wěn)定后，斷開開關，則電感L與燈泡B組成新的回路，因電路穩(wěn)定時L中的電流大于B的電流，則斷開S時，B變得更亮后再熄滅，選項C正確；電路穩(wěn)定后，斷開開關，由于電容器放電，則A中電流不會立即為零，選項D錯誤。] 11.(2019·龍巖市3月模擬)如圖所示，

15、abcd為水平放置的平行“”形光滑金屬導軌，導軌間距為l，電阻不計。導軌間有垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度大小為B。金屬桿放置在導軌上，與導軌的接觸點為M、N，并與導軌成θ角。金屬桿以ω 的角速度繞N點由圖示位置勻速轉動到與導軌ab垂直，轉動過程中金屬桿與導軌始終接觸良好，金屬桿單位長度的電阻為r。則在金屬桿轉動過程中(　　) A．M、N兩點電勢相等 B．金屬桿中感應電流的方向由N流向M C．電路中感應電流的大小始終為 D．電路中通過的電荷量為 A　[根據(jù)題意可知，金屬桿MN為電源，導軌為外電路，由于導軌電阻不計，外電路短路，M、N兩點電勢相等，故選項A正確；根據(jù)右手定

16、則可知金屬桿中感應電流的方向是由M流向N，故選項B錯誤；由于切割磁場的金屬桿長度逐漸變短，感應電動勢逐漸變小，回路中的感應電流逐漸變小，故選項C錯誤；因為導體棒MN在回路中的有效切割長度逐漸減小，所以接入電路的電阻逐漸減小，不能根據(jù)q＝計算通過電路的電荷量，故選項D錯誤。] 12.如圖所示，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構成的導線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應強度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉動半周，在線框中產(chǎn)生感應電流。現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應強度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框運動過程中同樣大小的

17、電流，磁感應強度隨時間的變化率的大小應為(　　) A. B． C. D． C　[設半圓弧的半徑為r，線框勻速轉動時產(chǎn)生的感應電動勢E1＝B0rv＝B0r＝B0ωr2。當磁感應強度大小隨時間線性變化時，產(chǎn)生的感應電動勢E2＝＝S＝πr2·，要使兩次產(chǎn)生的感應電流大小相等，則E1＝E2，即B0ωr2＝πr2·，解得＝，選項C正確，A、B、D錯誤。] 13.(2019·江蘇南京師大附中高考模擬)1831年10月28日，法拉第在一次會議上展示了他發(fā)明的圓盤發(fā)電機。如圖所示為一圓盤發(fā)電機對小燈泡供電的示意圖，銅圓盤可繞豎直銅軸轉動，兩塊銅片C、D分別與圓盤的豎直軸和邊緣接觸。已知銅圓

18、盤半徑為L，接入電路中的電阻為r，勻強磁場豎直向上，磁感應強度為B，小燈泡電阻為R。不計摩擦阻力，當銅圓盤以角速度ω沿順時針方向(俯視)勻速轉動時，求： (1)銅圓盤的銅軸與邊緣之間的感應電動勢大小E； (2)流過小燈泡的電流方向，以及小燈泡兩端的電壓U； (3)維持圓盤勻速轉動的外力的功率P。 [解析]　(1)由法拉第電磁感應定律可得感應電動勢：E＝BL 圓盤半徑兩端的平均速度為：＝(0＋ωL) 由以上方程可得銅圓盤的銅軸與邊緣之間的感應電動勢大小：E＝BωL2。 (2) 由右手定則可得電流方向：由a到b； 由閉合電路歐姆定律可得電流為：I＝ 所以燈泡兩端的電壓為：U＝IR 由以上方程解得：U＝。 (3) 由能量的轉化與守恒可知，維持圓盤勻速轉動的外力的功率等于電路消耗的總功率，即：P＝P電 而電路中消耗的總功率為：P電＝ 由以上方程解得：P＝。 [答案]　(1)BωL2　(2)電流方向由a到b　　(3) 9