2023高考物理一輪總復(fù)習(xí)第九章電磁感應(yīng)第27講法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象課時(shí)達(dá)標(biāo)

PAGEPAGE2第27講法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象[解密考綱]考查公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和E＝Blv的應(yīng)用；會判斷電動勢的方向；理解自感現(xiàn)象、渦流等概念，能分析通電自感和斷電自感．1．(多項(xiàng)選擇)如下圖，不計(jì)電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小．質(zhì)量為0.2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω.此時(shí)在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場方向?yàn)檎较颍颉醢搴蜅U不計(jì)形變．那么(AC)A．t＝1s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB．t＝3s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC．t＝1s時(shí)，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時(shí)，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2N解析：由楞次定律可知，t＝1s、t＝3s時(shí)，金屬桿中感應(yīng)電流方向均從C到D，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，得感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)S·sin30°＝0.1V，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝1A，t＝1s時(shí)，金屬桿受力如圖甲所示，由平衡條件，得FP＝FAsin30°；BILsin30°＝(0.4－0.2t)T×ILsin30°＝0.1N，選項(xiàng)C正確；t＝3s時(shí)，金屬桿受力如圖乙所示，由平衡條件，得FH＝FAsin30°＝B3ILsin30°，而B3＝0.4T－0.2×3T＝－0.2T，方向向左上方，代入解得FH＝0.1N，選項(xiàng)D錯誤．2．(多項(xiàng)選擇)如下圖．勻強(qiáng)磁場的方向垂直于電路所在平面向里．導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好．當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，假設(shè)不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，那么該過程中(AB)A．感應(yīng)電動勢將變大B．燈泡L的亮度變大C．電容器C的上極板帶負(fù)電D．電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將減小解析：當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動時(shí)，由右手定那么知，導(dǎo)體棒a端的電勢高，電容器C的上極板帶正電；由公式E＝Blv知，感應(yīng)電動勢將變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓變大，燈泡L的亮度變大，由于場強(qiáng)E＝eq\f(U,d)，電容器兩極板間的電場強(qiáng)度將變大．綜上可知，A、B兩項(xiàng)正確，C、D兩項(xiàng)錯誤．3．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強(qiáng)磁場中，如圖甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示，那么(A)A．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向?yàn)閍dcbaB．從0到t1時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小C．從t1到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越大D．從t1到t2時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到的安培力大小保持不變解析：從0到t1時(shí)間內(nèi)，垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可判斷，產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，故A項(xiàng)正確；由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，I＝eq\f(E,R)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，eq\f(ΔB,Δt)為一恒定值，那么線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，故B、C兩項(xiàng)錯誤；磁感應(yīng)強(qiáng)度B均勻變化，由F＝BILbc知：bc邊受到的安培力是變化的，故D項(xiàng)錯誤．4．(多項(xiàng)選擇)如下圖．在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域中有一個由均勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框abcd.線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運(yùn)動，運(yùn)動中線框dc邊始終與磁場右邊界平行，線框邊長ad＝l，cd＝2l.線框?qū)Ь€的總電阻為RA．流過線框截面的電量為eq\f(2Bl2,R)B．線框中的電流在ad邊產(chǎn)生的熱量eq\f(2l3B2v,3R)C．線框所受安培力的合力為eq\f(2B2l2v,R)D．a(chǎn)d間的電壓為eq\f(Blv,3)解析：線框離開磁場的過程中，感應(yīng)電動勢E＝2Blv，由電路知識可知ad間的電壓為Uab＝eq\f(E,6)＝eq\f(Blv,3)，線框所受安培力的合力為F＝BI(2l)＝eq\f(4B2l2v,R)，產(chǎn)生的總熱量Q＝I2Rt，t＝eq\f(l,v)，Qad＝eq\f(Q,6)，所以Qad＝eq\f(2l3B2v,3R)，通過的電量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2Bl2,R).綜上可知，A、B、D三項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤．5．一直升飛機(jī)停在南半球的地磁極上空，該處地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在豎直方向的分量為B，螺旋漿葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如下圖．如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，那么(A)A．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢B．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C．E＝πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D．E＝2πfl2B，且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢解析：螺旋槳的葉片圍繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(1,2)Bl(ωl)＝eq\f(1,2)B(2πf)·l2＝πfl2B，由右手定那么判斷出b點(diǎn)電勢比a點(diǎn)電勢高．所以A項(xiàng)正確．6．如下圖的電路中，L為自感線圈，其直流電阻與電阻R相等，C為電容器，電源內(nèi)阻不可忽略．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間，以下說法正確的選項(xiàng)是(B)A．通過燈A的電流由c到dB．A燈突然閃亮一下再熄滅C．B燈無電流通過，不可能變亮D．電容器立即放電解析：S斷開瞬間，線圈L與A燈、電阻R形成閉合回路，通過燈A的電流由d到c，故A錯．由于自感提供應(yīng)A燈的電流開始時(shí)大于電源原來提供的電流，故A燈閃亮一下再熄滅，B正確．S斷開瞬間，電源的路端電壓增大，將對電容器充電，充電電流通過B燈，可能會使B燈閃亮一下再熄滅，故C、D均錯．7．(多項(xiàng)選擇)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑，如下圖，在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強(qiáng)磁場，磁場垂直圓環(huán)所在平面，方向如圖，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)，那么(BD)A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為|eq\f(krS,2ρ)|D．圖中a、b兩點(diǎn)間的電壓U＝|eq\f(1,4)kπr2|解析：磁通量垂直紙面向里逐漸減小，由楞次定律可知，圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，應(yīng)選項(xiàng)A錯誤；為了阻礙磁通量的減小，圓環(huán)有擴(kuò)張的趨勢，應(yīng)選項(xiàng)B正確．由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝eq\f(ΔBπr2,2Δt)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)kπr2))，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(E,ρ\f(2πr,S))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(kSr,4ρ)))，應(yīng)選項(xiàng)C錯誤；由閉合電路歐姆定律可知，ab兩點(diǎn)間的電壓U＝eq\f(E,2)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))，應(yīng)選項(xiàng)D正確．8．如圖甲所示，質(zhì)量為2kg的絕緣板靜止在粗糙水平面上，質(zhì)量為1kg、邊長為1m、電阻為0.1Ω的正方形金屬框ABCD位于絕緣板上，E、F分別為BC、AD的中點(diǎn)．某時(shí)刻起在ABEF區(qū)域內(nèi)有豎直向下的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，AB邊恰在磁場邊緣以外；FECD區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2＝0.5T，CD邊恰在磁場邊緣以內(nèi)．假設(shè)金屬框受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，兩磁場均有理想邊界，取g＝10m/s2.那么(D)A．金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為1VB．金屬框受到向左的安培力大小為1NC．金屬框中的感應(yīng)電流方向沿ADCB方向D．如果金屬框與絕緣板間的動摩擦因數(shù)為0.3，那么金屬框可以在絕緣板上保持靜止解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB1,Δt)·eq\f(L2,2)＝0.5V，應(yīng)選項(xiàng)A錯誤；回路中的電流為I＝eq\f(E,R)＝5A，所受安培力的大小為F＝B2IL＝2.5N，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針，即ABCD方向，那么由左手定那么可知，安培力的方向水平向右，應(yīng)選項(xiàng)B、C錯誤；假設(shè)金屬框與絕緣板間的動摩擦因數(shù)為0.3，那么最大靜摩擦力Ffm＝μFN＝μmg＝3N，大于安培力，金屬框可以在絕緣板上保持靜止，應(yīng)選項(xiàng)D正確．9．(多項(xiàng)選擇)如圖甲所示，abcd為導(dǎo)體做成的框架，其平面與水平面成θ角，導(dǎo)體棒PQ與ad、bc接觸良好，整個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化情況如圖乙所示(設(shè)圖甲中B的方向?yàn)檎较?，在0～t1時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體棒PQ始終靜止，下面判斷正確的選項(xiàng)是(AD)A．導(dǎo)體棒PQ中電流方向由Q至PB．導(dǎo)體棒PQ受安培力方向沿框架向下C．導(dǎo)體棒PQ受安培力大小在增大D．導(dǎo)體棒PQ受安培力大小在減小解析：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知在線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向由Q至P，故A正確；根據(jù)左手定那么可知，導(dǎo)體棒PQ受到沿框架向上的安培力，故B錯誤；產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，但磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸減小，故受到的安培力逐漸減小，故C錯誤，D正確．10．(多項(xiàng)選擇)如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2T的勻強(qiáng)磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m＝0.1kg的矩形線圈abcd，bc邊長L1＝0.2m，電阻R＝2Ω，t＝0時(shí)，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動，經(jīng)過1s，線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場，整個運(yùn)動過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示．那么(ABD)A．恒定拉力大小為0.05NB．線圈在第2s內(nèi)的加速度大小為1m/s2C．線圈ab邊長L2＝0.5mD．在第2s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2C解析：在第1s末，i1＝eq\f(