（江蘇專用）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-人教版高三物理試題

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＝eq\f(ΔB,Δt)S，設線框的電阻為R，則線框中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,R)，因為B增大或減小時，eq\f(ΔB,Δt)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∶2C．v1∶v2＝1∶2 D．v1∶v2＝2∶1A[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eq\x\to(E)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＝eq\f(πr,2v2)＝eq\f(πL,4v2)，線框中的磁通量變化量ΔΦ＝B·L·eq\f(L,2)＝eq\f(1,2)BL2，產(chǎn)生的平均電動勢eq\x\to(E)2＝eq\f(ΔΦ,t)＝eq\f(2BLv2,π)。由題意知eq\x\to(E)1＝eq\x\to(E)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＝eq\f(1,2)Blv，流過固定電阻R的感應電流由b經(jīng)R到dB．U＝Blv，流過固定電阻R的感應電流由d經(jīng)R到bC．MN受到的安培力大小FA＝eq\f(B2l2v,2R)，方向水平向右D．MN受到的安培力大小FA＝eq\f(B2l2v,R)，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＝eq\f(1,2)E＝eq\f(1,2)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·eq\f(Blv,2R)＝eq\f(B2l2v,2R)，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()ABCDD[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，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＝eq\f(Q,U)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，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10cm、總電阻為0.1Ω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＝2.5s時導線圈產(chǎn)生的感應電動勢為1VC．在0～2s內(nèi)通過導線橫截面的電荷量為20CD．在t＝1s時，導線圈內(nèi)電流的瞬時功率為10WACD[在0～2s內(nèi)，磁感應強度變化率為eq\f(ΔB1,Δt1)＝1T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E1＝nSeq\f(ΔB1,Δt1)＝100×0.12×1V＝1V；在2～3s內(nèi)，磁感應強度變化率為eq\f(ΔB2,Δt2)＝2T/s，根據(jù)法拉第電磁感應定律，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝nSeq\f(ΔB2,Δt2)＝100×0.12×2V＝2V。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＝2.5s時，產(chǎn)生的感應電動勢為E2＝2V，選項B錯誤；在0～2s內(nèi)，感應電流I＝eq\f(E1,R)＝10A，通過導體橫截面的電荷量為q＝IΔt1＝20C，選項C正確；在t＝1s時，導線圈內(nèi)感應電流的瞬時功率P＝UI＝I2R＝102×0.1W＝10W，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＝0.2T，有一水平放置的光滑框架，寬度為l＝0.4m，如圖所示，框架上放置一質(zhì)量為0.05kg、電阻為1Ω的金屬桿cd，框架電阻不計。若cd桿以恒定加速度a＝2m/s2，由靜止開始做勻加速直線運動，則：(1)在5s內(nèi)平均感應電動勢是多少；(2)第5s末，回路中的電流多大；(3)第5s末，作用在cd桿上的水平外力多大？[解析](1)5s內(nèi)的位移x＝eq\f(1,2)at2＝25m，5s內(nèi)的平均速度v＝eq\f(x,t)＝5m/seq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(也可用v＝\f(0＋2×5,2)m/s＝5m/s求解))故平均感應電動勢E＝Blv＝0.4V。(2)第5s末：v′＝at＝10m/s，此時感應電動勢E′＝Blv′則回路電流為I＝eq\f(E′,R)＝eq\f(Blv′,R)＝eq\f(0.2×0.4×10,1)A＝0.8A。(3)桿做勻加速運動，則F－F安＝ma，即F＝BIl＋ma＝0.164N。[答案](1)0.4V(2)0.8A(3)0.164N8．(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>60V，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＝6V。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I0D．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＝eq\f(μ0I,4πr)，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＝eq\f(μ0I,4πr)，eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(μ0ΔI,4πrΔt)，又由于B線圈中的感應電動勢E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，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＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，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()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，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MC．電路中感應電流的大小始終為eq\f(Blω,2r)D．電路中通過的電荷量為eq\f(Bl,2rtanθ)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＝eq\f(ΔΦ,R)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?，F(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電流，磁感應強度隨時間的變化率eq\f(ΔB,Δt)的大小應為()A.eq\f(4ωB0,π) B．eq\f(2ωB0,π)C.eq\f(ωB0,π) D．eq\f(ωB0,2π)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＝B0req\f(ωr,2)＝eq\f(1,2)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＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(1,2)πr2·eq\f(ΔB,Δt)，要使兩次產(chǎn)生的感應電流大小相等，則E1＝E2，即eq\f(1,2)B0ωr2＝eq\f(1,2)πr2·eq\f(ΔB,Δt)，解得eq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(ωB0,π)，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