2019-2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時集訓(xùn)28法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流含解析新人教版

PAGE課后限時集訓(xùn)(二十八)法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流(建議用時：40分鐘)[基礎(chǔ)對點練]題組一：法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1．(多選)(2016·江蘇高考)電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，磁體附近的金屬弦被磁化，因此弦振動時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流經(jīng)電路放大后傳送到音箱發(fā)出聲音。下列說法正確的有()A．選用銅質(zhì)弦，電吉他仍能正常工作B．取走磁體，電吉他將不能正常工作C．增加線圈匝數(shù)可以增大線圈中的感應(yīng)電動勢D．弦振動過程中，線圈中的電流方向不斷變化BCD[銅不能被磁化，銅質(zhì)弦不能使電吉他正常工作，選項A錯誤；取走磁體后，弦的振動無法通過電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號，音箱不能發(fā)聲，選項B正確；增加線圈匝數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝Neq\f(ΔΦ,Δt)知，線圈的感應(yīng)電動勢變大，選項C正確；弦振動過程中，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向發(fā)生變化，則感應(yīng)電流的方向不斷變化，選項D正確。]2.(多選)(2019·惠州模擬)目前無線電力傳輸技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如圖所示為一種非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)基于電磁感應(yīng)原理可無線傳輸電力，兩個感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對的位置，利用這一原理可以實現(xiàn)對手機(jī)進(jìn)行無線充電。下列說法正確的是()A．若A線圈中輸入電流，B線圈中就會產(chǎn)生感應(yīng)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(yīng)電動勢C．A中電流越大，B中感應(yīng)電動勢越大D．A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動勢越大BD[根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，若A線圈中輸入恒定電流，B線圈中不會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，選項A錯誤，B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，A線圈中電流變化越快，B線圈中感應(yīng)電動勢越大，選項D正確，C錯誤。]3.(2016·北京高考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1，圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb。不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()A．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向B[由楞次定律知，題中圓環(huán)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與原磁場方向相反，故感應(yīng)電流沿順時針方向。由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔBS,Δt)＝eq\f(ΔB·πR2,Δt)，由于兩圓環(huán)半徑之比Ra∶Rb＝2∶1，所以Ea∶Eb＝4∶1，選項B正確。]4．(2019·德州模擬)如圖所示，長為L的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個極板，磁場方向垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時間變化。t＝0時，P、Q兩極板電勢相等，兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。經(jīng)時間t，電容器的P極板()A．不帶電B．所帶電荷量與t成正比C．帶正電，電荷量是eq\f(KL2C,4π)D．帶負(fù)電，電荷量是eq\f(KL2C,4π)D[磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向，Q板帶正電，P板帶負(fù)電，A、C錯誤；E＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝K·πR2，L＝2πR，R＝eq\f(L,2π)，解得E＝eq\f(KL2,4π)，電容器上的電荷量Q＝CE＝eq\f(KL2C,4π)，B錯誤，D正確。]題組二：動生電動勢的產(chǎn)生及應(yīng)用5．如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場B中，繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速運(yùn)動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R) B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R) D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)D[由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動E＝eq\f(1,2)Br2ω，所以通過電阻R的電流大小是I＝eq\f(Br2ω,2R)，選項D正確。]6.如圖所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計。MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R。整個裝置處于勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(垂直紙面向里)。現(xiàn)對MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v水平向右做勻速運(yùn)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(yīng)電流由b經(jīng)R到dB．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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＝eq\f(B2l2v,2R)，方向水平向左，故C、D錯誤。]7．(多選)(2019·瀏陽模擬)如圖所示，一導(dǎo)線彎成直徑為d的半圓形閉合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達(dá)邊界開始到C點進(jìn)入磁場為止，下列說法中正確的是()A．感應(yīng)電流方向為逆時針方向B．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C．感應(yīng)電動勢的最大值E＝BdvD．感應(yīng)電動勢的平均值eq\x\to(E)＝eq\f(1,8)πBdvAD[線圈進(jìn)磁場過程，垂直平面向里的磁通量逐漸增大，根據(jù)楞次定律“增反減同”，感應(yīng)電流方向為逆時針方向，選項A正確。根據(jù)左手定則判斷，CD段直導(dǎo)線電流方向與磁場垂直，所受安培力方向豎直向下，選項B錯誤。線圈進(jìn)磁場切割磁感線的有效長度是線圈與MN交點的連線，進(jìn)磁場過程中，有效切割長度最長為半徑，所以感應(yīng)電動勢最大為Beq\f(d,2)v，選項C錯誤。感應(yīng)電動勢平均值eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(B\f(1,2)π\(zhòng)b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))2,\f(d,v))＝eq\f(Bdπv,8)，選項D正確。]題組三：自感現(xiàn)象8．(多選)如圖所示，燈泡A、B與定值電阻的阻值均為R，L是自感系數(shù)較大的線圈，當(dāng)S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時，A、B兩燈亮度相同，再閉合S2，待電路穩(wěn)定后將S1斷開，下列說法中正確的是()A．B燈立即熄滅B．A燈將比原來更亮一下后熄滅C．有電流通過B燈，方向為c→dD．有電流通過A燈，方向為b→aAD[S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時，A、B兩燈一樣亮，說明兩個支路中的電流相等，這時線圈L沒有自感作用，可知線圈L的電阻也為R，在S2、S1都閉合且穩(wěn)定時，IA＝IB，當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時，由于線圈的自感作用，流過A燈的電流方向變?yōu)閎→a，但A燈不會出現(xiàn)比原來更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故選項D正確，B錯誤；由于定值電阻R沒有自感作用，故斷開S1時，B燈立即熄滅，選項A正確，C錯誤。][考點綜合練]9．(多選)(2019·遵義模擬)如圖甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個平行板電容器C和電阻R，導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示(圖甲所示磁感應(yīng)強(qiáng)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(fù)電C．MN所受安培力的大小始終沒變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(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動勢，由C＝eq\f(Q,U)可知，感應(yīng)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(yīng)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(yīng)電流不變，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小變化，MN所受安培力F＝BIL的大小先減小后增大，方向先向右后向左，故C錯誤，D正確。]10.(2019·長沙模擬)如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場。若第一次用0.3s時間拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1；第二次用0.9s時間拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()A．W1<W2，q1<q2 B．W1<W2，q1＝q2C．W1>W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2C[兩次拉出的速度之比v1∶v2＝3∶1，電動勢之比E1∶E2＝3∶1，電流之比I1∶I2＝3∶1，則電荷量之比q1∶q2＝(I1t1)∶(I2t2)＝1∶1。安培力之比F1∶F2＝3∶1，則外力做功之比W1∶W2＝3∶1，故C正確。]11．(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(dǎo)線圈，放在與線圈平面垂直的圖示勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下說法正確的是()甲乙A．導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流B．在t＝2.5s時導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為1VC．在0～2s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20CD．在t＝1s時，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時功率為10WACD[在0～2s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為eq\f(ΔB1,Δt1)＝1T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E1＝nSeq\f(ΔB1,Δt1)＝100×0.12×1V＝1V；在2～3s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為eq\f(ΔB2,Δt2)＝2T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E2＝nSeq\f(ΔB2,Δt2)＝100×0.12×2V＝2V。導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)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(yīng)電動勢為E2＝2V，選項B錯誤；在0～2s內(nèi)，感應(yīng)電流I＝eq\f(E1,R)＝10A，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20C，選項C正確；在t＝1s時，導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時功率P＝UI＝I2R＝102×0.1W＝10W，選項D正確。]12．(多選)(2019·綿陽模擬)如圖所示是法拉第制作的世界上第一臺發(fā)電機(jī)的模型原理圖。把一個半徑為r的銅盤放在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，使磁感線水平向右垂直穿過銅盤，銅盤安裝在水平的銅軸上，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸，G為靈敏電流表?，F(xiàn)使銅盤按照圖示方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則下列說法中正確的是()A．C點電勢一定高于D點電勢B．圓盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為eq\f(1,2)Bωr2C．電流表中的電流方向為由a到bD．若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，在銅盤中可以產(chǎn)生渦旋電流BD[把銅盤看成由中心指向邊緣的無數(shù)條銅棒組合而成，當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動時，每根銅棒都在切割磁感線，相當(dāng)于電源，由右手定則知，盤邊緣為電源正極，中心為電源負(fù)極，C點電勢低于D點電勢，選項A錯誤；此電源對外電路供電，電流由b經(jīng)電流表再從a流向銅盤，選項C錯誤；銅盤轉(zhuǎn)動切割磁感線，相當(dāng)于電源，回路中感應(yīng)電動勢為E＝Brv＝Brωeq\f(1,2)r＝eq\f(1,2)Bωr2，選項B正確；若銅盤不轉(zhuǎn)動，使所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大，在銅盤中產(chǎn)生感生環(huán)形電場，使銅盤中的自由電荷在電場力的作用下定向移動，形成環(huán)形電流，選項D正確。]13．(2019·葫蘆島模擬)如圖甲所示，用粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成的一只圓形金屬圈，現(xiàn)被一根絕緣絲線懸掛在豎直平面內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知金屬圈的質(zhì)量為m＝0.1kg，半徑為r＝0.1m，導(dǎo)線單位長度的阻值為ρ＝0.1Ω/m。金屬圈的上半部分處在一方向垂直圈面向里的有界勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示。金屬圈下半部分在磁場外。已知從t＝0時刻起，測得經(jīng)過10s絲線剛好被拉斷。重力加速度g取10m/s2。求：甲乙(1)金屬圈中感應(yīng)電流的大小及方向；(2)絲線所能承受的最大拉力F；(3)此過程中金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：(1)由楞次定律可知，金屬圈中電流方向為逆時針方向由題圖乙知e