2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)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

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1、課后限時(shí)集訓(xùn)(二十八) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感 渦流 (建議用時(shí)：40分鐘) [基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)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(dòng)時(shí)，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(dòng)勢(shì) D．弦振動(dòng)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(xiàng)A錯(cuò)誤；取走磁體后，弦的振動(dòng)無法通過電磁

2、感應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，音箱不能發(fā)聲，選項(xiàng)B正確；增加線圈匝數(shù)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E＝N知，線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變大，選項(xiàng)C正確；弦振動(dòng)過程中，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向發(fā)生變化，則感應(yīng)電流的方向不斷變化，選項(xiàng)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(gè)感應(yīng)線圈可以放置在左右相鄰或上下相對(duì)的位置，利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) B．只有A線圈中輸入變化的電流，B線圈中才會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) C．

3、A中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D．A中電流變化越快，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，若A線圈中輸入恒定電流，B線圈中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)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(dòng)勢(shì)越大，選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤。] 3.(2016·北京高考)如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b，磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)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(dòng)勢(shì)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

4、∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 B．Ea∶Eb＝4∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 C．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 D．Ea∶Eb＝2∶1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)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(chǎng)與原磁場(chǎng)方向相反，故感應(yīng)電流沿順時(shí)針方向。由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝＝＝，由于兩圓環(huán)半徑之比Ra∶Rb＝2∶1，所以Ea∶Eb＝4∶1，選項(xiàng)B正確。] 4．(2019·德州模擬)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)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(gè)極板，磁場(chǎng)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(shí)間變化。t＝0時(shí)，P、Q

5、兩極板電勢(shì)相等，兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。經(jīng)時(shí)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 D．帶負(fù)電，電荷量是 D　[磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，Q板帶正電，P板帶負(fù)電，A、C錯(cuò)誤；E＝·S＝K·πR2，L＝2πR，R＝，解得E＝，電容器上的電荷量Q＝CE＝，B錯(cuò)誤，D正確。] 題組二：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)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(chǎng)B中，繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速運(yùn)動(dòng)，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(jì))(　　) A．由c到d，I＝

6、　 B．由d到c，I＝ C．由c到d，I＝ D．由d到c，I＝ 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(dòng)E＝Br2ω，所以通過電阻R的電流大小是I＝，選項(xiàng)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(jì)。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(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(垂直紙面向里)。現(xiàn)對(duì)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(dòng)。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

7、的感應(yīng)電流由b經(jīng)R到d B．U＝Blv，流過固定電阻R的感應(yīng)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受到的安培力大小FA＝，方向水平向左 A　[根據(jù)電磁感應(yīng)定律，MN產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電流由b經(jīng)R到d，故A正確，B錯(cuò)誤；MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向左，故C、D錯(cuò)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(chǎng)，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

8、場(chǎng)，直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止，下列說法中正確的是(　　) A．感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向 B．CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值E＝Bdv D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值＝πBdv AD　[線圈進(jìn)磁場(chǎng)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?yàn)槟鏁r(shí)針方向，選項(xiàng)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(chǎng)垂直，所受安培力方向豎直向下，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。線圈進(jìn)磁場(chǎng)切割磁感線的有效長(zhǎng)度是線圈與MN交點(diǎn)的連線，進(jìn)磁場(chǎng)過程中，有效切割長(zhǎng)度最長(zhǎng)為半徑，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大為Bv，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值＝＝＝，

9、選項(xiàng)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(shí)，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?yàn)閏→d D．有電流通過A燈，方向?yàn)閎→a AD　[S1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈一樣亮，說明兩個(gè)支路中的電流相等，這時(shí)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(shí)，IA＝IB，當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時(shí)，由于線圈的自感作用，流過A燈的電

10、流方向變?yōu)閎→a，但A燈不會(huì)出現(xiàn)比原來更亮一下再熄滅的現(xiàn)象，故選項(xiàng)D正確，B錯(cuò)誤；由于定值電阻R沒有自感作用，故斷開S1時(shí)，B燈立即熄滅，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤。] [考點(diǎn)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(gè)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(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)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?yàn)檎?，MN始終保持靜止，則0～t2時(shí)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

11、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(dòng)勢(shì)，由C＝可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(cuò)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(cuò)誤，D正確。] 10.(2019·長(zhǎng)沙模擬)如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用0.3 s時(shí)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0.9 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W

12、2，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則(　　) A．W1W2，q1＝q2 D．W1>W2，q1>q2 C　[兩次拉出的速度之比v1∶v2＝3∶1，電動(dòng)勢(shì)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(zhǎng)為10 cm、總電阻為0.1 Ω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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示，則以下

13、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＝2.5 s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 V C．在0～2 s內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量為20 C D．在t＝1 s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為10 W ACD　[在0～2 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為＝1 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1＝nS＝100×0.12×1 V＝1 V；在2～3 s內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為＝2 T/s，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V。導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為方波交變電流，選項(xiàng)A正確；在t＝2.5 s

14、時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E2＝2 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0～2 s內(nèi)，感應(yīng)電流I＝＝10 A，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q＝IΔt＝20 C，選項(xiàng)C正確；在t＝1 s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時(shí)功率P＝UI＝I2R＝102×0.1 W＝10 W，選項(xiàng)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(tái)發(fā)電機(jī)的模型原理圖。把一個(gè)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(chǎng)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(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸，G為靈敏電流表?，F(xiàn)使銅盤按照?qǐng)D示方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說法中正確的是(　　) A．C點(diǎn)電

15、勢(shì)一定高于D點(diǎn)電勢(shì) B．圓盤中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為Bωr2 C．電流表中的電流方向?yàn)橛蒩到b D．若銅盤不轉(zhuǎn)動(dòng)，使所加磁場(chǎng)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(dòng)時(shí)，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(diǎn)電勢(shì)低于D點(diǎn)電勢(shì)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；此電源對(duì)外電路供電，電流由b經(jīng)電流表再?gòu)腶流向銅盤，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，相當(dāng)于電源，回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Brv＝Brωr＝Bωr2，選項(xiàng)B正確；若銅盤不轉(zhuǎn)動(dòng)，使所加磁場(chǎng)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(chǎng)，使銅盤中

16、的自由電荷在電場(chǎng)力的作用下定向移動(dòng)，形成環(huán)形電流，選項(xiàng)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＝0.1 kg，半徑為r＝0.1 m，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的阻值為ρ＝0.1 Ω/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(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。金屬圈下半部分在磁場(chǎng)外。已知從t＝0時(shí)刻起，測(cè)得經(jīng)過10 s絲線剛好被拉斷。重力加速度g取10 m/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?yàn)槟鏁r(shí)針方向 由題圖乙知＝0.8 T/s 金屬圈的電阻為R＝2πrρ 金屬圈中感應(yīng)電流I＝＝·＝·＝0.8× A＝0.2 A。 (2)t時(shí)刻磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝ t 金屬圈受到的安培力F安＝BI·2r 絲線的拉力F＝F安＋mg＝2BIr＋mg 當(dāng)t＝10 s時(shí)，代入數(shù)據(jù)得F＝1.32 N。 (3)金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝I2Rt 代入數(shù)據(jù)得Q≈0.025 J。 答案：見解析 - 8 -