高三物理一轮复习 第九章 电磁感应 27 法拉第电磁感应定律 自感、涡流课时达标

法拉第电磁感应定律自感、涡流1如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中在t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B.在此过程中，线圈中产生的感应电动势为 ()A. B. C. D.答案：B解析：磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定律EnnS，其中磁场中的有效面积Sa2，代入得En，选项B正确2(多选)如图所示匀强磁场的方向垂直于电路所在平面向里导体棒ab与电路接触良好当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中()A感应电动势将变大B灯泡L的亮度变大C电容器C的上极板带负电D电容器两极板间的电场强度将减小答案：AB解析：当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，由右手定则知，导体棒a端的电势高，电容器C的上极板带正电；由公式EBlv知，感应电动势将变大，导体棒两端的电压变大，灯泡L的亮度变大，由于场强E，电容器两极板间的电场强度将变大综上可知，A、B两项正确，C、D两项错误3矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则 ()A从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大D从t1到t2时间内，导线框bc边受到的安培力大小保持不变答案：A解析：从0到t1时间内，垂直纸面向里的磁感应强度减小，磁通量减小，根据楞次定律可判断，产生顺时针方向的电流，故A项正确；由ES，I，且磁感应强度均匀减小，为一恒定值，则线框中产生的感应电流大小不变，故B、C两项错误；磁感应强度B均匀变化，由FBILbc知：bc边受到的安培力是变化的，故D项错误4(多选)如图所示在方向垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd.线框以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框dc边始终与磁场右边界平行，线框边长adl，cd2l.线框导线的总电阻为R.则在线框离开磁场的过程中下列说法中正确的是 ()A流过线框截面的电量为B线框中的电流在ad边产生的热量C线框所受安培力的合力为Dad间的电压为答案：ABD解析：线框离开磁场的过程中，感应电动势E2Blv，由电路知识可知ad间的电压为Uab，线框所受安培力的合力为FBI(2l)，产生的总热量QI2Rt，t，Qad，所以Qad，通过的电量q.综上可知，A、B、D三项正确，C项错误5一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的磁感应强度在竖直方向的分量为B，螺旋浆叶片的长度为l，螺旋桨转动的频率为f，顺着地磁场的方向看，螺旋桨按顺时针方向转动螺旋桨叶片的近轴端为a，远轴端为b，如图所示如果忽略a到转轴中心线的距离，用E表示每个叶片中的感应电动势，则()AEfl2B，且a点电势低于b点电势BE2fl2B，且a点电势低于b点电势CEfl2B，且a点电势高于b点电势DE2fl2B，且a点电势高于b点电势答案：A解析：螺旋桨的叶片围绕着O点转动，产生的感应电动势为EBl(l) B(2f)l2fl2B，由右手定则判断出b点电势比a点电势高所以A项正确6如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小( )A逐渐增大 B逐渐减小C保持不变 D无法判断答案：C解析：当导体切割磁感线时感应电动势的大小为EBlv，其中v指的是导体沿垂直于磁场方向的分速度大小，对应于本题金属棒水平方向的分速度v0，所以导体棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小EBlv0，大小保持不变7半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示有一变化的磁场垂直于纸面，规定向纸内为正方向，变化规律如图乙所示在t0时刻平板中心由静止释放一重力不计、电荷量为q的微粒，则以下说法正确的是()甲乙A第2 s内上极板为正极B第3 s内上极板为负极C第2 s末微粒回到了原来位置D第3 s末两极板之间的电场强度大小为答案：A解析：01 s内，由楞次定律可知，金属板上极板带负电，下极板带正电，若微粒带正电，则微粒所受电场力方向竖直向上而向上做匀加速运动.12 s内，由楞次定律可知，金属板上极板带正电，下极板带负电，若微粒带正电，则微粒所受电场力方向竖直向下而向上做匀减速运动，2 s末速度减小为零.23 s内，由楞次定律可知，金属板上极板带正电，下极板带负电，若微粒带正电，则微粒所受电场力方向竖直向下而向下做匀加速运动两极板间的电场强度大小E.34 s内，由楞次定律可知，金属板上极板带负电，下极板带正电，若微粒带正电，则微粒所受电场力方向竖直向上而向下做匀减速运动，4 s末速度减小为零，同时回到了原来的位置A项正确8如图所示，线圈L的自感系数很大，且其电阻可以忽略不计，L1、L2是两个完全相同的小灯泡，随着开关S闭合和断开的过程中，灯L1、L2的亮度变化情况是(灯丝不会断) ()AS闭合，L1亮度不变，L2亮度逐渐变亮，最后两灯一样亮；S断开，L2立即不亮，L1逐渐变亮BS闭合，L1不亮，L2很亮；S断开，L1、L2立即不亮CS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2亮度不变；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭DS闭合，L1、L2同时亮，而后L1逐渐熄灭，L2则逐渐变得更亮；S断开，L2立即不亮，L1亮一下才熄灭答案：D解析：当S闭合，L的自感系数很大，对电流的阻碍作用较大，L1和L2串接后与电源相连，L1和L2同时亮，随着L中电流的增大，L的直流电阻不计，L的分流作用增大，L1中的电流逐渐减小为零，由于总电阻变小，总电流变大，L2中的电流增大，L2灯变得更亮；当S断开，L2中无电流，立即熄灭，而线圈L将要维持本身的电流不变，L与L1组成闭合电路，L1灯要亮一下后再熄灭综上所述，选项D正确9(2015浙江卷)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B010 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g10 m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 .不接外电流，两臂平衡，如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.解析：(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡mgN1B0IL代入数据得N125匝(2)由电磁感应定律得EN2EN2Ld由欧姆定律得I线圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0代入数据可得0.1 T/s答案：(1)25匝(2)0.1 T/s名师点拨：本题要注意第(1)问、第(2)问的区别，第一问中是通电，磁场对电流作用；第(2)问中磁场变化，产生感应电流，电流恒定，但磁场变化，因此线圈受到的安培力是变力而不是恒力10如图甲所示是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r0.1 m的有20匝的线圈套在辐射状永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布，如图甲所示在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T，线圈的电阻为2 ，它的引出线接有8 的小灯泡L.外力推动线圈框架的P端，使线圈做往复运动，便有电流通过小灯泡当线圈向右的位移随时间变化的规律如图乙所示时，取x向右为正，试求：图甲图乙图丙(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的图象(在图甲中取电流经L由CD为正)；(2)每一次推动线圈运动过程中的作用力大小；(3)该发电机输出的功率(摩擦等损耗不计).解析：(1)从题图(2)可以看出，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动，其速度为v m/s0.8 m/s.线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势EnBLvnBv2r200.20.823.140.1 V2 V，感应电流I A0.2 A.根据右手定则可得，当线圈沿x正方向运动时，产生的感应电流方向为负，可得到如图所示的图象(2)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力须等于安培力，即FF安nBILnBI2r200.20.223.140.1 N0.5 N.(3)发电机的输出功率即小灯泡的电功率PI2R20.228 W0.32 W.答案：(1)见解析图(2)0.5 N(3)0.32 W