2019高考物理一轮复习 微专题系列之热点专题突破 专题55 法拉第电磁感应定律的理解和应用学案.doc

突破56 法拉第电磁感应定律的理解和应用1对法拉第电磁感应定律的理解(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，而与磁通量的大小、变化量的大小没有必然联系。 (2)磁通量的变化率对应t图线上某点切线的斜率2应用法拉第电磁感应定律应注意的三个问题(1)公式En求解的是一个回路中某段时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值(2)利用公式EnS求感应电动势时，S为线圈在磁场范围内的有效面积(3)通过回路截面的电荷量q仅与n、和回路电阻R有关，与时间长短无关推导如下：qtt.3. 对、和的理解和易错提醒（1）不能通过公式正确地计算、和的大小，错误地认为它们都与线圈的匝数n成正比（2）认为公式中的面积S就是线圈的面积，而忽视了无效的部分；不能通过t(或Bt)图象正确地求解.（3）认为0(或B0)时，一定等于0.（4）不能正确地分析初、末状态穿过线圈的磁通量的方向关系，从而不能正确利用公式21求解.【典例1】如图所示，由一根金属导线绕成闭合线圈，线圈的半径分别为R、2R，磁感应强度B随时间t的变化规律是Bkt(k为常数)，方向垂直于线圈平面闭合线圈中产生的感应电动势为()AkR2B3kR2C4kR2D5kR2【答案】B【解析】 由法拉第电磁感应定律可得E，BS，故ESk(4R2R2)3kR2，选项B正确【典例2】一电容器的电容为10F，A、C两板间距极小，垂直于回路平面的磁感应强度以510-3T/s的变化率增加，回路面积为110-2m2，如图所示。则A A板带正电 B C板带正电C A板带电量为210-10C D A板带电量为510-10C【答案】AD【跟踪短训】1如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为2:1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两环间的相互影响。下列说法正确的是（ ）A Ea:Eb=4:1，感应电流均沿逆时针方向B Ea:Eb=4:1，感应电流均沿顺时针方向C Ea:Eb=2:1，感应电流均沿逆时针方向D Ea:Eb=2:1，感应电流均沿顺时针方向【答案】B2如图所示，乙半径为a、电阻为R的金属圆环(被固定)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3B，在此过程中A 线圈中产生的感应电动势为a2B2tB 线圈中产生的感应电动势为a2BtC 线圈中产生的感应电流为0D 线圈中产生的感应电流为2a2BRt【答案】B【解析】根据法拉第电磁感应定律E=t=BtS=3B-Bt12a2=a2Bt，感应电流为I=ER=a2BtR，故ACD错误，B正确，故选B。3如图所示，n=50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图所示，则ab两点的电势高低与电压表的读数为：A ab，20V B ab，100VC ab，20V D a0，为常数)的规律变化的磁场，前后两次回路中的电流比为()A13B31C11D95【答案】D4如图甲所示，一个阻值为R=0.8的电阻与阻值为r=0.2单匝圆形金属线圈连接成闭合回路。金属线圈的面积S=0.2m2，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，导线的电阻不计，在前2s时间内A 流过电阻R的电流方向从E到F B 流过电阻R的电流0.4AC 通过电阻R的电荷量0.2C D 电阻R上产生的热量0.064J【答案】AD【解析】由楞次定律可知：通过R的电流方向为EF；选项A正确；由法拉第电磁感应定律得：感应电动势：EtBSt440.2V=0.2V；感应电流：IER+r0.20.8+0.2A=0.2A，选项B错误；前2s时间内通过电阻R的电荷量q=It=0.22C=0.4C，选项C错误；电阻R上产生的热量Q=I2Rt=0.220.82J=0.064J，选项D正确；故选AD.5如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为lOcm、总电阻为0.1的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是( )A 导线圈中产生的是交变电流B 在t=2. 5s时导线图产生的感应电动势为1VC 在0 -2s内通过导线横截面的电荷量为20CD 在t=ls时，导线圈内电流的瞬时功率为20W【答案】AC根据Q=It，解得：Q=102C=20C，故C正确；D. 在t=ls时，导线圈内电流的瞬时功率P= I12R=1020.1=10W，故D错误；故选：AC6如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B的正方向)，则下列说法正确的是()A t0.005 s时线框中的感应电流最大B t0.01 s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向C t0.015 s时电流表的示数为零D 00.02 s内闭合导线框上产生的热量为4r4R【答案】BD7如图甲，线圈A（图中实线，共100匝）的横截面积为0.3m2，总电阻r2，A右侧所接电路中，电阻R12，R26，电容C3F，开关S1闭合。A中有横截面积为0.2m2的区域C（图中虚线），C内有图乙所示的变化磁场，t0时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里。下列判断正确的是A 闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由b流向aB 闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为0.4AC 闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电流由b流向aD 闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2106C【答案】BD【解析】根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时针方向，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由a流向b，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律：E=nBtS=1000.630.2V=4V，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为I=ER1+R2+r=42+6+2A=0.4A，选项B正确；闭合S2、电路稳定后电容器上极板带正电，则当再断开S1，电容器放电，通过R2的电流由a流向b，选项C错误；电路稳定后电容器带电量Q=CUR2=310-60.46C=7.210-6C，则电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2106C，选项D正确；故选BD.8在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2。螺线管导线电阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是()A 螺线管中产生的感应电动势为1 VB 闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5102 WC 电路中的电流稳定后电容器下极板带正电 D S断开后，流经R2的电量为1.8105 C【答案】CD9在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=2R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2（r2r1）的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计。闭合S，至t1时刻，电路中的电流已稳定，下列说法正确的是（）A 线圈中产生的感应电动势的大小为B0r12t0B 电容器下极板带正电C 电路中产生的感应电流为B0r225Rt0D 线圈两端的电压为4B0r225t0【答案】BCD10在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n = 2000匝，横截面积S = 20cm2。螺线管导线电阻r = 1.0，R1 = 4.0，R2 = 5.0。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按每秒增加0.40特斯拉的规律变化。求： （1）求螺线管中产生的感应电动势；（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求通过电阻R1的电流；（3）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R2的功率。【答案】（1）1.6V（2）0.16A（3）0.128W11如图甲，水平面上有两电阻不计的光滑金属导轨平行固定放置，间距为d ，右端通过导线与阻值为R的小灯泡L连接，在面积为S的CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B 随时间变化如图乙(其中B0 、t0 为已知量），在t0 时，一阻值为R的金属棒在恒力F作用下由静止开始从ab位置沿导轨向右运动，当tt0 时恰好运动到CD位置，并开始在磁场中匀速运动求：(1)0t0时间内通过小灯泡的电流(2)金属棒在磁场中运动速度的大小(3)金属棒的质量m【答案】SB02Rt02FRB02d2B02d2t02R【解析】0t0时间内，闭合电路产生的感应电动势E1=t=SBt=SB0t0 通过小灯泡的电流I=E12R 联立，得I=SB02Rt0 若金属棒在磁场中匀速运动的速度为v，则金属棒的动生电动势E2=BLV=B0dv 金属棒的电流I=E22R