2020高考物理一輪總復(fù)習(xí) 課時(shí)沖關(guān)三十六 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流（含解析）新人教版

法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流 A級(jí)基礎(chǔ)練1如圖，空間有一勻強(qiáng)磁場，一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直，當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E，將此棒彎成兩段長度相等且相互垂直的折線，置于與磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi)，當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢大小為E.則等于()A.B.C1 D.解析：B若直金屬棒的長為L，則彎成折線后，有效切割長度為L.根據(jù)EBLv可知感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與有效切割長度成正比，故，B正確2如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱的，它利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場，當(dāng)變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體本身自行高速升溫，然后再加熱鍋內(nèi)食物電磁爐工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波，完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋吸收，不會(huì)泄漏，對(duì)人體健康無危害關(guān)于電磁爐，以下說法中正確的是()A電磁爐是利用變化的磁場在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱的B電磁爐是利用變化的磁場產(chǎn)生渦流，使含鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，進(jìn)而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的C電磁爐是利用變化的磁場使食物中的極性水分子振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)來對(duì)食物加熱的D電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對(duì)食物加熱的解析：B電磁爐的工作原理是利用變化的電流通過線圈產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場通過含鐵質(zhì)鍋的底部產(chǎn)生無數(shù)小渦流，使鍋體溫度升高后加熱食物，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤，B正確；而選項(xiàng)C是微波爐的加熱原理，C錯(cuò)誤3(多選)如圖所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化下列說法正確的是( )A當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變解析：AD線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢為ES，設(shè)線框的電阻為R，則線框中的電流I·，因?yàn)锽增大或減小時(shí)，可能減小，也可能增大，也可能不變線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小只和磁通量的變化率有關(guān)，和磁通量的變化量無關(guān)，故選項(xiàng)A、D正確4在如圖所示電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零點(diǎn)在表盤中央的相同的電流表開始時(shí)開關(guān)S閉合，電流表G1指針偏向右方，現(xiàn)將開關(guān)S斷開，則將出現(xiàn)的現(xiàn)象是()AG1和G2指針都立即回到零點(diǎn)BG1指針立即回到零點(diǎn)，而G2指針緩慢地回到零點(diǎn)CG1指針緩慢回到零點(diǎn)，而G2指針先立即偏向右方，然后緩慢地回到零點(diǎn)DG1指針立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)，而G2指針緩慢地回到零點(diǎn)解析：D當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，通過線圈的電流變小，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢，阻礙電流的變小，所以使得G2的指針緩慢地回到零點(diǎn)，而流過G1的電流的方向與開始時(shí)電流的方向相反，所以指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)故A、B、C錯(cuò)誤，D正確5(2018·全國卷)(多選)如圖(a)所示，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向?qū)Ь€框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢()A在t時(shí)為零B在t時(shí)改變方向C在t時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向D在tT時(shí)最大，且沿順時(shí)針方向解析：AC在t時(shí)，PQ中的電流變化率為0，則R中的磁通量變化率為0，在R中不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，故A正確；t時(shí)，PQ中的電流由正方向減小到0，再向負(fù)方向上增加，且變化率最大，則R中的磁通量變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢最大由楞次定律可得，R中感應(yīng)磁場方向垂直紙面向里同理，tT時(shí)，R中感應(yīng)磁場方向垂直紙面向外，故t時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為順時(shí)針，tT時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢為逆時(shí)針，故C項(xiàng)正確，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤6(2017·江蘇卷)如圖所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻質(zhì)量為m的金屬桿靜置在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強(qiáng)磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向豎直向下當(dāng)該磁場區(qū)域以速度v0勻速地向右掃過金屬桿后，金屬桿的速度變?yōu)関.導(dǎo)軌和金屬桿的電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑且足夠長，桿在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸求：(1)MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿中感應(yīng)電流的大小I；(2)MN剛掃過金屬桿時(shí)，桿的加速度大小a；(3)PQ剛要離開金屬桿時(shí)，感應(yīng)電流的功率P.解析：(1)感應(yīng)電動(dòng)勢EBdv0，感應(yīng)電流I解得I.(2)安培力FBId，牛頓第二定律Fma解得a.(3)金屬桿切割磁感線的速度vv0v，則感應(yīng)電動(dòng)勢EBd(v0v)，電功率P，解得P.答案：(1)(2)(3)B級(jí)能力練7如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)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勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化為了產(chǎn)生與線框運(yùn)動(dòng)過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為( )A.B.C. D.解析：C線框勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1B0rvB0rB0r2.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2Sr2·，要使兩次產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小相等，必須E1E2，即B0r2r2·，解得，選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤8.(2019·山東德州調(diào)研)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(gè)極板，磁場方向垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以BB0Kt(K>0)隨時(shí)間變化t0時(shí)，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(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，電荷量是解析：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)勢的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，Q板帶正電，P板帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；E·SK·R2，L2R，R，解得E.電容器上的電荷量QCE，B、C錯(cuò)誤，D正確9如圖所示為感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，a、b、c、d是空間四個(gè)可用電刷與銅盤邊緣接觸的點(diǎn)，O1、O2是銅盤軸線導(dǎo)線的接線端，M、N是電流表的接線端現(xiàn)在將銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)，能觀察到感應(yīng)電流的是()A將電流表的接線端M、N分別連接a、c位置B將電流表的接線端M、N分別連接O1、a位置C將電流表的接線端M、N分別連接O1、O2位置D將電流表的接線端M、N分別連接c、d位置解析：B當(dāng)銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此時(shí)銅盤相當(dāng)于電源，銅盤邊緣和中心相當(dāng)于電源的兩個(gè)極，則要想觀察到感應(yīng)電流，M、N應(yīng)分別連接電源的兩個(gè)極即可，故可知只有B項(xiàng)正確10(2017·全國卷)(多選)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直邊長為0.1 m、總電阻為0.005 的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi)，cd邊與磁場邊界平行，如圖(a)所示已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，cd邊于t0時(shí)刻進(jìn)入磁場線框中感應(yīng)電動(dòng)勢隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢取正)下列說法正確的是()A磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 TB導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/sC磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外D在t0.4 s至t0.6 s這段時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N解析：BC導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場時(shí)速度v m/s0.5 m/s，選項(xiàng)B正確；由EBLv，得B T0.2 T，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由右手定則可確定磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向外，選項(xiàng)C正確；導(dǎo)線框所受安培力FBLIBL0.2×0.1× N0.04 N，選項(xiàng)D錯(cuò)誤11如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQMN所圍的面積為S，PQ之間有阻值為R的電阻，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場，規(guī)定磁場方向豎直向上為正方向，在02t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)下列說法正確的是( )A在0t0和t02t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B在0t0時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镹到MC在t02t0時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電流大小為D在02t0時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量為解析：B在0t0時(shí)間內(nèi)磁通量減小，根據(jù)楞次定律要阻礙磁通量的減小，導(dǎo)體棒有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢，摩擦力水平向左在t02t0時(shí)間內(nèi)磁通量增大，同理可判斷導(dǎo)體棒有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢，摩擦力水平向右，選項(xiàng)A錯(cuò)；0t0時(shí)間內(nèi)豎直向上的磁通量減小，根據(jù)楞次定律感應(yīng)電流的磁場方向豎直向上，感應(yīng)電流的方向由N到M，選項(xiàng)B對(duì)；導(dǎo)體棒MN始終靜止，與導(dǎo)軌圍成的回路面積不變，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢ES，即感應(yīng)電動(dòng)勢與Bt圖象斜率成正比，0t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流大小I1SS，t02t0時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電流大小I2SS，選項(xiàng)C錯(cuò)；在02t0時(shí)間內(nèi)，通過電阻R的電荷量qI·t·tS·t，選項(xiàng)D錯(cuò)12(1)如圖甲所示，兩根足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.5 T一根直金屬桿MN以v2 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好桿MN的電阻r11 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1；(2)如圖乙所示，一個(gè)匝數(shù)n100的圓形線圈，面積S10.4 m2，電阻r21 .在線圈中存在面積S20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2；(3)將一個(gè)R2 的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接，然后b端接地試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢較高？并求出較高的電勢a.解析：(1)桿MN做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E1B1Lv0.3 V.(2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2nS24.5 V.(3)題圖甲中a>b0，題圖乙中a<b0，所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)，a端的電勢較高此時(shí)通過電阻R的電流I電阻R兩端的電勢差abIRa端的電勢aIR0.2 V.答案：(1)0.3 V(2)4.5 V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢高a0.2 V8