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(shuō)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(guò)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(wú)法通過(guò)電磁感應(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EN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(guò)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(wú)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(wú)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(wú)線充電。下列說(shuō)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)CA中電流越大，B中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大DA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21，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(shuō)法正確的是()AEaEb41，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駼EaEb41，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駽EaEb21，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较駾EaEb21，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较駼由楞次定律知，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?lè)较?。由法拉第電磁感?yīng)定律知E，由于兩圓環(huán)半徑之比RaRb21，所以EaEb41，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BB0Kt(K>0)隨時(shí)間變化。t0時(shí)，P、Q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?lè)较?，Q板帶正電，P板帶負(fù)電，A、C錯(cuò)誤；E·SK·R2，L2R，R，解得E，電容器上的電荷量QCE，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軸以角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽蛩龠\(yùn)動(dòng)，則通過(guò)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，IB由d到c，IC由c到d，ID由d到c，ID由右手定則判定通過(guò)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)EBr2，所以通過(guò)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)?，F(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(shuō)法正確的是()AUBlv，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b經(jīng)R到dBUBlv，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d經(jīng)R到bCMN受到的安培力大小FA，方向水平向右DMN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)EBlv，由于MN的電阻與外電路電阻相同，所以MN兩端的電壓UEBlv，根據(jù)右手定則，流過(guò)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(yáng)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(shuō)法中正確的是()A感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较駼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EBdvD感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值BdvAD線圈進(jìn)磁場(chǎng)過(guò)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?lè)较?，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(guò)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，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(shuō)法中正確的是()AB燈立即熄滅BA燈將比原來(lái)更亮一下后熄滅C有電流通過(guò)B燈，方向?yàn)閏dD有電流通過(guò)A燈，方向?yàn)閎aADS1閉合、S2斷開且電路穩(wěn)定時(shí)，A、B兩燈一樣亮，說(shuō)明兩個(gè)支路中的電流相等，這時(shí)線圈L沒(méi)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)，IAIB，當(dāng)S2閉合、S1突然斷開時(shí)，由于線圈的自感作用，流過(guò)A燈的電流方向變?yōu)閎a，但A燈不會(huì)出現(xiàn)比原來(lái)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(méi)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?？键c(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0t2時(shí)間()甲乙A電容器C的電荷量大小始終沒(méi)變B電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電CMN所受安培力的大小始終沒(méi)變DMN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(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FBIL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(guò)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W2，通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()AW1<W2，q1<q2BW1<W2，q1q2CW1>W2，q1q2DW1>W2，q1>q2C兩次拉出的速度之比v1v231，電動(dòng)勢(shì)之比E1E231，電流之比I1I231，則電荷量之比q1q2(I1t1)(I2t2)11。安培力之比F1F231，則外力做功之比W1W231，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 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，則以下說(shuō)法正確的是()甲乙A導(dǎo)線圈中產(chǎn)生的是交變電流B在t2.5 s時(shí)導(dǎo)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1 VC在02 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量為20 CD在t1 s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)電流的瞬時(shí)功率為10 WACD在02 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E1nS100×0.12×1 V1 V；在23 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E2nS100×0.12×2 V2 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t2.5 s時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E22 V，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在02 s內(nèi)，感應(yīng)電流I10 A，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為qIt20 C，選項(xiàng)C正確；在t1 s時(shí)，導(dǎo)線圈內(nèi)感應(yīng)電流的瞬時(shí)功率PUII2R102×0.1 W10 W，選項(xiàng)D正確。12(多選)(2019·綿陽(yáng)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(guò)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示方向以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是()AC點(diǎn)電勢(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Br2C電流表中的電流方向?yàn)橛蒩到bD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(wú)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EBrvBrrBr2，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m0.1 kg，半徑為r0.1 m，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的阻值為0.1 /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t0時(shí)刻起，測(cè)得經(jīng)過(guò)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(guò)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?lè)较蛴深}圖乙知0.8 T/s金屬圈的電阻為R2r金屬圈中感應(yīng)電流I··0.8× A0.2 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FF安mg2BIrmg當(dāng)t10 s時(shí)，代入數(shù)據(jù)得F1.32 N。(3)金屬圈中產(chǎn)生的焦耳熱QI2Rt代入數(shù)據(jù)得Q0.025 J。答案：見解析- 8 -