2022年高考物理一輪復習 課時跟蹤訓練32 法拉第電磁感應定律、自感和渦流一、選擇題1.(xx·江蘇卷)如圖所示，一正方形線圈的匝數為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中在t時間內，磁感應強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B.在此過程中，線圈中產生的感應電動勢為 ()A. B. C. D.解析：本題考查法拉第電磁感應定律的應用根據法拉第電磁感應定律可得，EnSn·a2，B正確答案：B2(xx·新課標全國卷)如圖(甲)所示，線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上，在ab線圈中通以變化的電流，用示波器測得線圈cd間電壓如圖(乙)所示，已知線圈內部的磁場與流經線圈的電流成正比， 則下列描述線圈ab中電流隨時間變化關系的圖中，可能正確的是()解析：由法拉第電磁感應定律得ENNS，又BI，故E，由乙圖可知it圖象中的斜率應不為0，且在00.5 s、0.51.5 s、1.52.5 s各段時間內斜率不變分析圖象可知，只有C正確答案：C3(多選)(xx·江蘇卷)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有 ()A增加線圈的匝數B提高交流電源的頻率C將金屬杯換為瓷杯D取走線圈中的鐵芯解析：考查渦流現(xiàn)象、影響感應電動勢大小的因素及分析問題的能力增大線圈的匝數，可以增大通過金屬杯的磁通量及磁通量的變化率，從而增大金屬杯中產生感應電流的大小，增大加熱功率，縮短加熱時間，A正確提高交流電的頻率，最大磁通量不變，但交替變化快也能提高磁通量的變化率，產生更大的感應電流，達到縮短加熱時間的目的，B正確瓷杯是絕緣體，不能產生感應電流，不能加熱，C錯誤取走鐵芯，金屬杯中的磁通量變小，磁通量的變化率也變小，從而導致加熱功率變小，加熱時間加長，D錯誤答案：AB4(多選)一個面積S4×102 m2、匝數n100的線圈放在勻強磁場，磁場方向垂直于線圈平面，磁感應強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖所示，則下列判斷正確的是()A在開始的2 s內穿過線圈的磁通量變化率等于0.08 Wb/sB在開始的2 s內穿過線圈的磁通量的變化量等于零C在開始的2 s內線圈中產生的感應電動勢等于8 VD在第3 s末線圈中的感應電動勢等于零解析：由圖知，前2 s內2 T/s，所以2×4×102 Wb/s0.08 Wb/s，A選項正確；在開始的2 s內磁感應強度B由2 T減到0，又從0向相反方向增加到2 T，所以這2 s內的磁通量的變化量B1SB2S2BS2×2×4×102 Wb0.16 Wb，B選項錯；開始的2 s內En100×0.08 V8 V，C選項正確；第3 s末的感應電動勢等于2 s4 s內的平均感應電動勢，EnnS100×2×4×102 V8 V，D選項錯誤答案：AC5有人把自行車進行了改裝，在后車輪上裝上了一個小型發(fā)電機，想看電視時，就騎在自行車上不停地蹬車，可供電視、照明用電發(fā)電機原理如圖甲所示，在勻強磁場中，磁感應強度為B，放置一個有固定轉軸的發(fā)電輪，如圖乙所示，發(fā)電輪平面與磁感應強度垂直，發(fā)電輪半徑為r，輪軸和輪緣為兩個輸出電極，該發(fā)電機輸出電壓接一理想變壓器，再給一小燈泡供電，則下列說法中正確的是()A當人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓降低B當人蹬車的速度增大時，小燈泡兩端的電壓不變C小燈泡的功率與發(fā)電機轉速無關D小燈泡的功率隨發(fā)電機轉速的增大而增大解析：轉輪發(fā)電機的電動勢為EBr2，蹬車的速度增大時，角速度增大，電動勢增大，輸入電壓和輸入功率增大，D正確答案：D6如圖所示，一段導線彎曲成半徑為R的半圓形閉合回路虛線MN、PQ間有磁感應強度為B的勻強磁場，磁場的寬度等于R，方向垂直于回路所在的平面現(xiàn)讓回路以速度v向右勻速穿過磁場，直徑CD始終與MN垂直關于此過程，下列結論中正確的是()A穿過的過程中，回路中感應電流一直不為零B感應電流的方向一直不變C感應電動勢先增大后減小再增大再減小D感應電動勢最大值Em2BRv解析：當回路的圓心到磁場的中間時，回路中的感應電動勢為零，電流為零，A項錯誤；磁通量先向里增大，后向里減小，根據楞次定律，感應電流的方向先沿逆時針方向后沿順時針方向，B項錯誤；當回路的圓心到MN或PQ上時，切割磁感線的有效長度最長，感應電動勢最大為BRv，D項錯誤；在穿過磁場的過程中，回路切割磁感線的有效長度應先變大，后變小，再變大，再變小，因此感應電動勢先增大后減小再增大再減小，C項正確答案：C7有一個勻強磁場邊界是EF，在EF右側無磁場，左側是勻強磁場區(qū)域，如圖甲所示現(xiàn)有一個閉合的金屬線框以恒定速度從EF右側水平進入勻強磁場區(qū)域線框中的電流隨時間變化的it圖象如圖乙所示，則可能的線框是下列四個選項中的()解析：由圖乙可知，電流先是均勻增加，后均勻減小，又il，所以金屬線框切割磁感線的有效長度應先是均勻增加，后均勻減小，A項符合；B、C項線框中間部分進入磁場后切割磁感線的有效長度不變；D項有效長度不是均勻地增加和減小答案：A8(多選)如圖所示，是研究自感通電實驗的電路圖，L1、L2是兩個規(guī)格相同的小燈泡，閉合電鍵調節(jié)電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，調節(jié)可變電阻R1，使它們都正常發(fā)光，然后斷開電鍵S.重新閉合電鍵S，則()A閉合瞬間，L1立刻變亮，L2逐漸變亮B閉合瞬間，L2立刻變亮，L1逐漸變亮C穩(wěn)定后，L和R兩端電勢差一定相同D穩(wěn)定后，L1和L2兩端電勢差不相同解析：根據題設條件可知，閉合電鍵調節(jié)電阻R，使兩個燈泡的亮度相同，說明此時電阻R的阻值與線圈L的電阻一樣大，斷開電鍵再重新閉合電鍵的瞬間，根據自感原理，可判斷L2立刻變亮，而L1逐漸變亮，A項錯誤，B項正確；穩(wěn)定后，自感現(xiàn)象消失，根據題設條件可判斷線圈L和R兩端的電勢差一定相同，L1和L2兩端電勢差也相同，所以C項正確，D項錯誤答案：BC9(多選)如圖所示，水平放置的U形框架上接一個阻值為R0的電阻，放在垂直紙面向里的、場強大小為B的勻強磁場中，一個半徑為L、質量為m的半圓形硬導體AC在水平向右的恒定拉力F的作用下，由靜止開始運動距離d后速度達到v，半圓形硬導體AC的電阻為r，其余電阻不計下列說法正確的是()A此時AC兩端電壓為UAC2BLvB此時AC兩端電壓為UACC此過程中電路產生的電熱為QFdmv2D此過程中通過電阻R0的電荷量為q解析：AC的感應電動勢為：E2BLv，兩端電壓為UAC，A錯、B對；由功能關系得Fdmv2QW，C錯；此過程中平均感應電流為，通過電阻R0的電荷量為qt，D對答案：BD10.(xx·江西省九所重點中學高三聯(lián)考)如圖所示，虛線為磁感應強度大小均為B的兩勻強磁場的分界線，實線MN為它們的理想下邊界長為L的正方形線圈電阻為R，邊與MN重合，且可以繞過a點并垂直線圈平面的軸以角速度勻速轉動，則下列說法正確的是()A從圖示的位置開始逆時針轉動180°的過程中，線框中感應電流方向始終為逆時針B從圖示的位置開始順時針轉動90°到180°這段時間內，因線圈完全在磁場中，故無感應電流C從圖示的位置順時針轉動180°的過程中，線框中感應電流的最大值為D從圖示的位置開始順時針方向轉動270°的過程中，通過線圈的電量為解析：在線圈轉過180°的過程中，穿過線框的磁通量先增大后減小，則由楞次定律可知，電流的方向應先為逆時針后為順時針，故A錯誤；順時針轉動90°到180°過程中，由于磁通量發(fā)生了變化，故線圈中有感應電流產生，故B錯誤；從圖示的位置順時針轉動180°的過程中，當bd與邊界重合時，則bcd與bad均切割磁感線，則感應電動勢最大值為E2×B(L)22BL2，線框中感應電流的最大值為，故C正確；順時針轉動270°時，線框內的磁通量的變化量0，故通過線圈的電量為0，故D錯誤答案：C二、非選擇題11.(xx·江蘇淮安市高三調研)如圖所示，相距L0.4 m、電阻不計的兩平行光滑金屬導軌水平放置，一端與阻值R0.15 的電阻相連，導軌處于磁感應強度B0.5 T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面質量m0.1 kg、電阻r0.05 的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直t0時起棒在水平外力F作用下以初速度v02 m/s、加速度a1 m/s2沿導軌向右勻加速運動求：(1)t1 s時回路中的電流；(2)t1 s時外力F大小；(3)第1 s內通過棒的電荷量解析：(1)t1 s時，棒的速度為：v1v0at3 m/s此時由于棒運動切割產生的電動勢為：EBLv10.6 V根據閉合電路歐姆定律可知，此時回路中的感應電流為：I3 A(2)對棒，根據牛頓第二定律有：FILBma解得t1 s時外力F大小為：FILBma0.7 N(3)在t1 s時間內，棒的位移為：xv0tat2根據法拉第電磁感應定律可知，在這段時間內，棒切割平均感應電動勢為：根據閉合電路歐姆定律可知，在這段時間內，回路中的平均感應電流為：在第1 s時間內，通過棒的電荷量為：q·t聯(lián)立以上各式解得：q2.5 C答案：(1)3 A(2)0.7 N(3)2.5 C12(xx·深圳市高三第二次調研)如圖甲所示，靜止在粗糙水平面上的正三角形金屬線框，匝數N10、總電阻R2.5 、邊長L0.3 m，處在兩個半徑均為r的圓形勻強磁場區(qū)域中，線框頂點與右側圓形中心重合，線框底邊中點與左側圓形中心重合磁感應強度B1垂直水平面向外，大小不變、B2垂直水平面向里，大小隨時間變化，B1、B2的值如圖乙所示線框與水平面間的最大靜摩擦力f0.6 N ，(取3)，求：(1)t0時刻穿過線框的磁通量；(2)線框滑動前的電流強度及電功率；(3)經過多長時間線框開始滑動及在此過程中產生的熱量解析：(1)設磁場向下穿過線框磁通量為正，由磁通量的定義得t0時B2r2B1r20.005 Wb(2)根據法拉第電磁感應定律ENNr20.25 VI0.1 API2R0.025 W(3)右側線框每條邊受到的安培力F1NB2IrN(25t)Ir因兩個力互成120°，兩條邊的合力大小仍為F1，左側線框受力F22NB1Ir線框受到的安培力的合力F安F1F2當安培力的合力等于最大靜摩擦力時線框就要開始滑動F安f即F安N(25t)Ir2NB1Irf解得t0.4 s.QI2Rt0.01 J.答案：(1)0.005 Wb(2)0.1 A0.025 W(3)0.01 J