2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象隨堂集訓(xùn) 考向一A. t1 s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB. t3 s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC. t1 s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1 ND. t3 s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2 N解析：據(jù)已知B(0.40.2t) T可知t1 s時，正方向的磁場在減弱，由楞次定律可判定電流方向?yàn)橛蒀到D，A項(xiàng)正確。同理可判定B項(xiàng)錯誤。t1 s時感應(yīng)電動勢ESsin300.1 V，IE/R1 A，安培力F安BIL0.2 N，對桿受力分析如圖。對擋板P的壓力大小為FNFNF安cos600.1 N，C項(xiàng)正確。同理可得t3 s時對擋板H的壓力大小為0.1 N，D項(xiàng)錯誤。答案：AC2. xx課標(biāo)全國卷如圖，均勻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)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化率的大小應(yīng)為()A. B. C. D. 解析：線框轉(zhuǎn)動過程中，等效于長度為半徑R的導(dǎo)體棒繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動切割磁感線，其產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢EB0R；線框靜止不動時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知導(dǎo)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E。根據(jù)題意有EE，可得，選項(xiàng)C正確。答案：C3. xx課標(biāo)全國卷半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、質(zhì)量為m且質(zhì)量分布均勻的直導(dǎo)體棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓導(dǎo)軌中心O，裝置的俯視圖如圖所示。整個裝置位于一勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，方向豎直向下。在內(nèi)圓導(dǎo)軌的C點(diǎn)和外圓導(dǎo)軌的D點(diǎn)之間接有一阻值為R的電阻(圖中未畫出)。直導(dǎo)體棒在水平外力作用下以角速度繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)為，導(dǎo)體棒和導(dǎo)軌的電阻均可忽略。重力加速度大小為g。求：(1)通過電阻R的感應(yīng)電流的方向和大??；(2)外力的功率。解析：(1)方法一：在t時間內(nèi)，導(dǎo)體棒掃過的面積為St(2r)2r2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)體棒上感應(yīng)電動勢的大小為根據(jù)右手定則，感應(yīng)電流的方向是從B端流向A端。因此，通過電阻R的感應(yīng)電流的方向是從C端流向D端。由歐姆定律可知，通過電阻R的感應(yīng)電流的大小I滿足I聯(lián)立式得I方法二：Br BrBr2I由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從CD方法三：取tTBr2I由右手定則判得通過R的感應(yīng)電流從CD(2)方法一：在豎直方向有mg2N0式中，由于質(zhì)量分布均勻，內(nèi)、外圓導(dǎo)軌對導(dǎo)體棒的正壓力大小相等，其值為N。兩導(dǎo)軌對運(yùn)行的導(dǎo)體棒的滑動摩擦力均為fN在t時間內(nèi)，導(dǎo)體棒在內(nèi)、外圓導(dǎo)軌上掃過的弧長分別為l1rt和l22rt克服摩擦力做的總功為Wff(l1l2)在t時間內(nèi)，消耗在電阻R上的功為WRI2Rt根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律知，外力在t時間內(nèi)做的功為WWfWR外力的功率為P由至式得Pmgr方法二：由能量守恒PPRPf在豎直方向2Nmg，則Nmg，得fNmgPfmgrmg2rmgrPRI2R所以Pmgr答案：(1)方向：由C端到D端(2)mgr 考向二4. xx江蘇高考(多選)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(nèi)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(shù)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：該裝置的工作原理是，線圈內(nèi)變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，從而使金屬杯體內(nèi)產(chǎn)生渦流，再把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使杯內(nèi)的水發(fā)熱。交流電源的頻率一定時，線圈產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)，杯體內(nèi)磁通量變化就越快，產(chǎn)生的渦流就越大，增加線圈的匝數(shù)會使線圈產(chǎn)生的磁場增強(qiáng)，而取走線圈中的鐵芯會使線圈產(chǎn)生的磁場減弱，故A對、D錯。交流電源的頻率增大，杯體內(nèi)磁通量變化加快，產(chǎn)生的渦流增大，故B正確。瓷為絕緣材料，不能產(chǎn)生渦流，故C錯。答案：AB 考向三5. xx四川高考(多選)如圖所示，邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系為Bkt(常量k>0)?；芈分谢瑒幼冏杵鱎的最大阻值為R0，滑動片P位于滑動變阻器中央，定值電阻R1R0、R2。閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U，不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動勢，則()A. R2兩端的電壓為B. 電容器的a極板帶正電C. 滑動變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍D. 正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢為kL2解析：由法拉第電磁感應(yīng)定律EnnS有Ekr2，D錯誤；因k>0，由楞次定律知線框內(nèi)感應(yīng)電流沿逆時針方向，故電容器b極板帶正電，B錯誤；由題圖知外電路結(jié)構(gòu)為R2與R的右半部并聯(lián)，再與R的左半部、R1相串聯(lián)，故R2兩端電壓U2U，A正確；設(shè)R2消耗的功率為PIU2，則R消耗的功率P2I2U2IU25P，故C正確。答案：AC6. xx浙江高考某同學(xué)設(shè)計一個發(fā)電測速裝置，工作原理如圖所示。一個半徑為R0.1 m的圓形金屬導(dǎo)軌固定在豎直平面上，一根長為R的金屬棒OA，A端與導(dǎo)軌接觸良好，O端固定在圓心處的轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸的左端有一個半徑為rR/3的圓盤，圓盤和金屬棒能隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動。圓盤上繞有不可伸長的細(xì)線，下端掛著一個質(zhì)量為m0.5 kg的鋁塊。在金屬導(dǎo)軌區(qū)域內(nèi)存在垂直于導(dǎo)軌平面向右的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.5 T。a點(diǎn)與導(dǎo)軌相連，b點(diǎn)通過電刷與O端相連。測量a、b兩點(diǎn)間的電勢差U可算得鋁塊速度。鋁塊由靜止釋放，下落h0.3 m時，測得U0.15 V。(細(xì)線與圓盤間沒有滑動，金屬棒、導(dǎo)軌、導(dǎo)線及電刷的電阻均不計，重力加速度g10 m/s2)(1)測U時，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”還是“負(fù)極”？(2)求此時鋁塊的速度大??；(3)求此下落過程中鋁塊機(jī)械能的損失。解析：(1)由右手定則知，金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向由OA，故A端電勢高于O端電勢，與a點(diǎn)相接的是電壓表的“正極”。(2)由電磁感應(yīng)定律得UEBR2UBR2vrR所以v2 m/s(3)Emghmv2E0.5 J答案：(1)正極(2)2 m/s(3)0.5 J【模擬題組提考能】1. xx長沙模擬如圖所示，閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場。若第一次用0.3 s時間拉出，外力所做的功為W1，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s時間拉出，外力所做的功為W2，通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2，則()A. W1<W2，q1<q2 B. W1<W2，q1q2C. W1>W2，q1q2 D. W1>W2，q1>q2解析：設(shè)線框長為L1，寬為L2，第一次拉出速度為v1，第二次拉出速度為v2，則v13v2。勻速拉出磁場時，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1，同理W2，故W1>W2，又由于兩次拉出線框的過程中，磁通量的變化量相等，即12，由q得q1q2，選項(xiàng)C正確。答案：C2. xx廣東肇慶一模如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ之間接有定值電阻R，導(dǎo)體棒ab長為L且與導(dǎo)軌接觸良好，整個裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)使導(dǎo)體棒ab勻速向右運(yùn)動，下列說法正確的是()A. 導(dǎo)體棒ab兩端的感應(yīng)電動勢越來越小B. 導(dǎo)體棒ab中的感應(yīng)電流方向是abC. 導(dǎo)體棒ab所受安培力方向水平向右D. 導(dǎo)體棒ab所受合力做功為零解析：ab棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小EBLv，由于棒勻速運(yùn)動，v不變，又因?yàn)锽、L不變，所以棒ab產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，A錯誤；根據(jù)右手定則可知，ab棒中的電流方向從b到a，B錯誤；根據(jù)左手定則判斷知，棒ab所受安培力方向向左，C錯誤；棒ab做勻速運(yùn)動，動能不變，根據(jù)動能定理可知合力做功為零，D正確。答案：D3. xx河北石家莊一模如圖所示的電路中，A、B、C是三個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)較大的線圈，其直流電阻與燈泡電阻相同。下列說法正確的是()A. 閉合開關(guān)S，A燈逐漸變亮B. 電路接通穩(wěn)定后，流過B燈的電流是流過C燈電流的C. 電路接通穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，C燈立即熄滅D. 電路接通穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，A、B、C燈過一會兒才熄滅，且A燈亮度比B、C燈亮度高解析：電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián)，再與C燈并聯(lián)。S閉合時，線圈的自感系數(shù)較大，自感電動勢很大，故三個燈同時立即發(fā)光，由于線圈的電阻與燈泡電阻相同，電路穩(wěn)定后，流過A燈的電流是流過C燈電流的，A燈逐漸變暗，故A、B錯誤。電路接通穩(wěn)定后，斷開開關(guān)S，由于線圈中電流減小，產(chǎn)生自感電動勢，阻礙電流的減小，線圈中電流不會立即消失，這個自感線圈與A、B、C三燈構(gòu)成閉合回路，三燈都要過一會兒再熄滅。由于B、C串聯(lián)后同A并聯(lián)，流過A燈的電流大于流過B、C兩燈的電流，故A燈比B、C兩燈的亮度高，所以D正確，C錯誤。答案：D