課時規(guī)范練32法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)鞏固組1.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2016北京卷)如圖所示,勻強(qiáng)磁場中有兩個導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為21,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為Ea和Eb,不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是()A.EaEb=41,感應(yīng)電流均沿逆時針方向B.EaEb=41,感應(yīng)電流均沿順時針方向C.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿逆時針方向D.EaEb=21,感應(yīng)電流均沿順時針方向答案B解析根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直圓環(huán)所在平面向里,由右手定則知,兩圓環(huán)中電流均沿順時針方向。圓環(huán)的半徑之比為21,則面積之比為41,據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=t=BSt,Bt為定值,故EaEb=41,故選項B正確。2.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖所示,在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導(dǎo)軌,軌道間距為50 cm,金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.1 kg,電阻為0.2 ,橫放在導(dǎo)軌上,電阻R的阻值是0.8 (導(dǎo)軌其余部分電阻不計)?，F(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T的勻強(qiáng)磁場。用水平向右的恒力F=0.1 N拉動ab,使其從靜止開始運動,則()A.導(dǎo)體棒ab開始運動后,電阻R中的電流方向是從P流向MB.導(dǎo)體棒ab運動的最大速度為10 m/sC.導(dǎo)體棒ab開始運動后,a、b兩點的電勢差逐漸增加到1 V后保持不變D.導(dǎo)體棒ab開始運動后任一時刻,F的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和答案B解析由右手定則可判斷電阻R中的感應(yīng)電流方向是從M流向P,A錯;當(dāng)金屬導(dǎo)體棒受力平衡時,其速度將達(dá)到最大值,由F=BIl,I=EmR總=BlvmR總可得F=B2l2vmR總,代入數(shù)據(jù)解得vm=10 m/s,B對;感應(yīng)電動勢的最大值Em=1 V,a、b兩點的電勢差為路端電壓,最大值小于1 V,C錯;在達(dá)到最大速度以前,F所做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動能,D錯。3.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017海南文昌中學(xué)期中)關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法正確的是()A.穿過回路的磁通量越大,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大B.穿過回路的磁通量減小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢一定變小C.穿過回路的磁通量變化越快,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大D.穿過回路的磁通量變化越大,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大答案C解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動勢的大小只與磁通量的變化率成正比,與磁通量大小、磁通量的變化量都沒有關(guān)系,A、B、D錯,C正確。4.(導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢)(2017廣東廣州月考)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B中,繞O軸以角速度沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計)()A.由c到d,I=Br2RB.由d到c,I=Br2RC.由c到d,I=Br22RD.由d到c,I=Br22R答案D解析由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=12Br2,所以通過電阻R的電流大小是I=Br22R。選項D正確。5.(自感)(2017河北模擬)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32C.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燈亮度高答案D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13,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。由于斷開開關(guān)S后,B、C串聯(lián)再同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。6.(自感)(2017河北石家莊調(diào)研)如圖所示電路中,A、B、C為完全相同的三個燈泡,L是一直流電阻不可忽略的電感線圈。a、b為線圈L的左右兩端點,原來開關(guān)S是閉合的,三個燈泡亮度相同。將開關(guān)S斷開后,下列說法正確的是()A.a點電勢高于b點,A燈閃亮后緩慢熄滅B.a點電勢低于b點,B、C燈閃亮后緩慢熄滅C.a點電勢高于b點,B、C燈閃亮后緩慢熄滅D.a點電勢低于b點,B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅答案D解析電路穩(wěn)定時,三個完全相同的燈泡亮度相同,說明流經(jīng)三個燈泡的電流相等。某時刻將開關(guān)S斷開,流經(jīng)電感線圈的磁通量減小,其發(fā)生自感現(xiàn)象,相當(dāng)于電源,產(chǎn)生和原電流方向相同的感應(yīng)電流,故a點電勢低于b點電勢,三個燈不會閃亮只是緩慢熄滅,選項D正確。7.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017山東德州期末)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為電容器的兩個極板,磁場方向垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+Kt(K>0)隨時間變化。t=0時,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Kl2C4D.帶負(fù)電,電荷量是Kl2C4答案D解析磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向為逆時針方向,Q板帶正電,P板帶負(fù)電,A、C錯誤;E=BtS=KR2,l=2R,R=l2,解得E=Kl24,電容器上的電荷量Q=CE=Kl2C4,B錯誤,D正確。8.(多選)(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017江西南昌摸底)如圖甲所示,圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化如圖乙所示,則下列說法正確的是()A.01 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大B.第4 s末的感應(yīng)電動勢為0C.01 s內(nèi)與24 s內(nèi)的感應(yīng)電流大小相等D.01 s內(nèi)感應(yīng)電流方向為順時針方向答案AD解析由法拉第電磁感應(yīng)定律E=t=BSt,得出各段時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢的大小由圖象的斜率決定。根據(jù)=BS可知,在01 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大,故A正確;第4 s末的感應(yīng)電動勢等于24 s內(nèi)的感應(yīng)電動勢,故B錯誤;根據(jù)公式E=t=BSt,在01 s內(nèi)與24 s內(nèi)的磁通量的變化率不同,所以感應(yīng)電動勢大小不同,則感應(yīng)電流大小也不相等,故C錯誤;01 s內(nèi),磁場垂直紙面向外,大小在增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向為順時針方向,故D正確。導(dǎo)學(xué)號06400476能力提升組9.(多選)如圖所示,兩根足夠長、電阻不計且相距l(xiāng)=0.2 m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角=37的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4 V的小燈泡,兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5 T、方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場。今將一根長為2l、質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1.0 的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時,小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,則()A.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為3 m/s2B.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為4 m/s2C.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.6 m/sD.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.8 m/s答案BD解析金屬棒剛開始運動時初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsin -mgcos =ma,代入數(shù)據(jù)得a=4 m/s2,故選項A錯誤,選項B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度為v,感應(yīng)電動勢為E(金屬棒的有效長度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsin =BIl+mgcos ,由閉合電路歐姆定律得I=E-Ur,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv,聯(lián)立解得v=4.8 m/s,故選項C錯誤,選項D正確。10.(多選)(2017四川資陽模擬)如圖所示,用一根橫截面積為S、電阻率為的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強(qiáng)磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間的變化率Bt=k(k<0)。則()A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為krS2D.圖中a、b兩點間的電勢差Uab=kr24答案BD解析磁通量均勻減少,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,選項A錯誤;由于磁通量減小,根據(jù)“增縮減擴(kuò)”的原理,線圈有擴(kuò)張的趨勢,選項B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為kr22,則圓環(huán)中的電流大小為I=kSr4,選項C錯誤;由于內(nèi)電路和外電路電阻等大,所以Uab=E2=kr24,選項D正確。11.(2017北京海淀區(qū)模擬)如圖所示,在光滑水平面上有一長為l1、寬為l2的單匝矩形閉合導(dǎo)體線框abcd,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場中,其ab邊與磁場的邊界重合。線框由同種粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成,總電阻為R?，F(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力,將線框以速度v向右沿水平方向勻速拉出磁場,此過程中保持線框平面與磁感線垂直,且ab邊與磁場邊界平行。在線框被拉出磁場的過程中,求:(1)通過線框的電流大小;(2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱;(3)線框中a、b兩點間的電壓。答案(1)Bl2vR(2)B2l1l22vR(3)Bl22v2(l1+l2)解析(1)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Bl2v通過線框的電流I=ER=Bl2vR。(2)線框被拉出磁場所需時間t=l1v此過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q=I2Rt=B2l1l22vR。(3)線框ab邊的電阻Rab=l22(l1+l2)R線框中a、b兩點間電壓U=IRab=Bl22v2(l1+l2)。導(dǎo)學(xué)號0640047712.(2017四川新津縣月考)輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.42 kg、邊長為l=1 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1 。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示,整個過程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10 m/s2。(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針;(2)求線圈的電功率;(3)求在t=4 s時輕質(zhì)細(xì)線上的拉力大小。答案(1)逆時針(2)0.25 W(3)1.2 N解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nt=n12l2Bt=0.5 V則P=E2r=0.25 W(3)I=Er=0.5 AF安=nBIl,方向向上,當(dāng)t=4 s時,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6 T則F安+F拉=mg聯(lián)立解得F拉=1.2 N。