高三物理一轮 9.2法拉第电磁感应定律 自感、涡流课后巩固训练（含解析）.doc

第课时法拉第电磁感应定律自感、涡流 【测控导航】知识点题号1.法拉第电磁感应定律1、2、5、72.导体切割磁感线时感应电动势的计算3、93.自感4、64.综合应用8、10、1117题为单选题;89题为多选题1.(2013南充模拟)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是(c)a.感应电动势的大小与线圈的匝数无关b.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大c.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大d.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析:根据法拉第电磁感应定律e=nt=nsbt,显然,感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率有关,而与磁通量的大小无关,并且穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大,选项a、b错误,c正确;根据楞次定律,感应电流产生的磁场方向与原磁场变化的方向相反,即“增反减同”,选项d错误.2.(2013绵阳模拟)矩形导线框固定在匀强磁场中,如图(甲)所示.磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向为垂直纸面向里,磁感应强度b随时间t变化的规律如图(乙)所示,则(c)a.从0到t1时间内,导线框中电流的方向为abcdab.从0到t1时间内,导线框中电流越来越小c.从0到t2时间内,导线框中电流的方向始终为adcbad.从0到t2时间内,导线框bc边受到的安培力越来越大解析:根据楞次定律,从0到t1时间内和从t1到t2时间内,导线框中电流的方向均为adcba,选项a错误,c正确;设线框围成的面积为s,则线框中的感应电动势e=bts,因为从0到t2时间内,bt是定值,所以e是定值,导线框中的电流i恒定不变,选项b错误;从0到t2时间内,导线框中的电流i恒定不变,导线框bc边受到的安培力f=bilbcb,所以该安培力先减小后增大,选项d错误.3.(2012安徽名校第五次联考)如图所示,矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴p1和p2以相同的角速度匀速转动,当线圈平面转到与磁场方向平行时(a)a.线圈绕p1转动时的电流等于绕p2转动时的电流b.线圈绕p1转动时的电动势小于绕p2转动时的电动势c.线圈绕p1和p2转动时电流的方向相同,都是abcdd.线圈绕p1转动时dc边受到的安培力大于绕p2转动时dc边受到的安培力解析:线圈绕p1转动时的电流和电动势与线圈绕p2转动时的电流和电动势相同,当线圈平面转到与磁场方向平行时,电动势最大,em=bs,电流也最大,选项a正确,b错误;由右手定则可知线圈绕p1和p2转动时电流的方向相同,都是badc,选项c错误;由f=bil可知线圈绕p1转动时dc边受到的安培力等于绕p2转动时dc边受到的安培力,选项d错误.4.如图所示,多匝线圈l的电阻和电源内阻都很小,可忽略不计.电路中有两个电阻,电阻均为r,开始时开关s断开,此时电路中电流大小为i0.现将开关s闭合,线圈l中有自感电动势产生,以下说法中正确的是(d)a.电路中的电流最终由i0减小到零b.电路中的电流最终等于i0c.电路中的电流最终要比2i0小d.电路中的电流最终要增大到2i0解析:闭合开关s,并联后的总电阻等于r2,电阻变小使得电路中的电流变大,但线圈l中产生的自感电动势阻碍电路中的电流变化,故电路中的电流不会在闭合开关s的瞬间就达到2i0,随着时间的延长,自感电动势逐渐变小,当自感电动势减小为零时,电路中的电流增大到2i0.通电自感中,连有线圈的支路电流由0逐渐增大,最终达到一稳定值,此稳定值由该支路两端的电压和直流电阻阻值决定,可由欧姆定律求出.5.(2012哈六中一模)如图(甲)所示,电路的左侧是一个电容为c的电容器,电路的右侧是一个环形导体,环形导体所围的面积为s.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小随时间变化的规律如图(乙)所示.则在0t0时间内电容器(a)a.上极板带正电,所带电荷量为cs(b2-b1)t0b.上极板带正电,所带电荷量为c(b2-b1)t0c.上极板带负电,所带电荷量为cs(b2-b1)t0d.上极板带负电,所带电荷量为c(b2-b1)t0解析:由(乙)图可知bt=b2-b1t0,b增大,根据楞次定律,感应电流沿逆时针方向,故上极板带正电,e=nsbt=s(b2-b1)t0,q=ce=cs(b2-b1)t0,选项a正确.6.如图,电灯的电阻为2 ,电池电动势为2 v,内阻不计,线圈匝数足够多,其直流电阻为3 .先合上开关s,稳定后突然断开s,则下列说法中正确的是(b)a.电灯立即熄灭b.电灯先变暗再熄灭c.电灯会比原来亮一下再熄灭,且电灯电流方向与s断开前方向相同d.电灯会比原来亮一下再熄灭,且电灯电流方向与s断开前方向相反解析:闭合开关s,电路稳定后流过电灯的电流为1 a,流过线圈的电流为23 a;突然断开开关s,线圈充当电源,阻碍电流的减小,流过电灯的电流从1 a变为23 a后逐渐减小到零,所以电灯先变暗再熄灭.正确选项为b.7.(2013济南高三期末)如图所示,两块相距为d的水平放置的金属板组成一平行板电容器,用导线、开关s将其与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场中,两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面绝缘且水平,在其上表面静止放置一个质量为m、电荷量为+q的小球.已知s断开时传感器上有示数,s闭合后传感器上的示数变为原来的二倍,则穿过线圈的磁场的磁感应强度变化情况和磁通量变化率分别是(d)a.正在增强,t=mgdqb.正在增强,t=mgdnqc.正在减弱,t=mgdqd.正在减弱,t=mgdnq解析:由题意可知,小球受电场力方向向下,因为小球带正电,所以上层金属板带正电,线圈(如题图)感应电流方向向右,由安培定则可知,感应电流产生的磁场方向竖直向上,与原磁场方向相同,可知原磁场的磁感应强度在减弱;u=nt,u=ed,mg=qe,解得t=mgdnq,故选d.8. (2013遂宁模拟)如图所示,金属杆ab静放在水平固定的“u”形金属框上,整个装置处于竖直向上的磁场中.当磁感应强度均匀增大时,杆ab总保持静止,则(bc)a.杆中感应电流方向是从b到ab.杆中感应电流大小保持不变c.金属杆所受安培力逐渐增大d.金属杆受三个力作用而保持平衡解析:根据楞次定律,杆中感应电流的方向是从a到b,选项a错误;杆中感应电流的大小i=er=sbrt=skr(其中bt=k为常量),所以杆中感应电流大小保持不变,选项b正确;金属杆所受安培力f=bil会随着磁感应强度b的增大而逐渐增大,选项c正确;金属杆受到重力、支持力、安培力和摩擦力四个力的作用而保持平衡,选项d错误.9.(2012年四川卷)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度电阻均为r0.圆环水平固定放置,整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为b.杆在圆环上以速度v平行于直径cd向右做匀速直线运动,杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心o开始,杆的位置由确定,如图所示.则(ad)a.=0时,杆产生的电动势为2bavb.=3时,杆产生的电动势为3bavc.=0时,杆受的安培力大小为2b2av(+2)r0d.=3时,杆受的安培力大小为3b2av(5+3)r0解析:开始时刻,感应电动势e1=2bav,故选项a正确.=3时,e2=b2acos3v=bav,故选项b错误.由l=2acos ,e=blv,i=er,r=r02acos +(+2)a,得在=0时,f=b2l2vr=4b2avr0(2+),故选项c错误.=3时,f=3b2avr0(5+3),故选项d正确.10. (2013福州市一模)如图所示,一个由同种粗细均匀的金属丝制成的半径为a、质量为m、电阻为r的金属圆环放在光滑的水平地面上,有一个磁感应强度大小为b方向竖直向下的匀强磁场,其边界为pq.现圆环以速度v从如图位置朝磁场边界pq运动,当圆环运动到直径刚好与边界线pq重合时,圆环的速度为12v,求: (1)圆环的直径mn与边界线pq重合时mn两点间的电压及圆环中感应电流方向;(2)在此过程中通过圆环某横截面的电荷量;(3)此过程中圆环产生的热量.解析:(1)由法拉第电磁感应定律得e=b2a12v=bav,umn=12e=12bav,根据楞次定律:感应电流为顺时针方向.(2)由法拉第电磁感应定律得e=t,=12ba2,由闭合电路欧姆定律得:i=er,q=it,解得q=ba22r.(3)由动能定理得w=12mvt2-12mv02而q=-w所以q=12mv2-12m(v2)2=38mv2.答案:见解析.11.如图(甲)所示,面积s=0.2 m2的线圈,匝数n=630,总电阻r=1.0 ,线圈处在变化的磁场中,磁感应强度b随时间t按图(乙)所示规律变化,方向垂直线圈平面.图(甲)中传感器可看成一个纯电阻r,并标有“3 v0.9 w”,滑动变阻器r0上标有“10 1 a”,闭合开关s,试回答下列问题:(1)设磁场垂直纸面向外为正方向,试判断通过电流表的电流方向;(2)为了保证电路的安全,求电路中允许通过的最大电流;(3)若滑动变阻器触头置于最左端,为了保证电路的安全,图(乙)中的t0最小值是多少?解析:(1)由楞次定律及安培定则判断得,通过电流表的电流方向向右.(2)传感器正常工作时的电