（通用版）2021版高考物理大一轮复习 课后限时集训29 法拉第电磁感应定律 自感 涡流.doc

课后限时集训29法拉第电磁感应定律自感涡流建议用时：45分钟1(多选)如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化。下列说法正确的是()a当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小b当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大c当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大d当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变ad线框中的感应电动势为es，设线框的电阻为r，则线框中的电流i，因为b增大或减小时，可能减小，可能增大，也可能不变，故选项a、d正确。2如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴mn恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次以线速度v2让线框绕轴mn匀速转过90。为使两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则()av1v22 bv1v22cv1v212 dv1v221a第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，线框中的感应电动势恒定，有1e1blv1。第二次以线速度v2让线框绕轴mn匀速转动90，所需时间t，线框中的磁通量变化量blbl2，产生的平均电动势2。由题意知12，可得v1v22，a正确。3如图所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻r，导轨电阻可忽略不计。mn为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为r。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)。现对mn施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动。令u表示mn两端电压的大小，下列说法正确的是()aublv，流过固定电阻r的感应电流由b经r到dbublv，流过固定电阻r的感应电流由d经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根据电磁感应定律，mn产生的电动势eblv，由于mn的电阻与外电路电阻相同，所以mn两端的电压ueblv，根据右手定则，流过固定电阻r的感应电流由b经r到d，故a正确，b错误；mn受到的安培力大小fabilbl，方向水平向左，故c、d错误。4电流传感器在电路中相当于电流表，可以用来研究自感现象。在如图所示的实验电路中，l是自感线圈，其自感系数足够大，直流电阻值大于灯泡d的阻值，电流传感器的电阻可以忽略不计。在t0时刻闭合开关s，经过一段时间后，在tt1时刻断开开关s。在下列表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的图象中，可能正确的是()abcdd闭合s瞬间，外电路电阻最大，然后外电路电阻逐渐减小，外电压逐渐减小，所以通过电流传感器的电流逐渐减小，电路稳定后，外电路电阻不变，外电压不变，通过电流传感器的电流不变；因为线圈的直流电阻值大于灯泡d的阻值，稳定后，通过线圈的电流小于通过电流传感器的电流。tt1时刻断开开关s，由于自感现象，原来通过线圈l的电流从左向右流过电流传感器，逐渐减小。d图符合题中情况。5(多选)(2019盐城调研)如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器c和电阻r，导体棒mn放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度b的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，mn始终保持静止，则0t2时间()甲乙a电容器c的电荷量大小始终没变b电容器c的a板先带正电后带负电cmn所受安培力的大小始终不变dmn所受安培力的方向先向右后向左ad由题图乙可知，磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，由c可知，感应电动势不变，电容器的电压u不变，则电荷量大小不变，故a正确；根据楞次定律可知mn中的感应电流方向由n到m，电容器的a极板一直带正电，故b错误；感应电流不变，由于磁感应强度的大小先减小后增大，mn所受安培力fbil，所以安培力的大小先减小后增大，方向先向右后向左，故c错误，d正确。6(多选)如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10 cm、总电阻为0.1 的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中。磁感应强度b随时间t的变化关系如图乙所示。则以下说法正确的是()甲乙a导线圈中产生的是交变电流b在t2.5 s时导线圈产生的感应电动势为1 vc在02 s内通过导线横截面的电荷量为20 cd在t1 s时，导线圈内电流的瞬时功率为10 wacd在02 s内，磁感应强度变化率为1 t/s，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为e1ns1000.121 v1 v；在23 s内，磁感应强度变化率为2 t/s，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为e2ns1000.122 v2 v。导线圈中产生的感应电流为方波交变电流，选项a正确；在t2.5 s时，产生的感应电动势为e22 v，选项b错误；在02 s内，感应电流i10 a，通过导体横截面的电荷量为qit120 c，选项c正确；在t1 s时，导线圈内感应电流的瞬时功率puii2r1020.1 w10 w，选项d正确。7.在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，b0.2 t，有一水平放置的光滑框架，宽度为l0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为1 的金属杆cd，框架电阻不计。若cd杆以恒定加速度a2 m/s2，由静止开始做匀加速直线运动，则：(1)在5 s内平均感应电动势是多少；(2)第5 s末，回路中的电流多大；(3)第5 s末，作用在cd杆上的水平外力多大？解析(1)5 s内的位移xat225 m，5 s内的平均速度v5 m/s故平均感应电动势eblv0.4 v。(2)第5 s末：vat10 m/s，此时感应电动势eblv则回路电流为i a0.8 a。(3)杆做匀加速运动，则ff安ma，即fbilma0.164 n。答案(1)0.4 v(2)0.8 a(3)0.164 n8(多选)如图所示是研究通电自感实验的电路图，a1、a2是两个规格相同的小灯泡，闭合开关s，调节电阻r，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻r1，使它们都正常发光，然后断开开关s，再重新闭合开关s，则()a闭合瞬间，a1立刻变亮，a2逐渐变亮b闭合瞬间，a2立刻变亮，a1逐渐变亮c稳定后，l和r两端电势差一定相同d稳定后，a1和a2两端电势差不相同bc根据题设条件可知，闭合开关s，调节电阻r，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻r接入电路的阻值与线圈l的电阻一样大，断开开关s，再重新闭合开关s的瞬间，根据自感原理，可判断a2立刻变亮，而a1逐渐变亮，b项正确，a项错误；稳定后，自感现象消失，根据题设条件，可判断线圈l和r两端的电势差一定相同，a1和a2两端电势差也相同，c项正确，d项错误。9.(多选)如图所示，一导线弯成直径为d的半圆形闭合回路，虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径cd始终与mn垂直。从d点到达边界开始到c点进入磁场为止，下列说法中正确的是()a感应电流方向为逆时针方向bcd段直导线始终不受安培力c感应电动势的最大值ebdvd感应电动势的平均值bdvad线圈进磁场过程，垂直平面向里的磁通量逐渐增大，根据楞次定律“增反减同”，感应电流方向为逆时针方向，选项a正确；cd端导线电流方向与磁场垂直，根据左手定则判断，安培力竖直向下，选项b错误；线圈进磁场切割磁感线的有效长度是线圈与mn交点位置的连线，进磁场过程，有效切割长度最长为半径，所以感应电动势最大值为，选项c错误；感应电动势的平均值，选项d正确。10.如图所示，由某种粗细均匀的总电阻为3r的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为r的导体棒pq，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程pq始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在pq从靠近ad处向bc滑动的过程中()apq中电流先增大后减小bpq两端电压先减小后增大cpq上拉力的功率先减小后增大d线框消耗的电功率先减小后增大c设pq左侧金属线框的电阻为r，则右侧电阻为3rr；pq相当于电源，其电阻为r，则电路的外电阻为r外，当r时，r外maxr，此时pq处于矩形线框的中心位置，即pq从靠近ad处向bc滑动的过程中外电阻先增大后减小。pq中的电流为干路电流i，可知干路电流先减小后增大，选项a错误；pq两端的电压为路端电压ueu内，因eblv不变，u内ir先减小后增大，所以路端电压先增大后减小，选项b错误；拉力的功率大小等于安培力的功率大小，pf安vbilv，可知因干路电流先减小后增大，pq上拉力的功率也先减小后增大，选项c正确；线框消耗的电功率即为外电阻消耗的功率，因外电阻最大值为r，小于内阻r；根据电源的输出功率与外电阻大小的变化关系，外电阻越接近内阻时，输出功率越大，可知线框消耗的电功率先增大后减小，选项d错误。11(2019龙岩市3月模拟)如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，导轨间距为l，电阻不计。导轨间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为b。金属杆放置在导轨上，与导轨的接触点为m、n，并与导轨成角。金属杆以 的角速度绕n点由图示位置匀速转动到与导轨ab垂直，转动过程中金属杆与导轨始终接触良好，金属杆单位长度的电阻为r。则在金属杆转动过程中()am、n两点电势相等b金属杆中感应电流的方向由n流向mc电路中感应电流的大小始终为d电路中通过的电荷量为a根据题意可知，金属杆mn为电源，导轨为外电路，由于导轨电阻不计，外电路短路，m、n两点电势相等，故选项a正确；根据右手定则可知金属杆中感应电流的方向是由m流向n，故选项b错误；由于切割磁场的金属杆长度逐渐变短，感应电动势逐渐变小，回路中的感应电流逐渐变小，故选项c错误；因为导体棒mn在回路中的有效切割长度逐渐减小，所以接入电路的电阻逐渐减小，不能根据q计算通过电路的电荷量，故选项d错误。12如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为b0。使该线框从静止开始绕过圆心o、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()a b c dc设半圆弧的半径为r，线框匀速转动时产生的感应电动势e1b0rvb0rb0r2。当磁感应强度大小随时间线性变化时，产生的感应电动势e2sr2，要使两次产生的感应电流大小相等，则e1e2，即b0r2r2，解得，选项c正确，a、b、d错误。13(2019云南省统一检测)如图所示，匝数为n、电阻为r、面积为s的圆形线圈p放置于匀强磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，线圈p通过导线与阻值为r的电阻以及两平行