高考物理总复习练习：第30课法拉第电磁感应定律Word版含解析.pdf

学习资料精品资料学习资料精品资料第 30 课 法拉第电磁感应定律1根据法拉第电磁感应定律判断影响感应电动势的因素(1)(经典题，4 分)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()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答案：C 解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势En，即感应电动势的大小与线圈的匝数有关，故A 项错误。同时可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动势越大，故 C 项正确。感应电动势与磁通量大小无关，取决于磁通量的变化率，穿过线圈的磁通量大，如果磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故B 项错误。根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”，故D 项错误。2根据 EBlv、E12Bl2和 EnB计算动生电动势a根据 EBlv 计算导线平动切割磁感线产生的动生电动势(2)(多选)(经典题，6 分)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()学习资料精品资料学习资料精品资料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3B2av（2）R0D 3时，杆受的安培力大小为3B2av（5 3）R0答案：AD 解析：当 0时，杆处于圆环直径CD 处，则杆切割磁感线产生的电动势为E12Bav，故A 项正确。当 3时，杆切割磁感线的有效长度为lEF，如图所示。根据几何关系，可得 lEFacos 60 2a，所以杆切割磁感线产生的电动势为E2Bav，故 B 项错误。当 0 时，由于单位长度电阻均为R0，所以电路中总电阻为R总1(2)aR0。根据闭合电路学习资料精品资料学习资料精品资料欧姆定律，可得通过杆的感应电流为I1E1R总12Bav（2）aR02Bv（2）R0，所以杆受的安培力大小为F安1BI1 2a4B2av（2）R0，故 C 项错误。当 3时，电路中总电阻为R总2 153aR0，根据闭合电路欧姆定律，可得通过杆的感应电流为I2E2R总2Bav153aR03Bv（35）R0，所以杆受的安培力大小为F安2BI2a3B2av（35）R0，故 D 项正确。(3)(2015 安徽理综，6 分)如图所示，abcd 为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为 l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆 MN 倾斜放置，与导轨成 角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v 沿平行于cd 的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则()A电路中感应电动势的大小为Blvsin B电路中感应电流的大小为Bvsin rC金属杆所受安培力的大小为B2lvsin rD金属杆的热功率为B2lv2rsin 答案：B 解析：金属杆切割磁感线产生的感应电动势为EBlv，故 A 项错误。金属杆的电阻为学习资料精品资料学习资料精品资料Rlsin r，由闭合电路欧姆定律得电路中的感应电流为IERBlvlsin rBvsin r，故 B 项正确。金属杆在磁场中的长度为lsin，则金属杆所受安培力的大小为FBIlsin B2vlr，故C项错误。金属杆的热功率为PI2RB2v2lsin r，故 D 项错误。b根据 E12Bl2计算导线转动切割磁感线产生的动生电动势(4)(2015 全国，6 分)如图所示，直角三角形金属框abc 放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为 B，方向平行于ab 边向上。当金属框绕ab 边以角速度逆时针转动时，a、b、c 三点的电势分别为Ua、Ub、Uc。已知 bc 边的长度为l。下列判断正确的是()A.UaUc，金属框中无电流B.UaUc，金属框中电流方向沿a b c a C.Ubc=Bl2，金属框中无电流D.Ubc12Bl2，金属框中电流方向沿acba答案：C 解析：金属框绕ab 边以角速度逆时针转动时，bc 边、ac 边做切割磁感线运动，产生感应电动势。根据右手定则可知，bc 边产生的感应电动势的方向从b 到 c，ac 边产生的感应电动势的方向从a 到 c。bc 边、ac 边切割磁感线的有效长度相等，则bc 边、ac 边产生的感应电动势大小相等，即UaUbUc，故 A 项、B 项均错误。bc 边产生的感应电动势大小为学习资料精品资料学习资料精品资料EBll212Bl2，由于Ub Uc，所以Ubc E12Bl2。由于磁感应强度方向始终与 ab 边平行，所以通过线框的磁通量始终为零，根据法拉第电磁感应定律可知，金属框中无电流，故C 项正确，D 项错误。(5)(2014 浙江理综，20 分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为R0.1 m 的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为R 的金属棒OA，A 端与导轨接触良好，O 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为rR3的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5 kg 的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度B0.5 T。a 点与导轨相连，b 点通过电刷与O 端相连。测量 a、b 两点间的电势差U 可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落 h0.3 m 时，测得 U0.15 V(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g 取 10 m/s2)。测 U 时，与 a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？求此时铝块的速度大小；求此下落过程中铝块机械能的损失。答案：正极(4 分)2 m/s(10 分)0.5 J(6 分)解析：由右手定则可知，金属棒OA 产生的感应电流方向从O 到 A，A 端为正极，故a 连着电压表的“正极”。(4 分)设下落h 0.3 m 时，圆盘转动的角速度为，铝块的速度为v，金属棒OA 产生的感应电动势为 E，根据圆周运动线速度与角速度的关系，有学习资料精品资料学习资料精品资料vr13R(4 分)根据法拉第电磁感应定律，有EBRR2BR22(4 分)由题意知，UE(1 分)联立解得v 2 m/s(1 分)设铝块损失的机械能为 E，根据能量守恒，有 Emgh12mv2(4 分)代入数据解得 E0.5 J(2 分)c根据 EnB S t计算回路面积变化产生的动生电动势(6)(多选)(经典题，6 分)如图所示，一导线弯成半径为a 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，下列结论正确的是()A感应电流方向不变BCD 段直线始终不受安培力C感应电动势最大值EBav学习资料精品资料学习资料精品资料D感应电动势平均值14 Bav答案：ACD 解析：半圆形闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始终为逆时针方向，故A 项正确。根据左手定则可知，CD 段受安培力向下，故B 项错误。当半圆形闭合回路一半进入磁场时，如图所示。此时半圆形闭合回路切割磁感线的有效长度最大为a，此时感应电动势最大值为 EBav，故 C 项正确。感应电动势平均值为EB S tB a222av14 Bav，故 D 项正确。3根据 EnS B t计算回路中磁场变化产生的感生电动势(7)(2016 浙江理综，6 分)如图所示，a、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 10 匝，边长 la3lb，图示区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()A两线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、b 线圈中感应电动势之比为91 Ca、b 线圈中感应电流之比为34 Da、b 线圈中电功率之比为31 学习资料精品资料学习资料精品资料答案：B 解析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，故A 项错误。磁感应强度随时间均匀增大，根据法拉第电磁感应定律，有EnS B tnl2 B t，则 a、b 线圈中感应电动势之比为EaEbl2al2b91，故 B 项正确。根据闭合电路欧姆定律，有IERnl2 B t4nlSlS4 B tl，则 a、b 线圈中感应电流之比为IaIblalb31，故C 项错误。电功率为PEInl2 B tlS4 B tnl3S4 B t2l3，故 a、b 线圈中电功率之比为PaPbl3al3b271，故 D 项错误。(8)(2015 浙江理综，20 分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图(a)所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为 N1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0 A 范围内调节的电流I。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g10 m/s2)图(a)图(b)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？进一步探究电磁感应现象，另选N2100 匝、形状相同的线圈，总电阻R10 ，不接外电流，两臂平衡。如图(b)所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B 随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m。当挂盘中放质量为0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率 B t。学习资料精品资料学习资料精品资料答案：25 匝(8 分)B t0.1 T/s(12 分)解析：线圈受到的安培力为FN1B0IL(3 分)天平平衡，有mgF(3 分)联立解得N125 匝(2 分)根据法拉第电磁感应定律，有E2N2 B tLd(3 分)根据闭合电路欧姆定律，有I E2R(3 分)线圈受到安培力为F N2B0IL(3 分)天平平衡，有mgF(2 分)联立解得 B t0.1 T/s(1 分)4运用“增反减同”分析自感问题(9)(2017 北京理综，6 分)图(a)和图(b)是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和 L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯 A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯 A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与 A3的亮度相同。下列说法正确的是()图(a)图(b)A图(a)中，A1与 L1的电阻值相同B图(a)中，闭合 S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流C图(b)中，变阻器R 与 L2的电阻值相同学习资料精品资料学习资料精品资料D图(b)中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R 中电流相等答案：C 解析：断开开关S1瞬间，灯 A1突然闪亮，由于线圈L1的自感，通过L1的电流逐渐减小，且通过 A1，即自感电流会大于原来通过A1的电流，说明闭合S1，电路稳定时，通过A1的电流小于通过L1的电流，则L1的电阻小于A1的电阻，故A 项、B 项均错误。闭合S2，电路稳定时，A2与 A3的亮度相同，说明两支路的电流相同，因此变阻器R 与 L2的电阻值相同，故C项正确。闭合开关S2，A2逐渐变亮，而A3立即变亮，说明L2中电流与变阻器R 中电流不相等，故 D 项错误。