2021年高考物理一轮复习课时跟踪检测(三十三)法拉第电磁感应定律自感涡流.pdf

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1、 课时跟踪检测（三十三）法拉第电磁感应定律 自感 涡流 A 级基础小题练熟练快 1.(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率 C将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯 解析：选 AB 当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱，所以选项 A、B 正确，C、D 错误。2.(20

2、20福州模拟)如图所示的电路中，A、B 为两个完全相同的灯泡，L 是自感系数很大的线圈，其电阻与 R 相等，下列说法正确的是()A在断开 S2的情况下，若突然闭合 S1时，A、B 灯均逐渐亮起来 B在闭合 S2的情况下，若突然闭合 S1时，A 灯立即发光，B 灯逐渐亮起来 C闭合 S1、S2待电路稳定后，若突然断开 S1，则 A、B 灯均不会立即熄灭 D闭合 S1、S2待电路稳定后，若突然断开 S1，则 A 灯不会立即熄灭，而 B 灯立即熄灭 解析：选 D 在断开 S2的情况下，若突然闭合 S1时，由于线圈的自感现象，出现自感电动势阻碍电流的增大，A 灯立即亮，B 灯逐渐亮，选项 A 错误；在

3、闭合 S2的情况下，若突然闭合 S1时，由于线圈 的自感很大，相当于断路，两灯立即亮，选项 B 错误；当同时闭合 S1、S2，待电路稳定后突然将 S1断开，B 灯立即熄灭，因自感现象，L 与 A 组成回路，A 灯不会立即熄灭，而是逐渐熄灭，选项 C 错误，D 正确。3(2019北京 101 中学模拟)图甲的铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片 C、D 分别与转动轴和铜盘的边缘接触。闭合电键 S，给铜盘一个初动能，铜盘转动方向和所处磁场如图乙所示，不计一切摩擦和空气阻力，下列说法正确的是()A通过圆盘平面的磁通量增加 B通过电阻 R 的电流方向向下 C断开电键 S，圆盘将减

4、速转动 D断开电键 S，圆盘将匀速转动 解析：选 C 由于磁感线的条数不变，故铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不变，故A 错误；根据右手定则可知，电流从 D 点流出，因此通过电阻 R 的电流方向向上，故 B 错误；因为不是整个圆盘都在磁场中，所以在圆盘中会形成回路，圆盘会受安培力作用，所以断开电键 S，圆盘将减速转动，故 C 正确，D 错误。4.(2019甘肃联考)如图所示，一正方形线圈的匝数为 n，边长为 a，一半处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为 B。开始时，磁场与线圈平面垂直，现使线圈以角速度 绕OO匀速转过 90，在此过程中，线圈中产生的平均感应电动势为()AnBa2 BBa2 C

5、2nBa2 DBa22 解析：选 A 线圈中产生的平均感应电动势 E nt，其中 Ba22、tT42，解得 E nBa2，故 A 正确；B、C、D 错误。5.(2020广西南宁模拟)一个面积 S4102m2、匝数 n100 匝的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度 B 随时间 t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是()A在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量变化率大小等于 0.04 Wb/s B在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C在开始的 2 s 内线圈中产生的感应电动势大小等于 8 V D在第 3 s 末线圈中的感应电动势等于零 解析：选 C 由图像的斜率

6、可知，在开始的 2 s 内，Bt222 T/s2 T/s，因此线圈磁通量的变化率为：BtS24102 Wb/s8102 Wb/s，故 A 错误；因为 2 s 内磁感应强度方向相反，所以在开始的 2 s 内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，故 B错误；根据法拉第电磁感应定律得 EnBtS1008102 V8 V，可知线圈中产生的感应电动势的大小为 8 V，故 C 正确；由题图看出，第 3 s 末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势不等于零，故 D 错误。6(2019北京延庆区一模)如图所示，一个匝数为 n 的圆形线圈，面积为 S，电阻为 r。将其两端 a、b 与阻值为 R 的电

7、阻相连接，在线圈中存在垂直线圈平面向里的磁场区域，磁感应强度 B 随时间 t 均匀增加，当Btk 时线圈中产生的感应电流为 I1；当Bt2k 时，其他条件不变，线圈中产生的感应电流变为 I2。则通过电阻 R 的电流方向及 I1与 I2之比分别为()Acd，I1I212 Bcd，I1I221 Cdc，I1I221 Ddc，I1I212 解析：选 A 根据楞次定律，磁场方向向里增加，则产生方向向外的感应磁场，则感应电动势为逆时针，电流从 c 到 d，则选项 C、D 错误。由 Ent，可知Bt变为 2 倍，则感应电动势变为 2 倍，电阻不变，电流变为 2 倍，则选项 A 正确，B 错误。故选 A。7

8、(2019山东聊城模拟)如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈 a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度 B 随时间均匀增大。a、b 两线圈的半径之比为21，匝数之比为 12。线圈中产生的感应电动势分别为 Ea和 Eb，某时刻磁通量分别为 a和 b，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是()AEaEb41，ab41，感应电流均沿顺时针方向 BEaEb21，ab41，感应电流均沿逆时针方向 CEaEb41，ab21，感应电流均沿顺时针方向 DEaEb21，ab41，感应电流均沿顺时针方向 解析：选 D 根据 BS，可知任意时刻两个圆的磁感应强度相同，则有：abSaSbra2

9、rb241，根据法拉第电磁感应定律有：EntnBtSnBtr2，因Bt相同，则有：EaEbnara2nbrb221，由于磁场向外，磁感应强度 B 随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，D 正确。8.(2020华南师大附中模拟)如图所示，线圈 abcd 固定于分布均匀的磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里。当磁场的磁感应强度 B 随时间 t变化时，该磁场对 cd 边的安培力大小恒定。则下列描述 B 随 t 变化的图像中，可能正确的是()解析：选 B 设线圈的长宽分别为 a、b，当磁感应强度发生变化时，线框内产生感应电动势为：EtBStBabt，感应电流为：IER；安培力为：FBI

10、b；得 cd 边的安培力：FBBab2tR，由公式可知，若磁场 B 增大，则Bt减小；若 B 减小，则Bt增大。所以四个图像中只有 B 正确。B 级增分题目练通抓牢 9.(2019湖南岳阳一模)如图所示，边长为 L 的金属方框放在垂直纸面向外的匀强磁场中，方框与磁感应强度垂直，磁场的磁感应强度为B0，保持方框不动，将磁场的磁感应强度随时间均匀增大，经过时间 t，磁场的磁感应强度增大到 B1，此时方框中产生的焦耳热为 Q；保持磁场的磁感应强度 B1不变，将方框绕对称轴(图中虚线)匀速转动，经时间 2t 方框转过 90，方框中电流大小按正弦规律变化，方框中产生的焦耳热也为 Q，则磁感应强度 B0和

11、 B1的比值为()A55 B4 24 2 C44 D5 25 2 解析：选 C 第一种情况：QB1B0tS2Rt；第二种情况：Q22B1S22t2R2t；由两式可得：B0B144，则 C 正确，A、B、D 错误。10.(多选)(2019广东七校冲刺)如图所示，半径为 2r 的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为 r，已知弹性螺旋线圈的电阻为 R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是()A保持磁场不变，线圈的半径由 2r 变到 0.5r 的过程中，有逆时针的电流 B保持磁场不变，线圈的半径由 2r 变到 3r 的过程中，有顺时针的电流 C保持半径不变，使磁场随时

12、间按 Bkt 变化，线圈中的电流为kr2R D保持半径不变，使磁场随时间按 Bkt 变化，线圈中的电流为2kr2R 解析：选 AC 根据磁通量的定义可知，当线圈的半径由 2r 变到 0.5r 的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈内产生逆时针的感应电流，故 A 正确；同理，保持磁场不变，线圈的半径由 2r 变到 3r 的过程中，穿过线圈的磁通量不变，根据感应电流的产生条件可知，线圈内没有感应电流，故 B 错误；保持半径不变，使磁场随时间按 Bkt 变化，根据法拉第电磁感应定律可知，EBtr2kr2，根据欧姆定律可知，线圈中的电流 Ikr2R故 C 正确，D 错误。11(2019

13、 吉林四平联考)如图所示，固定平行导轨间有磁感应强度大小为 B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场，导轨间距为 l 且足够长，左端接阻值为 R 的定值电阻，导轨电阻不计。现有一长为 2l 的金属棒垂直放在导轨上，在金属棒以 O 点为轴沿顺时针方向以角速度 转过 60的过程中(金属棒始终与导轨接触良好，电阻不计)()A通过定值电阻的最大电流为Bl2R B通过定值电阻的最大电流为Bl22R C通过定值电阻的电荷量为Bl22R D通过定值电阻的电荷量为3Bl22R 解析：选 D 棒绕端点转动切割磁感线而产生动生电动势，棒在 60位置时有效长度最 大为 l效2l，线速度关于半径均匀增大，则 EBl效0l效

14、22Bl2，由欧姆定律可得 IER2Bl2R，故 A、B 错误；由电量的定义式 q I t，而 I ERRt，可得 qRBSR，棒转过 60扫过的有效面积为 Sl3l2，联立可得 q3Bl22R故 C 错误，D 正确。12(2020湖南常德检测)如图(a)所示，一个电阻值为 R、匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为 2R 的电阻 R1连接成闭合回路，线圈的半径为 r1,在线圈中半径为 r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图(b)所示，图线与横、纵轴的截距分别为 t0和 B0，导线的电阻不计。求：(1)0t0时间内圆形金属线圈产生的感应电动势

15、的大小 E；(2)0t1时间内通过电阻 R1的电荷量 q。解析：(1)由法拉第电磁感应定律 Ent有 EnBtSnB0r22t0。(2)由题意可知总电阻 R总R2R3R 由闭合电路的欧姆定律有电阻 R1中的电流 IER总 0t1时间内通过电阻 R1的电荷量 qIt1 由式得 qnB0t1r223Rt0。答案：(1)nB0r22t0(2)nB0t1r223Rt0 13如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积 S0.3 m2、电阻 R0.6，磁场的磁感应强度 B0.2 T。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在 t0.5 s 时间内合到一起。求线圈在上述过程中 (1)感应电动势的平均值 E；(2)感应电流的平均值 I，并在图中标出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量 q。解析：(1)由法拉第电磁感应定律有：感应电动势的平均值 Et 磁通量的变化 BS 解得：EBSt 代入数据得：E0.12 V。(2)由闭合电路欧姆定律可得：平均电流 IER 代入数据得 I0.2 A 由楞次定律可得，感应电流方向如图：(3)由电流的定义式 Iqt可得：电荷量 qIt 代入数据得 q0.1 C。答案：(1)0.12 V(2)0.2 A(电流方向见解析图)(3)0.1 C