2023届新高考新教材物理人教版一轮训练-第十章第2讲　法拉第电磁感应定律　自感和涡流.docx

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1、第十章 第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流基础巩固1.(多选)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，有逆时针方向的电流B保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，有顺时针方向的电流C保持半径不变，使磁感应强度随时间按Bkt变化，线圈中的电流为D保持半径不变，使磁感应强度随时间按Bkt变化，线圈中的电流为解析：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

2、，线圈内产生逆时针方向的感应电流，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，使磁感应强度随时间按Bkt变化，根据法拉第电磁感应定律可知，Er2kr2，根据欧姆定律可知，线圈中的电流I，故C正确，D错误2.(2021北京海淀区高三检测)如图所示，某小组利用电流传感器(接入电脑，图中未画出)记录灯泡A和自感元件L构成的并联电路在断电瞬间各支路电流随时间的变化情况，i1表示小灯泡中的电流，i2表示自感元件中的电流(已知开关S闭合时i2i1)，则下列图像中正确的是()解析：C开关断开后，

3、A与L组成闭合回路后，L中的电流方向不变，而A中的电流方向与此前的电流方向相反，故C正确，A、B、D错误3如图所示，三个灯泡L1、L2、L3的阻值关系为R1R2R3，电感线圈L的直流电阻可忽略，D为理想二极管，开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是( )AL1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗BL1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗CL1立即熄灭，L2、L3均逐渐变暗DL1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗解析：B开关S处于闭合状态时，由于R1R2R3，则分别通过三个灯泡的电流大小I1I2I3，开关S从闭合状态突然断开时，电感线圈产生与L中电流方向一致的自感电动势，

4、由于二极管的反向截止作用，L2立即熄灭，电感线圈、L1、L3组成闭合回路，L1逐渐变暗，通过L3的电流由I3变为I1，再逐渐减小，故L3先变亮，然后逐渐变暗，选项B正确4如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L0.4 m，一端连接R1 的电阻导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B1 T导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好导轨和导体棒的电阻均可忽略不计在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v5 m/s.求：(1)感应电动势E和感应电流I；(2)在0.1 s时间内，拉力冲量IF的大小；(3)若将MN换为电阻r1 的导体棒，其他条件不变

5、，求导体棒两端的电压U.解析：(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势EBLv10.45 V2 V，感应电流I A2 A.(2)拉力大小等于安培力大小FBIL120.4 N0.8 N，冲量大小IFFt0.80.1 Ns0.08 Ns.(3)由闭合电路欧姆定律可得，电路中电流I A1 A，由欧姆定律可得，导体棒两端的电压UIR11 V1 V.答案：(1)2 V2 A(2)0.08 Ns(3)1 V能力提升5(2021山东滨州高三一模)(多选)如图所示，完全一样的导线绕成单匝线圈ABCD和EFGH，它们分别绕成扇形，扇形的内径r0.2 m，外径为R0.5 m，它们处于同一个圆面上，扇形ABCD对

6、应的圆心角为30，扇形EFGH对应的圆心角为60.在BCGF圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度均匀增大则()A线圈ABCD中电流的方向为ADCBAB线圈ABCD和线圈EFGH中电动势之比为12C线圈ABCD和线圈EFGH中电流之比11D线圈ABCD和线圈EFGH中产生的电功率之比12解析：AB根据楞次定律可知，线圈ABCD中电流的方向为ADCBA，选项A正确；根据ES可知，线圈ABCD和线圈EFGH面积之比为12，则电动势之比为12，选项B正确；线圈ABCD和线圈EFGH周长之比不等于12，则电阻之比不等于12，根据I可知，两线圈中的电流之比不等于11，根据PIE可知，线圈ABCD

7、和线圈EFGH中产生的电功率之比不等于12，选项C、D错误6某星球表面0200 km高度范围内，水平方向磁场的磁感应强度大小随高度增加由60 T均匀减小至10 T，为使航天器能在星球表面安全降落，可以利用电磁阻力来减小航天器下落的速度若在航天器上固定一边长为1 m 的正方形闭合线圈，航天器竖直降落时线圈平面始终与磁场垂直，上下两边始终处于水平状态，为使航天器速度为1 km/s 时产生的电磁阻力(只对该闭合线圈产生的作用力)为1000 N，则线圈电阻的阻值R为()A2.51014B51011C6.25108 D1105解析：C本题考查电磁感应中的阻尼问题由磁场分布规律可知，线圈上下两边所处位置的

8、磁感应强度大小之差B2.5104T，线圈上下两边产生的总感应电动势大小EBLv，线圈上下两边产生的总安培力大小FBIL，其中I，解得R6.25108，故C正确7(多选)在光滑的水面地面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的分界线，磁场范围足够大一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，以速度v从如图实线所示位置向右运动，当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，圆环的速度为v，则下列说法正确的是()A此时圆环中的电流沿逆时针方向B此时圆环的加速度为C此时圆环中的电功率为D此过程中通过圆环截面的电荷量为解析：AC由本题考查圆环切割组合磁场

9、的电磁感应问题由右手定则可知，此时圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A正确；圆环左右两边均切割磁感线，故感应电动势的大小为E2B2rvBrv，感应电流大小为I，故其所受安培力大小为F2B2rI，加速度为a，故B错误；此时圆环消耗的电功率为PI2R，故C正确；此过程中圆环磁通量的变化量为Br2，故此过程中通过圆环某横截面的电荷量为q，故D错误8.如图所示，两根完全相同的光滑金属导轨OP、OQ固定在水平桌面上，导轨间的夹角74.导轨所在空间有垂直于桌面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B00.2 Tt0时刻，一长为L1 m的金属杆MN在外力作用下以恒定速度v0.2 m/s从O点开始向右滑动，在滑动过程

10、中金属杆MN与导轨接触良好，且始终垂直于两导轨夹角的平分线，金属杆的中点始终在两导轨夹角的平分线上，导轨与金属杆单位长度(1 m)的电阻均为r00.1 .sin 370.6.(1)求t12 s时刻，金属杆中的感应电动势E和此时闭合回路的总长度(2)求t12 s时刻，闭合回路中的感应电流I.(3)若在t12 s时刻撤去外力，为保持金属杆继续以v0.2 m/s做匀速运动，在金属杆脱离导轨前可采取将B从B0逐渐减小的方法，从撤去外力开始计时的时间为t2，则磁感应强度B应随时间t2怎样变化(写出B与t2的关系式)?解析：(1)在t12 s时刻，金属杆运动的距离xvt10.4 m，连入回路的金属杆的长度l2xtan 370.6 m.回路的电动势EB0lv0.024 V，回路的总长度sl21.6 m.(2)回路的电阻Rr0s0.16 ，回路的电流I0.15 A.(3)在t12 s时刻撤去外力后，因金属杆做匀速运动，故光滑金属杆不再受到安培力作用，回路的感应电流为零，任一时刻回路磁通量相等t12 s时刻回路的磁通量1B0x2tan 37，再过时间t2，回路的磁通量2B(xvt2)2tan 37，则有B0x2tan 37B(xvt2)2tan 37，且2(xvt2)tan 37L1 m，联立解得B T.答案：(1)0.024 V1.6 m(2)0.15 A(3)B T