1练案练案2929 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感和涡流自感和涡流一、选择题(本题共 8 小题，14 题为单选，58 题为多选)1(2018山东淄博期中)如图所示，灯泡 A、B 与固定电阻的阻值均为R，L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计。开关 S1、S2均闭合后电路达到稳定。已知电路中的各种元件均在安全范围之内。下列判断中正确的是( C )导学号 21993245A灯泡 A 中有电流通过，方向为abB将 S1断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭C将 S1断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大D将 S2断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同解析 开关 S1、S2均闭合且电路达到稳定，线圈L把灯 A 短路，灯 A 中没有电流，A 错误；将 S1断开的瞬间，灯泡 B 熄灭，A 灯闪亮一下再熄灭，B 错误；流过L的电流等于通过 B 灯和电阻R两支路的电流之和，所以将 S1断开的瞬间，通过灯泡 A 的电流最大值要比原来通过灯泡 B 的电流大，C 正确；将 S2断开，电路达到稳定，灯 A 的亮度要比灯 B 暗，D 错误。2(2018浙江宁波月考)法拉第发明了世界上第一台发电机圆盘发电机，示意图如图所示。铜圆盘安装在水平的铜盘轴线导线上，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，e、f是空间两个可用电刷与铜盘边缘接触的点，g、h是电阻的接线端。现在将铜盘转动，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( B )导学号 21993246A若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，电流大小和电流方向可能发生变化B若圆盘转动的角速度变为原来的 3 倍，则电流在R上的热功率变为原来的 9 倍C若将电阻的g、h分别连接O1、O2位置，铜盘转动仍产生感应电流D若将电阻的g、h分别连接e、f位置，铜盘转动仍产生感应电流解析 将圆盘看成由无数辐条组成，它们都在切割磁感线从而产生感应电动势和感应电流，由法拉第电磁感应定律得感应电动势EBL BL2，I，恒定时，Iv1 2E Rr2大小恒定，大小变化时，I大小变化，方向不变，选项 A 错误；由PI2R知，当变为原来的 3 倍时，P变为原来的 9 倍，选项 B 正确；当铜盘转动时，B2L42R 4Rr2其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想产生感应电流，g、h分别连接电源的两个极即可，选项 CD 错误。3(2018山东省济南外国语高三 12 月月考)如图甲所示，线图ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下列选项中的( D )导学号 21993247解析 由法拉第电磁感应定律可知ES，结合闭合电路欧姆定律，则安培力的B t表达式FBILBSL，由图可知安培力的大小不变，而SL是定值，若磁场B增大，则B tRB/t减小，若磁场B减小，则B/t增大；线圈AB边所受安培力向右，则感应电流的方向是顺时针，原磁场磁感强度应是增加的，故 D 正确，ABC 错误。4(2018辽宁本溪检测)图中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0、开关和电池E可构成闭合电路。线圈中的箭头表示线圈电流的正方向，当电流的流向与箭头的方向相同时，该电流为正，否则为负。开关 K1和 K2都处在断开状态。设在t0 时刻接通 K1，经过一段时间后，在tt1时刻，再接通 K2，则能正确表示L中的电流i随时间t变化的图线是下面给出的四个图中的( A )导学号 21993248解析 只闭合 K1，由于线圈的自感现象，L中的电流逐渐增大；最后增大到稳定值，再闭合 K2，导线把线圈L和电阻R短路，由于线圈的自感现象，L中的电流由原值开始逐渐减小，方向不变，最后减小到零。A 图符合实际情况。5(2018河南灵宝月考)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方3向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴。一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时( ABD )导学号 21993249A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为 2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相同解析 穿过闭合回路的磁通量0，故选项 A 正确；回路中的感应电动势为ab、cd两边产生电动势之和EBlabv0Blcdv02Blv0，故选项 B 正确；由右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向，故选项 C 错误；由左手定则可知ab边与cd边所受的安培力方向均向左，故选项 D 正确。6(2018江西南昌十校联考)如图，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速在圆盘减速过程中，以下说法正确的是( ABD )导学号 21993250A处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动C若所加磁场反向，圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动解析：由右手定则可知，处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高，选项 A 正确；根据EBLv可知所加磁场越强，则感应电动势越大，感应电流越大，产生的电功率越大，消耗的机械能越快，则圆盘越容易停止转动，选项 B 正确；若加反向磁场，根据楞次定律可知安培力阻碍圆盘的转动，故圆盘仍减速转动，选项 C 错误；若所加磁场穿过整个圆盘则圆盘中无感应电流，不消耗机械能，圆盘匀速转动，选项 D 正确；故选 ABD。7(2018河南安阳检测)只要在手机里加入受电线圈就可以利用无线充电板为手机充电。如图为充电原理示意图。充电板上a、b接交流电源，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内匝数为n、电阻为r的受电线圈产生交变电流，再经4整流电路转变成直流电后对手机电池充电。下列说法正确的是( AC )导学号 21993251A若db端接 50Hz 的正弦交变电流，则在cd端输出的一定也是 50Hz 的正弦交变电流B若ab端接均匀增大的电流，则在cd端输出的电流也是均匀增大C若手机的受电线圈中某段时间t内磁通量变化率为k，则受电线圈c、d之间的电势差为nkD若充电板送电线圈中某段时间t内磁感应强度的变化率为k，则受电线圈c、d之间的电势差为nk解析 送电线圈和受电线圈组成的系统类似于变压器，根据变压器原理，若ab端接50Hz 的正弦交变电流，则在cd端输出的一定也是 50Hz 的正弦交变电流，选项 A 正确；若ab端接均匀增大的电流，在受电线圈中的磁通量均匀增大，根据法拉第电磁感应定律Enk可知，在受电线圈中产生的感应电动势恒定，在cd端输出的电流恒定，选项 Bn t错误；若手机的受电线圈中某段时间t内磁通量变化率为k，根据法拉第电磁感应定律，受电线圈中产生的感应电动势Ennk，由于cd端开路，则受电线圈c、d之间的电 t势差为nk，选项 C 正确；由于没有给出受电线圈面积，已知某段时间t内磁感应强度的变化率为k，不能得出受电线圈中产生的感应电动势，选项 D 错误。8(2018湖北部分重点中学联考)如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感应强度随时间按B1bkt(k0)变化，C2中磁场的磁感应强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。则( BCD )导学号 21993252A通过金属杆的电流大小为mg B2LB通过金属杆的电流方向为从B到AC定值电阻的阻值Rr2kB2a3 mg5D整个电路中产生的热功率Pkamg 2B2解析 AB杆平衡，mgB2I2a，解得I，A 错误；安培力向上，根据左手定mg 2aB2则可知，AB中感应电流的方向为从B到A，B 正确；根据法拉第电磁感应定律可知：感应电动势的大小Ea2ka2，由I解得Rr，C 正确； tB1 tE Rr2kB2a3 mg整个电路产生的热功率PEI，D 正确。kamg 2B2二、非选择题9(2018山东省济南外国语高三 12 月月考)如图所示，平行光滑 U 形导轨倾斜放置，倾角30，导轨间的距离L1.0m，电阻RR13.0，电容器电容C2108C，导轨电阻不计。匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B2.0T，质量m0.4kg，电阻r1.0 的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小F5.0N 的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，求：(1)金属棒ab达到匀速运动时的速度大小(g10m/s2)；(2)金属棒ab从静止开始到匀速运动的过程中通过电阻R的电荷量。答案： (1) 3m/s (2) 9108C解析 (1)当金属棒匀速运动时，由力的平衡条件得：Fmgsin30BIL求得：I1.5A由闭合电路欧姆定律得： IE RrBLv Rr联立以上方程解得金属棒匀速运动的速度大小为：v3m/s(2)当金属棒匀速运动时，电容器两端的电压UIR4.5V电容器极板上聚集的电荷量QCU9108C10(2018重庆检测)两根平行金属导轨固定在水平桌面上，导轨上单位长度的电阻为r，导轨的端点A、B用不计电阻的导线连接，导轨间距为d，匀强磁场垂直于桌面，磁感应强度与时间的关系为Bkt，一根电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦滑动，在滑动过程中保持与导轨垂直，在t0 时刻它从AB端，在外力作用下由静止开始匀加速滑向另一端，求在tt1时刻金属杆所受安培力。导学号 219932536答案：3k2d2t1 2r解析 在tt1时，假如B不变，只有金属杆运动，则有：E1Bdv又vat1联立解得E1kdat2 1假如金属杆不动，仅B变化，则有：E2Sat dkB t1 22 1回路中实际电流：IE1E22 1 2at2 1 r金属杆所受安培力为：FBId3k2d2t1 2r11(2018山东省潍坊市高三上学期期末试题)如图所示，平行金属导轨宽度L1m，固定在水平面内，左端A、C间接有电阻R4，金属棒DE质量m0.36kg，电阻r1，垂直导轨放置，棒与导轨间的动摩擦因数为 0.5，到AC的距离x1.5m。匀强磁场与水平面成 37角斜向左上方，与金属棒垂直，磁感应强度随时间t变化的规律是B(12t)T。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计导轨电阻，取 sin370.6，cos370.8，g10m/s2，求经多长时间棒开始滑动。导学号 21993254答案：12s解析 回路中的电动势ELxsin37，B t7电流IE Rr对金属棒受力如图，有FAsin37NFABIL NmgFAcos37由B(12t)T解得t12s