2023高考物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案第54講法拉第電磁感應(yīng)定律

第54講：法拉第電磁感應(yīng)定律自感渦流（1）B、（1）B、L、v三者兩兩垂直（2）L——導(dǎo)體在與v垂直的方向上的投影長度（3）v——是相對于磁場的速度S——處在磁場中與磁場垂直的面積磁通量S——處在磁場中與磁場垂直的面積磁通量Φ=BS物理意義：穿過某一面積磁感線的條數(shù)，與匝數(shù)無關(guān)物理意義：穿過某一面積磁感線的條數(shù)，與匝數(shù)無關(guān)2．2．S變化：平動切割：轉(zhuǎn)動切割：磁通量發(fā)生變化閉合回路中產(chǎn)生電流I閉合回路中產(chǎn)生電流I1．1．B變化：閉合回路中存在電動勢E閉合回路中存在電動勢E推理：（1）（2）推理：（1）（2）【考點(diǎn)突破】考點(diǎn)1：磁通量、磁通量變化、磁通量變化率1．如圖所示,正方形線圈abcd位于紙面內(nèi),邊長為L,匝數(shù)為N,過ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO'恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場的右邊界上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過線圈的磁通量為()A．B．C．D．2．磁通量是研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象重要的物理量，如圖所示，通有恒定電流的導(dǎo)線MN與閉合線框共面，第一次將線框由位置1平移到位置2，第二次將線框繞cd邊翻轉(zhuǎn)到位置2，設(shè)先后兩次通過線框的磁通量變化量大小分別為ΔΦ1和ΔΦ2，則()A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．無法確定3．如圖，金屬圓形線圈a套在條形磁鐵上，條形磁鐵與線圈a所在的平面垂直且穿過線圈圓心，若將線圈a對稱地擴(kuò)展為線圈b的形狀，則穿過線圈的磁通量變化情況是()A．增大 B．不變C．減小 D．不能確定考點(diǎn)2：法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用4.(多選)如圖所示，半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面向外的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，磁場區(qū)域的半徑為r，已知彈性螺旋線圈的電阻為R，線圈與磁場區(qū)域共圓心，則以下說法中正確的是()A．保持磁場不變，在線圈的半徑由2r變到3r的過程中，線圈內(nèi)有順時針的電流B．保持磁場不變，在線圈的半徑由2r變到0.5r的過程中，線圈內(nèi)有逆時針的電流C．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按B＝kt變化，線圈中的電流為eq\f(kπr2,R)D．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間按B＝kt變化，線圈中的電流為eq\f(2kπr2,R)5．(2019·全國卷Ⅰ)(多選)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強(qiáng)磁場，其邊界如圖(a)中虛線MN所示．一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上．t＝0時磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示．則在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)()A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為eq\f(B0rS,4t0ρ)D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為eq\f(B0πr2,4t0)6．如圖，一個匝數(shù)為n的圓形線圈，面積為S，電阻為r.將其兩端a、b與阻值為R的電阻相連接，在線圈中存在垂直線圈平面向里的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t均勻增大．當(dāng)eq\f(ΔB,Δt)＝k時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I1；當(dāng)eq\f(ΔB,Δt)＝2k時，其他條件不變，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流為I2.則通過電阻R的電流方向及I1與I2之比分別為()A．c→d，I1∶I2＝1∶2 B．c→d，I1∶I2＝2∶1C．d→c，I1∶I2＝2∶1 D．d→c，I1∶I2＝1∶27．如圖，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，一半處在勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.開始時，磁場與線圈平面垂直，現(xiàn)使線圈以角速度ω繞OO′勻速轉(zhuǎn)過90°，在此過程中，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為()A.eq\f(nBa2ω,π) B.eq\f(Ba2ω,π)C.eq\f(2nBa2ω,π)D.eq\f(Ba2ω,2π)8.??如圖甲所示，處于磁場中的半封閉平行金屬導(dǎo)軌框架MNPQ，NP長為L.磁場與其平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化規(guī)律如圖乙所示(圖中所標(biāo)物理量已知)．導(dǎo)體棒ab的有效電阻為R，導(dǎo)軌電阻不計．從t＝0開始，導(dǎo)體棒ab在外力作用下從導(dǎo)軌的最左端以速度v向右勻速運(yùn)動，則t0時刻回路中的感應(yīng)電流大小為()A．0B.eq\f(B0Lv,R)C.eq\f(2B0Lv,R)D.eq\f(4B0Lv,R)考點(diǎn)3：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的計算9．如圖所示，一金屬彎桿處在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，已知ab＝bc＝L，當(dāng)它以速度v向右平動時，c、a兩點(diǎn)間的電勢差為()A．BLv B．BLvsinθC．BLvcosθ D．BLv(1＋sinθ)10．(2022·荊門市期末)如圖，abcd為水平放置的平行光滑金屬導(dǎo)軌，間距為l.導(dǎo)軌間有垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌電阻不計．已知金屬桿MN傾斜放置，與導(dǎo)軌成θ角，單位長度的電阻為r.保持金屬桿以速度v沿平行于cd的方向滑動(金屬桿滑動過程中與導(dǎo)軌接觸良好)．則()A．電路中感應(yīng)電動勢的大小為eq\f(Blv,sinθ)B．電路中感應(yīng)電流的大小為eq\f(Bvsinθ,r)C．金屬桿所受安培力的大小為eq\f(B2lvsinθ,r)D．金屬桿的熱功率為eq\f(B2lv2,rsinθ)【落實反饋】1．(2022·北京西城區(qū)一模)如圖所示，在慶祝反法西斯戰(zhàn)爭勝利70周年閱兵盛典上，我國預(yù)警機(jī)“空警－2000”在通過天安門上空時機(jī)翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自東向西飛行．該機(jī)的翼展(兩翼尖之間的距離)為50m，北京地區(qū)地磁場的豎直分量向下，大小為4.7×10－5T，則()A．兩翼尖之間的電勢差為2.9VB．兩翼尖之間的電勢差為1.1VC．飛機(jī)左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢高D．飛機(jī)左方翼尖的電勢比右方翼尖的電勢低2．(2022·廣西百校大聯(lián)考)(多選)如圖甲所示，線圈兩端a、b與一電阻R相連，線圈內(nèi)有垂直于線圈平面向里的磁場．t＝0時刻起，穿過線圈的磁通量按圖乙所示的規(guī)律變化．下列說法正確的是()A.eq\f(1,2)t0時刻，R中電流方向為由a到bB.eq\f(3,2)t0時刻，R中電流方向為由a到bC．0～t0時間內(nèi)流過R的電流小于t0～2t0時間內(nèi)流過R的電流D．0～t0時間內(nèi)流過R的電流大于t0～2t0時間內(nèi)流過R的電流3.法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖如圖4所示。銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸。圓盤處于方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場B中。圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是()A．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B．若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C．若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D．若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍4．1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”。實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示。實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后。下列說法正確的是()A．圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B．圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C．在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D．圓盤中的自由電子隨圓盤一起運(yùn)動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動5.如圖所示，勻強(qiáng)磁場中有一個用軟導(dǎo)線制成的單匝閉合線圈，線圈平面與磁場垂直。已知線圈的面積S＝0.3m2、電阻R＝0.6Ω，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.2T?，F(xiàn)同時向兩側(cè)拉動線圈，線圈的兩邊在Δt＝0.5s時間內(nèi)合到一起。求線圈在上述過程中(1)感應(yīng)電動勢的平均值E；(2)感應(yīng)電流的平均值I，并在圖中標(biāo)出電流方向；(3)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q。6.如圖所示，固定在水平面上間距為l的兩條平行光滑金屬導(dǎo)軌，垂直于導(dǎo)軌放置的兩根金屬棒MN和PQ長度也為l、電阻均為R，兩棒與導(dǎo)軌始終接觸良好。MN兩端通過開關(guān)S與電阻為R的單匝金屬線圈相連