【三維設(shè)計(jì)】2022屆高三物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一)-法拉第電磁感應(yīng)定律-自感和渦流-

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(三十一)法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：法拉第電磁感應(yīng)定律1．(多選)(2021·惠州調(diào)研)如圖1甲所示，面積S＝1m2的導(dǎo)體圓環(huán)內(nèi)通有垂直于圓平面對(duì)里的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示(B取向里為正)，以下說(shuō)法正確的是()圖1A．環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B．環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流C．環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為1VD．環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2V2.(多選)(2021·唐山摸底)如圖2甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器C和電阻R，導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化狀況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?，MN始終保持靜止，則0～t2時(shí)間()圖2A．電容器C的電荷量大小始終沒(méi)變B．電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電C．MN所受安培力的大小始終沒(méi)變D．MN所受安培力的方向先向右后向左3．(2021·山西高三四校聯(lián)考)如圖3所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面，規(guī)定向里的方向?yàn)檎?，在磁?chǎng)中有一細(xì)金屬圓環(huán)，線圈平面位于紙面內(nèi)，現(xiàn)令磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化，先按如圖所示的Oa圖線變化，后來(lái)又按bc和cd變化，令E1、E2、E3分別表示這三段變化過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，I1、I2、I3分別表示對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流，則下列推斷正確的是()圖3A．E1＜E2，I1沿逆時(shí)針?lè)较?，I2沿順時(shí)針?lè)较駼．E1＜E2，I1沿順時(shí)針?lè)较?，I2沿逆時(shí)針?lè)较駽．E2＜E3，I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较駾．E2＝E3，I2沿逆時(shí)針?lè)较?，I3沿順時(shí)針?lè)较?．如圖4甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQMN所圍的面積為S，PQ之間有阻值為R的電阻，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，規(guī)定磁場(chǎng)方向豎直向上為正，在0～2t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化狀況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是()圖4A．在0～t0和t0～2t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B．在0～t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镹到MC．在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電流大小為eq\f(SB0,Rt0)D．在0～2t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為eq\f(SB0,2R)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5．粗細(xì)均勻的電阻絲圍成圖5所示的線框，置于正方形有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于線框平面，圖中ab＝bc＝2cd＝2de＝2ef＝2fa＝2L。現(xiàn)使線框以同樣大小的速度v勻速沿四個(gè)不同方向平動(dòng)進(jìn)入磁場(chǎng)，并且速度方向始終與線框先進(jìn)入磁場(chǎng)的那條邊垂直，則在通過(guò)如圖所示位置時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()圖5A．a(chǎn)b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差圖①中最大B．a(chǎn)b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差圖②中最大C．回路電流圖③中最大D．回路電流圖④中最小6．(多選)如圖6所示，空間存在兩個(gè)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反且垂直紙面，MN、PQ為其邊界，OO′為其對(duì)稱軸。一導(dǎo)線折成邊長(zhǎng)為l的正方形閉合回路abcd，回路在紙面內(nèi)以恒定速度v0向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于OO′對(duì)稱的位置時(shí)()圖6A．穿過(guò)回路的磁通量為零B．回路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為2Blv0C．回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较駾．回路中ab邊與cd邊所受安培力方向相同7．(2021·青島質(zhì)檢)如圖7所示，虛線區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。總電阻為R的直角三角形導(dǎo)線框，兩條直角邊邊長(zhǎng)分別為2L和L，在該線框以垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()圖7A．線框中的感應(yīng)電流方向始終不變B．線框中的感應(yīng)電流始終在增大C．線框所受安培力方向始終相同D．當(dāng)通過(guò)線框的磁通量最大時(shí)，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零8．(2021·濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校測(cè)試)如圖8所示，正方形閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽視不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用0.3s時(shí)間拉出，外力所做的功為W1；其次次用0.9s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，則()圖8A．W1＝eq\f(1,3)W2 B．W1＝W2C．W1＝3W2 D．W1＝9W2對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：通電自感和斷電自感9．(2021·南通模擬)如圖9所示，A、B、C是3個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽視不計(jì))。則()圖9A．S閉合時(shí)，A燈馬上亮，然后漸漸熄滅B．S閉合時(shí)，B燈馬上亮，然后漸漸熄滅C．電路接通穩(wěn)定后，3個(gè)燈亮度相同D．電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈馬上熄滅10.如圖10所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽視。A、B是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈。關(guān)于這個(gè)電路的以下說(shuō)法正確的是()圖10A．開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，A燈馬上亮，而后漸漸變暗，最終亮度穩(wěn)定B．開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，B燈馬上亮，而后漸漸變暗，最終亮度穩(wěn)定C．開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，A燈閃亮一下再熄滅D．開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，電流自左向右通過(guò)A燈11．(2021·萬(wàn)州區(qū)模擬)如圖11甲所示，光滑導(dǎo)軌寬0.4m，ab為金屬棒，均勻變化的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)軌道平面，磁場(chǎng)的變化狀況如圖乙所示，金屬棒ab的電阻為1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t＝0時(shí)刻，ab棒從導(dǎo)軌最左端，以v＝1m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，求1s末回路中的感應(yīng)電流及金屬棒ab受到的安培力。圖1112.(1)如圖12甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距L＝0.3m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.5T。一根直金屬桿MN以v＝2m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r1＝1Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽視。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1。(2)如圖乙所示，一個(gè)匝數(shù)n＝100的圓形線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r2＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。(3)有一個(gè)R＝2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的導(dǎo)軌和圖乙中的圓形線圈相連接，b端接地。試推斷以上兩種狀況中，哪種狀況a端的電勢(shì)較高？求這種狀況中a端的電勢(shì)φa。甲乙丙圖12答案1．選AC由圖乙可知，B隨t均勻增大，穿過(guò)圓環(huán)的磁通量增加，據(jù)楞次定律，B感向外，又據(jù)安培定則可知圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，A正確，B錯(cuò)誤。圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝1×1V＝1V，C正確，D錯(cuò)誤。2．選AD磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，電容器C的電荷量大小始終沒(méi)變，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，MN所受安培力的大小變化，MN所受安培力的方向先向右后向左，選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。3．選A依據(jù)E＝eq\f(ΔB,Δt)S，所以B-t線的斜率大小反映電動(dòng)勢(shì)大小，依據(jù)比較圖線的斜率大小可看出E1＜E2＝E3；依據(jù)楞次定律可推斷，I1沿逆時(shí)針?lè)较颍琁2沿順時(shí)針?lè)较颍琁3沿順時(shí)針?lè)较?。選項(xiàng)A正確。4．選B導(dǎo)體棒MN始終靜止，與導(dǎo)軌圍成的線框面積不變，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與B-t圖像斜率成正比，0～t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流I1＝eq\f(E,R)＝Seq\f(ΔB,ΔtR)＝Seq\f(B0,t0R)，t0～2t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流I2＝eq\f(E,R)＝Seq\f(ΔB,ΔtR)＝Seq\f(2B0,t0R)，選項(xiàng)C錯(cuò)。0～t0時(shí)間內(nèi)豎直向上的磁通量減小，依據(jù)楞次定律知感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向豎直向上，感應(yīng)電流為N到M，選項(xiàng)B對(duì)。0～t0時(shí)間內(nèi)磁通量在減小，依據(jù)楞次定律推論知導(dǎo)體棒有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，摩擦力水平向左。t0～2t0時(shí)間內(nèi)磁通量增大，同理可推斷導(dǎo)體棒有向左運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，摩擦力水平向右，選項(xiàng)A錯(cuò)。在0～2t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量Q＝eq\x\to(I)×Δt＝eq\f(E,R)×Δt＝Seq\f(ΔB,ΔtR)×Δt＝eq\f(SΔB,R)＝eq\f(SB0,R)，選項(xiàng)D錯(cuò)。5．選A設(shè)ab段電阻為r，圖①中ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝3Ir，圖②中ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝Ir，圖③中ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝eq\f(Ir,2)，圖④中ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U＝Ir，所以ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差圖①中最大，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤。回路電流圖③中最小，其他回路電流相等，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。6．選ABD由題意知，穿過(guò)閉合回路的磁通量Φ＝0，A正確。由右手定則判知ab邊與cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于兩個(gè)電源串聯(lián)，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝Blabv0＋Blcdv0＝2Blv0，B正確。由右手定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，C錯(cuò)誤。由左手定則可知ab邊與cd邊所受的安培力方向均向左，D正確。7．選C該線框以垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)線框的磁通量先增大后減小，依據(jù)楞次定律、安培定則可以推斷線框中的感應(yīng)電流先沿逆時(shí)針?lè)较蚝笱仨槙r(shí)針?lè)较颍沂冀K不為零，由左手定則可以推斷線框在該磁場(chǎng)中始終受到水平向左的安培力作用，故A、D兩項(xiàng)錯(cuò)，C項(xiàng)正確；該線框以垂直于磁場(chǎng)邊界的速度v勻速穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度先增大、后不變、再增大，由E＝Blv及閉合電路的歐姆定律可得線框中的感應(yīng)電流先增大、后不變、再增大，故B項(xiàng)錯(cuò)。8．選C設(shè)正方形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，導(dǎo)線框的電阻為R，則導(dǎo)體切割磁感線的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)距離為L(zhǎng)，W＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(B2L2v2,R)·eq\f(L,v)＝eq\f(B2L3v,R)＝eq\f(B2L4,Rt)，可知W與t成反比，W1＝3W2。選C。9．選A因線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻可忽視不計(jì)，S閉合時(shí)，A燈馬上亮，然后漸漸熄滅，A正確。S閉合時(shí)，B燈先不太亮，然后變亮，B錯(cuò)誤。電路接通穩(wěn)定后，B、C燈亮度相同，A燈不亮，C錯(cuò)誤。電路接通穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，C燈漸漸熄滅，D錯(cuò)誤。10．選A開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，A燈馬上亮，而后漸漸變暗，最終亮度穩(wěn)定；B燈漸漸變亮，最終亮度穩(wěn)定，選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤。開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，電流自右向左通過(guò)A燈，A燈沒(méi)有閃亮一下再熄滅，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。11．解析：Φ的變化有兩個(gè)緣由，一是B的變化，二是面積S的變化，明顯這兩個(gè)因素都應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)，所以有E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)S＋Blv又eq\f(ΔB,Δt)＝2T/s，在1s末，B＝2T，S＝lvt＝0.4×1×1m所以1s末，E＝eq\f(ΔB,Δt)S＋Blv＝1.6V，此時(shí)回路中的電流I＝eq\f(E,R)＝1.6A依據(jù)楞次定律與右手定則可推斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较蚪饘侔鬭b受到的安培力為F＝BIl＝2×1.6×0.4N＝1.28N，方向向左。答案：1.6