2019版高考物理总复习练习：第30课 法拉第电磁感应定律

1、2根据eblv、ebl2和enb计算动生电动势第30课法拉第电磁感应定律1根据法拉第电磁感应定律判断影响感应电动势的因素(1)(经典题，4分)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中，线圈平面与磁场方向垂直，关于线圈中产生的感应电动势和感应电流，下列表述正确的是()a感应电动势的大小与线圈的匝数无关b穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大c穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大d感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同答案：c解析：根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势en，即感应电动势的大小与线圈的匝数有关，故a项错误。同时可知，感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，磁通量变化越快，感应电动

2、势越大，故c项正确。感应电动势与磁通量大小无关，取决于磁通量的变化率，穿过线圈的磁通量大，如果磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故b项错误。根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；当原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，即“增反减同”，故d项错误。12a根据eblv计算导线平动切割磁感线产生的动生电动势(2)(多选)(经典题，6分)半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为r0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为b。杆在圆环上以速度

3、v平行于直径cd向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触。从圆环中心o开始，杆的位置由确定，如图所示，则()b时，杆产生的电动势为3bav（2）r0a0时，杆产生的电动势为2bav33b2avc0时，杆受的安培力大小为3（53）rd时，杆受的安培力大小为3b2av0答案：ad解析：当0时，杆处于圆环直径cd处，则杆切割磁感线产生的电动势为e12bav，故a项正确。当3时，杆切割磁感线的有效长度为lef，如图所示。根据几何关系，r总1（2）ar0（2）r0力大小为f安1bi12a，故c项错误。当时，电路中总电阻为r总213（2）r0ar0，根据闭合电路欧姆定律，可得通过杆的感应电流为i22

4、5（35）r013ar0（35）r0可得lefacos602a，所以杆切割磁感线产生的电动势为e2bav，故b项错误。当0时，由于单位长度电阻均为r0，所以电路中总电阻为r总1(2)ar0。根据闭合电路e2bav2bv欧姆定律，可得通过杆的感应电流为i11，所以杆受的安培4b2av53ebav3bv，r总23b2av所以杆受的安培力大小为f安2bi2a，故d项正确。(3)(2015安徽理综，6分)如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为b，导轨电阻不计。已知金属杆mn倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以

5、速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则()a电路中感应电动势的大小为b电路中感应电流的大小为c金属杆所受安培力的大小为d金属杆的热功率为sinb根据ebl2计算导线转动切割磁感线产生的动生电动势rr，由闭合电路欧姆定律得电路中的感应电流为i，故b项正确。金属杆在磁场中的长度为，则金属杆所受安培力的大小为fbi，故c项错误。金属杆的热功率为pir，故d项错误。2blvsinbvsinrb2lvsinrb2lv2rsin答案：b解析：金属杆切割磁感线产生的感应电动势为eblv，故a项错误。金属杆的电阻为leblvbvsinsinrlrrllb2vlsinsinrb2v2

6、lsinr12(4)(2015全国，6分)如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为b，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为ua、ub、uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是()d.ubcbl2，金属框中电流方向沿acba2el1blbl2，由于ubuc，所以ubcebl2。由于磁感应强度方向始终222好，o端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为r的圆盘，圆盘和金属棒能随a.uauc，金属框中无电流b.uauc，金属框中电流方向沿abcac.ubc=bl2，金属框中无电流1答案：c解析：金属框绕ab边以角速

7、度逆时针转动时，bc边、ac边做切割磁感线运动，产生感应电动势。根据右手定则可知，bc边产生的感应电动势的方向从b到c，ac边产生的感应电动势的方向从a到c。bc边、ac边切割磁感线的有效长度相等，则bc边、ac边产生的感应电动势大小相等，即uaubuc，故a项、b项均错误。bc边产生的感应电动势大小为1与ab边平行，所以通过线框的磁通量始终为零，根据法拉第电磁感应定律可知，金属框中无电流，故c项正确，d项错误。(5)(2014浙江理综，20分)某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为r0.1m的圆形金属导轨固定在竖直平面上，一根长为r的金属棒oa，a端与导轨接触良r3a转轴一

8、起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线，下端挂着一个质量为m0.5kg的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度b0.5t。点与导轨相连，b点通过电刷与o端相连。测量a、b两点间的电势差u可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落h0.3m时，测得u0.15v(细线与圆盘间没有滑动，金属棒、导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度g取10m/s2)。测u时，与a点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？求此时铝块的速度大小；求此下落过程中铝块机械能的损失。答案：正极(4分)2m/s(10分)0.5j(6分)解析：由右手定则可知，金属棒oa产生的感应电流方向从o到a，a端为正极，故a

9、连着电压表的“正极”。(4分)设下落h0.3m时，圆盘转动的角速度为，铝块的速度为v，金属棒oa产生的感应电vrr(4分)erbr2(4分)emghmv2(4分)动势为e，根据圆周运动线速度与角速度的关系，有13根据法拉第电磁感应定律，有22由题意知，ue(1分)联立解得v2m/s(1分)设铝块损失的机械能为e，根据能量守恒，有12代入数据解得e0.5j(2分)sc根据enbt计算回路面积变化产生的动生电动势(6)(多选)(经典题，6分)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线mn右侧有磁感应强度为b的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径cd始终与m

10、n垂直。从d点到达边界开始到c点进入磁场为止，下列结论正确的是()d感应电动势平均值1bava感应电流方向不变bcd段直线始终不受安培力c感应电动势最大值ebav4答案：acd解析：半圆形闭合回路进入磁场的过程中，通过闭合回路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向始终为逆时针方向，故a项正确。根据左手定则可知，cd段受安培力向下，故b项错误。当半圆形闭合回路一半进入磁场时，如图所示。此时半圆形闭合回路切割磁感线的有效长度最大为a，此时感应电动势最大值为ebav，故c项正确。感应电动势平均值为ebtbbav，故d项正确。a22s12a4vb3根据enst计算回路中磁场变化产生的感生电动

11、势(7)(2016浙江理综，6分)如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la3lb，图示区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则()动势之比为aa2，故b项正确。根据闭合电路欧姆定律，有itl，r4nl4eblb1s则a、b线圈中感应电流之比为aa，故c项错误。电功率为peinl2ta两线圈内产生顺时针方向的感应电流ba、b线圈中感应电动势之比为91ca、b线圈中感应电流之比为34da、b线圈中电功率之比为31答案：b解析：根据楞次定律可知，两线圈内均产生逆时针方向的感应电流，故a项错误。磁感应强bb度随时间均

12、匀增大，根据法拉第电磁感应定律，有enstnl2t，则a、b线圈中感应电bel29enl2tlsbil3blsbiblb1nl3sb2tl3，故a、b线圈中电功率之比为aapbl3b14pl327，故d项错误。(8)(2015浙江理综，20分)小明同学设计了一个“电磁天平”，如图(a)所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡。线圈的水平边长l0.1m，竖直边长h0.3m，匝数为n1。线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度b01.0t，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在02.0a范围内调节的电流i。挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使得天平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加

13、速度取g10m/s2)根据闭合电路欧姆定律，有i2(3分)图(a)图(b)为使电磁天平的量程达到0.5kg，线圈的匝数n1至少为多少？进一步探究电磁感应现象，另选n2100匝、形状相同的线圈，总电阻r10，不接外电流，两臂平衡。如图(b)所示，保持b0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度b随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1m。当挂盘中放质量为0.01kg的物b体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率t。b答案：25匝(8分)t0.1t/s(12分)解析：线圈受到的安培力为fn1b0il(3分)天平平衡，有mgf(3分)联立解得n125匝(2分)根据法拉第电磁感应定律，有b

14、e2n2tld(3分)er线圈受到安培力为fn2b0il(3分)天平平衡，有mgf(2分)b联立解得t0.1t/s(1分)4运用“增反减同”分析自感问题6l(9)(2017北京理综，分)图(a)和图(b)是教材中演示自感现象的两个电路图，1和l2为电感线圈。实验时，断开开关s1瞬间，灯a1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关s2，灯a2逐渐变亮，而另一个相同的灯a3立即变亮，最终a2与a3的亮度相同。下列说法正确的是()图(a)图(b)a图(a)中，a1与l1的电阻值相同b图(a)中，闭合s1，电路稳定后，a1中电流大于l1中电流c图(b)中，变阻器r与l2的电阻值相同d图(b)中，闭合s2瞬间，l2中电流与变阻器r中电流相等答案：c