2023高考物理一轮复习学案第54讲法拉第电磁感应定律

第54讲：法拉第电磁感应定律自感涡流（1）B、（1）B、L、v三者两两垂直（2）L——导体在与v垂直的方向上的投影长度（3）v——是相对于磁场的速度S——处在磁场中与磁场垂直的面积磁通量S——处在磁场中与磁场垂直的面积磁通量Φ=BS物理意义：穿过某一面积磁感线的条数，与匝数无关物理意义：穿过某一面积磁感线的条数，与匝数无关2．2．S变化：平动切割：转动切割：磁通量发生变化闭合回路中产生电流I闭合回路中产生电流I1．1．B变化：闭合回路中存在电动势E闭合回路中存在电动势E推理：（1）（2）推理：（1）（2）【考点突破】考点1：磁通量、磁通量变化、磁通量变化率1．如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,边长为L,匝数为N,过ab中点和cd中点的连线OO'恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上,磁感应强度为B,则穿过线圈的磁通量为()A．B．C．D．2．磁通量是研究电磁感应现象重要的物理量，如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化量大小分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则()A．ΔΦ1>ΔΦ2 B．ΔΦ1＝ΔΦ2C．ΔΦ1<ΔΦ2 D．无法确定3．如图，金属圆形线圈a套在条形磁铁上，条形磁铁与线圈a所在的平面垂直且穿过线圈圆心，若将线圈a对称地扩展为线圈b的形状，则穿过线圈的磁通量变化情况是()A．增大 B．不变C．减小 D．不能确定考点2：法拉第电磁感应定律的应用4.(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，在线圈的半径由2r变到3r的过程中，线圈内有顺时针的电流B．保持磁场不变，在线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，线圈内有逆时针的电流C．保持线圈半径不变，使磁感应强度随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为eq\f(kπr2,R)D．保持线圈半径不变，使磁感应强度随时间按B＝kt变化，线圈中的电流为eq\f(2kπr2,R)5．(2019·全国卷Ⅰ)(多选)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示．一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上．t＝0时磁感应强度的方向如图(a)所示；磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示．则在t＝0到t＝t1的时间间隔内()A．圆环所受安培力的方向始终不变B．圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C．圆环中的感应电流大小为eq\f(B0rS,4t0ρ)D．圆环中的感应电动势大小为eq\f(B0πr2,4t0)6．如图，一个匝数为n的圆形线圈，面积为S，电阻为r.将其两端a、b与阻值为R的电阻相连接，在线圈中存在垂直线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t均匀增大．当eq\f(ΔB,Δt)＝k时，线圈中产生的感应电流为I1；当eq\f(ΔB,Δt)＝2k时，其他条件不变，线圈中产生的感应电流为I2.则通过电阻R的电流方向及I1与I2之比分别为()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．如图，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，一半处在匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B.开始时，磁场与线圈平面垂直，现使线圈以角速度ω绕OO′匀速转过90°，在此过程中，线圈中产生的平均感应电动势为()A.eq\f(nBa2ω,π) B.eq\f(Ba2ω,π)C.eq\f(2nBa2ω,π)D.eq\f(Ba2ω,2π)8.✬✬如图甲所示，处于磁场中的半封闭平行金属导轨框架MNPQ，NP长为L.磁场与其平面垂直，磁感应强度B的变化规律如图乙所示(图中所标物理量已知)．导体棒ab的有效电阻为R，导轨电阻不计．从t＝0开始，导体棒ab在外力作用下从导轨的最左端以速度v向右匀速运动，则t0时刻回路中的感应电流大小为()A．0B.eq\f(B0Lv,R)C.eq\f(2B0Lv,R)D.eq\f(4B0Lv,R)考点3：导体切割磁感线产生感应电动势的计算9．如图所示，一金属弯杆处在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，已知ab＝bc＝L，当它以速度v向右平动时，c、a两点间的电势差为()A．BLv B．BLvsinθC．BLvcosθ D．BLv(1＋sinθ)10．(2022·荆门市期末)如图，abcd为水平放置的平行光滑金属导轨，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θ角，单位长度的电阻为r.保持金属杆以速度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eq\f(Blv,sinθ)B．电路中感应电流的大小为eq\f(Bvsinθ,r)C．金属杆所受安培力的大小为eq\f(B2lvsinθ,r)D．金属杆的热功率为eq\f(B2lv2,rsinθ)【落实反馈】1．(2022·北京西城区一模)如图所示，在庆祝反法西斯战争胜利70周年阅兵盛典上，我国预警机“空警－2000”在通过天安门上空时机翼保持水平，以4.5×102km/h的速度自东向西飞行．该机的翼展(两翼尖之间的距离)为50m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.7×10－5T，则()A．两翼尖之间的电势差为2.9VB．两翼尖之间的电势差为1.1VC．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高D．飞机左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低2．(2022·广西百校大联考)(多选)如图甲所示，线圈两端a、b与一电阻R相连，线圈内有垂直于线圈平面向里的磁场．t＝0时刻起，穿过线圈的磁通量按图乙所示的规律变化．下列说法正确的是()A.eq\f(1,2)t0时刻，R中电流方向为由a到bB.eq\f(3,2)t0时刻，R中电流方向为由a到bC．0～t0时间内流过R的电流小于t0～2t0时间内流过R的电流D．0～t0时间内流过R的电流大于t0～2t0时间内流过R的电流3.法拉第圆盘发电机的示意图如图4所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是()A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍4．1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动5.如图所示，匀强磁场中有一个用软导线制成的单匝闭合线圈，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的面积S＝0.3m2、电阻R＝0.6Ω，磁场的磁感应强度B＝0.2T。现同时向两侧拉动线圈，线圈的两边在Δt＝0.5s时间内合到一起。求线圈在上述过程中(1)感应电动势的平均值E；(2)感应电流的平均值I，并在图中标出电流方向；(3)通过导线横截面的电荷量q。6.如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连