《高考备考指南 物理 》课件-第2讲　法拉第电磁感应定律　自感和涡流

第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流(本栏目对应配套训练P87~88)知识巩固练习1.如图甲所示，线圈abcd固定于匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向外，磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示.下列关于ab边所受安培力随时间变化的F-t图像(规定安培力方向向右为正)正确的是()ABCD【答案】C【解析】由楞次定律可知，感应电流的方向为a→d→c→b→a.根据电磁感应定律有E=nΔΦΔt=nΔBΔtS，根据I=nΔBRΔtS，电流为定值.根据左手定则，ab边所受安培力的方向向右2.(2023年江门一模)汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力.下列说法正确的是()A.制动过程中，导体不会发热B.制动力的大小与导体运动的速度无关C.改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小【答案】D【解析】由于导体中产生了涡流，根据Q=I2Rt知，制动过程中导体会发热，A错误；导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，B错误；根据楞次定律可知，原磁场对涡流的安培力总是要阻碍导体的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，C错误；制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力即制动力变小，D正确.3.如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计，匀强磁场与导轨平面垂直.阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好.t=0时，将开关S由1掷到2.v、F安、i、E感分别表示棒的速度、棒受到的安培力、棒中的电流和感应电动势.下列图像可能正确的是()A BC D【答案】B【解析】将开关S从1掷到2，电容器放电，电路中产生放电电流.根据左手定则，导体棒所受的安培力向右，在安培力的作用下，导体棒向右做加速运动切割磁感线产生感应电动势，电容器放电两端电压减小，棒加速度减小，速度增大，感应电动势增大.当电容器两端电压等于感应电动势时，感应电流减小到零，安培力减小到零，导体棒开始做匀速运动.B正确，A、C、D错误.4.(2023年北京东城一模)如图所示电路中，灯泡A、B的规格相同，电感线圈L的自感系数足够大且电阻可忽略.下列说法正确的是()A.开关S由断开变为闭合时，A、B同时变亮，之后亮度都保持不变B.开关S由断开变为闭合时，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B一样亮C.开关S由闭合变为断开时，A、B闪亮一下后熄灭D.开关S由闭合变为断开时，A闪亮一下后熄灭，B立即熄灭【答案】D【解析】开关S由断开变为闭合时，根据电感线圈的自感现象可知A、B同时变亮，随着线圈上的电流逐渐增大，最终稳定时，线圈可视为导线.则A灯逐渐变暗直至熄灭，电路中总电阻减小，则B灯逐渐变亮，A、B错误；开关S由闭合变为断开时，B灯立即熄灭，电感线圈电流不能突变为0，则会充当电源，回路中A灯变亮，之后线圈中电流减小，直至A灯熄灭，C错误，D正确.5.如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的直流电阻忽略不计.下列说法正确的是()A.闭合开关S时，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮B.闭合开关S时，A1和A2始终一样亮C.断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭D.断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭【答案】D【解析】闭合开关S时，A2立即正常发光，线圈中电流要增大，由于自感电动势的阻碍，灯泡A1中电流只能逐渐增大，即A2先亮，A1后亮，最后一样亮，A、B错误；断开开关S时，A2原来的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，两灯泡串联和线圈组成回路，回路中电流从原来的值逐渐减小到零，则A1和A2都要过一会儿才熄灭，C错误，D正确.综合提升练习6.(多选)如图所示，两平行光滑导轨由两部分组成，左部分水平，右部分是半径为r的竖直半圆.两导轨间的距离为l，导轨的电阻不计，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中.两根长度均为l的金属棒ab、cd均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为2m与m，电阻分别为R与R2.现给ab棒施加一个瞬时冲量使其以初速度v0开始沿导轨向右运动.cd棒随即也开始运动且进入圆轨道后恰好能通过轨道最高点PP'.已知cd棒进入圆轨道前两棒未相撞，重力加速度大小为g.下列说法正确的是A.ab棒刚开始向右运动时，cd棒的加速度大小为2B.cd棒刚进入半圆轨道时ab棒的速度大小为v0-5C.cd棒刚进入半圆轨道时对轨道的压力为5mgD.cd棒进入半圆轨道前ab棒上产生的焦耳热为mv【答案】AB【解析】ab棒开始向右运动时，设回路中电流为I.根据导体棒切割磁场有E=Blv0，根据闭合电路欧姆定律有I=ER+R2，根据牛顿第二定律可得BIl=ma0，联立解得a0=2B2l2v03mR，A正确.设cd棒刚进入圆形轨道时的速度为v2，此时ab棒的速度为v1，ab棒开始运动至cd棒即将进入圆轨道的过程，对ab和cd组成的系统运用动量守恒定律可得2mv0=2mv1+mv2.cd棒进入圆轨道至最高点的过程中，对cd棒运用动能定理可得-mg×2r=12mvP2-12mv22，在半圆轨道的PP'处，cd棒由牛顿第二定律可得mg=mvP2r，联立解得v1=v0-5gr2，v2=5gr.由牛顿第二定律可得cd棒刚进入半圆轨道时对轨道的压力大小为F压=mg+mv22r=6mg，B正确，C错误7.(2023年江苏调研)如图所示，将边长为L的正方形导线框abcd放在纸面内，在ad边左侧有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，导线框的总电阻为R.现使导线框绕a点在纸面内顺时针匀速转动，经时间Δt第一次转到图中虚线位置.求：(1)Δt内导线框abcd中平均感应电动势的大小和通过导线截面的电荷量