02 第31讲　法拉第电磁感应定律　自感和涡流-2026版高考物理一轮复习

《全品选考复习方案》第31讲法拉第电磁感应定律自感和涡流法拉第电磁感应定律的理解和应用1.[2023·重庆卷]某小组设计了一种呼吸监测方案:在人身上缠绕弹性金属线圈,观察人呼吸时处于匀强磁场中的线圈面积变化产生的电压,了解人的呼吸状况.如图所示,线圈P的匝数为N,磁场的磁感应强度大小为B,方向与线圈轴线的夹角为θ.若某次吸气时,在t时间内每匝线圈面积增加了S,则线圈P在该时间内的平均感应电动势为(A)A.NBScosθt B.C.BSsinθt D.[解析]根据法拉第电磁感应定律有E=NΔΦΔt=NBcosθSt=NBScosθt,2.用电阻率为ρ、横截面积为S的硬质细导线,做成半径为r的圆环,垂直于圆环面的磁场充满其内接正方形,t=0时磁感应强度的方向如图甲所示,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,则在0~2t0时间内(A)A.圆环中产生的热量为4SB.圆环中的感应电流大小为BC.圆环中始终没有感应电流产生D.圆环中有先顺时针后逆时针的感应电流[解析]由于穿过圆环的磁场均匀变化,所以在整个过程中,感应电动势的大小恒定不变,感应电流的大小和方向都不变,C、D错误;由法拉第电磁感应定律得E=ΔΦΔt=ΔB·S'Δt,由闭合电路的欧姆定律得I=ER,由图像可知ΔBΔt=B0t0,有磁场的区域的面积S'=a2=2r2,又R=ρ2πrS,联立解得I=B0rSπρt0,B错误;圆环中产生的热量导体切割磁感线产生的感应电动势的计算3.(多选)有一半径为a且右端开小口的导体圆环和一长为2a的导体直杆,它们单位长度电阻均为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,如图所示.从CD处开始,杆的位置由θ确定,则(AD)A.当θ=0时,杆产生的电动势为2BavB.当θ=π3时,杆产生的电动势为3BavC.当θ=0时,杆受的安培力大小为2BD.当θ=π3时,杆受的安培力大小为[解析]当θ=0时,杆在CD位置,切割磁感线的有效长度等于圆环直径,杆产生的感应电动势为E=2Bav,A正确;当θ=π3时,杆切割磁感线的有效长度等于圆环半径,杆产生的感应电动势为E=Bav,B错误;当θ=0时,回路的总电阻R1=(2a+πa)R0,杆受的安培力F1=BI1l=B·2BavR1·2a=4B2av(π+2)R0,C错误;当θ=π3时,回路的总电阻R2=a+53πaR0,杆受的安培力F2自感和涡流4.如图所示的电路中,A、B、C是三个相同的灯泡,L是自感线圈,其直流电阻与灯泡电阻相等,开关S先闭合然后再断开,则(B)A.S闭合后,A立即亮而B、C慢慢亮B.S闭合后,B、C立即亮而A慢慢亮C.S断开后,B、C先变亮然后逐渐变暗D.S断开后,A先变亮然后逐渐变暗[解析]S闭合后,B、C立即亮,由于灯泡A与自感线圈串联,线圈会阻碍电流的增大,所以A慢慢变亮,A错误,B正确;S断开后,由于线圈阻碍电流的减小,故A慢慢变暗,因为线圈直流电阻与灯泡电阻相等,所以在开关断开前通过灯泡B、C和A的电流大小相等,当开关断开后,线圈与A、B、C构成闭合回路,此时B、C不会先变亮,而是逐渐变暗,C、D错误.5.[2023·浙江1月选考]如图甲所示,一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO',接入电阻R构成回路.导体杆处于竖直向上的匀强磁场中,将导体杆从竖直位置拉开小角度θ静止释放,导体杆开始下摆.当R=R0时,导体杆振动图像如图乙所示.若横纵坐标皆采用图乙标度,则当R=2R0时,导体杆振动图像是(B)ABCD[解析]若电阻变大,则导体杆切割磁感线时产生的感应电流变小,即所受安培力变小,对导体杆做阻尼振动而言,阻尼变小,振动时间相应延长,B正确,A、C、D错误.6.如图所示,磁性转速表是利用电磁驱动原理工作的.下列说法正确的是(A)A.在电磁驱动的过程中,其他形式的能转化为机械能B.铝盘中产生感应电流,因受洛伦兹力作用而转动C.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上,两者转速相同D.永久磁体和铝盘应装在同一转轴上,两者转动方向相反[解析]在电磁驱动的过程中,其他形式能转化为机械能,故A正确;铝盘中产生感应电流,因受安培力作用而转动,故B错误;磁性转速表的原理是:永久磁体安装在转轴上,当转轴转动时带动永久磁体转动,在铝盘中将产生感应电流,使铝盘受到安培力作用而转动,从而