全国版2021高考物理一轮复习专题十一电磁感应考点2法拉第电磁感应定律自感精练含解析

全国版2021高考物理一轮复习专题十一电磁感应考点2法拉第电磁感应定律自感精练含解析

法拉第电磁感应定律　自感 ‎1.[2020安徽合肥调研]电磁炉具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点.关于电磁炉加热食物的过程,下列说法正确的是(　　)‎ A.电磁炉是通过炉面板发热来加热食物的 B.电磁炉是通过锅底部产生的涡流发热来加热食物的 C.只要是环保、绝缘材料做成的锅具均可以加热食物 D.线圈中通入足够大的恒定电流也能加热食物 ‎2.[2020四川成都摸底]如图,长为L=1 m的金属直棒以v=1 m/s的速度沿倾角为60°的绝缘斜面匀速下滑,斜面处在方向竖直向下、磁感应强度为B=0.1 T的匀强磁场中,则在金属棒匀速下滑的过程中(　　)‎ A.棒内电子受洛伦兹力作用,棒受安培力作用 B.棒内电子不受洛伦兹力作用,棒不受安培力作用 C.棒两端的电压为0.05 V D.棒两端的电压为0.1 V ‎3.[2020河南洛阳尖子生第一次联考]如图,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B,在此过程 中,线圈中产生的感应电动势为(　　)‎ A.Ba‎2‎‎2Δt B.‎nBa‎2‎‎2Δt C.nBa‎2‎Δt D.‎‎2nBa‎2‎Δt ‎4.[2020湖北部分重点中学起点考试,多选]一根粗细均匀的导线折成如图所示的闭合线框,线框上C、D连线的左侧是半径为r的半圆,右侧与CD形成等边三角形.将线框放在光滑水平面上一磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场边界(虚线)的左侧,现用外力拉着线框以速度v匀速向右进入磁场,且运动中C、D连线与磁场边界始终平行,下列说法正确的是(　　)‎ - 5 -‎ A.线框进入磁场的过程中产生的感应电动势不变 B.线框进入磁场的过程中产生的感应电动势先变大后变小 C.C、D连线到达磁场边界时,C、D两端的电压为‎2πBrvπ+4‎ D.C、D连线到达磁场边界时,C、D两端的电压为2Brv ‎5.[新素材,多选]某同学看到有些玩具车在前进时车轮能发光,受此启发,他设计了一种带有闪烁灯的自行车后轮,以增强夜间骑车的安全性.如图所示为自行车后车轮,其金属轮轴半径可以忽略,金属车轮半径r=0.4 m,由绝缘辐条连接轮轴与车轮(绝缘辐条未画出).车轮与轮轴之间均匀地连接有4根金属条,每根金属条中间都串接一个LED灯,LED灯可视为纯电阻,灯的阻值均为R=0.3 Ω并保持不变.车轮边的车架上固定有磁铁,在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域,扇形对应的圆心角θ=30°.自行车不打滑匀速前进的速度为v=8 m/s,车轮转动的平均角速度为ω=20 rad/s,车轮受到的总阻力恒为2.0 N,不计其他电阻和车轮厚度,并忽略磁场的边缘效应,π≈3.0,则下列说法正确的是(　　)‎ A.金属条ab进入磁场时,ab中电流的方向是a→b B.金属条ab进入磁场时,ab中电流大小是2 A C.车轮转动一周,LED灯亮的总时间为0.025 s D.车轮转动一周,动力所做的功为4.96 J ‎6.[2019广东惠州高三第一次调研,多选]目前无线电力传输技术已经比较成熟,如图所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置.利用这一原理,可以对手机进行无线充电.下列说法正确的是(　　)‎ A.若A线圈中输入电流,B线圈中就会产生感应电动势 B.只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势 C.A中电流越大,B中感应电动势越大 D.A中电流变化越快,B中感应电动势越大 ‎7.[2019安徽天长模拟]如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域.直角边长为L,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外,一边长为L、总电阻为R的正方形闭合导线框abcd,从图示位置开始沿x轴正方向以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区域.取电流沿a→b→c→d→a的方向为正,则图中表示线框中感应电流i随 - 5 -‎ bc边位置坐标x变化的图象正确的是(　　)‎ ‎8.[2020江西南昌高三摸底,9分]如图甲所示,间距为L的两足够长的光滑平行倾斜导轨与电阻R相连,导轨与水平面成θ角,电阻不计.整个装置处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量为m、电阻为r的导体杆放置在导轨上,t=0时刻,将其无初速度释放,此后杆的速度随时间变化的图象如图乙所示,最大速度为vmax.下滑过程中,导体杆始终与导轨垂直且接触良好,求:‎ ‎(1)t=0时刻,杆的加速度大小;‎ ‎(2)磁感应强度B的大小.‎ ‎　图甲　　　　　　　　　　　　图乙　　‎ ‎9.[2019山东济南高三质量评估,12分]如图所示,斜面光滑,倾角θ=30°,在斜面上放置一矩形线框abcd,ab边的边长l1=1 m,bc边的边长l2=0.6 m,线框的质量m=1 kg,电阻R=0.1 Ω,线框用细线通过定滑轮与重物相连(不计摩擦),重物质量M=2 kg,斜面上ef与gh(ef∥gh)间有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5 T.如果线框从静止开始运动,线框进入磁场的过程恰好做匀速直线运动,ef和gh间的距离为9.1 m,g取10 m/s2,ab与ef始终平行.求:‎ ‎(1)ab边由ef运动到gh这段时间内产生的焦耳热;‎ ‎(2)ab边由ef运动到gh所用的时间.‎ - 5 -‎ 考点2　法拉第电磁感应定律　自感 ‎1.B　电磁炉的工作原理为通电线圈中通入交变电流,其产生的周期性变化的磁场在锅底中产生涡流,锅底发热,从而加热食物.结合上述分析可知,锅具一定要用非绝缘材料制成,通入恒定电流无法加热食物,故B项正确,A、C、D项错误.‎ ‎2.C　金属棒下滑时棒两端产生电动势,因棒不闭合,故没有感应电流,棒内电子受洛伦兹力作用,但金属棒不受安培力作用,A、B项错误;棒两端电压U=E=BLvcos 60°=0.05 V,C项正确,D项错误.‎ ‎【易错提醒】　只有垂直磁场方向的速度切割磁感线才是有效切割.‎ ‎3.B　由法拉第电磁感应定律可得E=nΔBΔtS,S=‎1‎‎2‎a2,ΔBΔt=‎2B-BΔt=BΔt,解得E=nBa‎2‎‎2Δt,选项B正确.‎ ‎4.BC　线框进入磁场的过程中,切割磁感线的有效长度先增大后减小,产生的感应电动势先增大后减小,选项A错误,B正确;C、D连线到达磁场边界时,产生的感应电动势E=2Brv,线框导线总长度为L=πr+4r,C、D两端电压为U=2Brv×πrπr+4r=‎2πBrvπ+4‎,选项C正确,D错误.‎ ‎5.BD　‎ 根据右手定则知ab中的电流方向为b→a,A错误;金属条ab在磁场中时相当于电源,其等效电路如图所示,ω=20 rad/s,电动势E=‎1‎‎2‎Br2ω=0.8 V,电路总电阻R总=R‎3‎+R=0.4 Ω,通过ab中的电流I=ER总=2 A,B正确;车轮转动一周的时间T=‎2πω=0.3 s,T时间内车轮克服阻力做的功为Wf=fs=f·vT=4.8 J,T时间内能产生电流的时间为t=4×‎30°‎‎360°‎×T=0.1 s,C错误;在T时间内,LED灯产生的焦耳热Q=I2R总t=0.16 J,动力所做的功为W动=Wf+Q=4.96 J,D正确.‎ ‎6.BD　根据法拉第电磁感应定律,只有A线圈中输入变化的电流,B线圈中才会产生感应电动势,若A线圈中输入恒定电流,B线圈中不会产生感应电动势,选项A错误,B正确;根据法拉第电磁感应定律,A线圈中电流变化越快,B线圈中感应电动势越大,A线圈中的电流越大,B中感应电动势不一定越大,选项D正确,C错误.‎ ‎7.C　线框进入磁场前电流为零.线框进入磁场时,由楞次定律判断:电流为正方向切割的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,电流均匀增大.线框进离开磁场时,由楞次定律判断:电流为负方向.切割的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,电流均匀增大,C正确.‎ ‎8.解析:(1)t=0时刻,杆的速度为零,故感应电动势为零,安培力F为零,则由牛顿第二定律有mgsin θ=ma(2分)‎ - 5 -‎ 解得a=gsin θ.(1分)‎ ‎(2)杆以vmax的速度匀速运动时,处于平衡状态,则有 mgsin θ=F(1分)‎ F=BIL(1分)‎ I=ER+r(1分)‎ E=BLvmax(1分)‎ 解得B=‎1‎Lmg(R+r)sinθvmax.(2分)‎ ‎9.解析:(1)线框匀速进入磁场的过程,对重物有T=Mg(1分)‎ 对线框有T=mgsin θ+FA(1分)‎ 产生的焦耳热Q=FAl2(1分)‎ 解得Q=9 J.(1分)‎ ‎(2)ab边进入磁场时,有FA=B‎2‎l‎1‎‎2‎vR(1分)‎ 解得v=6 m/s(1分)‎ 线框进磁场的过程中有l2=vt1(1分)‎ 线框完全进入磁场后对重物有Mg-T1=Ma(1分)‎ 对线框有T1-mgsin θ=ma(1分)‎ 由运动学公式得s-l2=vt2+‎1‎‎2‎at‎2‎‎2‎(1分)‎ 总时间t=t1+t2(1分)‎ 解得t=1.1 s.(1分)‎ - 5 -‎