2024屆高三物理復(fù)習(xí)小練習(xí)(四十)　法拉第電磁感應(yīng)定律（解析版）

2024屆高三一輪復(fù)習(xí)小練(四十)法拉第電磁感應(yīng)定律1.(2021·北京等級考)某同學(xué)搬運(yùn)如圖所示的磁電式電流表時，發(fā)現(xiàn)表針晃動劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運(yùn)，發(fā)現(xiàn)表針晃動明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是()A．未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．未接導(dǎo)線時，表針晃動劇烈是因?yàn)楸韮?nèi)線圈受到安培力的作用C．接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．接上導(dǎo)線后，表針晃動減弱是因?yàn)楸韮?nèi)線圈受到安培力的作用解析：選D未接導(dǎo)線時，表針晃動過程中導(dǎo)線切割磁感線，表內(nèi)線圈會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，A錯誤；未接導(dǎo)線時，未連成閉合回路，沒有感應(yīng)電流，所以不受安培力，B錯誤；接上導(dǎo)線后，表針晃動過程中表內(nèi)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，表針晃動減弱是因?yàn)楸韮?nèi)線圈受到安培力的作用，C錯誤，D正確。2.(多選)如圖所示，在線圈正上方放置一盛有冷水的金屬杯，現(xiàn)接通交流電源，幾分鐘后，杯中的水沸騰起來，t0時刻的電流方向已在圖中標(biāo)出，且此時電流正在增大，則下列關(guān)于把水燒開的過程中發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象的說法正確的有()A．金屬杯中產(chǎn)生渦流，渦流的熱效應(yīng)使水溫度升高B．t0時刻，從上往下看，金屬杯中的渦流沿順時針方向C．t0時刻，從上往下看，金屬杯中的渦流沿逆時針方向D．將交流電源斷開的瞬間，金屬杯中的渦流也瞬間消失解析：選AC由于交流電在線圈中產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過金屬杯使之產(chǎn)生變化的電場，從而產(chǎn)生渦流，使水溫度升高，A正確；t0時刻電流從線圈的上端流入且電流正在增大，則穿過金屬杯的磁場是向下增大的，所以根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場方向一定是向上的，由安培定則可知，從上往下看，金屬杯中的渦流沿逆時針方向，C正確，B錯誤；將交流電源斷開的瞬間，線圈中的電流還在變化，則金屬杯中還有渦流，D錯誤。3.(2022·石家莊調(diào)研)如圖所示，電路中L是一電阻可忽略不計的電感線圈，a、b為L的左、右兩端點(diǎn)，A、B、C為完全相同的三盞燈泡，開關(guān)S閉合時，三盞燈泡均發(fā)光。某時刻將開關(guān)S斷開，則下列說法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，A燈閃亮后緩慢熄滅B．b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅C．a(chǎn)點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)，B、C燈閃亮后緩慢熄滅D．b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅解析：選B開關(guān)S閉合穩(wěn)定時，電感線圈支路的總電阻比B、C燈支路電阻小，故流過A燈的電流I1大于流過B、C燈的電流I2，且電流方向由a到b，當(dāng)開關(guān)S斷開瞬間，電感線圈會產(chǎn)生自感現(xiàn)象，相當(dāng)于電源，b點(diǎn)電勢高于a點(diǎn)，阻礙流過A燈電流的減小，流過B、C燈支路的電流比原來的大，故B、C燈閃亮后緩慢熄滅，故B正確。4．(2022·河北高考)將一根絕緣硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線順次繞成如圖所示的線圈，其中大圓面積為S1，小圓面積均為S2，垂直線圈平面方向有一隨時間t變化的磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝B0＋kt，B0和k均為常量，則線圈中總的感應(yīng)電動勢大小為()A．kS1 B．5kS2C．k(S1－5S2) D．k(S1＋5S2)解析：選D根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得大圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1＝eq\f(ΔΦ1,Δt)＝eq\f(ΔB·S1,Δt)＝kS1，每個小圓線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2＝eq\f(ΔΦ2,Δt)＝eq\f(ΔB·S2,Δt)＝kS2，由線圈的繞線方式和楞次定律可知大、小圓線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同，故線圈中總的感應(yīng)電動勢大小為E＝E1＋5E2＝k(S1＋5S2)，D正確。5.轉(zhuǎn)筆是一項(xiàng)用不同的方法與技巧以手指來轉(zhuǎn)動筆的休閑活動，深受廣大中學(xué)生的喜愛，其中也包含了許多的物理知識。如圖所示，某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞其手指上的某一點(diǎn)沿順時針方向做角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動，已知手與筆的接觸點(diǎn)O點(diǎn)恰好是長為L的金屬筆桿的中點(diǎn)，地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度在與筆桿轉(zhuǎn)動平面垂直方向的分量大小為B，方向垂直紙面向外，則()A．筆桿上O點(diǎn)的電勢最低B．O點(diǎn)與筆尖間的電勢差為eq\f(1,2)BL2ωC．O點(diǎn)與筆尖間的電勢差為eq\f(1,8)BL2ωD．筆桿兩端點(diǎn)間的電勢差為BL2ω解析：選C根據(jù)右手定則判斷知，筆桿上O點(diǎn)的電勢最高，A錯誤；O點(diǎn)與筆尖間的電勢差為U＝B×eq\f(L,2)×eq\f(0＋ω·\f(L,2),2)＝eq\f(1,8)BL2ω，B錯誤，C正確；筆桿兩端點(diǎn)間的電勢差為零，D錯誤。6．(2022·湖南月考)(多選)在日常生活中，比如摩托車和汽車上裝有的磁性轉(zhuǎn)速表就是利用了電磁驅(qū)動原理，如圖所示是磁性式轉(zhuǎn)速表及其原理圖，關(guān)于磁性式轉(zhuǎn)速表的電磁驅(qū)動原理，下列說法正確的是()A．鋁盤接通電源，通有電流的鋁盤在磁場作用下帶動指針轉(zhuǎn)動B．永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生運(yùn)動的磁場，在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使鋁盤受磁場力而轉(zhuǎn)動C．鋁盤轉(zhuǎn)動的方向與永久磁體轉(zhuǎn)動方向相同D．由于鋁盤和永久磁體被同一轉(zhuǎn)軸帶動，所以兩者轉(zhuǎn)動是完全同步的解析：選BC當(dāng)永久磁體隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的磁場，在鋁盤中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這時永久磁體的磁場會對鋁盤上的感應(yīng)電流有力的作用，從而產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)動的力矩，使指針轉(zhuǎn)動，由于彈簧游絲的反力矩，會使指針穩(wěn)定指在某一刻度上，A錯誤，B正確；該轉(zhuǎn)速表利用了電磁感應(yīng)原理，由楞次定律推論“來拒去留”知，永久磁體轉(zhuǎn)動方向與鋁盤轉(zhuǎn)動方向相同，C正確；永久磁體固定在轉(zhuǎn)軸上，鋁盤固定在指針軸上，鋁盤和永久磁體沒有被同一轉(zhuǎn)軸帶動，D錯誤。7．(多選)如圖甲所示，螺線管匝數(shù)n＝1000，橫截面積S＝0.02m2，電阻r＝1Ω，螺線管外接一個阻值R＝4Ω的電阻，電阻的一端b接地。一方向平行于螺線管軸線向左的磁場穿過螺線管，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，則()A．在0～4s時間內(nèi)，R中有電流從a流向bB．在t＝3s時穿過螺線管的磁通量為0.07WbC．在4～6s時間內(nèi)，通過R的電流大小為8AD．在4～6s時間內(nèi)，R兩端電壓Uab＝40V解析：選BC由題意，在0～4s時間內(nèi)，穿過螺線管的磁通量增大，根據(jù)楞次定律和安培定則可知，R中的電流方向從b流向a，故A錯誤；由題圖乙可知，t＝3s時磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝3.5T，則此時穿過螺線管的磁通量為Φ＝BS＝0.07Wb，故B正確；在4～6s時間內(nèi)，感應(yīng)電動勢為E＝neq\f(ΔB·S,Δt)＝40V，則通過R的電流大小為I＝eq\f(E,R＋r)＝8A，故C正確；在4～6s時間內(nèi)，根據(jù)楞次定律可知，R中的電流從a流向b，則R兩端電壓為Uab＝IR＝32V，故D錯誤。8．(2021·南陽質(zhì)檢)如圖甲所示，邊長為L＝0.1m的10匝正方形線框abcd處在變化的磁場中，在線框d端點(diǎn)處開有一個小口，d、e用導(dǎo)線連接到一個定值電阻上，線框中的磁場隨時間的變化情況如圖乙所示(規(guī)定垂直紙面向外為磁場的正方向)，下列說法正確的是()A．t＝3s時線框中的磁通量為0.03WbB．t＝4s時線框中的感應(yīng)電流大小為零C．t＝5s時通過線框中的電流將反向D．t＝8s時通過線框中的電流沿逆時針方向解析：選C由磁通量的定義可知t＝3s時穿過線框的磁通量為Φ＝B0·L2＝0.003Wb，故A錯誤；t＝4s時，由法拉第電磁感應(yīng)定律知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)L2＝10×eq\f(0.6,2)×0.01V＝0.03V，所以線框中的感應(yīng)電流不為零，故B錯誤；由楞次定律可知，3～5s，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r針方向，5～11s，線框中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r針方向，故t＝5s時通過線框中的電流將反向，故C正確，D錯誤。9．(2019·全國卷Ⅰ)(多選)空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強(qiáng)磁場，其邊界如圖(a)中虛線MN所示。一硬質(zhì)細(xì)導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S，將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi)，圓心O在MN上。t＝0時磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向如圖(a)所示；磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示。則在t＝0到t＝t1的時間間隔內(nèi)()A．圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流始終沿順時針方向C．圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為eq\f(B0rS,4t0ρ)D．圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為eq\f(B0πr2,4t0)解析：選BC由于通過圓環(huán)的磁通量均勻變化，故圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流的大小和方向不變，但t0時刻磁場方向發(fā)生變化，故圓環(huán)所受安培力方向發(fā)生變化，A錯誤。根據(jù)楞次定律，圓環(huán)中感應(yīng)電流始終沿順時針方向，B正確。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)·S′＝eq\f(πB0r2,2t0)，根據(jù)閉合電路歐姆定律知，電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(πB0r2,2t0),ρ\f(2πr,S))＝eq\f(B0rS,4t0ρ)，C正確，D錯誤。10．輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m＝0.42kg、邊長為L＝1m、匝數(shù)n＝10的正方形線圈，其總電阻為r＝1Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場，如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示。(g取10m/s2)(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針；(2)求線圈的電功率；(3)求在t＝4s時輕質(zhì)細(xì)線的拉力大小。解析：(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝n·eq\f(1,2)L2eq\f(ΔB,Δt)＝0.5V，則P＝eq\f(E2,r)＝0.25W。(3)通過線圈的電流I＝eq\f(E,r)＝0.5A，由題圖乙可知當(dāng)t＝4s時，B＝0.6T，線圈受到的安培力F安＝nBIL由平衡條件得F安＋F線＝mg，聯(lián)立解得F線＝1.2N。答案：(1)逆時針(2)0.25W(3)1.2N12．如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為d，導(dǎo)軌所在平面與水平面的夾角為θ，M、P間接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。質(zhì)量為m、阻值為r、長度為d的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，以速度v勻速向上運(yùn)動。已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸，重力加速度為g。求：(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E；(2)通過電阻R的電流I；(3