2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)檢測(cè)五十九法拉第電磁感應(yīng)定律含解析新人教版

PAGE6-法拉第電磁感應(yīng)定律1．如圖所示，在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時(shí)間后，一個(gè)容器中水溫上升，則通入的電流與水溫上升的是()A．恒定直流、小鐵鍋B．恒定直流、玻璃杯C．改變的電流、小鐵鍋D．改變的電流、玻璃杯解析：選C通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；通入改變的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生改變，在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，小鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫上升；渦流是由改變的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。2．(2024·天津等級(jí)考)(多選)手機(jī)無(wú)線充電是比較新奇的充電方式。如圖所示，電磁感應(yīng)式無(wú)線充電的原理與變壓器類似，通過(guò)分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。當(dāng)充電基座上的送電線圈通入正弦式交變電流后，就會(huì)在鄰近的受電線圈中感應(yīng)出電流，最終實(shí)現(xiàn)為手機(jī)電池充電。在充電過(guò)程中()A．送電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性改變B．受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)恒定不變C．送電線圈和受電線圈通過(guò)互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量傳遞D．手機(jī)和基座無(wú)需導(dǎo)線連接，這樣傳遞能量沒有損失解析：選AC由題意可知送電線圈中通入了正弦式交變電流，可知電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)呈周期性改變，A正確；由變壓器的工作原理可知，受電線圈中輸出的電流也是周期性改變的，因此受電線圈中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是周期性改變的，B錯(cuò)誤；送電線圈和受電線圈的能量傳遞是通過(guò)互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的，C正確；有一部分能量會(huì)以電磁波的形式散發(fā)到四周空間中損失掉，因此該充電過(guò)程存在能量的損失，D錯(cuò)誤。3.(多選)如圖所示，半徑為2r的彈性螺旋線圈內(nèi)有垂直紙面對(duì)外的圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁場(chǎng)區(qū)域的半徑為r，已知彈性螺旋線圈的電阻為R，線圈與磁場(chǎng)區(qū)域共圓心，則以下說(shuō)法中正確的是()A．保持磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到3r的過(guò)程中，有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生B．保持磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到0.5r的過(guò)程中，有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流產(chǎn)生C．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt改變，線圈中的電流為eq\f(kπr2,R)D．保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt改變，線圈中的電流為eq\f(2kπr2,R)解析：選BC由于磁場(chǎng)的面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到3r的過(guò)程中，穿過(guò)線圈的磁通量不變，所以在線圈中沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；由于磁場(chǎng)的面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，線圈的半徑由2r變到0.5r的過(guò)程中，線圈包含磁場(chǎng)的面積變小，磁通量變小，依據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，故B正確；保持線圈半徑不變，使磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間按B＝kt改變，磁感應(yīng)強(qiáng)度增大，穿過(guò)線圈的磁通量增大，依據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生順時(shí)針方向的電流，依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律，可知感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)＝eq\f(ΔBS,ΔtR)＝keq\f(S,R)＝keq\f(πr2,R)，故C正確，D錯(cuò)誤。4.如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長(zhǎng)為a，一半處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。起先時(shí)，磁場(chǎng)與線圈平面垂直，現(xiàn)使線圈以角速度ω繞OO′勻速轉(zhuǎn)過(guò)90°，在此過(guò)程中，線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為()A.eq\f(nBa2ω,π) B.eq\f(Ba2ω,π)C.eq\f(2nBa2ω,π) D.eq\f(Ba2ω,2π)解析：選A線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eq\x\to(E)＝neq\f(ΔΦ,Δt)，其中ΔΦ＝eq\f(Ba2,2)，Δt＝eq\f(T,4)＝eq\f(π,2ω)，解得eq\x\to(E)＝eq\f(nBa2ω,π)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。5.如圖所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，繞過(guò)O點(diǎn)的軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則通過(guò)電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計(jì))()A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R) B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R) D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)解析：選D由右手定則判定通過(guò)電阻R的電流的方向是由d到c，而金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(1,2)Br2ω，所以通過(guò)電阻R的電流大小是I＝eq\f(Br2ω,2R)，選項(xiàng)D正確。6.如圖所示的電路，初始時(shí)開關(guān)S閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，在某一時(shí)刻突然斷開開關(guān)S，則通過(guò)電阻R1中的電流I隨時(shí)間t改變的圖線可能是選項(xiàng)圖中的()解析：選D初始時(shí)開關(guān)S閉合，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，流過(guò)R1的電流方向向左，大小為I1，與R1并聯(lián)的R2和線圈L支路，電流I2的方向也是向左。當(dāng)某一時(shí)刻開關(guān)S突然斷開時(shí)，L中向左的電流要減小，由于自感現(xiàn)象，線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，在回路“L→R1→A→R2”中形成感應(yīng)電流，電流通過(guò)R1的方向與原來(lái)相反，變?yōu)橄蛴遥腎27．如圖所示，固定平行導(dǎo)軌間有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面對(duì)里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)軌間距為l且足夠長(zhǎng)，左端接阻值為R的定值電阻，導(dǎo)軌電阻不計(jì)?，F(xiàn)有一長(zhǎng)為2l的金屬棒垂直放在導(dǎo)軌上，在金屬棒以O(shè)點(diǎn)為軸沿順時(shí)針方向以角速度ω轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中(金屬棒始終與導(dǎo)軌接觸良好，電阻不計(jì))()A．通過(guò)定值電阻的電流方向由b到aB．金屬棒剛起先轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大C．通過(guò)定值電阻的最大電流為eq\f(ωBl2,R)D．通過(guò)定值電阻的電荷量為eq\f(\r(3)Bl2,2R)解析：選D金屬棒以O(shè)點(diǎn)為軸沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由右手定則可知，通過(guò)定值電阻的電流方向由a到b，故A錯(cuò)誤。當(dāng)金屬棒轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)有效的切割長(zhǎng)度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，感應(yīng)電流最大。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為：Em＝B·2leq\x\to(v)＝B·2l·eq\f(0＋ω·2l,2)＝2Bl2ω，通過(guò)定值電阻的最大電流為：Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(2Bl2ω,R)，故B、C錯(cuò)誤。通過(guò)定值電阻的電荷量為：q＝eq\x\to(I)Δt，平均感應(yīng)電流為：eq\x\to(I)＝eq\f(\x\to(E),R)，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：eq\x\to(E)＝eq\f(ΔΦ,Δt)，ΔΦ＝B·eq\f(1,2)l·eq\r(3)l＝eq\f(\r(3),2)Bl2，解得：q＝eq\f(\r(3)Bl2,2R)，故D正確。8．圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖，L1和L2為電感線圈。試驗(yàn)時(shí)，斷開開關(guān)S1瞬間，燈A1突然閃亮，隨后漸漸變暗；閉合開關(guān)S2，燈A2漸漸變亮，而另一個(gè)相同的燈A3馬上變亮，最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是()A．圖1中，A1與L1的電阻值相同B．圖1中，閉合S1，電路穩(wěn)定后，A1中電流大于L1中電流C．圖2中，變阻器R與L2的電阻值相同D．圖2中，閉合S2瞬間，L2中電流與變阻器R中電流相等解析：選C題圖1中，電路穩(wěn)定時(shí)通過(guò)A1的電流記為I1，通過(guò)L1的電流記為IL，S1斷開瞬間，A1突然變亮，可知IL>I1，因此A1和L1電阻值不相等，所以A、B錯(cuò)誤；題圖2中，閉合S2時(shí)，由于自感作用，通過(guò)L2與A2的電流I2會(huì)漸漸增大，而通過(guò)R與A3的電流I3馬上變大，因此電流I2與I3不相等，所以D錯(cuò)誤；由于最終A2與A3亮度相同，所以兩支路電流I相同，依據(jù)部分電路歐姆定律，兩支路電壓U與電流I均相同，所以兩支路電阻相同，由于A2、A3完全相同，故變阻器R與L2的電阻值相同，所以C正確。9.如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長(zhǎng)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成θ角，M、P間接阻值為R的電阻。勻強(qiáng)磁場(chǎng)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(zhǎng)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(dòng)。已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g。求：(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；(2)通過(guò)電阻R的電流I；(3)拉力F的大小。解析：(1)依據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝Bdv。(2)依據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(Bdv,R＋r)。(3)金屬棒的受力狀況如圖所示，依據(jù)牛頓其次定律有F－F安－mgsinθ＝0，又因?yàn)镕安＝BId＝eq\f(B2d2v,R＋r)，所以F＝mgsinθ＋eq\f(B2d2v,R＋r)。答案：(1)Bdv(2)eq\f(Bdv,R＋r)(3)mgsinθ＋eq\f(B2d2v,R＋r)[潛能激發(fā)]10．如圖甲，單匝線圈L1與螺線圈L2繞在水平鐵芯上并固定，L2中通有圖乙所示的正弦交變電流。下列說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻，L1中電流最大B．t2時(shí)刻，L1、L2間的作用力最大C．在t1～t2與t2～t3時(shí)間內(nèi)，L1中的電流方向相反D．在0～t1與t2～t3時(shí)間內(nèi)，L1與L2間的作用力均為斥力解析：選Dt1時(shí)刻，L2中電流的改變率為零，此時(shí)L1中電流為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，L2中電流為零，則此時(shí)L1、L2間的作用力為零，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在t1～t2與t2～t3時(shí)間內(nèi)，L2中電流的改變率的符號(hào)相同，則在L1中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在0～t1與t2～t3時(shí)間內(nèi)，L2中電流均是增加的，依據(jù)楞次定律可知，L1與L2間的作用力均為斥力，選項(xiàng)D正確。11.邊界MN的一側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于光滑水平桌面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。邊長(zhǎng)為l的正三角形金屬線框abc粗細(xì)勻稱，三邊阻值相等，a頂點(diǎn)剛好位于邊界MN上，現(xiàn)使線框圍繞過(guò)a點(diǎn)且垂直于桌面的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，如圖所示，則在ab邊起先轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間，ab兩端的電勢(shì)差Uab為()A.eq\f(1,3)Bl2ω B．－eq\f(1,2)Bl2ωC．－eq\f(1,3)Bl2ω D.eq\f(1,6)Bl2ω解析：選A在ab邊起先轉(zhuǎn)入磁場(chǎng)的瞬間，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)Bl2ω，設(shè)每邊電阻為R，由閉合電路歐姆定律可得金屬線框中電流為I＝eq\f(E,3R)，由右手定則可推斷出感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，ab兩端的電勢(shì)差Uab＝I·2R＝eq\f(1,3)Bl2ω，選項(xiàng)A正確。12．如圖所示，在光滑的水平面上有一半徑r＝10cm、電阻R＝1Ω、質(zhì)量m＝1kg的金屬圓環(huán)，以速度v＝10m/s向一有界磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直于紙面對(duì)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，從圓環(huán)剛進(jìn)入磁場(chǎng)算起，到剛好有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，圓環(huán)一共釋放了32J的熱量，求：(1)此時(shí)圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率；(2)此時(shí)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的加速度。解析：(1)圓環(huán)從起先進(jìn)入磁場(chǎng)到有一半進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，由能量守恒定律得eq\f(1,2)mv2＝Q＋eq\f(1,2)mv′2，代入數(shù)據(jù)解得v′＝6m/s，此時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLv′＝B·2rv′＝0.5×2×0.1×6V＝0.6V，圓環(huán)中電流的瞬時(shí)功率P＝eq\f(E2,R)＝eq\f