（適用于新高考新教材）高考物理一輪總復(fù)習(xí)第11章電磁感應(yīng)課時(shí)規(guī)范練33法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用

課時(shí)規(guī)范練33法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用基礎(chǔ)對(duì)點(diǎn)練1.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)半徑為R的圓形線(xiàn)圈共有n匝,總阻值為R0,其中心位置處半徑為r的虛線(xiàn)范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直線(xiàn)圈平面,如圖所示,若初始的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在時(shí)間t內(nèi)均勻減小為0,則通過(guò)圓形線(xiàn)圈的電流為()A.nBπR2 B.nBπr2C.πBr22.(多選)(平動(dòng)切割磁感線(xiàn))如圖所示,在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=kt(k為大于零的常量)。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線(xiàn)框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在t=0時(shí)刻,線(xiàn)框底邊恰好到達(dá)MN處;在t=T時(shí)刻,線(xiàn)框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線(xiàn)框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中()A.線(xiàn)框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较駼.線(xiàn)框的右邊受到的安培力先向左后向右C.t=T2時(shí)刻,流過(guò)線(xiàn)框的電流大小為D.t=T2時(shí)刻,線(xiàn)框受到的安培力大小為3.(電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用)(2022北京海淀區(qū)二模)加速性能、電能利用率、動(dòng)能回收等是電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)的重要指標(biāo)。如圖所示,甲、乙分別是目前被廣泛采用的兩種電機(jī)的簡(jiǎn)化原理示意圖,它們的相同點(diǎn)是利用作為定子的電磁鐵(兩組線(xiàn)圈,圖中1和4;2和5;3和6所示)交替產(chǎn)生磁場(chǎng),實(shí)現(xiàn)了電磁鐵激發(fā)的磁場(chǎng)在平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的效果,以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng);不同的是甲所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永磁體,而乙所示電機(jī)的轉(zhuǎn)子是繞在軟鐵上的閉合線(xiàn)圈。通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),可以為電動(dòng)汽車(chē)提供動(dòng)力。假定兩種電機(jī)的每組電磁鐵中電流變化周期和有效值均相同,下列說(shuō)法正確的是()A.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與電磁鐵激發(fā)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同B.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)產(chǎn)生的焦耳熱相對(duì)較少C.電機(jī)穩(wěn)定工作時(shí),乙電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越接近電磁鐵激發(fā)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,其所受安培力就越大D.剎車(chē)(停止供電)時(shí),甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn),可以通過(guò)反向發(fā)電從而回收動(dòng)能4.(自感現(xiàn)象)(2022湖南長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)二模)如圖所示的電路中,L1、L2、L3是三個(gè)相同的燈泡,電感L的電阻和電源的內(nèi)阻可忽略,D為理想二極管。下列判斷正確的是()A.開(kāi)關(guān)S從斷開(kāi)狀態(tài)突然閉合時(shí),L1逐漸變亮,L2一直不亮,L3立即變亮B.開(kāi)關(guān)S從斷開(kāi)狀態(tài)突然閉合時(shí),L1、L2逐漸變亮,L3立即變亮再熄滅C.開(kāi)關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí),L1逐漸熄滅,L2突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,L3立即熄滅D.開(kāi)關(guān)S從閉合狀態(tài)突然斷開(kāi)時(shí),L1、L2逐漸熄滅,L3突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅5.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖所示,某同學(xué)在電磁爐面板上豎直放置一紙質(zhì)圓筒,圓筒上套一環(huán)形輕質(zhì)鋁箔,電磁爐產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的頻率、強(qiáng)度及鋁箔厚度可以調(diào)節(jié)?，F(xiàn)給電磁爐通電,發(fā)現(xiàn)鋁箔懸浮了起來(lái)。若只改變其中一個(gè)變量,則()A.增強(qiáng)磁場(chǎng),鋁箔懸浮高度將不變B.鋁箔越薄,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大C.增大頻率,鋁箔中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大D.在剛斷開(kāi)電源產(chǎn)生如圖磁場(chǎng)的瞬間,鋁箔中會(huì)產(chǎn)生如圖所示的電流6.(電磁感應(yīng)定律中的電路分析)(2021河北卷)如圖,兩光滑導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。導(dǎo)軌間距最窄處為一狹縫,取狹縫所在處O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。狹縫右側(cè)兩導(dǎo)軌與x軸夾角均為θ,一電容為C的電容器與導(dǎo)軌左端相連。導(dǎo)軌上的金屬棒與x軸垂直,在外力F作用下從O點(diǎn)開(kāi)始以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),忽略所有電阻。下列說(shuō)法正確的是()A.通過(guò)金屬棒的電流為2CBv2tanθB.金屬棒到達(dá)x0時(shí),電容器極板上的電荷量為CBvx0tanθC.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,電容器的上極板帶負(fù)電D.金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,外力F做功的功率恒定7.(多選)(導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的分析與計(jì)算)如圖所示,兩根足夠長(zhǎng)、電阻不計(jì)且相距l(xiāng)=0.2m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4V的小燈泡,兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5T、方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。今將一根長(zhǎng)為l、質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=1.0Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無(wú)初速度釋放,且始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時(shí),小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則()A.金屬棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為3m/s2B.金屬棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為4m/s2C.金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度大小為9.6m/sD.金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度大小為4.8m/s素養(yǎng)綜合練8.(2022貴州六盤(pán)水模擬)如圖所示,水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行,bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌,圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線(xiàn)相接,P端與圓弧bc接觸良好,金屬桿MN始終與導(dǎo)軌垂直,初始時(shí)MN靜止在平行導(dǎo)軌上。若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),回路中始終有電流,則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變化B.桿OP轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向由N→MC.桿MN向左運(yùn)動(dòng)D.桿MN中的電流逐漸增大9.(2023福建三明模擬)在如圖所示的電路中,a、b、c為三盞完全相同的燈泡,L是自感線(xiàn)圈,直流電阻為RL,則下列說(shuō)法正確的是()A.合上開(kāi)關(guān)后,c先亮,a、b后亮B.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí),N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn)C.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,b、c同時(shí)熄滅,a緩慢熄滅D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)后,c馬上熄滅,b閃一下后緩慢熄滅10.(多選)輕質(zhì)細(xì)線(xiàn)吊著一質(zhì)量為m=0.32kg、邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線(xiàn)圈,總電阻為R=1Ω。如圖甲所示,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)2的正方形磁場(chǎng)區(qū)域?qū)ΨQ(chēng)分布在線(xiàn)圈下方的兩側(cè),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,大小隨時(shí)間變化如圖乙所示。從t=0開(kāi)始經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線(xiàn)開(kāi)始松弛,g取10m/s2,則(A.t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為0.8WbB.在前t0時(shí)間內(nèi)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為0.4VC.t=0時(shí)刻的線(xiàn)圈受到的安培力為0.016ND.t0的數(shù)值為2s11.(多選)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)前進(jìn)中的發(fā)電測(cè)速裝置,如圖所示。自行車(chē)的圓形金屬盤(pán)后輪置于垂直車(chē)身平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,后輪圓形金屬盤(pán)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),可等效成一導(dǎo)體棒繞圓盤(pán)中心O轉(zhuǎn)動(dòng)。已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T,圓盤(pán)半徑r=0.3m,圓盤(pán)電阻不計(jì)。導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)電刷分別與后輪外邊緣和圓心O相連,導(dǎo)線(xiàn)兩端a、b間接一阻值R=10Ω的小燈泡。后輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),用電壓表測(cè)得a、b間電壓大小U=0.6V。則可知()A.自行車(chē)勻速行駛時(shí)產(chǎn)生的是交變電流B.與a連接的是電壓表的負(fù)接線(xiàn)柱C.自行車(chē)車(chē)輪邊緣線(xiàn)速度是8m/sD.圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)10分鐘的過(guò)程中產(chǎn)生了0.36J的電能12.如圖甲所示是一個(gè)電磁阻尼現(xiàn)象演示裝置,鋼鋸條上端固定在支架上,下端固定有強(qiáng)磁鐵,將磁鐵推開(kāi)一個(gè)角度釋放,它會(huì)在豎直面內(nèi)擺動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間;如圖乙所示,若在其正下方固定一銅塊(不與磁鐵接觸),則擺動(dòng)迅速停止。關(guān)于實(shí)驗(yàn),以下分析與結(jié)論正確的是()A.如果將磁鐵的磁極調(diào)換,重復(fù)實(shí)驗(yàn)將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象B.用閉合的銅制線(xiàn)圈替代銅塊,重復(fù)實(shí)驗(yàn)將不能觀察到電磁阻尼現(xiàn)象C.在圖乙情況中,下擺和上擺過(guò)程中磁鐵和鋸條組成的系統(tǒng)機(jī)械能均減少D.在擺動(dòng)過(guò)程中銅塊不受磁鐵的作用力答案：課時(shí)規(guī)范練33法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用1.D解析:由于線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向垂直,故穿過(guò)該面的磁通量為Φ=BS,半徑為r的虛線(xiàn)范圍內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),所以磁場(chǎng)的區(qū)域面積為S=πr2即Φ=πBr2,由E=nΔΦΔt及I=E2.ACD解析:根據(jù)楞次定律可知,穿過(guò)線(xiàn)框的磁通量增加,則線(xiàn)框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较?選項(xiàng)A正確;由左手定則可判斷線(xiàn)框的右邊受到的安培力一直向左,B錯(cuò)誤;線(xiàn)框的邊長(zhǎng)為2a3,t=T2時(shí)刻,線(xiàn)框切割磁感線(xiàn)的有效長(zhǎng)度為a3,動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)E=Bv×a3=kT2×v×a3=kvaT23=3ka26,線(xiàn)框中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)3.D解析:乙電機(jī)中,轉(zhuǎn)子也是線(xiàn)圈,乙轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于穿過(guò)轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流的,電流受安培力作用而運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于電磁驅(qū)動(dòng),安培力阻礙定子和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),但不能阻止,故轉(zhuǎn)子比定子轉(zhuǎn)得慢一些,故A錯(cuò)誤;乙電機(jī)中,轉(zhuǎn)子也會(huì)產(chǎn)生焦耳熱,故產(chǎn)生的焦耳熱較多,故B錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)速越接近,則磁通量變化越慢,感應(yīng)電流越小,所受安培力越小,故C錯(cuò)誤;停止供電后,甲的轉(zhuǎn)子是永磁體,甲電機(jī)轉(zhuǎn)子由于慣性旋轉(zhuǎn),使得線(xiàn)圈中磁通量發(fā)生變化,產(chǎn)生反向感應(yīng)電流,反向發(fā)電從而回收動(dòng)能,故D正確。4.C解析:閉合開(kāi)關(guān)的瞬間,由于二極管具有單向?qū)щ娦?所以無(wú)電流通過(guò)L2;由于線(xiàn)圈中自感電動(dòng)勢(shì)的阻礙,L1燈逐漸變亮,L1與L3串聯(lián),所以閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間,燈泡L3也逐漸變亮,故A、B錯(cuò)誤。由于二極管具有單向?qū)щ娦?電路穩(wěn)定后也無(wú)電流通過(guò)L2,L2不亮;在電路穩(wěn)定后,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,L由于產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),相對(duì)于電源,燈泡L1、L2串聯(lián),所以L(fǎng)1逐漸熄滅,L2突然變亮,然后逐漸變暗至熄滅,同時(shí)L3立即熄滅,故C正確,D錯(cuò)誤。5.C解析:鋁箔浮起,說(shuō)明鋁箔受到豎直向上的安培力作用,磁場(chǎng)頻率不變,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E=nΔΦΔt=nΔBΔtS,可知電動(dòng)勢(shì)不變,所以鋁箔中感應(yīng)電流不變,增強(qiáng)磁場(chǎng),根據(jù)F=BIL可知安培力增大,所以鋁箔的懸浮高度增大,A錯(cuò)誤;鋁箔越薄,對(duì)應(yīng)的橫截面積S'越小,根據(jù)電阻定律6.A解析:假設(shè)導(dǎo)體棒向前移動(dòng)時(shí)間為Δt,則I=ΔQΔt=C·Δ金屬棒到達(dá)x0時(shí),導(dǎo)體棒上產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為U=2Bx0vtanθ,由C=QU得Q=2CBvx0tanθ由右手定則知電容器的上極板帶正電,故C錯(cuò)誤;P=Fv,F=F安=BIL,I=2CBv2tanθ,L=2vttanθ,得P=4B2v4tCtan2θ,功率隨時(shí)間增大,故D錯(cuò)誤。7.BD解析:金屬棒剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsinθμmgcosθ=ma,代入數(shù)據(jù)得a=4m/s2,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)速度為v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E(金屬棒的有效長(zhǎng)度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsinθ=BIl+μmgcosθ,由閉合電路歐姆定律得I=E-Ur,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv,聯(lián)立解得v=8.C解析:OP轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中旋轉(zhuǎn)切割磁感線(xiàn),設(shè)OP長(zhǎng)度為r,角速度為ω,由E=Brv,而v=ω×r2,可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=Br2ω2,即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定,故A錯(cuò)誤;由右手定則可知,OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線(xiàn)時(shí),感應(yīng)電流方向由O→P,故回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,所以流過(guò)金屬桿MN的電流方向由M→N,故B錯(cuò)誤;由左手定則可知,金屬桿MN受到的安培力方向水平向左,故桿MN向左運(yùn)動(dòng),故C正確;當(dāng)金屬桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí),桿MN切割磁感線(xiàn),產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流,設(shè)金屬桿的速度為v',桿長(zhǎng)為l,則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E'=Blv',故回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E9.B解析:開(kāi)關(guān)S閉合瞬間,因線(xiàn)圈L的電流增大,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),根據(jù)楞次定律可知,自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的增大,通過(guò)a燈的電流逐漸增大,所以b、c先亮,a后亮,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間,因線(xiàn)圈L的電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),根據(jù)楞次定律可知通過(guò)自感線(xiàn)圈的電流方向與原電流方向相同,N點(diǎn)電勢(shì)高于M點(diǎn),選項(xiàng)B正確;L和a、b組成的回路中有電流,由于原來(lái)a燈的電流小于b燈的電流,開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的瞬間,通過(guò)a、b和線(xiàn)圈回路的電流從a燈原來(lái)的電流大小開(kāi)始減小,所以b燈會(huì)先變暗,然后a、b燈一起緩慢熄滅,而c沒(méi)有電流,馬上熄滅,C、D錯(cuò)誤。10.BD解析:t=0時(shí)刻穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量Φ=B0×12S=1×12×0.822Wb=0.08Wb,A錯(cuò)誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=nΔΦΔt=nSΔBΔt=n×12×L22×ΔBΔt=0.4V,B正確;線(xiàn)圈中的電流為I=ER=0.41A=0.4A,t=0時(shí)刻的線(xiàn)圈受到的安培力F=nB0IL2=10×1×0.4×0.82N=1.6N,C錯(cuò)誤;分析線(xiàn)圈受力可知,當(dāng)細(xì)線(xiàn)開(kāi)始松弛時(shí)有F安=mg=011.BC解析:根據(jù)右手定則,輻條切割磁感應(yīng)線(xiàn)產(chǎn)生的是直流電,輪子中心是電源的正極,輪子邊緣點(diǎn)是等效電源的負(fù)極,則a點(diǎn)接電壓表的負(fù)接線(xiàn)柱,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;由U=E=12Br2ω得v=r