【文档说明】高考物理复习 课时过关题32 法拉第电磁感应定律自感和涡流（含答案解析）.doc，共(9)页，233.000 KB，由MTyang资料小铺上传

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2020(人教版)高考物理复习课时过关题32法拉第电磁感应定律自感和涡流1.如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加

热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是()A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利

用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的2.如图，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强

度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E′.则E′E等于()A.12B.22C．1D.23.如图所示

,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则()A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、b线圈中感应电流之比为3

∶4D.a、b线圈中电功率之比为3∶14.如图所示,三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场,虚线表示环的某条直径,已知所有磁场的磁感应强度随时间的变化关系都满足B=kt,磁场方向如图所示。测得A环内感应电流为I,则B环和C环内感应电流分别为()A.

IB=I,IC=0B.IB=I,IC=2IC.IB=2I,IC=2ID.IB=2I,IC=05.如图所示为感应式发电机，a、b、c、d是空间四个可用电刷与铜盘边缘接触的点，O1、O2是铜盘轴线导线的接线端，M、N是电流表的接线端．现在将铜盘转动，能观察到感应电流的是()A．将电流表的接线端M、

N分别连接a、c位置B．将电流表的接线端M、N分别连接O1、a位置C．将电流表的接线端M、N分别连接O1、O2位置D．将电流表的接线端M、N分别连接c、d位置6.在如图所示电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零点在表盘中央的相

同的电流表．开始时开关S闭合，电流表G1指针偏向右方，现将开关S断开，则将出现的现象是()A．G1和G2指针都立即回到零点B．G1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点C．G1指针缓慢回到零点，而G2指针先立即偏向右方，然后缓慢地回到零点D．G1指针立

即偏向左方，然后缓慢地回到零点，而G2指针缓慢地回到零点7.如图所示，匀强磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O

、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率ΔBΔt的大小应为()A.4ωB0πB.2ωB0πC.ωB0πD.ωB02π8.如图

甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻．导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正方向，在0～2t0时间内磁感应强度随

时间的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态．下列说法正确的是()A．在0～t0和t0～2t0时间内，导体棒受到导轨的摩擦力方向相同B．在0～t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC．在t0～2t0时间内，通过电阻R的电流大小为SB0R

t0D．在0～2t0时间内，通过电阻R的电荷量为SB02R9.如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属

杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用F安表示，则下列说法正确的是()A．金属杆ab做匀加速直线运动B．金属杆ab运动时回路中有顺时针方向的电流C．金属杆ab所受到的F安先不断增大，后保持不变D．金属杆ab克服安培力做功的功率与

时间的平方成正比10.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场方向垂直于环面向里，磁感应强度以B=B0＋Kt(K>0)随时间变化．t=0时，P、Q两极板电势相等，两极板间的距离远小于环的半径．经时间t，电容器

的P极板()A．不带电B．所带电荷量与t成正比C．带正电，电荷量是KL2C4πD．带负电，电荷量是KL2C4π一、多选题11.(多选)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧．导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示

，规定从Q到P为电流正方向．导线框R中的感应电动势()A．在t=T4时为零B．在t=T2时改变方向C．在t=T2时最大，且沿顺时针方向D．在t=T时最大，且沿顺时针方向12.(多选)如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场

垂直于导轨平面向上，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则下列说法正确的是()A．金属棒ab最终可能匀速下滑B．金属棒ab一直加速下滑C．金属棒ab下滑过程中M板电

势高于N板电势D．带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动13.(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T．一根直金属杆MN以v=

2m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．杆MN的电阻r1=1Ω，导轨的电阻可忽略．求杆MN中产生的感应电动势E1；(2)如图乙所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S1=0.4m2，电阻r2=1Ω.在线圈中存在面积S2=0

.3m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2；(3)将一个R=2Ω的电阻分别与图甲和图乙中的a、b端相连接，然后b端接地．试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？并求出较高的电势φa.14.如图所示,两条相距l

的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界

MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求:(1)在t=0到t

=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。答案解析1.答案为：B；解析：电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D错误，

B正确；而选项C是微波炉的加热原理，C错误．]2.答案为：B；解析：若直金属棒的长为L，则弯成折线后，有效切割长度为22L.根据E=BLv可知感应电动势的大小与有效切割长度成正比，故E′E=22，B正确

．]3.答案为：B；解析：由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,选项A错误;由E=nS,S=l2,R=ρ,I=,P=,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,选项B正确,选项C、D错误。4.答案为：

D；解析：C环中穿过圆环的磁感线完全抵消,磁通量为零,保持不变,所以没有感应电流产生,则IC=0。根据法拉第电磁感应定律得E=n=nS=kS,S是有效面积,可得E∝S,所以A、B中感应电动势之比EA∶EB=1∶2,根据欧姆

定律得,IB=2IA=2I。选项D正确。5.答案为：B；解析：当铜盘转动时，其切割磁感线产生感应电动势，此时铜盘相当于电源，铜盘边缘和中心相当于电源的两个极，则要想观察到感应电流，M、N应分别连接电源的两个极即可，故可知只有B项正确．]6.答

案为：D；解析：当开关断开时，通过线圈的电流变小，导致线圈中产生瞬时感应电动势，阻碍电流的变小，所以使得G2的指针缓慢地回到零点，而流过G1的电流的方向与开始时电流的方向相反，所以指针先立即偏向左方，然后缓慢地回到零点．故A、B、C错误，D正确．]7.答案为：C；解析：线框匀速转动时产

生的感应电动势E1=B0rv=B0rωr2=12B0ωr2.当磁感应强度大小随时间线性变化时，产生的感应电动势E2=ΔΦΔt=SΔBΔt=12πr2·ΔBΔt，要使两次产生的感应电流大小相等，必须E1=E2，即12B0ωr2=12πr2·

ΔBΔt，解得ΔBΔt=ωB0π，选项C正确，A、B、D错误．]8.答案为：B；解析：在0～t0时间内磁通量减小，根据楞次定律要阻碍磁通量的减小，导体棒有向右运动的趋势，摩擦力水平向左．在t0～2t0时间内磁通量增大，同理可判断导体棒有向左运动的趋

势，摩擦力水平向右，选项A错；0～t0时间内竖直向上的磁通量减小，根据楞次定律感应电流的磁场方向竖直向上，感应电流的方向由N到M，选项B对；导体棒MN始终静止，与导轨围成的回路面积不变，根据电磁感应定律可得感应电动势E=ΔΦΔt=Δ

BΔtS，即感应电动势与B－t图象斜率成正比，0～t0时间内感应电流大小I1=E′R=ΔB′Δt′RS=B0Rt0S，t0～2t0时间内感应电流大小I2=E″R=ΔB″Δt″RS=2B0Rt0S，选项C错

；在0～2t0时间内，通过电阻R的电荷量q=I·Δt=ER·Δt=ΔBΔtRS·Δt=ΔBSR=B0SR，选项D错．]9.答案为：C；解析：对金属杆受力分析，根据牛顿第二定律有F－F安=ma，即F－B2L2vR=ma，由于速度变化，所以加速度发生变化

，故金属杆做加速度逐渐减小的变加速运动，不是做匀加速直线运动，故A错误；根据楞次定律可知，金属杆ab运动时回路中有逆时针方向的感应电流，故B错误；由F安=B2L2vR可知，当速度增大时，安培力增大，当金属杆受力平衡时，达到最大速度，其后开始做匀速运动，安培

力不变，故C正确；金属杆克服安培力做功的瞬时功率P=I2R=BLvR2R=B2L2v2R，故D错误．10.答案为：D；解析：磁感应强度均匀增加，回路中产生的感应电动势的方向为逆时针方向，Q板带正电，P板带负

电，A错误；E=ΔBΔt·S=K·πR2，L=2πR，R=L2π，解得E=KL24π.电容器上的电荷量Q=CE=KL2C4π，B、C错误，D正确．]11.答案为：AC；解析：A对：在t=T4时，交流电图线斜率为0，即

磁场变化率为0，由E=ΔΦΔt=ΔBΔtS知，E=0.C对，B、D错：在t=T2和t=T时，图线斜率最大，在t=T2和t=T时感应电动势最大．在T4到T2之间，电流由Q向P减弱，导线在R处产生垂直纸面向里的磁场，且磁场减弱，由楞次定律知，R产生的感应电流的

磁场方向也垂直纸面向里，即R中感应电动势沿顺时针方向，同理可判断在T2到3T4时，R中电动势也为顺时针方向，在34T到T时，R中电动势为逆时针方向．12.答案为：BC；解析：金属棒沿光滑导轨加速下滑，棒中有感应电动势，从而对电容器

充电，充电电流通过金属棒时金属棒受安培力作用，只有金属棒速度增大时才有充电电流，因此总有mgsinθ－BIl>0，金属棒将一直加速，A错、B对；由右手定则可知，金属棒a端电势高，则M板电势高，C对；若微粒带负电，则

静电力向上，与重力反向，开始时静电力为0，微粒向下加速运动，当静电力增大到大于重力时，微粒的加速度方向向上，D错．13.解：(1)杆MN做切割磁感线的运动，产生的感应电动势E1=B1Lv=0.3V.(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，产生的感应电动势E2=nΔB2ΔtS2=4

.5V.(3)题图甲中φa>φb=0，题图乙中φa<φb=0，所以当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高．此时通过电阻R的电流I=E1R＋r1电阻R两端的电势差φa－φb=IRa端的电势φa=IR=0.2V.14.解：(1)在金属棒未越过MN之前,t时

刻穿过回路的磁通量为Φ=ktS①设在从t时刻到t+Δt的时间间隔内,回路磁通量的变化量为ΔΦ,流过电阻R的电荷量为Δq。根据法拉第电磁感应定律有E=-②根据欧姆定律有i=③根据电流的定义有i=④联立①②③④式得|Δq|=Δ

t⑤由⑤式得,在t=0到t=t0的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|=。⑥(2)当t>t0时,金属棒已越过MN。由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f=F⑦式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回

路中的电流为I,F的大小为F=B0lI⑧此时金属棒与MN之间的距离为s=v0(t-t0)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ'=B0ls回路的总磁通量为Φt=Φ+Φ'式中,Φ仍如①式所示。由①⑨式得,在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量为Φt=B0lv0(t-t0)+k

tS在t到t+Δt的时间间隔内,总磁通量的改变ΔΦt为ΔΦt=(B0lv0+kS)Δt由法拉第电磁感应定律得,回路感应电动势的大小为Et=||由欧姆定律有I=联立⑦⑧式得f=(B0lv0+kS)。