（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十一）法拉第電磁感應(yīng)定律（含解析）

（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（三十一）法拉第電磁感應(yīng)定律（含解析）對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.多選(2019·蘇州調(diào)研)如圖所示，現(xiàn)有一匝數(shù)為n，面積為S，總電阻為R的閉合線圈，垂直放置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大，變化率k，則()A線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流B線圈面積具有擴(kuò)張的趨勢(shì)C線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為kSD線圈中感應(yīng)電流的大小為解析：選AD根據(jù)楞次定律可知，線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，由左手定則可知每一小段線圈都受到向里的安培力作用，則線圈面積具有收縮的趨勢(shì)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EnnSnkS，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈中感應(yīng)電流的大小為I，選項(xiàng)D正確。2.(2016·浙江高考)如圖所示，a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝，邊長(zhǎng)la3lb，圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響，則()A兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流Ba、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為91Ca、b線圈中感應(yīng)電流之比為34Da、b線圈中電功率之比為31解析：選B當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變大時(shí)，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外，由安培定則知，線圈內(nèi)產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律ES及SaSb91知，Ea9Eb，選項(xiàng)B正確；由R知兩線圈的電阻關(guān)系為Ra3Rb，其感應(yīng)電流之比為IaIb31，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；兩線圈的電功率之比為PaPbEaIaEbIb271，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3(2018·連云港期末)在半徑為r、電阻為R的圓形導(dǎo)線框內(nèi)，以直徑為界，左右兩側(cè)分別存在著方向如圖甲所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，以垂直紙面向外的磁場(chǎng)為正，兩部分磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律分別如圖乙所示。則0t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線框中()A感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針C感應(yīng)電流大小為 D感應(yīng)電流大小為解析：選A根據(jù)楞次定律可知，左邊的導(dǎo)線框中感應(yīng)電流方向是順時(shí)針，右邊的導(dǎo)線框中感應(yīng)電流方向也是順時(shí)針，則整個(gè)導(dǎo)線框的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針，故A正確，B錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，因磁場(chǎng)的變化，導(dǎo)致導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，結(jié)合題意可知，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正好是兩者之和，即為E2S2××r2，再由閉合電路歐姆定律，可得感應(yīng)電流大小為 I，故C、D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算4.如圖所示，豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán)，半徑為a，總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面，在環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB，AB由水平位置緊貼環(huán)面擺下，當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，B點(diǎn)的線速度為v，則這時(shí)AB兩端的電壓大小為()A. B.C. DBav解析：選A當(dāng)擺到豎直位置時(shí)，棒上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EB·2a 2BaBav，而AB兩端的電壓為路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律得：AB兩端電壓為UI·×Bav，故A正確。5.多選如圖所示，MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，長(zhǎng)為2L的金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌接觸良好，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，整根金屬棒都處在磁場(chǎng)中。設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)，金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60°。不計(jì)導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。當(dāng)金屬棒以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，流過(guò)金屬棒的電流I及金屬棒的上、下兩端點(diǎn)a、b間的電勢(shì)差Uab分別為()AI BICUab2BLv DUabBLv解析：選BD當(dāng)金屬棒以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，金屬棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，金屬棒有效的切割長(zhǎng)度為L(zhǎng); ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBLv，通過(guò)R的電流為I，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確。整個(gè)金屬棒運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EB·2Lsin 60°·vBLv，則金屬棒的上、下兩端點(diǎn)a、b間的電勢(shì)差UabBLv，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。6.多選如圖所示，均勻金屬圓環(huán)總電阻為2R，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)圓環(huán)。金屬桿OM長(zhǎng)為l，電阻為，M端與環(huán)緊密接觸，金屬桿OM繞過(guò)圓心的轉(zhuǎn)軸O以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電阻為R的一段導(dǎo)線一端和環(huán)連接，另一端與金屬桿的轉(zhuǎn)軸O相連接時(shí)，下列結(jié)論中正確的是()A通過(guò)導(dǎo)線R的電流的最大值為B通過(guò)導(dǎo)線R的電流的最小值為COM中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒為D導(dǎo)線中通過(guò)的電流恒為解析：選ABC由金屬桿OM以恒定角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，由EBlv得EBl2且恒定，所以選項(xiàng)C正確；當(dāng)金屬桿OM轉(zhuǎn)至圓環(huán)最下端時(shí)，回路電阻為RR且為最小，此時(shí)通過(guò)R的電流有最大值Imax，所以選項(xiàng)A正確；當(dāng)金屬桿轉(zhuǎn)至圓環(huán)最上端時(shí)，回路電阻為R2R且為最大，此時(shí)通過(guò)R的電流有最小值Imin，所以選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：通電自感和斷電自感7.多選(2019·鹽城模擬)如圖所示的電路中，燈泡A、B電阻相同，自感線圈L的電阻跟燈泡相差不大。先接通S，使電路達(dá)到穩(wěn)定，再斷開(kāi)S。電流隨時(shí)間變化的圖像中，正確的是()解析：選BD當(dāng)開(kāi)關(guān)接通，燈泡A與線圈L串聯(lián)，由于自感現(xiàn)象，燈泡A中的電流逐漸增加到最大，燈泡B直接接通，燈泡B中電流直接增加到最大；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，因?yàn)榫€圈阻礙電流的減小，相當(dāng)于電源(右端是正極)，L和燈泡A、B構(gòu)成回路，通過(guò)L的電流也流過(guò)燈泡B，所以燈泡B中電流變成反向，且逐漸減小到零，故B、D正確，A、C錯(cuò)誤。8.多選(2018·鹽城期末)如圖所示，L是自感系數(shù)很大的線圈，直流電阻幾乎為零，A和B是兩個(gè)相同的小燈泡。下列說(shuō)法中正確的是()A開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A、B燈均閃亮后再熄滅B開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，A燈立即熄滅，B燈亮一下再熄滅C開(kāi)關(guān)S閉合瞬間A燈立即亮起來(lái)，最后A、B兩燈一樣亮D開(kāi)關(guān)S閉合瞬間A、B兩燈一樣亮，后來(lái)A燈變得更亮，B燈逐漸熄滅解析：選BD開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)瞬間，燈泡B與線圈L構(gòu)成閉合回路，所以穩(wěn)定后再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S后，燈泡B由暗變亮再逐漸熄滅，燈泡A立即熄滅，故A錯(cuò)誤，B正確。剛閉合S時(shí)，電源的電壓同時(shí)加到兩燈上，A、B同時(shí)亮，且由于電感L自感系數(shù)很大，幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，A、B電流相等，一樣亮；隨著L中電流增大，由于線圈L直流電阻可忽略不計(jì)，分流作用增大，B逐漸被短路直到熄滅，外電路總電阻減小，總電流增大，A燈更亮，故C錯(cuò)誤，D正確。9.(2019·徐州考前)如圖所示，三個(gè)相同的燈泡L1、L2、L3，電感線圈L的電阻可忽略，D為理想二極管。下列說(shuō)法正確的是()A閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，L3立即變亮，L1、L2逐漸變亮B閉合開(kāi)關(guān)S的瞬間，L2、L3立即變亮，L1逐漸變亮C斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，L2立即熄滅，L1先變亮一下然后才熄滅D斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，L2立即熄滅，L3先變亮一下然后才熄滅解析：選B閉合開(kāi)關(guān)S瞬間，燈泡L3立即變亮，二極管處于通路，燈泡L2立即變亮，而線圈L的自感作用導(dǎo)致燈泡L1逐漸變亮，故A錯(cuò)誤，B正確。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S的瞬間，線圈L發(fā)生斷電自感，因二極管的導(dǎo)通方向與感應(yīng)電流方向相反，則燈泡L2立即熄滅，燈泡L1、L3與線圈L形成回路，感應(yīng)電流以斷開(kāi)前的一半開(kāi)始減小，故二者均逐漸熄滅，并不會(huì)閃亮一下，故C、D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)綜合訓(xùn)練10.如圖所示，有一用鋁制成的U形框，將一質(zhì)量為m的帶電小球用絕緣細(xì)線懸掛在框的上表面。若使整體在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿垂直于磁場(chǎng)的方向以速度v向左勻速運(yùn)動(dòng)，細(xì)線的拉力為F，重力加速度為g，則()AFmg BF>mgCF<mg D無(wú)法確定解析：選A因?yàn)樨Q直的鋁板切割磁感線所以產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，U形框的上下板形成一個(gè)上板為負(fù)下板為正的勻強(qiáng)電場(chǎng)。小球這時(shí)候受到4個(gè)力的作用，向下的重力、向上的拉力、洛倫茲力和電場(chǎng)力。如果小球帶的是正電則洛倫茲力方向向下，所受電場(chǎng)力方向向上；如果帶的是負(fù)電則洛倫茲力方向向上，所受電場(chǎng)力方向向下，f洛Bqv，F(xiàn)電E場(chǎng)q，E場(chǎng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)UBvL(L為豎直板的長(zhǎng)度)聯(lián)合起來(lái)得F電Bqv，則洛倫茲力等于電場(chǎng)力且方向相反，故拉力等于重力，所以A正確，B、C、D錯(cuò)誤。11(2018·宿遷期末)如圖甲所示，面積S10.03 m2、匝數(shù)N100匝、電阻r1.0 的圓形線圈與一個(gè)電阻R3.0 相連，電壓表為理想電壓表。圓形線圈中心區(qū)域存在垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，圓形磁場(chǎng)區(qū)域面積S20.02 m2，取如圖所示的磁場(chǎng)方向?yàn)檎较颍鸥袘?yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示。(1)求在t0.1 s時(shí)線圈中電壓表的示數(shù)及A、B兩端哪端應(yīng)該與電壓表標(biāo)“”的接線柱(或紅接線柱)連接；(2)通過(guò)計(jì)算，在圖丙中畫(huà)出01.0 s時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化圖線(取順時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏髡较?；(3)求01.0 s時(shí)間內(nèi)線圈中感應(yīng)電流的有效值。解析：(1)由題意可得，00.2 s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，其間產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律ENN·S2得t0.1 s時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1100××0.02 V12 V根據(jù)閉合電路歐姆定律得此時(shí)線圈中電壓表的示數(shù)U·E×12 V9 V根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流為順時(shí)針?lè)较?，A應(yīng)該與電壓表標(biāo)“”的接線柱(或紅接線柱)連接。(2)由題圖乙和閉合電路歐姆定律得00.2 s和0.81.0 s內(nèi)線圈中感應(yīng)電流均為I13 A，由楞次定律可知電流方向?yàn)轫槙r(shí)針；030.8 s內(nèi)線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2100××0.02 V8 V。由閉合電路歐姆定律得感應(yīng)電流為I22 A，由楞次定律可知電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以01.0 s時(shí)間內(nèi)的電流隨時(shí)間變化圖線如圖所示。(3)由電流熱效應(yīng)I12R·TI22R·TI2R·T代入數(shù)據(jù)可得：線圈中的感應(yīng)電流有效值I A。答案：(1)9 VA(2)見(jiàn)解析圖(3) A12(1)如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距L0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B10.5 T。一根直金屬桿MN以v2 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r11 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1。(2)如圖乙所示，一個(gè)匝數(shù)n100的圓形線圈，面積S10.4 m2，電阻r21 。在線圈中存在面積S20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖丙所示。求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2。(3)將一個(gè)R2 的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接，然后b端接地。試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢(shì)較高？并求出較高的電勢(shì)a。解析：(1)桿MN做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1B1Lv0.3 V。(2)穿過(guò)圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2nS24.5 V。(3)題圖甲中a>b0，題圖乙中a<b0，所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)，a端的電勢(shì)較高。此時(shí)通過(guò)電阻R的電流I電阻R兩端的電勢(shì)差abIRa端的電勢(shì)aIR0.2 V。答案：(1)0.3 V(2)4.5 V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢(shì)高a0.2 V