第2讲 法拉第电磁感应定律 自感与涡流
A组 基础过关
1.(多选)(2016课标Ⅱ,20,6分)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是 ( )
A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定
B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
答案 AB 设圆盘的半径为L,可认为圆盘由无数根辐条构成,则每根辐条切割磁感线产生的感应电动势E=BLω,整个回路中的电源为无数个电动势为E的电源并联而成,电源总内阻为零,故回路中电流I==
,由此可见A正确。R上的热功率P=IR=
2
2
,由此可见,ω变为原来的2倍时,P变为原来的4
倍,故D错。由右手定则可判知B正确。电流方向与导体切割磁感线的方向有关,而与切割的速度大小无关,故C错。
2.(多选)(2024河北沧州一中模拟)单匝线圈所围的面积为0.1m,线圈电阻为1Ω;规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图甲所示,磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示,则下列说法正确的是( )
2
A.在时间0~5s内,I的最大值为0.01A
1
B.在第4s时刻,I的方向为逆时针方向 C.前2s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01C D.第3s内,线圈的发热功率最大
答案 ABC 由题图乙看出,在开始时刻图线的斜率最大,B的变化率最大,线圈中产生的感应电动势最大,感应电流也最大,最大值为I==
A=0.01A,故A正确。在第4s时刻,穿过线圈的磁场方向向上,磁
通量减小,则根据楞次定律及安培定则判断得知,I的方向为逆时针方向,故B正确。前2s内,通过线圈某截面的总电荷量q=
=
=
C=0.01C,故C正确。第3s内,B没有变化,线圈中没有感应电流产
生,则线圈的发热功率最小,故D错误。
3.(2024湖南湘潭期末)如图所示,abcd为水平放置的平行“
”形光滑金属导轨,间距为l,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场,磁感应强度大小为B,导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置,与导轨成θ角,单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则( )
A.电路中感应电动势的大小为
B.电路中感应电流的大小为
C.金属杆所受安培力的大小为
D.金属杆的热功率为
2
答案 B 金属杆的运动方向与金属杆不垂直,电路中感应电动势的大小为E=Blv(l为切割磁感线的有效长度),选项A错误;电路中感应电流的大小为I==F=BIL=B·
'
=,选项B正确;金属杆所受安培力的大小为
2
·=,选项C错误;金属杆的热功率为P=IR=·=,选项D错误。
4.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )
A.由c到d,I= B.由d到c,I=
C.由c到d,I= D.由d到c,I=
答案 D 由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Brω,所以通过电阻R的电流大小是I=
。选项D正确。
2
5.图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图,线圈匝数为n,面积为S。若在t1到t2时间内,匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈,其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2,则该段时间线圈两端a和b之间的电势差 φa-φb( )
A.恒为
B.从0均匀变化到
C.恒为 -
D.从0均匀变化到 -
3
答案 C 由楞次定律和安培定则判定,感应电流从a流向b,b点电势高于a点电势,故φa-φb=-nS因为磁感应强度均匀增加,所以φa-φb为恒定的值,可见C正确。
,
6.(多选)如图所示,电路中的M和N是两个完全相同的小灯泡,L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈,C是电容很大的电容器,电源的内阻不计。当S闭合与断开时,对M、N的发光情况的判断正确的是( )
A.S闭合时,M立即亮,然后逐渐熄灭 B.S闭合时,N立即亮,然后逐渐熄灭 C.S闭合足够长时间后,N发光而M不发光
D.S闭合足够长时间后再断开,N立即熄灭而M逐渐熄灭
答案 AC 电容器的特性是“充电和放电”,在开始充电阶段,相当于阻值很小的电阻,放电阶段相当于电源。电感线圈的特性是 “阻交流、通直流”,通过线圈的电流不会突然变化,当电流突然增大时,线圈相当于阻值很大的电阻,阻碍电流增大;当电流突然减小时,充当电源,阻碍电流减小。当开关刚闭合时,电容器对电流的阻碍作用小,线圈对电流的阻碍作用大,C和N组成的电路分压作用小,M、L组成的电路分压作用大,N灯较暗,M灯较亮;当开关闭合足够长的时间后,电容器充电完成,线圈中电流为直流电,而其直流电阻为零,N灯较亮,M灯被短路,不发光,选项A、C正确,选项B错误。开关断开瞬间,电容器和N组成的回路中,电容器放电,N灯逐渐变暗;M灯和线圈组成的回路中,线圈充当电源,M灯变亮,然后逐渐熄灭,故选项D错误。
7.在如图所示的电路中,a、b为两个完全相同的灯泡,L为自感系数很大、直流电阻可忽略不计的自感线圈,E为电源,S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序,下列说法正确的是( )
4
A.合上开关,a先亮,b后亮;断开开关,a、b同时熄灭 B.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a先熄灭,b后熄灭 C.合上开关,b先亮,a后亮;断开开关,a、b同时熄灭 D.合上开关,a、b同时亮;断开开关,b先熄灭,a后熄灭
答案 C 由于L是自感线圈,当合上S时,自感线圈L将产生自感电动势,阻碍电流的增加,故b灯先亮,而a灯后亮;当S断开时,L、a、B组成闭合回路,L产生自感电动势阻碍电流的减弱,由此可知,a、b同时熄灭,C正确。
8.(2024浙江桐庐中学月考)如图所示,一电阻为R的导线弯成边长为L的等边三角形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度大小为B的匀强磁场,方向垂直于闭合回路所在的平面向里。下列对三角形导线以速度v向右匀速进入磁场过程中的说法正确的是( )
A.回路中感应电流方向为顺时针方向
B.回路中感应电动势的最大值E=BLv
C.回路中感应电流的最大值I=RBLv
D.导线所受安培力的大小可能不变
答案 B 在进入磁场的过程中,闭合回路中磁通量增加,根据楞次定律,闭合回路中产生的感应电流方向为逆时针方向,A错误;等效切割磁感线的导线最大长度为Lsin60°=
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L,感应电动势的最大值
高考物理总复习 第十章 02 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感与涡流精练（含解析）
