【与名师对话】高考物理总复习9.2法拉第电磁感应定律自感和涡流课时作业新人教版选修3-21．电磁炉的工作原理是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗解析：涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象，故选项A正确、B错误；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免产生涡流，锅体用金属制成利用涡流加热食物，故选项C、D错误．答案：A2.在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒PQ以初速度v0水平抛出，如右图所示．棒在运动过程中始终保持水平，空气阻力不计，那么，下列说法中正确的是( )A．PQ棒两端的电势一定满足φP<φQB．PQ棒中的感应电动势越来越大C．PQ棒中的感应电动势越来越小D．PQ棒中的感应电动势保持不变解析：PQ棒水平切割磁感线，利用右手定则可判断两端的电势一定满足φP<φQ，A正确；因PQ棒水平方向速度不变，竖直方向不切割磁感线，所以PQ棒中的感应电动势保持不变，D正确．答案：AD3．如右图所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行金属导轨所在平面．一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计．当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金属导轨上滑行时，通过电阻R的电流是( )A. B. C. D.解析：导体棒与磁场垂直，速度与磁场垂直且与棒长度方向垂直，由E＝Blv，l＝得I＝＝，D正确．答案：D4.图中电感L的直流电阻为RL，小灯泡的电阻为R，小量程电流表G1、G2的内阻不计．当开关S闭合，电路达到稳定后，电流表G1、G25\n的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央)．则在开关S断开后，两个电流表的指针偏转情况是( )A．G1、G2的指针都立即回到零点B．G1缓慢回到零点，G2立即左偏，偏后缓慢回到零点C．G1立即回到零点，G2缓慢回到零点D．G2立即回到零点，G1缓慢回到零点解析：S闭合且稳定时，通过含电流表G1、G2的两条支路的电流均由左向右；断开S，L中产生自感电动势，由“增反减同”可知，自感电动势E自的方向一定与原电流方向相同，等效电路如图所示，显然，断开S后，在E自的作用下，上图回路中将继续形成沿顺时针方向的电流，这时流经含有电流表G2支路的电流方向已变为由右向左了．由于这段时间E自是逐渐减小的，故电流也是逐渐减小的，流经G1的电流仍然向右，但会慢慢减小，综上所述，选项B正确．答案：B5.(2022·黄冈市高三模拟)如图所示电路中，R1、R2是两个阻值相等的定值电阻，L是一个自感系数很大，直流电阻为零的理想线圈．设A、B两点电势分别为φA、φB，下列分析正确的是( )A．开关S闭合瞬间φA>φBB．开关S闭合后，电路达到稳定时φA<φBC．当开关S从闭合状态断开瞬间φA>φBD．只要线圈中有电流通过，φA就不可能等于φB解析：开关S闭合瞬时，回路中电流增大，由于线圈的自感作用，阻碍AB支路电流的增大，但并不阻止电流增大，故φB>φA，选项A错误，电路稳定时，由于线圈的电阻为0，故φA＝φB，选项B、D错误；当开关S从闭合状态断开瞬间，回路中电流减小，线圈的自感作用阻碍电流减小，故φB<φA，选项C正确．答案：C6．矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，如图甲所示，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直于纸面向里，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，则( )A．从0到t1时间内，导线框中电流的方向为adcbaB．从0到t1时间内，导线框中电流越来越小C．从t1到t2时间内，导线框中电流越来越大D．从t1到t2时间内，导线框bc边受到安培力大小保持不变解析：从0到t1时间内，垂直于纸面向里的磁感应强度减小，磁通量减小，根据楞次定律可判断，导线框内产生顺时针方向的感应电流，故A项正确；由公式E＝＝S，I＝，由于磁场均匀减小，为一恒定值，线框中产生的感应电流大小不变，故B、C项错误；磁感应强度B均匀变化，由公式F＝BILbc5\n知：bc边受的安培力是变化的，故D项错误．答案：A7.如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关S与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中．两板间放一台小压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电量为＋q的小球．S断开时传感器上有示数，S闭合稳定后传感器上恰好无示数．则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )A．正在增加，＝ B．正在减弱，＝C．正在减弱，＝D．正在增加，＝解析：S闭合稳定后传感器上恰好无示数，说明小球受到的重力与电场力平衡，即mg＝Eq，而E＝，U＝n·，联立解得＝；因小球带正电，因此下极板带正电，由楞次定律可知线圈中的磁场B正在增加．D正确．答案：D8.在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图所示，已知C＝30μF，L1＝5cm，L2＝8cm，磁场以5×10－2T/s的速率增加，则( )A．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－5CB．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－5CC．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－9CD．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－9C解析：电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E，由法拉第电磁感应定律，可得E＝·L1L2＝2×10－4V，电容器的带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－9C，再由楞次定律可知上极板的电势高，带正电，C项正确．答案：C9.(2022·海淀区高三期末练习)如右图所示，电路中的A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器．当开关S断开与闭合时，A、B灯泡发光情况是( )A．S刚闭合后，A灯亮一下又逐渐变暗，B灯逐渐变亮B．S刚闭合后，B灯亮一下又逐渐变暗，A灯逐渐变亮C．S闭合足够长时间后，A灯泡和B灯泡一样亮D．S闭合足够长时间后再断开，B灯立即熄灭，A灯逐渐熄灭5\n解析：S刚闭合后，回路中电流增大，线圈L阻碍电流增大，故A灯电流较大，灯较亮，电路稳定后，线圈将A灯短路，故A灯亮一下又逐渐变暗；S刚闭合后，电容器充电，电路稳定后，含电容器的支路相当于断路，电流全部流经B灯，故B灯逐渐变亮，选项A正确，选项B错误；选项C错误；S断开时，B灯立即熄灭，由于线圈L的自感作用，与A灯构成闭合回路，电流仍持续一小段时间，故A灯突然闪亮一下再熄灭，选项D错误．答案：A10.(2022·青岛质检)如图所示，虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为L，磁感应强度大小为B.总电阻为R的直角三角形导线框，两条直角边边长分别为2L和L，当该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，下列说法正确的是( )A．线框中的感应电流方向始终不变B．线框中的感应电流一直在增大C．线框所受安培力方向始终相同D．当通过线框的磁通量最大时，线框中的感应电动势为零解析：该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，根据楞次定律、安培定则可以判断线框中的感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，且始终不为零，由左手定则可以判断线框在该磁场中一直受到水平向左的安培力作用，故A、D两项错，C项正确；该线框以垂直于磁场边界的速度v匀速穿过磁场的过程中，导线框切割磁感线的有效长度先增大、后不变、再增大，由E＝Blv及闭合电路的欧姆定律可得线框中的感应电流先增大、后不变、再增大，故B项错．答案：C11.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L＝0.50m，左端接一电阻R＝0.20Ω，磁感应强度B＝0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v＝4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：(1)ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？(2)回路中感应电流的大小？(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小．解析：(1)根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为E＝BLv＝0.40×0.50×4.0V＝0.80V根据右手定则可判定感应电动势的方向由b→α，所以a端电势高．(2)感应电流大小为I＝＝A＝4.0A.(3)由于ab棒受安培力，故外力F＝BIL＝4.0×0.5×0.4N＝0.8N故外力的大小也为0.8N.答案：(1)0.8V a端电势高 (2)4.0A (3)0.8N12．(2022·烟台调研)如图甲所示，空间存在一宽度为2L5\n的有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里．在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框，其质量m＝1kg、电阻R＝4Ω，在水平向左的外力F作用下，以初速度v0＝4m/s匀减速进入磁场，线框平面与磁场垂直，外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示．以线框右边刚进入磁场时开始计时，求：(1)匀强磁场的磁感应强度B；(2)线框进入磁场的过程中，通过线框的电荷量q；(3)判断线框能否从右侧离开磁场？说明理由．解析：(1)由F—t图象可知，线框加速度a＝＝2m/s2框的边长L＝v0t－at2＝(4×1－×2×12)m＝3mt＝0时刻线框中的感应电流I＝线框所受的安培力F安＝BIL由牛顿第二定律F1＋F安＝ma又F1＝1N，联立得B＝T＝0.33T(2)线框进入磁场的过程中，平均感应电动势＝平均电流＝通过线框的电荷量q＝t联立得q＝0.75C(3)设匀减速运动速度减为零的过程中线框通过的位移为x，由运动学公式得0－v＝－2ax代入数值得x＝4m<2L所以线框不能从右侧离开磁场．答案：(1)0.33 (2)0.75(3)不能从右侧离开磁场 理由见解析5
