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2019-2020年高考物理大一轮复习第十章电磁感应第28讲法拉第电磁感应定律自感现象实战演练1.xx·全国卷Ⅱ多选两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直.边长为
0.1m、总电阻为
0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图甲所示.已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场.线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正.下列说法正确的是 BC A.磁感应强度的大小为
0.5TB.导线框运动速度的大小为
0.5m/sC.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=
0.4s至t=
0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为
0.1N解析 由题图乙可知,导线框运动的速度大小v==m/s=
0.5m/s,选项B正确;导线框进入磁场的过程中,cd边切割磁感线,由E=BLv,得B==T=
0.2T,选项A错误;由图可知,导线框进入磁场的过程中,感应电流的方向为顺时针方向,根据楞次定律可知,磁感应强度方向垂直纸面向外,选项C正确;在
0.4~
0.6s这段时间内,导线框正在出磁场,回路中的电流大小I==A=2A,则导线框受到的安培力F=BIL=
0.2×2×
0.1N=
0.04N,选项D错误.2.xx·天津卷如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现使磁感应强度随时间均匀减小,ab始终保持静止,下列说法正确的是 D A.ab中的感应电流方向由b到aB.ab中的感应电流逐渐减小C.ab所受的安培力保持不变D.ab所受的静摩擦力逐渐减小解析 根据楞次定律,感应电流产生的磁场向下,再根据安培定则,可判断ab中感应电流方向从a到b,选项A错误;磁场变化是均匀的,根据法拉第电磁感应定律,感应电动势恒定不变,感应电流I恒定不变,选项B错误;安培力F=BIL,由于I、L不变,B减小,所以ab所受的安培力逐渐减小,根据力的平衡条件,静摩擦力逐渐减小,选项C错误,D正确.3.多选电吉他中电拾音器的基本结构如图所示,磁体附近的金属弦被磁化,因此弦振动时,在线圈中产生感应电流,电流经电路放大后传送到音箱发出声音.下列说法正确的有 BCD A.选用铜质弦,电吉他仍能正常工作B.取走磁体,电吉他将不能正常工作C.增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D.弦振动过程中,线圈中的电流方向不断变化解析 由于铜质弦不能被磁化,因此振动时不能产生变化的磁场,线圈中不能产生感应电流,因此电吉他不能正常工作,选项A错误;取走磁体,没有磁场,金属弦不能被磁化,振动时不能产生变化的磁场,线圈中不能产生感应电流,电吉他不能正常工作,选项B正确;增加线圈的匝数,由法拉第电磁感应定律可知,线圈中的感应电动势会增大,选项C正确;弦振动过程中,线圈中的磁场方向不变,但磁通量一会儿增大,一会儿减小,产生的电流方向不断变化,选项D正确.4.多选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 AB 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倍解析 设圆盘的半径为r,圆盘转动的角速度为ω,则圆盘转动产生的电动势为E=Br2ω,可知,转动的角速度恒定,电动势恒定,电流恒定,选项A正确;根据右手定则可知,从上向下看,圆盘顺时针转动,圆盘中电流由边缘指向圆心,即电流沿a到b的方向流动,选项B正确;圆盘转动方向不变,产生的电流方向不变,选项C错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由P=I2R可知,电阻R上的热功率变为原来的4倍,选项D错误.5.如图为无线充电技术中使用的导电线圈示意图,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 C A.恒为B.从0均匀变化到C.恒为-D.从0均匀变化到-解析 根据法拉第电磁感应定律得,感应电动势E=n=n,由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势,因磁场均匀变化,所以感应电动势恒定,因此a、b两点电势差恒为φa-φb=-n,选项C正确.6.多选如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有 AB A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯解析 当电磁铁接通交流电源时,金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热,使水温升高.要缩短加热时间,需增大涡电流,即增大感应电动势或减小电阻.增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势,瓷杯不能产生涡电流,取走铁芯会导致磁性减弱.所以选项A、B正确,C、D错误.7.多选如图,一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内,通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定,导体棒与轨道垂直且接触良好.在向右匀速通过M、N两区的过程中,导体棒所受安培力分别用FM、FN表示.不计轨道电阻.以下叙述正确的是 BCD A.FM向右B.FN向左C.FM逐渐增大D.FN逐渐减小解析 电磁感应中,感应电流所受安培力总是阻碍导体棒的运动,且安培力既垂直于导体棒又垂直于磁场,故FM、FN方向均向左,选项A错误,B正确;导体棒在M区运动时,离通电直导线距离逐渐变小,磁场逐渐增强,感应电流及安培力均变大;同理,在N区运动时,远离通电直导线,磁场减弱,感应电流及安培力均变小.故选项C、D正确.8.如图,水平面纸面内间距为l的平行金属导轨间接一电阻,质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上.t=0时,金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动.t0时刻,金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域,且在磁场中恰好能保持匀速运动.杆与导轨的电阻均忽略不计,两者始终保持垂直且接触良好,两者之间的动摩擦因数为μ.重力加速度大小为g.求1金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小;2电阻的阻值.解析 1设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得ma=F-μmg,
①设金属杆到达磁场左边界时的速度为v,由运动学公式有v=at0,
②当金属杆以速度v在磁场中运动时,由法拉第电磁感应定律,杆中的电动势为E=Blv,
③联立
①②③式可得E=Blt0-μg.
④2设金属杆在磁场区域中匀速运动时,金属杆中的电流为I,根据欧姆定律I=,
⑤式中R为电阻的阻值,金属杆所受的安培力为F安=BlI,
⑥因金属杆做匀速运动,由牛顿运动定律得F-μmg-F安=0,
⑦联立
④⑤⑥⑦式得R=.答案 1Blt0-mg 2。