全国版2021高考物理一轮复习专题十一电磁感应考点2法拉第电磁感应定律自感精练含解析.docx

1、法拉第电磁感应定律 自感 1.2020 安徽合肥调研电磁炉具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点.关于电磁炉加热食物的过程,下列说法正确的是()A.电磁炉是通过炉面板发热来加热食物的 B.电磁炉是通过锅底部产生的涡流发热来加热食物的 C.只要是环保、绝缘材料做成的锅具均可以加热食物 D.线圈中通入足够大的恒定电流也能加热食物 2.2020 四川成都摸底如图,长为 L=1 m 的金属直棒以 v=1 m/s 的速度沿倾角为 60的绝缘斜面匀速下滑,斜面处在方向竖直向下、磁感应强度为 B=0.1 T 的匀强磁场中,则在金属棒匀速下滑的过程中()A.棒内电子受洛伦兹力作用,棒受安培力作用 B.棒内

2、电子不受洛伦兹力作用,棒不受安培力作用 C.棒两端的电压为 0.05 V D.棒两端的电压为 0.1 V 3.2020 河南洛阳尖子生第一次联考如图,一正方形线圈的匝数为 n,边长为 a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在 t 时间内,磁感应强度的方向不变,大小由 B 均匀地增大到 2B,在此过程 中,线圈中产生的感应电动势为()A.22 B.22 C.2 D.22 4.2020 湖北部分重点中学起点考试,多选一根粗细均匀的导线折成如图所示的闭合线框,线框上 C、D 连线的左侧是半径为 r 的半圆,右侧与 CD 形成等边三角形.将线框放在光滑水平面上一磁感应强度为 B、方向竖直向下的

3、匀强磁场边界(虚线)的左侧,现用外力拉着线框以速度v 匀速向右进入磁场,且运动中 C、D 连线与磁场边界始终平行,下列说法正确的是()A.线框进入磁场的过程中产生的感应电动势不变 B.线框进入磁场的过程中产生的感应电动势先变大后变小 C.C、D 连线到达磁场边界时,C、D 两端的电压为2+4 D.C、D 连线到达磁场边界时,C、D 两端的电压为 2Brv 5.新素材,多选某同学看到有些玩具车在前进时车轮能发光,受此启发,他设计了一种带有闪烁灯的自行车后轮,以增强夜间骑车的安全性.如图所示为自行车后车轮,其金属轮轴半径可以忽略,金属车轮半径 r=0.4 m,由绝缘辐条连接轮轴与车轮(绝缘辐条未画

4、出).车轮与轮轴之间均匀地连接有 4 根金属条,每根金属条中间都串接一个 LED 灯,LED 灯可视为纯电阻,灯的阻值均为 R=0.3 并保持不变.车轮边的车架上固定有磁铁,在车轮与轮轴之间形成了磁感应强度 B=0.5 T、方向垂直于纸面向外的扇形匀强磁场区域,扇形对应的圆心角=30.自行车不打滑匀速前进的速度为 v=8 m/s,车轮转动的平均角速度为=20 rad/s,车轮受到的总阻力恒为 2.0 N,不计其他电阻和车轮厚度,并忽略磁场的边缘效应,3.0,则下列说法正确的是()A.金属条 ab 进入磁场时,ab 中电流的方向是 ab B.金属条 ab 进入磁场时,ab 中电流大小是 2 A

5、C.车轮转动一周,LED 灯亮的总时间为 0.025 s D.车轮转动一周,动力所做的功为 4.96 J 6.2019 广东惠州高三第一次调研,多选目前无线电力传输技术已经比较成熟,如图所示为一种非接触式电源供应系统.这种系统基于电磁感应原理可无线传输电力,两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位置.利用这一原理,可以对手机进行无线充电.下列说法正确的是()A.若 A 线圈中输入电流,B 线圈中就会产生感应电动势 B.只有 A 线圈中输入变化的电流,B 线圈中才会产生感应电动势 C.A 中电流越大,B 中感应电动势越大 D.A 中电流变化越快,B 中感应电动势越大 7.2019 安徽天长模

6、拟如图所示,有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域.直角边长为 L,磁感应强度大小为 B,方向垂直纸面向外,一边长为 L、总电阻为 R 的正方形闭合导线框 abcd,从图示位置开始沿 x 轴正方向以速度 v 垂直磁场匀速穿过磁场区域.取电流沿 abcda 的方向为正,则图中表示线框中感应电流 i 随bc 边位置坐标 x 变化的图象正确的是()8.2020 江西南昌高三摸底,9 分如图甲所示,间距为 L 的两足够长的光滑平行倾斜导轨与电阻 R 相连,导轨与水平面成 角,电阻不计.整个装置处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量为 m、电阻为 r 的导体杆放置在导轨上,t=0 时刻,将其无初速度释放,此

7、后杆的速度随时间变化的图象如图乙所示,最大速度为 vmax.下滑过程中,导体杆始终与导轨垂直且接触良好,求:(1)t=0 时刻,杆的加速度大小;(2)磁感应强度 B 的大小.图甲 图乙 9.2019 山东济南高三质量评估,12 分如图所示,斜面光滑,倾角=30,在斜面上放置一矩形线框 abcd,ab 边的边长 l1=1 m,bc 边的边长 l2=0.6 m,线框的质量 m=1 kg,电阻 R=0.1,线框用细线通过定滑轮与重物相连(不计摩擦),重物质量 M=2 kg,斜面上ef 与 gh(efgh)间有垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度为 B=0.5 T.如果线框从静止开始运动,线框进入磁场的

8、过程恰好做匀速直线运动,ef 和 gh 间的距离为 9.1 m,g 取10 m/s2,ab 与 ef 始终平行.求:(1)ab 边由 ef 运动到 gh 这段时间内产生的焦耳热;(2)ab 边由 ef 运动到 gh 所用的时间.考点 2 法拉第电磁感应定律 自感 1.B 电磁炉的工作原理为通电线圈中通入交变电流,其产生的周期性变化的磁场在锅底中产生涡流,锅底发热,从而加热食物.结合上述分析可知,锅具一定要用非绝缘材料制成,通入恒定电流无法加热食物,故 B 项正确,A、C、D 项错误.2.C 金属棒下滑时棒两端产生电动势,因棒不闭合,故没有感应电流,棒内电子受洛伦兹力作用,但金属棒不受安培力作用

9、,A、B 项错误;棒两端电压 U=E=BLvcos 60=0.05 V,C 项正确,D项错误.【易错提醒】只有垂直磁场方向的速度切割磁感线才是有效切割.3.B 由法拉第电磁感应定律可得 E=nS,S=12a2,=2-=,解得 E=22,选项 B 正确.4.BC 线框进入磁场的过程中,切割磁感线的有效长度先增大后减小,产生的感应电动势先增大后减小,选项 A 错误,B 正确;C、D 连线到达磁场边界时,产生的感应电动势 E=2Brv,线框导线总长度为 L=r+4r,C、D 两端电压为 U=2Brv+4=2+4,选项 C 正确,D 错误.5.BD 根据右手定则知 ab 中的电流方向为 ba,A 错误

10、;金属条 ab 在磁场中时相当于电源,其等效电路如图所示,=20 rad/s,电动势 E=12Br2=0.8 V,电路总电阻 R 总=3+R=0.4,通过 ab 中的电流 I=总=2 A,B 正确;车轮转动一周的时间 T=2=0.3 s,T 时间内车轮克服阻力做的功为Wf=fs=fvT=4.8 J,T 时间内能产生电流的时间为 t=430360T=0.1 s,C 错误;在 T 时间内,LED灯产生的焦耳热 Q=I2R 总t=0.16 J,动力所做的功为 W 动=Wf+Q=4.96 J,D 正确.6.BD 根据法拉第电磁感应定律,只有 A线圈中输入变化的电流,B 线圈中才会产生感应电动势,若 A

11、 线圈中输入恒定电流,B 线圈中不会产生感应电动势,选项 A 错误,B 正确;根据法拉第电磁感应定律,A 线圈中电流变化越快,B 线圈中感应电动势越大,A 线圈中的电流越大,B 中感应电动势不一定越大,选项 D 正确,C 错误.7.C 线框进入磁场前电流为零.线框进入磁场时,由楞次定律判断:电流为正方向切割的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,电流均匀增大.线框进离开磁场时,由楞次定律判断:电流为负方向.切割的有效长度均匀增大,感应电动势均匀增大,电流均匀增大,C 正确.8.解析:(1)t=0 时刻,杆的速度为零,故感应电动势为零,安培力 F 为零,则由牛顿第二定律有mgsin=ma(2 分

12、)解得 a=gsin.(1 分)(2)杆以 vmax的速度匀速运动时,处于平衡状态,则有 mgsin=F(1 分)F=BIL(1 分)I=+(1 分)E=BLvmax(1 分)解得 B=1(+)sinmax.(2 分)9.解析:(1)线框匀速进入磁场的过程,对重物有 T=Mg(1 分)对线框有 T=mgsin+FA(1 分)产生的焦耳热 Q=FAl2(1 分)解得 Q=9 J.(1 分)(2)ab 边进入磁场时,有 FA=212(1 分)解得 v=6 m/s(1 分)线框进磁场的过程中有 l2=vt1(1 分)线框完全进入磁场后对重物有 Mg-T1=Ma(1 分)对线框有 T1-mgsin=ma(1 分)由运动学公式得 s-l2=vt2+12a22(1 分)总时间 t=t1+t2(1 分)解得 t=1.1 s.(1 分)