高考物理一轮复习 10 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感现象练习（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

第2讲法拉第电磁感应定律自感现象考点一法拉第电磁感应定律的理解和应用【典例1】(多选)(2019·全国卷Ⅰ)空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图(a)中虚线MN所示，一硬质细导线的电阻率为ρ、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。t=0时磁感应强度的方向如图(a)所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图(b)所示，则在t=0到t=t1的时间间隔内()A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿顺时针方向C.圆环中的感应电流大小为D.圆环中的感应电动势大小为【解析】选B、C。在t=0到t=t0的时间间隔内，磁感应强度的方向垂直纸面向里且逐渐减弱，根据楞次定律可知圆环中的感应电流沿顺时针方向，且圆环所受安培力的方向水平向左；在t=t0到t=t1的时间间隔内，磁感应强度的方向垂直纸面向外且逐渐增强，根据楞次定律可知圆环中的感应电流沿顺时针方向，且圆环所受安培力的方向水平向右，故选项A错误，B正确；圆环中的感应电动势大小为E===·=，故选项D错误；圆环中的感应电流大小为I===，故选项C正确。1.对法拉第电磁感应定律的理解：(1)感应电动势的大小由线圈的匝数和穿过线圈的磁通量的变化率共同决定，与磁通量Φ的大小、变化量ΔΦ的大小没有必然联系。(2)磁通量的变化率对应Φ-t图线上某点切线的斜率。(3)公式E=n求解的是一个回路中某时间内的平均电动势，在磁通量均匀变化时，瞬时值才等于平均值。(4)通过回路截面的电荷量q=，即q仅与n、ΔΦ和回路电阻R有关，与时间长短无关。2.应用法拉第电磁感应定律的三种情况：(1)磁通量的变化是由面积变化引起时，ΔΦ=BΔS，则E=n。(2)磁通量的变化是由磁场变化引起时，ΔΦ=ΔBS，则E=n，S为线圈在磁场范围内的有效面积。(3)磁通量的变化是由于面积和磁场变化共同引起的，则根据定义求，ΔΦ=|Φ末-Φ初|，E=n≠n。【加固训练】(多选)如图甲，线圈A(图中实线，共100匝)的横截面积为0.3m2，总电阻r=2Ω，A右侧所接电路中，电阻R1=2Ω，R2=6Ω，电容C=3μF，开关S1闭合。A中有横截面积为0.2m2的区域C(图中虚线)，C内有图乙所示的变化磁场，t=0时刻，磁场方向垂直于线圈平面向里。下列判断正确的是()A.闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由b流向aB.闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为0.4AC.闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电流由b流向aD.闭合S2、电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2×10-6C【解析】选B、D。根据楞次定律，线圈中产生的感应电流为顺时针方向，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流由a流向b，选项A错误；根据法拉第电磁感应定律E=nS=100××0.2V=4V，则闭合S2、电路稳定后，通过R2的电流大小为I==A=0.4A，选项B正确；闭合S2、电路稳定后电容器上极板带正电，则当再断开S1，电容器放电，通过R2的电流由a流向b，选项C错误；电路稳定后电容器带电量CUR2=3×10-6×0.4×6C=7.2×10-6C，则电路稳定后再断开S1，通过R2的电荷量为7.2×10-6C，选项D正确。考点二感应电动势的计算平动切割【典例2】(2019·北京高考)如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：(1)感应电动势的大小E。(2)拉力做功的功率P。(3)ab边产生的焦耳热Q。【通型通法】1.题型特征：平动的导体切割磁感线产生感应电动势。2.思维导引：(1)由导体切割磁感线产生感应电动势的公式E=BLv确定电动势的大小。(2)根据闭合电路欧姆定律求解感应电流的大小，由安培力F=BIL和功率P=Fv确定拉力的功率。(3)由速度公式确定线圈在磁场中的运动时间，根据焦耳定律求解ab边产生的焦耳热。【解析】(1)由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E=BLv(2)线框中的感应电流I=拉力大小等于安培力大小F=BIL拉力的功率P=Fv=(3)线框ab边电阻Rab=时间t=ab边产生的焦耳热Q=I2Rabt=答案：(1)BLv(2)(3)旋转切割【典例3】(多选)如图所示，一不计电阻的导体圆环半径为r，圆心在O点，过圆心放置一长度为2r、电阻为R的辐条，辐条与圆环接触良好，将此装置放置于磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上。现使辐条以角速度ω绕O点逆时针转动，右侧电路通过电刷与圆环中心和环的边缘相接触，R1=，开关S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断