1、智浪教育 -普惠英才文库 第 2 讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 一、 单项选择题 1. (2016 盐城三模 )小明用如图所示电路做断电自感的实验 .他先闭合开关 S,灯泡发光 ,再断开开关 S,观察到灯泡突然变亮后熄灭 .据此 ,他作出下列判断 ,正确的是 ( ) A. 线圈的直流电阻为零 B. 断开开关瞬间线圈中电流变大 C. 开关断开前后线圈中电流方向相反 D. 开关断开前后灯泡中电流方向相反 2. (2016 北京卷 )如图所示 ,匀强磁场中有两个导体圆环 a、 b,磁场方向与圆环所在平面垂直 .磁感应强度 B 随时间均匀增大 .两圆环半径之比为 2 1,圆环中产生的感应电动势分
2、别为 Ea和 Eb,不考虑两圆环间的相互影响 .下列说法中正确的是 ( ) A. Ea Eb=4 1,感应电流均沿逆时针方向 B. Ea Eb=4 1,感应电流均沿顺时针方向 C. Ea Eb=2 1,感应电流均沿逆时针方向 D. Ea Eb=2 1,感应电流均沿顺时针方向 3. (2015 新课标 卷 )如图 ,直角三角形金属框 abc 放置在匀强磁场中 ,磁感应强度大小为 B,方向平行于 ab 边向上 .当金属框绕 ab 边以角速度 逆时针转动时 ,a、 b、 c 三点的电势分别为 Ua、 Ub、 Uc.已知 bc 边的长度为 l.下列说法中正确的是 ( ) A. UaUc,金属框中无电流
3、 B. Ub Uc,金属框中电流方向沿 a-b-c-a C. Ubc=-Bl2,金属框中无电流 D. Ubc=Bl2,金属框中电流方向沿 a-c-b-a 4. (2017 通州中学 )如图所示 ,一均匀导线弯成边长为 l 的正三角形闭合回路 .虚线 O1O2 右侧智浪教育 -普惠英才文库 有磁感应强度为 B 的匀强磁场 ,方向垂直于回路所在的平面 .回路以速度 v 向右匀速进入磁场 ,ab边始终与 O1O2 垂直 .从 b点到达边界开始到 a点 进入磁场为止 ,在此过程中 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 感应电流方向在 c 点刚进入磁场时发生改变 B. 感应电动势平均值 =Blv C. 感
4、应电动势最大值 E=Blv D. ab 段直线始终不受安培力 5. (2016 南通、扬州、泰州三模 )如图所示 ,R 为阻值较大的电阻 ,电容器 C 不带电 .现将开关合到 1,待电路稳定后再合到 2,此过程中通过 R 的电流 i 随时间 t 变化的图象可能是 ( ) A B C D 二、 多项选择题 6. (2016 合肥二模 )1831 年 ,法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机 (图甲 ).它是利用电磁感应的原理制成的 ,是人类历史上第一台发电机 .图乙是这个圆盘发电机的示意图 :铜盘安装在水平的铜轴上 ,它的边缘正好在两磁极之间 ,两块铜片 C、 D 分别与转动轴和铜盘的边缘良
5、好接触 .使铜盘转动 ,电阻 R 中就有电流通过 .若所加磁场为匀强磁场 ,回路的总电阻恒定 ,从左往右看 ,铜盘沿顺时针方向匀速转动 ,下列说法中正确的是 ( ) A. 铜片 D 的电势高于铜片 C 的电势 B. 电阻 R 中有正弦式交变电流流过 C. 铜盘转动的角速度增大 1 倍 ,流过电阻 R 的电流也随之增大 1 倍 D. 保持铜盘不动 ,磁场变为方向垂直 于铜盘的交变磁场 ,则铜盘中有电流产生 7. (2016 南京、盐城一模 )如图所示 ,铁芯上有两个线圈 A 和 B.线圈 A 跟电源相连 ,LED(发光二极管 ,具有单向导电性 )M 和 N 并联后接线圈 B 两端 .图中所有元件
6、均正常 ,则 ( ) 智浪教育 -普惠英才文库 A. S 闭合瞬间 ,A 中有感应电动势 B. S 断开瞬间 ,A 中有感应电动势 C. S 闭合瞬间 ,M 亮一下 ,N 不亮 D. S 断开瞬间 ,M 和 N 二者均不亮 8. (2016 泰州一模 )如图所示的电路中 ,电源电动势为 E、内阻 r 不能忽略 ,R1 和 R2 是两个定值电阻 ,L 是一个自感系数较大的线圈 ,开关 S 原来 是断开的 .从开关 S 闭合到电路中电流达到稳定的时间内 ,通过 R1 的电流 I1 和通过 R2 的电流 I2 的变化情况是 ( ) A. I1 开始较大而后逐渐变小 B. I1 开始很小而后逐渐变大
7、C. I2 开始很小而后逐渐变大 D. I2 开始较大而后逐渐变小 9. (2015 启东中学 )如图甲 ,固定在光滑水平面上的正三角形金属线框 ,匝数 n=20,总电阻R=2.5 ,边长 L=0.3 m,处在两个半径均为 r=的圆形匀强磁场区域中 .线框顶点与右侧圆中心重合 ,线框底边中点与左侧圆中心重合 .磁场 B1 垂直水平面向外 ,大小不变 ;B2 垂直水平面向里 ,大小随时间变化 ,B1、 B2 的值如图乙所示 .下列说法中正确的是 ( ) A. 通过线框中感应电流方向为逆时针方向 B. t=0 时刻穿过线框的磁通量为 0.1 Wb C. 在 t=0.6 s 内通过线框中的电荷量为
8、0.12 C D. 经过 t=0.6 s 线框中产生的热量为 0.06 J 三、 非选择题 10. (2015 江苏卷 )做磁共振 (MRI)检查时 ,对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流 .某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响 ,将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等智浪教育 -普惠英才文库 效成单匝线圈 ,线圈的半径 r=5.0 cm,线圈导线的截面积 A=0.80 cm2,电阻率 =1.5 m.如图所示 ,匀强磁场方向与线圈平面垂直 .若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从 1.5T 均匀地减为零 ,求 :(计算结果保留一位有效数字 ) (1) 该圈肌肉组织的电阻 R. (2
9、) 该圈肌肉组织中的感应电动势 E. (3) 0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q. 11. (2016 淮安 5 月模拟 )很多人喜欢到健身房骑车锻炼 ,某同学根据所学知识设计了一个发电测速装置 ,如图所示 .自行车后轮置于垂直车身平面向里的匀强磁场中 ,后轮圆形金属盘在磁场中转动时 ,可等效成一导体棒绕圆盘中心 O 转动 .已知磁感应强度 B=0.5 T,圆盘半径 l=0.3 m,圆盘电阻不计 .导线通过电刷分别与后轮外边缘和圆心 O 相连 ,导线两端 a、 b 间接一阻值R=10 的小灯泡 .后轮匀速转动时 ,用电压表测得 a、 b 间电压 U=0.6 V. (1) 与 a 连接的
10、是电压表的正接线柱还是负接线柱 ? (2) 圆盘匀速转动 600 s,则此过程中产生了多少电能 ? (3) 自行车车轮边缘线速度是多少 ? 智浪教育 -普惠英才文库 第 2 讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流 1. D 【 解析 】 闭合开关 ,灯泡发光 ,说明线圈的直流电阻不为零 ,A 项错误 ;断开开关瞬间 ,流过线圈的电流不变 ,B 项错误 ;根据自感现象 ,得出开关断开前后流过线圈中电流方向不变 ,流过灯泡的电流方向相反 ,C 项错误 ,D 项正确 . 2. B 【 解析 】 由法拉第电磁感应定律可知 E=n,则 E=nR2.由于 Ra Rb=2 1,则 Ea Eb=4 1.由楞次定律
11、和安培定则可以判断产生顺时针方向的电流 .选项 B 正确 . 3. C 【 解析 】 金属框 abc 平面与磁场平行 ,转动过程中磁通量始终为零 ,所以无感应电流产生 ,选项 B、 D 错误 .转动过程中 bc 边和 ac 边均切割磁感 线 ,产生感应电动势 ,由右手定则判断UaUc,UbUc,选项 A 错误 .由转动切割产生感应电动势的公式得 Ubc=-Bl2,选项 C 正确 . 4. B 【 解析 】 由楞次定律可知 ,磁通量一直增加 ,电流方向始终沿逆时针方向 ,故 A 错误 ;感应电动势平均值 =,由题知 =l2,t=,解得 =Blv,故 B 正确 ;感应电动势最大值 E=Blv,故
12、C错误 ;ab段直线始终受安培力作用 ,故 D 错误 . 5. A 【 解析 】 开关合到 1 时 ,电容器充电 ,电流从电源正极出发流经电阻 R,使电容器左极板带正电 ,在充电的过程中 ,电源的正极与电容器的左极板 的电势差逐渐减小 ,所以流经电阻 R的电流也逐渐减小直至为零 ,电路稳定 ,稳定阶段 ,电路中无电流 ,当开关合到 2 时 ,电容器开始放电 ,电流从电容器的左极板流经电阻 R,与刚才充电时方向相反 ,电容器的正、负极间的电势差逐渐减小 ,电流逐渐减小 ,完全放电后 ,电流为零 ,A 项正确 ,B、 C、 D 选项错误 . 6. ACD 【 解析 】 由右手定则可知铜片 D 的电
13、势高于铜片 C 的电势 ,故 A 正确 ;产生感应电动势为 E=Bl=Bl2,电流恒定 ,故 B 错误 ;由 E=Bl2 可知盘转动的角速度增大 1 倍 ,流过电阻 R 的电流也随之增大 1倍 ,故 C正确 ;由楞次定律可 知保持铜盘不动 ,磁场变为方向垂直于铜盘的交变磁场 ,则铜盘中有电流产生 ,故 D 正确 . 7. ABC 【 解析 】 S 闭合和断开瞬间 ,A 线圈中磁通量都发生变化 ,A 中有感应电动势 ,A、 B 选项正确 ;S闭合瞬间 ,A线圈中向上的磁场增强 ,通过 B 线圈中向上的磁场也增强 ,根据楞次定律判断出 B 线圈中感应电流方向 ,可知 M 导通、 N 反向截止 ,C
14、 项正确 ;S 断开瞬间 ,A 线圈中向上的磁场减小 ,通过 B 线圈中向上的磁场也减小 ,根据楞次定律判断出 B 线圈中感应电流方向 ,可知 M 反向截止、 N 导通 ,D 项错误 . 8. AC 【 解析 】 开关闭合时 ,由于自感现象 ,一开始流过 R1 的电流很大 ,流过 R2 的电流很小 .随着阻碍作用逐渐减弱 ,流过 R1 的电流逐渐变小 ,流过 R2 的电流逐渐变大 .A、 C 选项正确 . 9. ACD 【 解析 】 由磁场 B1 垂直水平面向外 ,大小不变 .B2 垂直水平面向里 ,大小随时间增大 ,故线框的磁通量减小 ,由楞次定律可得 ,线框中感应电流方向为逆时针方向 ,故
15、 A正确 ;t=0时刻穿过线框的磁通量为 =B1r2-B2r2=13.140.12Wb-23.140.12 Wb=0.005 2 Wb,故 B智浪教育 -普惠英才文库 错误 ;在 t=0.6 s 内通过线框中的电荷量 q=t= t=t= n= C=0.12 C,故 C 正确 ;由 Q= I2Rt=Rt= J0.6 J,故 D 正确 . 10. (1) 由电阻定律得 R=, 代入数据得 R=6103. (2) 感应电动势 E=, 代入数据得 E=410-2 V. (3) 由焦耳定律得 Q=t, 代入数据得 Q=810-8 J. 11. (1) 根据右手定则 ,轮子边缘点是等效电源的负极 ,则 a 点接电压表的负接线柱 . (2) 根据焦耳定律得 Q=t, 代入数据得 Q=21.6 J. (3) 由 U=E=Bl2, 得 v=l=8 m/s.
