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 21,圆环中产生的感应电动势分别为Ea 和 Eb,不考虑两圆环间的相互
2、影响.下列说法中正确的是 ( )A. EaEb=41,感应电流均沿逆时针方向B. EaEb=41,感应电流均沿顺时针方向C. EaEb=21,感应电流均沿逆时针方向D. EaEb=21,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、U b、U c.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B. Ub Uc,金属框中电流方向沿 a-b-c-aC. Ubc=-Bl2,金属框
3、中无电流D. Ubc=Bl2,金属框中电流方向沿 a-c-b-a4. (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=BlvC. 感应电动势最大值 E=BlvD. 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
4、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 BC 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
5、( )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
6、 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,R 1 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
7、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,B 1、B 2 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 WbC. 在 t=0.6 s 内通过线框中的电荷量为 0.12 CD. 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
8、一圈肌肉组织智浪教育-普惠英才文库等效成单匝线圈,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) 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
9、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
10、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 RaRb=21,则 EaEb=41.由楞次定律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 【
11、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 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、
12、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
13、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 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.B 2 垂直水平面向里,大小随时间
14、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 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.
