2020版高考物理一轮复习第十章 微专题72法拉第电磁感应定律自感 5页

法拉第电磁感应定律 自感 ‎1.(多选)如图1所示，半径为2r的弹性螺旋线圈内有垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，磁场区域的半径为r，已知弹性螺旋线圈的电阻为R，线圈与磁场区域共圆心，则以下说法中正确的是(　　)‎ 图1‎ A.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，有顺时针方向的电流 B.保持磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，有逆时针方向的电流 C.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流大小为 D.保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，线圈中的电流大小为 ‎2.(2018·甘肃省河西等五市一模)如图2所示，L1、L2为两个相同的灯泡，线圈L的直流电阻不计，灯泡L1与理想二极管D相连，下列说法中正确的是(　　)‎ 图2‎ A.闭合开关S后，L1会逐渐变亮 B.闭合开关S稳定后，L1、L2亮度相同 C.断开S的瞬间，L1会逐渐熄灭 D.断开S的瞬间，a点的电势比b点高 ‎3.(多选)(2018·福建省三明一中模拟)如图3甲所示，一个匝数为n的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为S，线圈的电阻为R，在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表，将线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A.0～t1时间内P端电势高于Q端电势 B.0～t1时间内电压表的读数为 C.t1～t2时间内R上的电流为 D.t1～t2时间内P端电势高于Q端电势 ‎4.(多选)(2019·宁夏银川市模拟)如图4所示为粗细均匀的裸铜导线制成的半径为r的圆环，PQ为圆环的直径，其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反，圆环的电阻为2R.一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，转动过程中金属棒与圆环始终接触良好，则金属棒旋转一周的过程中(　　)‎ 图4‎ A.金属棒中电流的大小始终为 B.金属棒中电流方向始终由N到M C.电路中产生的热量为 D.金属棒两端的电压大小始终为Bωr2‎ ‎5.(2018·广东省东莞市模拟)如图5所示，在竖直平面内有一金属环，环半径为0.5m，金属环总电阻为2Ω，在整个竖直平面内存在垂直纸面向里的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度为B＝1T，在环的最高点上方A点用铰链连接一长度为1.5m、电阻为3Ω的均匀导体棒AB，当导体棒AB摆到竖直位置时，导体棒B端的速度为3m/s.已知导体棒下摆过程中紧贴环面且与金属环有良好接触，则导体棒AB摆到竖直位置时AB两端的电压大小为(　　)‎ 图5‎ A.0.4VB.0.65VC.2.25VD.4.5V ‎6.图6中L是绕在铁芯上的线圈，它与电阻R、R0及开关和电池E构成闭合电路，开关S1‎ 和S2开始都处在断开状态.设在t＝0时刻，接通开关S1，经过一段时间，在t＝t1时刻，再接通开关S2，则能较准确地表示电阻R两端的电势差uab随时间t变化的图线是(　　)‎ 图6‎ ‎7.如图7所示的圆形线圈共n匝，电阻为R，过线圈中心O垂直于线圈平面的直线上有A、B两点，A、B两点的距离为L，A、B关于O点对称.一条形磁铁开始放在A处，中心与A点重合，轴线与A、B所在直线重合，此时线圈中的磁通量为Φ1，将条形磁铁以速度v匀速向右移动，轴线始终与直线重合，磁铁中心到O点时线圈中的磁通量为Φ2，下列说法正确的是(　　)‎ 图7‎ A.磁铁在A点时，通过一匝线圈的磁通量为 B.磁铁从A到O的过程中，线圈中产生的平均感应电动势为E＝ C.磁铁从A到B的过程中，线圈中磁通量的变化量为2Φ1‎ D.磁铁从A到B的过程中，通过线圈某一截面的电荷量不为零 答案精析 ‎1.BC　[由于磁场不变，线圈的半径由2r变到3r的过程中，穿过线圈的磁通量不变，所以线圈中没有感应电流产生，故A错误；由于磁场不变，线圈的半径由2r变到0.5r的过程中，穿过线圈的磁通量变小，根据楞次定律可知，线圈中产生逆时针方向的电流，故B正确；保持半径不变，使磁场随时间按B＝kt变化，磁感应强度增大，穿过线圈磁通量增大，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时针方向的电流，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得I＝＝＝＝＝k，故C正确.]‎ ‎2.D　[闭合开关S后，线圈自感只是阻碍流过L的电流增大，但两灯立刻变亮，故A错误；闭合开关S稳定后，因线圈L的直流电阻不计，所以L1与二极管被短路，导致灯泡L1不亮，而L2将更亮，因此L1、L2亮度不同，故B错误；断开S的瞬间，L2会立刻熄灭，线圈L与灯泡L1及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势，a端的电势高于b端，但此时的二极管反接，所以回路中没有电流，L1立即熄灭，故C错误，D正确.]‎ ‎3.AC　[0～t1时间内，磁通量增大，根据楞次定律感应电流沿逆时针方向，线圈相当于电源，上端正极，下端负极，所以P端电势高于Q端电势，故A正确；0～t1时间内线圈产生的感应电动势E＝n＝nS＝nS，电压表的示数等于电阻R两端的电压U＝IR＝·R＝，故B错误；t1～t2时间内线圈产生的感应电动势E′＝n＝nS，根据闭合电路欧姆定律可知I′＝＝，故C正确；t1～t2时间内，磁通量减小，根据楞次定律，感应电流沿顺时针方向，线圈相当于电源，上端负极，下端正极，所以P端电势低于Q端电势，故D错误.]‎ ‎4.AC　[金属棒产生的电动势为金属棒在两部分磁场中分别切割磁感线产生的感应电动势之和，即E＝2×Br2ω＝Br2ω，回路的外电阻为R，所以通过金属棒的电流I＝＝，MN两端的电压U＝I·R＝Br2ω，A正确，D错误；根据金属棒MN的旋转方向与磁场方向，由右手定则可判断出，金属棒OM部分在左半部分磁场中时，金属棒中的电流方向由M到N，当金属棒OM部分在右半部分磁场中时，金属棒中电流方向由N到M，故B错误；MN旋转一周外力做功为W＝EIt＝Br2ω··＝，则电路中产生的热量为，C正确.]‎ ‎5.B　[当导体棒摆到竖直位置时，设导体棒与金属环上端的交点C，由v＝ωr可得：C点的 速度为：‎ vC＝vB＝×3m/s＝1m/s AC间电压为：UAC＝EAC＝BLAC·＝1×0.5×V＝0.25V CB段产生的感应电动势为：ECB＝BLCB·＝1×1×V＝2V，金属环两侧并联，电阻为：R＝Ω＝0.5Ω，导体棒CB段的电阻为：r＝2Ω 则CB间电压为：UCB＝ECB＝×2V＝0.4V 故AB两端的电压大小为：UAB＝UAC＋UCB＝0.25V＋0.4V＝0.65V]‎ ‎6.A　[接通开关S1后，由于自感作用，L中的电流从零开始逐渐增大到稳定值I0，则R两端的电压u从零开始逐渐增大到稳定值I0R，选项D错误；闭合开关S2后，L相当于一个电源，由于自感作用，电流大小从I0开始逐渐减小至零，方向由a到b，电势φa＞φb，即uab＞0，选项C错误；电阻R两端的电势差uab从I0R开始逐渐减小至零，选项A正确，B错误.]‎ ‎7.B　[磁铁在A点时，线圈中的磁通量为Φ1，故通过一匝线圈的磁通量也为Φ1，与匝数无关，故A错误；磁铁从A到O的过程中，线圈中产生的平均感应电动势为E＝n＝n＝，故B正确；磁铁从A到B的过程中，磁通量先增大后减小，磁通量的变化量为零，故平均感应电动势为零，平均感应电流为零，通过线圈某一截面的电荷量为零，故C、D错误.]‎