1、【 精品教育资源文库 】 配餐作业 法拉第电磁感应定律 自感和涡流 A 组 基础巩固题 1 如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图。炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质 (或钢质 )锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便起到加热物体的作用从而煮熟。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。以下说法正确的是 ( ) A最好使用铝锅或铜锅 B最好使用平 底不锈钢锅或铁锅 C最好使用陶瓷锅或耐热玻璃锅 D在电磁炉与铁锅
2、之间放一层白纸后无法加热 解析 选用陶瓷锅或耐热玻璃锅无法形成涡流， C 项错误； A、 B 项中均能形成涡流，铜和铝的电阻率小，电热少，效率低，相对来说选用平底不锈钢锅或铁锅为最佳， A 项错误， B 项正确；由于线圈产生的磁场能穿透白纸到达锅底，在铁锅中产生涡流，能够加热， D 项错误。 答案 B 2 (多选 )单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量 随时间t 的关系图象如图所示，则 ( ) A在 t 0 时刻，线圈中磁通量最大，感应 电动势也最大 B在 t 110 2 s 时刻，感应电动势最大 C在 t 210 2 s 时刻，感应电动势为零 D在 0 210 2
3、s 时间内，线圈中感应电动势的平均值为零 【 精品教育资源文库 】 解析 由法拉第电磁感应定律知 E t ，故 t 0 及 t 210 2 s 时刻， E 0， A 错， C对； t 110 2 s， E 最大， B 项对； 0 210 2 s， 0 ， E0 ， D 项错。 答案 BC 3 (多选 )如图所示是研究通电自感实验的电路图， A1、 A2 是两个规格相同的小灯泡，闭合开关 S，调节电阻 R，使两个灯泡的 亮度相同，调节可变电阻 R1，使它们都正常发光，然后断开开关 S，再重新闭合开关 S，则 ( ) A闭合瞬间， A1立刻变亮， A2逐渐变亮 B闭合瞬间， A2立刻变亮， A1
4、逐渐变亮 C稳定后， L 和 R 两端电势差一定相同 D稳定后， A1和 A2两端电势差不相同 解析 根据题设条件可知，闭合开关 S，调节电阻 R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻 R 接入电路的阻值与线圈 L 的电阻一样大，断开开关 S，再重新闭合开关 S 的瞬间，根据自感原理，可判断 A2立刻变亮，而 A1逐渐变亮， B 项正确， A 项错误；稳定后，自感现象消失，根据题 设条件，可判断线圈 L 和 R 两端的电势差一定相同， A1和 A2两端电势差也相同，所以， C 项正确， D 项错误。 答案 BC 4如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为 60 的匀强磁场中，匀强磁
5、场的磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律如图乙所示 (规定斜向下为 B 的正方向 )，导体棒ab 垂直导轨放置且与导轨接触良好，除导体棒电阻 R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒 ab在水平外力作用下始终处于静止状态。规定 a b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在 0 t1时间内，能正确反映流过导体棒 ab 的电流 I 和导 体棒 ab 所受水平外力 F 随时间 t 变化的图象是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 解析 由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为 b a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中的电流大小恒定，故 A、 B 项错；由 F 安 BIl 可得 F 安
6、随 B 的变化而变化，在 0 t0时间内， F 安 方向水平向右，故外力 F 与 F 安 等值反向，方向水平向左，为负值；在 t0 t1时间内，F 安 方向改变，故外力 F 方向也改变，为正值，综上所述， D 项正确。 答案 D 5.如图所示，两块水平放置的金属板距离为 d，用导线、开关 K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场 B 中 。两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上表面静止放置一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球。 K 没有闭合时传感器有示数， K 闭合时传感器示数变为原来的一半。则线圈中磁场 B 的变化情况和磁通量的变化率分别为
7、( ) A正在增强， t mgd2q B正在增强， t mgd2nq C正在减弱， t mgd2q D正在减弱， t mgd2nq 解析 根据 K 闭合时传感器示数变为原来的一半，推出带正电小球受向上的电场力，即上极板带负电，下极板带正电，线圈感应电动势的方向从上极板经线圈流向下极板，根据安培定则知感应电流磁场的方向向下，与原磁场方向相反，又由楞次定律得线圈中磁场正在增强；【 精品教育资源文库 】 对小球受力分析得 qEd mg2 ，其中感应电动势 E n t ，代入得 t mgd2nq，故 B 项正确。 答案 B 6 如图所示，用一条横截 面积为 S 的硬导线做成一个边长为 L 的正方形线
8、框，把正方形线框的一半固定在均匀增大的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率 B t k(k0)，虚线 ab 与正方形线框的一条对角线重合，导线的电阻率为 。则下列说法正确的是 ( ) A线框中产生顺时针方向的感应电流 B线框具有扩张的趋势 C若某时刻的磁感应强度为 B，则线框受到的安培力为 2kBL2S8 D线框中 ab 两点间的电势差大小为 kL22 解析 根据楞次定律 判断线框中感应电流产生的磁场方向向外，再由安培定则判断线框的感应电流方向为逆时针， A 项错误；根据楞次定律阻碍磁通量变化的含义可知线框应该有收缩的趋势， B 项错误；线框中产生的感应电动势为 E
9、t S B t kL22 ，电流为 IER，线框的总电阻为 R 4 LS ，磁场中两条边每条受到的安培力为 F 安 BIL，而线框受到的安培力是这两个安培力的合力，所以有 F 2F 安 ，联立以上各式可得 F 2kBL2S8 ， C 项正确； a、b 两点间的电势差应该是电源的路端电压，是电动势的一半即 Uab kL24 ， D 项错误。 答案 C 7.(多选 )如图所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系 xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度 B 沿 x 轴正方向均匀增大且 B x k，一边长为 a、电阻为 R的单匝正方形线圈 ABCD 在第一象限内以速度 v 沿 x
10、轴正方向匀速运动，运动中 AB 边始终与【 精品教育资源文库 】 x 轴平行，则下列判断正确的是 ( ) A线圈中的感应电流沿 逆时针方向 B线圈中感应电流的大小为 ka2vR C为保持线圈匀速运动，可对线圈施加大小为 k2a4vR 的水平外力 D线圈不可能有两条边所受安培力大小相等 解析 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向， A 项错误；设线圈向右移动一段距离 l，则通过线圈的磁通量变化为 l B x a2 l a2k，而所需时间为 t lv ，根据法拉第电磁感应定律，感应电动势为 E t ka2v，故感应电流大小为 I ER ka2vR ， B 项正确；线圈匀速运动时，外力与安培力平衡，由
11、平衡条件得 F (B2 B1)Ia ka2I k2a4vR ， C 项正确；线圈的 AB、 CD 两条边所受安培力大小相等， D 项错误。 答案 BC 8. (2018 中原名校质量考评 )(多选 )如图甲所示，光滑 “ ” 形金属支架 ABC 固定在水平面里，支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒 EF 放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连接，导体棒与金属支架接触良好，磁场随时间变化的规律如图乙所示，则下 列说法正确的是 ( ) A t1时刻轻杆对导体棒的作用力最大 B t2时刻轻杆对导体棒的作用力为零 【 精品教育资源文库 】 C t2到 t3时间内，轻杆对导体棒的作用力先
12、增大后减小 D t2到 t4时间内，轻杆对导体棒的作用力方向不变 解析 t1时刻磁感应强度的变化率为零，因此回路中的感应电流为零，导体棒受到的安培力为零，因此轻杆对导体棒的作用力为零， A 项错误； t2时刻回路中的感应电流不为零，但磁感应强度为零，因此导体棒受到的安培力为零，轻杆对导体棒的作用力为零， B 项正确； t2时刻杆对导体棒的作用力为零， t3时刻杆对导体棒的作用力 也为零，过程中不为零，因此 C项正确； t2到 t3时间内，磁感应强度增大，因此回路有收缩的趋势，导体棒受到的安培力向左，轻杆对导体棒的作用力向右，同理分析， t3到 t4时间内，杆对导体棒的作用力向左， D项错误。
13、答案 BC 【素养立意】 考查数学在物理中的运用，是高考要求的五大能力之一，本题考查电磁感应与二次函数的结合。 B 组 能力提升题 9 如图所示，已知大线圈的面积为 210 3 m2，小探测线圈有 2 000 匝，小线圈的面积为 510 4 m2。整个串联回路的电阻是 1 000 ，当电键 S 反向 时测得 Q 5.010 7 C。则被测处的磁感应强度为 ( ) A 1.2510 4 T B 510 4 T C 2.510 4 T D 110 3 T 解析 由 I ERn tR ， I Q t，得感应电荷量公式 Q n R ， 2BS，联立得 BR Q2nS，代入数据得 B 2.510 4 T
14、，故 C 对。 【 精品教育资源文库 】 答案 C 10 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在 空间激发感生电场，如图所示，一个半径为 r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场 B，环上套一带电荷量为 q 的小球。已知磁感应强度 B 随时间均匀增加，其变化率为 k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是 ( ) A 0 B.12r2qk C 2 r2qk D r2qk 解析 变化的磁场产生的感生电动势为 E B t r2 k r2，小球在环上运动一周感生电场对其所做的功 W qE r2qk， D 项正确， A、 B、 C 项错误。 答案 D 11 CD、 EF 是两条水平放
