[A組·基礎(chǔ)鞏固]知識(shí)點(diǎn)一法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用1.(多選)如圖所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化．下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變解析：線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(ΔB,Δt)S，設(shè)線框的電阻為R，則線框中的電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,R)，因?yàn)锽增大或減小時(shí)，eq\f(ΔB,Δt)可能減小，也可能增大，也可能不變．線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只和磁通量的變化率有關(guān)，和磁通量的變化量無(wú)關(guān)．故選項(xiàng)A、D正確．答案：AD2.(2017·山東德州模擬)如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個(gè)極板，磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時(shí)間變化．t＝0時(shí)，P、Q兩極板電勢(shì)相等，兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑．經(jīng)時(shí)間t，電容器的P極板()A．不帶電B．所帶電荷量與t成正比C．帶正電，電荷量是eq\f(KL2C,4π)D．帶負(fù)電，電荷量是eq\f(KL2C,4π)解析：磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加，回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，Q板帶正電，P板帶負(fù)電，A錯(cuò)誤；E＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝K·πR2，L＝2πR，R＝eq\f(L,2π)，解得E＝eq\f(KL2,4π)，電容器上的電荷量Q＝CE＝eq\f(KL2C,4π)，B、C錯(cuò)誤，D正確．答案：D知識(shí)點(diǎn)二導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3．如圖所示，兩根相距為l的平行直導(dǎo)軌ab、cd，b、d間連有一固定電阻R，導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì)．MN為放在ab和cd上的一導(dǎo)體桿，與ab垂直，其電阻也為R.整個(gè)裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B，磁場(chǎng)方向垂直于導(dǎo)軌所在平面(垂直紙面向里)．現(xiàn)對(duì)MN施力使它沿導(dǎo)軌方向以速度v水平向右做勻速運(yùn)動(dòng)．令U表示MN兩端電壓的大小，下列說(shuō)法正確的是()A．U＝eq\f(1,2)Blv，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b經(jīng)R到dB．U＝Blv，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由d經(jīng)R到bC．MN受到的安培力大小FA＝eq\f(B2l2v,2R)，方向水平向右D．MN受到的安培力大小FA＝eq\f(B2l2v,R)，方向水平向左解析：根據(jù)電磁感應(yīng)定律，MN產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，由于MN的電阻與外電路電阻相同，所以MN兩端的電壓U＝eq\f(1,2)E＝eq\f(1,2)Blv，根據(jù)右手定則，流過(guò)固定電阻R的感應(yīng)電流由b經(jīng)R到d，故A正確，B錯(cuò)誤；MN受到的安培力大小FA＝eq\f(B2l2v,2R)，方向水平向左，故C、D錯(cuò)誤．答案：A4．(2018·河南八市重點(diǎn)高中聯(lián)考)如圖所示，導(dǎo)體桿OQ在作用于OQ中點(diǎn)且垂直于OQ的力作用下，繞O軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于框架平面，AO間接有電阻R，桿和框架電阻不計(jì)，回路中的總電功率為P，則()A．外力的大小為2Breq\r(\f(P,R))B．外力的大小為Breq\r(PR)C．導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為eq\f(2\r(PR),Br2)D．導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)的角速度為eq\f(2,Br2)eq\r(\f(P,R))解析：由題意知，導(dǎo)體桿切割磁感線產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\r(PR)，設(shè)Q點(diǎn)的線速度大小為v，則導(dǎo)體桿旋轉(zhuǎn)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(1,2)Brv，根據(jù)P＝F·eq\f(1,2)v及ω＝eq\f(v,r)，求得F＝Breq\r(\f(P,R))，ω＝eq\f(2\r(PR),Br2)，因此C項(xiàng)正確．答案：C知識(shí)點(diǎn)三自感和渦流5．(2018·河南洛陽(yáng)一中模擬)如圖所示為安檢門原理圖，左邊門框中有一通電線圈，右邊門框中有一接收線圈．工作過(guò)程中某段時(shí)間通電線圈中存在順時(shí)針?lè)较蚓鶆蛟龃蟮碾娏?，則()A．無(wú)金屬片通過(guò)時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B．無(wú)金屬片通過(guò)時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流增大C．有金屬片通過(guò)時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針D．有金屬片通過(guò)時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化解析：當(dāng)左側(cè)線圈中通有不斷增大的順時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，可知穿過(guò)右側(cè)線圈的磁通量向右，且增大，根據(jù)楞次定律，右側(cè)線圈中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻碾娏?，即使有金屬片通過(guò)時(shí)，接收線圈中的感應(yīng)電流方向仍然為逆時(shí)針，故A、C錯(cuò)誤；通電線圈中存在順時(shí)針?lè)较蚓鶆蛟龃蟮碾娏?，則通電線圈中的磁通量均勻增大，所以穿過(guò)右側(cè)線圈中的磁通量均勻增大，則磁通量的變化率是定值，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，接收線圈中的感應(yīng)電流不變，故B錯(cuò)誤；有金屬片通過(guò)時(shí)，則穿過(guò)金屬片中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，金屬片中也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與接收線圈中的感應(yīng)電流的方向相同，所以也會(huì)將該空間中的磁場(chǎng)的變化削弱一些，引起接收線圈中的感應(yīng)電流大小發(fā)生變化，故D正確．答案：D6.(2018·江西新余四中模擬)某同學(xué)為了驗(yàn)證斷電自感現(xiàn)象，找來(lái)帶鐵芯的線圈L、小燈泡A、開(kāi)關(guān)S和電池組E，用導(dǎo)線將它們連接成如圖所示的電路．檢查電路后，閉合開(kāi)關(guān)S，小燈泡發(fā)光；再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，小燈泡僅有不顯著的延時(shí)熄滅現(xiàn)象．雖經(jīng)多次重復(fù)，仍未見(jiàn)老師演示時(shí)出現(xiàn)的小燈泡閃亮現(xiàn)象，可能的原因是()A．電源的內(nèi)阻偏大 B．線圈電阻偏大C．小燈泡電阻偏大 D．線圈的自感系數(shù)較大解析：燈泡能否發(fā)生閃亮，取決于通過(guò)燈泡的電流有沒(méi)有增大，與電源的內(nèi)阻無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤．線圈電阻偏大，穩(wěn)定時(shí)流過(guò)燈泡的電流大于流過(guò)線圈的電流，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，根據(jù)楞次定律，流過(guò)燈泡的電流從線圈原來(lái)的電流逐漸減小，燈泡不發(fā)生閃亮現(xiàn)象，故B正確．小燈泡電阻偏大，穩(wěn)定時(shí)流過(guò)燈泡的電流小于流過(guò)線圈的電流，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，根據(jù)楞次定律，流過(guò)燈泡的電流從線圈原來(lái)的電流逐漸減小，燈泡將發(fā)生閃亮現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤．線圈的自感系數(shù)較大，產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)較大，但不能改變穩(wěn)定時(shí)燈泡和線圈中電流的大小，故D錯(cuò)誤．答案：B7.在如圖所示的電路中，兩個(gè)靈敏電流表G1和G2的零點(diǎn)都在刻度盤(pán)中央，當(dāng)電流從“＋”接線柱流入時(shí)，指針向右擺；電流從“－”接線柱流入時(shí)，指針向左擺．在電路接通后再斷開(kāi)的瞬間，下列說(shuō)法中符合實(shí)際情況的是()A．G1表指針向左擺，G2表指針向右擺B．G1表指針向右擺，G2表指針向左擺C．G1、G2表的指針都向左擺D．G1、G2表的指針都向右擺解析：電路接通后線圈中電流方向向右，當(dāng)電路斷開(kāi)時(shí)，線圈L中電流減小，產(chǎn)生與原方向同向的自感電動(dòng)勢(shì)，與G2和電阻組成閉合回路，所以G1中電流方向向右，G2中電流方向向左，即G1指針向右擺，G2指針向左擺，B正確．答案：B[B組·能力提升]8.如圖所示，上下開(kāi)口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置，小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放，并落至底部，則小磁塊()A．在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng)B．在兩個(gè)下落過(guò)程中的機(jī)械能都守恒C．在P中的下落時(shí)間比在Q中的長(zhǎng)D．落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大解析：小磁塊從銅管P中下落時(shí)，P中的磁通量發(fā)生變化，P中產(chǎn)生感應(yīng)電流，給小磁塊一個(gè)向上的磁場(chǎng)力，阻礙小磁塊向下運(yùn)動(dòng)，因此小磁塊在P中不是做自由落體運(yùn)動(dòng)，而在塑料管Q中不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此Q中小磁塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；P中的小磁塊受到的磁場(chǎng)力對(duì)小磁塊做負(fù)功，機(jī)械能不守恒，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于在P中小磁塊下落的加速度小于g，而Q中小磁塊做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此從靜止開(kāi)始下落相同高度，在P中下落的時(shí)間比在Q中下落的時(shí)間長(zhǎng)，C項(xiàng)正確；根據(jù)動(dòng)能定理可知，落到底部時(shí)在P中的速度比在Q中的速度小，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：C9．(多選)(2018·廣西南寧二中等三校聯(lián)考)如圖所示，線圈匝數(shù)為n，橫截面積為S，線圈電阻為r，處于一個(gè)均勻增強(qiáng)的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率為k，磁場(chǎng)方向水平向右且與線圈平面垂直，電容器的電容為C，定值電阻的阻值為r.由此可知，下列說(shuō)法正確的是()A．電容器下極板帶正電B．電容器上極板帶正電C．電容器所帶電荷量為eq\f(nSkC,2)D．電容器所帶電荷量為nSkC解析：根據(jù)磁場(chǎng)向右均勻增加，并由楞次定律可知，電容器上極板帶正電，故A錯(cuò)誤，B正確．閉合線圈與阻值為r的電阻形成閉合回路，線圈相當(dāng)與電源，電容器兩極板間的電壓等于路端電壓，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝nSeq\f(ΔB,Δt)＝nSk，路端電壓U＝eq\f(E,2r)·r＝eq\f(E,2)，則電容器所帶電荷量為Q＝CU＝eq\f(nSkC,2)，故C正確，D錯(cuò)誤．故選BC.答案：BC10．(多選)(2018·貴州遵義航天中學(xué)模擬)如圖甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器C和電阻R，導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?，MN始終保持靜止，則0～t2時(shí)間()A．電容器C的電荷量大小始終沒(méi)變B．電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電C．MN所受安培力的大小始終沒(méi)變D．MN所受安培力的方向先向右后向左解析：由乙圖可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，由C＝eq\f(Q,U)可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變，電容器的電壓U不變，則電荷量大小不變，故A正確；根據(jù)楞次定律可知MN中的感應(yīng)電流方向由N到M，電容器的a極板一直帶正電，故B錯(cuò)誤；感應(yīng)電流不變，由于磁感應(yīng)強(qiáng)度變化的大小變化，MN所受安培力F＝BIL，所以安培力的大小先減小后增大，方向先向右后向左，故C錯(cuò)誤，D正確．答案：AD11．(2018·梅州模擬)如圖所示，粗糙斜面的傾角θ＝37°，半徑r＝0.5m的圓形區(qū)域內(nèi)存在著垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一個(gè)匝數(shù)n＝10匝的剛性正方形線框abcd通過(guò)松弛的柔軟導(dǎo)線與一個(gè)額定功率P＝1.25W的小燈泡L相連，圓形磁場(chǎng)的一條直徑恰好過(guò)線框bc邊．已知線框質(zhì)量m＝2kg，總電阻R0＝1.25Ω，邊長(zhǎng)L＞2r，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5.從t＝0時(shí)起，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度按B＝2－eq\f(2,π)t(T)的規(guī)律變化．開(kāi)始時(shí)線框靜止在斜面上，在線框運(yùn)動(dòng)前，燈泡始終正常發(fā)光．設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)線框不動(dòng)時(shí)，回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E；(2)小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R；(3)線框保持不動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，小燈泡產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝neq\f(ΔB,Δt)×eq\f(1,2)πr2＝2.5V.(2)小燈泡正常發(fā)光，有P＝I2R由閉合電路歐姆定律有E＝I(R0＋R)即P＝(eq\f(E,R0＋R))2R代入數(shù)據(jù)解得R＝1.25Ω.(3)當(dāng)線框恰好要運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′對(duì)線框bc邊處于磁場(chǎng)中的部分受力分析安培力F安＝nB′I×2r由共點(diǎn)力的平衡條件有mgsinθ＝F安＋Ff＝2nB′Ir＋μmgcosθ解得線框剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B′＝0.4T可得線框在斜面上可保持靜止的時(shí)間t＝eq\f(4π,5)s小燈泡產(chǎn)生的熱量Q＝Pt＝1.25×eq\f(4π,5)J＝3.14J.答案：(1)2.5V(2)1.25Ω(3)3.14J12．(2018·江蘇溧水中學(xué)模擬)如圖所示，以MN為下邊界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直于紙面向外，MN上方有一單匝矩形導(dǎo)線框abcd，其質(zhì)量為m，電阻為R，ab邊長(zhǎng)為l1，bc邊長(zhǎng)為l2，cd邊離MN的高度為h.現(xiàn)將線框由靜止釋放，線框下落過(guò)程中ab邊始終保持水平，且ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)前已做勻速直線運(yùn)動(dòng)，求線框從靜止釋放到完全離開(kāi)磁場(chǎng)的過(guò)程中：(1)ab邊離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)的速度v；(2)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q；(3)導(dǎo)線框中產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)線框勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，E＝Bl1v①I＝eq\f(E,R)②F＝BIl1③mg＝F④由①②③④聯(lián)立：v＝eq\f(mgR,B2l\o\al(2,1))(2)導(dǎo)線框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中，q＝eq\x\t