第31講法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流(限時(shí)40分鐘)1.[2023·湖北卷]近場(chǎng)通信(NFC)器件應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行通訊.其天線類似一個(gè)壓平的線圈,線圈尺寸從內(nèi)到外逐漸變大.如圖所示,一正方形NFC線圈共3匝,其邊長(zhǎng)分別為1.0cm、1.2cm和1.4cm.圖中線圈外線接入內(nèi)部芯片時(shí)與內(nèi)部線圈絕緣.若勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直通過(guò)此線圈,磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率為103T/s,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最接近 ()A.0.30V B.0.44VC.0.59V D.4.3V2.掃描隧道顯微鏡(STM)可用來(lái)探測(cè)樣品表面原子尺度上的形貌.為了有效隔離外界振動(dòng)對(duì)STM的擾動(dòng),在圓底盤周邊沿其徑向?qū)ΨQ地安裝若干對(duì)紫銅薄板,并施加磁場(chǎng)來(lái)快速衰減其微小振動(dòng),如圖所示.無(wú)擾動(dòng)時(shí),按下列四種方案對(duì)紫銅薄板施加恒磁場(chǎng);出現(xiàn)擾動(dòng)后,對(duì)于紫銅薄板上、下及左、右振動(dòng)的衰減最有效的方案是 ()ABCD3.(多選)如圖所示,兩個(gè)燈泡A1和A2的規(guī)格相同,A1與線圈L串聯(lián)后接到電路中,A2與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)后接到電路中.先閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)R,使兩個(gè)燈泡的亮度相同,再調(diào)節(jié)R1,使它們正常發(fā)光,然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,下列說(shuō)法正確的是 ()A.重新接通電路,A1、A2同時(shí)亮B.重新接通電路,A1逐漸變亮C.接通電路,一段時(shí)間電路穩(wěn)定后再次斷開(kāi)S,A1、A2逐漸熄滅D.接通電路,一段時(shí)間電路穩(wěn)定后再次斷開(kāi)S,A2閃亮一下再熄滅4.[2024·廣東卷]電磁俘能器可在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)時(shí)利用電磁感應(yīng)發(fā)電實(shí)現(xiàn)能量回收,結(jié)構(gòu)如圖甲所示.兩對(duì)永磁鐵可隨發(fā)動(dòng)機(jī)一起上下振動(dòng),每對(duì)永磁鐵間有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.磁場(chǎng)中,邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線圈豎直固定在減震裝置上.某時(shí)刻磁場(chǎng)分布與線圈位置如圖乙所示,永磁鐵振動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)分界線不會(huì)離開(kāi)線圈.關(guān)于圖乙中的線圈,下列說(shuō)法正確的是()A.穿過(guò)線圈的磁通量為BL2B.永磁鐵相對(duì)線圈上升越高,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大C.永磁鐵相對(duì)線圈上升越快,線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越小D.永磁鐵相對(duì)線圈下降時(shí),線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?.(多選)[2024·湖北荊門模擬]如圖所示,分布于全空間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于紙面向里,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=2T.間距為L(zhǎng)=0.8m的兩導(dǎo)軌間接一阻值為R=0.2Ω的電阻,電阻為2R的金屬棒AC長(zhǎng)為2L并垂直于導(dǎo)軌(導(dǎo)軌電阻不計(jì))放置,A端剛好位于導(dǎo)軌上,中點(diǎn)D與另一導(dǎo)軌接觸.當(dāng)金屬棒以速度v=0.5m/s向左勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ()A.流過(guò)電阻R的電流為2AB.A、D兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UAD=0.4VC.A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UAC=-1.6VD.A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)差為UAC=-1.2V6.(多選)[2024·江西南昌模擬]如圖甲所示為某手機(jī)的無(wú)線充電示意圖.規(guī)定從上向下看逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较?當(dāng)送電線圈通過(guò)圖乙所示的電流時(shí),下列說(shuō)法正確的是 ()A.t1時(shí)刻,受電線圈的電流最大B.t2時(shí)刻,受電線圈的磁通量最大C.t1~t2時(shí)間內(nèi),受電線圈與送電線圈中電流方向相同D.t2~t3時(shí)間內(nèi),受電線圈中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與圖示磁場(chǎng)方向相反7.[2024·四川樂(lè)山模擬]如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上.當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為φa、φb、φc.已知bc邊的長(zhǎng)度為l.下列判斷正確的是 ()A.φa>φc,金屬框中無(wú)電流B.φb>φc,金屬框中電流方向沿a→b→c→aC.電勢(shì)差Ubc=-12Bl2ω,D.電勢(shì)差Uac=12Bl2ω,金屬框中電流方向?yàn)閍→c→b→8.[2024·河北衡水模擬]如圖甲所示,ab為磁場(chǎng)邊界,在ab的右側(cè)存在一個(gè)足夠大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),t=0時(shí)刻磁場(chǎng)方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里,用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成兩個(gè)半徑分別為r和2r的圓環(huán)1和圓環(huán)2,讓圓環(huán)的直徑與邊界重合.磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,規(guī)定垂直于圓環(huán)平面向里的磁場(chǎng)為正,則0~t1時(shí)間內(nèi) ()A.兩圓環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針B.兩圓環(huán)一直具有擴(kuò)張的趨勢(shì)C.環(huán)1和環(huán)2中感應(yīng)電流的大小之比為1∶2D.環(huán)1和環(huán)2中的電功率之比為1∶49.(多選)[2024·山西太原模擬]如圖所示,水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌abc和de,ab與de平行,bc是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌,圓弧be左側(cè)和扇形Obc內(nèi)有方向如圖所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng),金屬桿OP的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接,P端與圓弧bc接觸良好,不可滑動(dòng)的金屬桿MN靜止在平行導(dǎo)軌上,若桿OP繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),回路中始終有電流,則此過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的有 ()A.桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B.桿OP的電流方向從P流向OC.桿MN上M點(diǎn)的電勢(shì)比N點(diǎn)高D.桿MN所受的安培力方向向右10.[2022·全國(guó)乙卷]如圖所示,一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩的上端固定,下端系在邊長(zhǎng)為l=0.40m的正方形金屬框的一個(gè)頂點(diǎn)上.金屬框的一條對(duì)角線水平,其下方有方向垂直于金屬框所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng).已知構(gòu)成金屬框的導(dǎo)線單位長(zhǎng)度的阻值為λ=5.0×10-3Ω/m;在t=0到t=3.0s時(shí)間內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B(t)=0.3-0.1t(SI).求:(1)t=2.0s時(shí)金屬框所受安培力的大小;(2)在t=0到t=2.0s時(shí)間內(nèi)金屬框產(chǎn)生的焦耳熱.11.[2024·河北卷]如圖所示,邊長(zhǎng)為2L的正方形金屬細(xì)框固定放置在絕緣水平面上,細(xì)框中心O處固定一豎直細(xì)導(dǎo)體軸OO'.間距為L(zhǎng)、與水平面成θ角的平行導(dǎo)軌通過(guò)導(dǎo)線分別與細(xì)框及導(dǎo)體軸相連.導(dǎo)軌和細(xì)框分別處在與各自所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B.足夠長(zhǎng)的細(xì)導(dǎo)體棒OA在水平面內(nèi)繞O點(diǎn)以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),水平放置在導(dǎo)軌上的導(dǎo)體棒CD始終靜止.OA棒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,CD棒在所受安培力達(dá)到最大和最小時(shí)均恰好能靜止.已知CD棒在導(dǎo)軌間的電阻值為R,電路中其余部分的電阻均不計(jì),