高考物理 专题十 法拉第电磁感应定律 自感【高考复习课件】

第1页，共12页 专题10.3 法拉第电磁感应定律中的能量问题

一、单选题

1．如图，光滑平行金属导轨固定在水平面上，左端由导线相连，导体棒垂直静置于导轨上构成回路。在外力F作用下，回路上方的条形磁铁竖直向上做匀速运动。在匀速运动过程中外力F做功WF，磁场力对导体棒做功W1，磁铁克服磁场力做功W2，重力对磁铁做功WG，回路中产生的焦耳热为Q，导体棒获得的动能为Ek。则（ ）

A．W2=Q

B．W1=Q

C．W1=Ek

D．WF=Q+Ek

2．如图所示，足够长的光滑金属导轨固定在竖直平面内，匀强磁场垂直导轨所在的平面。金属棒AC与导轨垂直且接触良好。现将导轨接上电阻R，导轨和金属棒的电阻忽略不计，则金属棒AC由静止释放后（ ）

A．金属棒所受安培力的最大值与其重力大小相等

B．电流方向沿棒由C指向A

C．在金属棒加速下落的过程中，金属棒减少的重力势能全部转化为在电阻上产生的热量

D．金属棒达到稳定速度后的下落过程中，金属棒的机械能守恒

3．如图所示，光滑的平行长导轨水平放置，导体棒MN静止在导轨上，与导轨垂直且接触良好，电容C足够大，原来不带电；现使导体棒沿导轨向右运动，初速度为0v，设导体棒的速度为v、动能为kE、两端的电压为MNU，电容器上的电荷量为q。下列图像中正确的是（ ）

A． B． C． D．

4．如图所示，倾角为θ的光滑斜面固定在水平面上，水平虚线L下方有垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度为B．正方形闭合金属线框边长为h，质量为m，电阻为R，放置于第2页，共12页 L上方一定距离处，保持线框底边ab与L平行并由静止释放，当ab边到达L时，线框速度为v0．ab边到达L下方距离d处时，线框速度也为v0，以下说法正确的是（ ）

A．ab边刚进入磁场时，电流方向为b→a

B．ab边刚进入磁场时，线框加速度沿斜面向下

C．线框进入磁场过程中的最小速度小于22sinmgRBh

1 第2讲 法拉第电磁感应定律 自感 涡流

1.

(2017·高考天津卷)如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是( )

A．ab中的感应电流方向由b到a

B．ab中的感应电流逐渐减小

C．ab所受的安培力保持不变

D．ab所受的静摩擦力逐渐减小

解析：选D.本题考查楞次定律、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、平衡条件．由于通过回路的磁通量向下减小，则根据楞次定律可知ab中感应电流的方向由a到b，A错误；因ab不动，回路面积不变；当B均匀减小时，由E＝nΔΦΔt＝nΔBΔtS知，产生的感应电动势恒定，回路中感应电流I＝ER＋r恒定，B错误；由F＝BIL知，F随B减小而减小，C错误；对ab由平衡条件有f＝F，故D正确．

2．如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R的阻值大于灯泡D的阻值．在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S.下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是( )

解析：选B.闭合开关S后，灯泡D直接发光，电感L的电流逐渐增大，电路中的总电流也将逐渐增大，电源内电压增大，则路端电压UAB逐渐减小；断开开关S后，灯泡D中原来的电流突然消失，电感L与灯泡形成闭合回路，所以灯泡D中电流将反向，并逐渐减小为零，即UAB反向逐渐减小为零，故选B.

3. 2

如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动，则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )

A．由c到d，I＝Br2ωR B．由d到c，I＝Br2ωR

C．由c到d，I＝Br2ω2R D．由d到c，I＝Br2ω2R

一、法拉第电磁感应定律

1．如图所示，电阻不计的相同的光滑弯折金属轨道MON与MON均固定在竖直平面内，二者平行且正对，间距为L=1m，构成的斜面ONNO跟水平面夹角均为30，两侧斜面均处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小均为B=0.1T．t=0时，将长度也为L=1m，电阻R=0.1Ω的金属杆ab在轨道上无初速释放．金属杆与轨道接触良好，轨道足够长．重力加速度g=10m/s2；不计空气阻力，轨道与地面绝缘．

（1）求t=2s时杆ab产生的电动势E的大小并判断a、b两端哪端电势高

（2）在t=2s时将与ab完全相同的金属杆cd放在MOO'M'上，发现cd杆刚好能静止，求ab杆的质量m以及放上cd杆后ab杆每下滑位移s=1m回路产生的焦耳热Q

【答案】(1) 1V；a端电势高；(2) 0.1kg； 0.5J

【解析】

【详解】

解：(1)只放ab杆在导轨上做匀加速直线运动，根据右手定则可知a端电势高；

ab杆加速度为：agsin

2st时刻速度为：10m/svat

ab杆产生的感应电动势的大小：0.1110V1VEBLv

(2) 2st时ab杆产生的回路中感应电流：1A5A220.1EIR

对cd杆有：30mgsinBIL

解得cd杆的质量：0.1kgm

则知ab杆的质量为0.1kg

放上cd杆后，ab杆做匀速运动，减小的重力势能全部产生焦耳热

根据能量守恒定律则有： 300.11010.5J0.5JQmghmgssin

2．如图所示，两根相距为L的光滑平行金属导轨CD、EF固定在水平面内，并处在竖直向下的匀强磁场中，导轨足够长且电阻不计．在导轨的左端接入阻值为R的定值电阻，将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上，可以认为MN棒的长度与导轨宽度相等，且金属棒运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，不计空气阻力．金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中，假设磁感应强度大小为B且保持不变，为了方便，可认为导体棒中的自由电荷为正电荷．

- 1 - 专题9.2 法拉第电磁感应定律 自感现象

1．(多选)如图1所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化．下列说法正确的是(

)

图1

A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小

B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大

C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大

D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变

答案

AD

2．(多选)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图2所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率ΔBΔt＝k(k＜0)．则(

)

图2

A．圆环中产生逆时针方向的感应电流

B．圆环具有扩张的趋势

C．圆环中感应电流的大小为krS2ρ - 2 - D．图中a、b两点间的电势差Uab＝kπr24

答案

BD

3.如图3为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb(

)

图3

A．恒为nSB2－B1t2－t1

B．从0均匀变化到nSB2－B1t2－t1

C．恒为－nSB2－B1t2－t1

D．从0均匀变化到－nSB2－B1t2－t1

答案 C

解析 根据法拉第电磁感应定律，E＝nΔΦΔt＝nSB2－B1t2－t1，由楞次定律可以判断a点电势低于b点电势，所以a、b两点之间的电势差为－nSB2－B1t2－t1，C项正确．

4.如图4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变化磁场B中．两板间放一台压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带负电小球．K断开时传感器上有示数mg，K闭合稳定后传感器上示数为mg3.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是( ) - 3 -