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1、第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流一、单项选择题1如图K921所示为地磁场磁感线的示意图一架民航飞机在赤道上空匀速飞行，机翼保持水平，由于遇到强气流作用使飞机竖直下坠，在地磁场的作用下，金属机翼上有电势差设飞行员左方机翼末端处的电势为1，右方机翼末端处的电势为2，忽略磁偏角的影响，则()图K921A若飞机从西往东飞，2比1高B若飞机从东往西飞，2比1高C若飞机从南往北飞，2比1高D若飞机从北往南飞，2比1高2边长为a的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面向里的匀强磁场中现把框架匀速水平向右拉出磁场，如图K922所示，则下列图象与这一过程相符合的是()图K92
2、2 A B C D3如图K923所示，a、b是用同种规格的铜丝做成的两个同心圆环，两环半径之比为23，其中仅在a环所围区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场当该匀强磁场的磁感应强度均匀增大时，a、b两环内的感应电动势大小之比和感应电流大小之比分别为()图K923A11，32B11，23C49，23D49，94 4(2014年广东惠州一调)如图K924所示，单匝圆形金属线圈电阻恒定不变，在线圈的圆形区域内有垂直向里的匀强磁场，在时间t内要使线圈中产生大小、方向恒定不变的电流，匀强磁场的磁感应强度应按下列选项中哪种情况变化()图K924 ABCD5如图K925所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，
3、在某一时刻突然断开开关S，则通过电阻R1中的电流I1随时间变化的图线可能是下图中的()图K925ABCD6如图K926均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周，在线框中产生感应电流现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为()图K926A B C D7(2015年福建卷)如图K927，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框abcd，固定在水平面内
4、且处于方向竖直向下的匀强磁场B中一接入电路的电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v匀速滑动，滑动过程中PQ始终与ab垂直，且与线框接触良好，不计摩擦在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中()图K927APQ中电流先增大后减小BPQ两端电压先减小后增大CPQ上拉力的功率先减小后增大D线框消耗的电功率先减小后增大二、多项选择题8(2015年新课标全国卷)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图K928所示实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，
5、但略有滞后下列说法正确的是()A圆盘上产生了感应电动势B圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动图K928图K9299如图K929所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO为其对称轴一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO对称的位置时()A穿过回路的磁通量为零B回路中感应电动势大小为2Blv0C回路中感应电流的方向为顺时针方向D回路中ab边与cd边所受安培力方向相反
6、10(2014年广东珠海二模)如图K9210所示，在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，有一水平放置的U形导轨，导轨左端连接一阻值为R的电阻，导轨电阻不计导轨间距离为L，在导轨上垂直放置一根金属棒MN，与导轨接触良好，电阻为r，用外力拉着金属棒向右以速度v做匀速运动则金属棒运动过程中()图K9210A金属棒中的电流方向为由N到MB电阻R两端的电压为BLv C金属棒受到的安培力大小为D电阻R产生焦耳热的功率为三、非选择题11如图K9211甲所示，光滑导轨宽0.4 m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1 ，导轨电阻不计t0时刻，ab棒
7、从导轨最左端，以v1 m/s的速度向右匀速运动，求1 s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力甲乙图K921112小明同学设计了一个“电磁天平”，如图K9212甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长L0.1 m，竖直边长H0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B01.0 T，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g10 m/s2)甲乙图K9212(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？(2)进一步
8、探究电磁感应现象，另选N2100匝、形状相同的线圈，总电阻R10 .不接外电流，两臂平衡如图乙所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率第2讲法拉第电磁感应定律自感和涡流1C解析：由于地磁场的方向是由南到北的，若飞机从西往东飞或者从东往西飞时，机翼不切割磁感线，不产生感应电动势，所以机翼两端不存在电势差，故A、B错误；若飞机从南往北飞，由右手定则可判定，飞机的右机翼末端的电势比左机翼末端的电势高，即2比1高，若飞机从北往南飞，2比1低，故C正确，D错误
9、2B解析：该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据几何关系有l有x，所以E电动势Bl有vBvxx，选项A错误，B正确；F外力x2，选项C错误；P外力功率F外力vF外力x2，选项D错误3A4A解析：在时间t内要使线圈中产生大小、方向恒定不变的电流，根据法拉第电磁感应定律得是个定值，即图象的斜率保持不变，故A正确5D解析：开关S原来闭合时，电路处于稳定状态，流过R1的电流方向向左，大小为I1，与R1并联的R2和线圈L支路中的电流I2的方向也是向左当某一时刻开关S突然断开时，L中向左的电流要减小，由于自感现象，线圈L产生自感电动势，在回路“LR1AR2”中形成感应电流
10、，电流通过R1的方向与原来相反，变为向右，并从I2开始逐渐减小到零，故D图正确6C解析：当线框绕过圆心O的转动轴以角速度匀速转动时，由于面积的变化产生感应电动势，从而产生感应电流设半圆的半径为r，导线框的电阻为R，即I1.当线框不动，磁感应强度变化时，I2，因I1I2，可得，选项C正确7C解析：设PQ左侧电路的电阻为Rx，则右侧电路的电阻为3RRx，所以外电路的总电阻R，外电路电阻先增大后减小，所以路端电压先增大后减小，所以B错误；电路的总电阻先增大后减小，再根据闭合电路的欧姆定律可得PQ中的电流I先减小后增大，故A错误；由于导体棒做匀速运动，拉力等于安培力，即FBIL，拉力的功率PBILv，
11、先减小后增大，所以C正确；外电路的总电阻R最大为，小于电源内阻R，又外电阻先增大后减小，当RR时，外电路消耗的功率最大，所以外电路消耗的功率先增大后减小，故D错误8AB解析：圆盘运动过程中，半径方向的金属条在切割磁感线，在圆心和边缘之间产生了感应电动势，选项A正确；圆盘在径向的辐条切割磁感线过程中，内部距离圆心远近不同的点电势不等而形成涡流，产生的磁场又导致磁针转动，选项B正确；圆盘转动过程中，圆盘位置、圆盘面积和磁场都没有发生变化，所以没有磁通量的变化，选项C错误；圆盘本身呈现电中性，不会产生环形电流，选项D错误9AB10AC解析：由右手定则可知，金属棒中的电流方向为由N到M，选项A正确；因
12、为感应电动势EBLv，则电阻R两端的电压为U，选项B错误；金属棒受到的安培力大小为FBILBL，选项C正确；电阻R产生焦耳热的功率为PRI2R2R，选项D错误11解：的变化有两个原因，一是B的变化，二是面积S的变化，显然这两个因素都应当考虑在内，所以有ESBlv又2 T/s在1 s末，B2 T，Slvt0.411 m20.4 m2所以1 s末，ESBlv1.6 V此时回路中的电流I1.6 A根据楞次定律与右手定则可判断出电流方向为逆时针方向金属棒ab受到的安培力为FBIl21.60.4 N1.28 N，方向向左12解：(1)线圈受到安培力FN1B0IL天平平衡mgN1B0IL代入数据得N125匝(2)由电磁感应定律得EN2即EN2Ld由欧姆定律得I线圈受到安培力FN2B0IL天平平衡mgNB0代入数据可得0.1 T/s.
