1、夯基保分练(二)法拉第电磁感应定律自感A级保分练1.(2017青岛模拟)如图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()A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高解析：选C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，竖直下坠，机翼方向与地磁场方向平行，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
2、飞机从南往北飞，竖直下坠，机翼方向与地磁场方向垂直，由右手定则可判定，飞机的右方机翼末端的电势比左方机翼末端的电势高，即2比1高，同理可知，若飞机从北往南飞，2比1低，故C正确，D错误。2(多选)(2015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，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
3、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解析：选AB当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A正确；如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B正确；在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C错误；圆盘显电中性，转动不会产生磁场，选项D错误。3(2015重庆高考)如图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
4、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ab()A恒为B从0均匀变化到C恒为D从0均匀变化到解析：选C根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势Enn，由楞次定律和右手螺旋定则可判断b点电势高于a点电势，因磁场均匀变化，所以感应电动势恒定，因此a、b两点电势差恒为abn，选项C正确。4.如图所示，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
5、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()A.B. C. D.解析：选C当导线框匀速转动时，设半径为r，导线框电阻为R，在很小的t时间内，转过圆心角t，由法拉第电磁感应定律及欧姆定律可得感应电动势E1；当导线框不动，而磁感应强度发生变化时，同理可得感应电动势E2，要使I1I2，必须使E1E2，可得，C对。5.(多选)(2017长春外国语学校检测)如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑平行金属导轨上向右滑行，设整个电路总电阻保持不变，匀强磁场与导轨所在平面垂直，下列叙述正确的是()Aab杆中的电流与速率成正比B电路产生的电热功
6、率与速率成正比C磁场作用于ab杆的安培力与速率的平方成正比D外力对ab杆做功的功率与速率的平方成正比解析：选ADab杆做切割磁感线运动，产生的感应电动势EBLv，电流I，可知电流与速率成正比，A正确；根据PI2R，知电阻R产生的热功率(即电路产生的电热功率)与速率平方成正比，B错误；安培力F安BIL，知安培力与速率成正比，C错误；速率恒定，则外力FF安，故P外Fv，可知外力对ab杆做功的功率与速率的平方成正比，D正确。6.(2017鞍山第一中学模拟)如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指剪开拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A连接的长度为
7、2a、电阻为的导体棒AB，由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时导体棒AB两端的电压大小为()A. B. C. DBav解析：选A当摆到竖直位置时，导体棒AB产生的感应电动势为：EB2a2BaBav，圆环被导体棒分为两个半圆环，两半圆环并联，并联电阻R并，电路电流：I，AB两端的电压相当于路端电压，AB两端的电压大小为：UIR外Bav，故A正确。7(多选)如图甲所示，单匝线圈两端A、B与一理想电压表相连，线圈内有一垂直纸面向里的匀强磁场，线圈中的磁通量变化规律如图乙所示。下列说法正确的是()A00.10 s内磁通量的变化量为0.15 WbB电压表读数为0.5 VC电
8、压表“”接线柱接A端DB端比A端的电势高解析：选BC磁通量向里增加，根据楞次定律可得感应电流方向为逆时针方向，即电流从A流向B，所以电压表“”接线柱接A端，A端的电势比B端的高，根据法拉第电磁感应定律E0.5 V，即电压表示数为0.5 V，综上所述，B、C正确。8.(2017商丘模拟)在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大且电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡变亮和熄灭的下列说法正确的是()A闭合开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些B闭合开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮C断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭D断开开关，b逐渐熄
9、灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭解析：选A电感线圈在电路中电流变化时，会阻碍其变化，电流增大时，阻碍其增大，电流减小时，阻碍其减小，稳定时相当于一导体。当闭合开关时，b先亮，a后亮，稳定时a所在支路电流小，所以b比a更亮一些，A正确，B错误；断开开关时，原流过a的电流经b形成回路，且比b的原电流小，即a、b均逐渐熄灭，不会有先变得更亮的情况，C、D错误。B级拔高练9.(多选)如图所示是研究自感通电实验的电路图，A1、A2是两个规格相同的灯泡，闭合电键调节电阻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，然后断开电键S。重新闭合电键S，则()A闭合S瞬间，A1立刻变亮，A2逐渐变
10、亮B闭合S瞬间，A2立刻变亮，A1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：选BC根据题设条件可知，闭合电键S调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，说明此时电阻R的阻值与线圈L的电阻一样大，断开电键S再重新闭合电键S的瞬间，根据自感原理，可判断A2立刻变亮，而A1逐渐变亮，A错误，B正确；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，C正确，D错误。10.(2015全国卷)如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。当金属框绕ab边以角速度逆时针转动时，a、b
11、、c三点的电势分别为Ua 、Ub、Uc。已知bc边的长度为l。下列判断正确的是()AUaUc，金属框中无电流BUbUc，金属框中电流方向沿abcaCUbcBl2，金属框中无电流DUbcBl2，金属框中电流方向沿acba解析：选C金属框abc平面与磁场平行，转动过程中磁通量始终为零，所以无感应电流产生，选项B、D错误；转动过程中bc边和ac边均切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则判断UaUc，UbUc，选项A错误；由转动切割产生感应电动势的公式得Ubc Bl2，选项C正确。11.(2015安徽高考)如图所示，abcd为水平放置的平行“ ”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁
12、场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)。则()A电路中感应电动势的大小为B电路中感应电流的大小为C金属杆所受安培力的大小为D金属杆的热功率为解析：选B金属杆切割磁感线的有效长度为l，电路中感应电动势的大小为EBlv，选项A错误；电路中感应电流的大小为I，选项B正确；金属杆所受安培力的大小为FBIlB，选项C错误；金属杆的热功率为PI2R，选项D错误。12(2015江苏高考)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流。某同学为了估算
13、该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r5.0 cm，线圈导线的截面积A0.80 cm2，电阻率1.5 m。如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)(1)该圈肌肉组织的电阻R；(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q。解析：(1)由电阻定律得R，代入数据得R6103 。(2)感应电动势E，代入数据得E4102 V。(3)由焦耳定律得Qt，代入数据得Q8108 J。答案：(1)6103 (2)4102 V(3)8108 J13(1
14、)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B10.5 T。一根直金属杆MN以v2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r11 ，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。(2)如图乙所示，一个匝数n100的圆形线圈，面积S10.4 m2，电阻r21 。在线圈中存在面积S20.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。(3)有一个R2 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势a。解析：(1)杆MN做切割磁感线的运动，E1B1Lv代入数据解得，感应电动势E10.3 V。(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E2nS2代入数据解得，感应电动势E24.5 V。(3)由右手定则可知，当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高。通过电阻R的电流I电阻R两端的电势差abIR，b0a端的电势aIR0.2 V。答案：(1)0.3 V(2)4.5 V(3)与图甲中的导轨相连接a端电势高0.2 V
