《2020版高考物理總復習 第十章 第2節(jié) 法拉第電磁感應定律 自感和渦流練習（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版高考物理總復習 第十章 第2節(jié) 法拉第電磁感應定律 自感和渦流練習（含解析）（8頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、第2節(jié)法拉第電磁感應定律自感和渦流 1.(2018北京密云區(qū)高三第一次段測)如圖所示,固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強磁場中,金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運動.t=0時,磁感應強度為B0,此時MN到達的位置恰好使MbcN構成一個邊長為l的正方形.為使MN棒中不產生感應電流,從t=0開始,磁感應強度B隨時間t變化的示意圖為(C)解析:根據楞次定律,若閉合回路內的磁通量不發(fā)生變化,則無感應電流產生.B0l2=Bl(l+vt),解得B=,故隨時間t的增加,磁感應強度B減小,且減小得越來越慢,C正確.2.如圖所示,水平放置的平行金屬導軌MN和PQ之間接有定值電阻R,導體棒ab長為

2、l且與導軌接觸良好,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中,現(xiàn)使導體棒ab向右勻速運動,下列說法正確的是(D)A.導體棒ab兩端的感應電動勢越來越小B.導體棒ab中的感應電流方向是abC.導體棒ab所受安培力方向水平向右D.導體棒ab所受合力做功為零解析:導體棒ab勻速向右運動,垂直切割磁感線,產生感應電動勢E=Blv,導體棒ab兩端的感應電動勢恒定不變,故A錯誤;根據右手定則,電流方向從b到a,故B錯誤;根據左手定則,導體棒ab所受安培力方向水平向左,故C錯誤;導體棒勻速運動,動能不變,根據動能定理,合外力做功等于動能變化量即等于0,故D正確.3.如圖所示,邊長為L的正方形線圈與勻強磁場垂直,磁感

3、應強度為B.當線圈按圖示方向以速度v垂直B運動時,下列判斷正確的是(B)A.線圈中無電流,a=b=c=dB.線圈中無電流,ab=dcC.線圈中有電流,a=b=c=dD.線圈中有電流,ab=dc解析:線圈在運動過程中,穿過線圈的磁通量不變,所以在線圈中不會產生感應電流,但導體兩端有電勢差,根據右手定則,ab=dc,故B正確.4.(多選)如圖,閉合小金屬環(huán)從高h的光滑曲面上端無初速度滾下,又沿曲面的另一側上升,水平方向的磁場與光滑曲面垂直(圖中未畫出),則(BC)A.若是勻強磁場,環(huán)在左側滾上的高度小于hB.若是勻強磁場,環(huán)在左側滾上的高度等于hC.若是非勻強磁場,環(huán)在左側滾上的高度小于hD.若是

4、非勻強磁場,環(huán)在左側滾上的高度等于h解析:若是勻強磁場,穿過小環(huán)的磁通量不變,沒有感應電流產生,機械能守恒,高度不變,則環(huán)在左側滾上的高度等于h,故A錯誤,B正確;若是非勻強磁場,閉合小金屬環(huán)中由于電磁感應產生渦流,機械能減小轉化為內能,高度減小,則環(huán)在左側滾上的高度小于h,故C正確,D錯誤.5.(2019廣東惠州模擬)(多選)如圖(甲)所示,100匝線圈(圖中只畫了1匝)兩端A,B與一電壓表相連.線圈內有一垂直指向紙內方向的磁場,線圈中的磁通量在按圖(乙)所示規(guī)律變化.下列關于電壓表的說法正確的是(AC)A.電壓表讀數為50 VB.電壓表讀數為150 VC.電壓表“+”接線柱接A端D.電壓表

5、“+”接線柱接B端解析:由圖得到:磁通量的變化率=0.5 Wb/s,根據法拉第電磁感應定律得E=n=50 V,則電壓表讀數為50 V,故A正確,B錯誤;根據楞次定律判斷可知,回路中感應電動勢的方向為逆時針方向,所以電壓表“+”接線柱接A端,故C正確,D錯誤.6.如圖所示,有一匝接在電容器C兩端的圓形導線回路,垂直回路平面內存在著向里的勻強磁場B,已知圓的半徑r=5 cm,電容C=20 F,當磁場B以410-2T/s的變化率均勻增加時,則(A)A.電容器a板帶正電,電荷量為210-9 CB.電容器a板帶負電,電荷量為210-9 CC.電容器b板帶正電,電荷量為410-9 CD.電容器b板帶負電,

6、電荷量為410-9 C解析:根據“增反減同”可知線圈中產生垂直紙面向外的感應磁場,根據右手定則可判斷出電容器a板帶正電,兩板間電勢差U=10-4 V,Q=CU=210-9 C,故A正確.7.如圖所示,A,B,C是三個完全相同的燈泡,L是一個自感系數較大的線圈(直流電阻可忽略不計).則(A)A.S閉合時,A燈立即亮,然后逐漸熄滅B.S閉合時,B燈立即亮,然后逐漸熄滅C.電路接通穩(wěn)定后,三個燈亮度相同D.電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,C燈立即熄滅解析:S閉合時,由于L的電流增大,所以L產生很大的阻抗,相當于L是斷路,所以電流從A通過,A立即亮起來,但隨著電流的穩(wěn)定,L的阻抗消失,變成一根導線,把A短路

7、,故A逐漸熄滅,這時電路中B,C并聯(lián)在電源兩端,電壓增大,B燈變亮,并且B,C兩燈的亮度相同,A正確,B,C錯誤;電路接通穩(wěn)定后,S斷開時,L中的電流減小,產生很大的感應電流,相當于電源,有電流通過C燈,故C燈不會立刻熄滅,D錯誤.8.(2019甘肅蘭州模擬)如圖(甲)所示,一正方形線框架放在光滑絕緣的水平面上,在水平向右的拉力作用下從圖示位置始終向右做勻加速運動,線框右側有一垂直于水平面向下的勻強磁場,線框的右邊始終與磁場的邊界平行,線框的質量為1 kg,電阻為1 ,整個運動過程中,拉力的大小隨時間變化如圖(乙)所示,試求:(1)線框的邊長為多大?(2)磁場的磁感應強度的大小?解析:根據圖(

8、乙)中的數據和牛頓第二定律有F=ma,解得a=5 m/s2.1 s剛進入磁場時v1=at=5 m/s,感應電流I=安培力F安=BIL=則F-=ma當線框全進入磁場時,F-=ma聯(lián)立解得v2=6 m/s由勻加速直線規(guī)律-=2aL解得L=1.1 m,B= T.答案:(1)1.1 m(2) T9.(2019遼寧大連模擬)(多選)如圖所示,在垂直于紙面向里的勻強磁場中,水平放置兩個同心金屬環(huán),半徑分別是r和2r,磁感應強度為B,在兩環(huán)間連接有一個電容為C的電容器,a,b是電容器的兩個極板、長為r的金屬棒AB沿半徑方向放置在兩環(huán)間且與兩環(huán)接觸良好,并繞圓心以角速度做順時針方向(從垂直環(huán)面向里看)的勻速圓

9、周運動,不計一切電阻,則下列說法正確的是(AD)A.電容器a極板帶負電B.金屬棒AB中有從B到A的持續(xù)電流C.電容器兩端電壓為Br2D.電容器所帶電荷量為解析:根據右手定則可知,AB棒切割磁感線產生感應電動勢高低為:A端為高電勢、B端為低電勢,則電容器a極板帶負電,b極板帶正電,但電路沒有閉合,金屬棒AB中沒有感應電流,故A正確,B錯誤;根據切割感應電動勢為E=BLv=Br=Br2,根據電容器電荷量的計算公式可得Q=CU=,故C錯誤,D正確.10.(2019廣西欽州質檢)如圖(甲)所示,ab為磁場邊界,在ab的右側存在一個足夠大的勻強磁場,t=0時刻磁場方向垂直于豎直圓環(huán)平面向里,用一根橫截面

10、積為S電阻率為的硬質導線做成兩個半徑分別為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.磁場磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖(乙)所示,則0t1時間內(C)A.兩圓環(huán)中產生感應電流的方向為逆時針B.兩圓環(huán)一直具有擴張的趨勢C.環(huán)1和環(huán)2中感應電流的大小之比為12D.環(huán)1和環(huán)2中的電功率之比為14解析:磁通量向里減小,由楞次定律“增反減同”可知,線圈中的感應電流方向為順時針,0t0為了阻礙磁通量的減小,線圈有擴張的趨勢,t0t1為了阻礙磁通量的增大,線圈有縮小的趨勢,A,B錯誤;從圖(乙)中可知磁場均勻變化,即恒定,根據法拉第電磁感應定律E=S可知產生的感應電動勢大小之比為=,根據電阻定律

11、R=可知兩環(huán)的電阻之比為=,故感應電流之比為=,C正確;電功率之比為=,D錯誤.11.(2019陜西黃陵模擬)(多選)如圖(甲)所示,在豎直方向分布均勻的磁場中水平放置一個金屬圓環(huán),圓環(huán)所圍面積為0.1 m2,圓環(huán)電阻為0.2 .在第1 s內感應電流I沿順時針方向.磁場的磁感應強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖(乙)所示(其中在45 s的時間段呈直線).則(BC)A.在05 s時間段,感應電流先減小再增大B.在02 s時間段感應電流沿順時針方向,在25 s時間段感應電流沿逆時針方向C.在05 s時間段,圓環(huán)最大發(fā)熱功率為5.010-4 WD.在02 s時間段,通過圓環(huán)橫截面的電荷量為0.5 C解析:

12、根據閉合電路歐姆定律得I=,知磁感應強度的變化率越大,則電流越大,磁感應強度變化率最大值為0.1 T/s,則最大電流I= A=0.05 A,在05 s時間段,感應電流先減小再增大,最后不變,A錯誤;由題意知,在第1 s內感應電流I沿順時針方向,根據楞次定律知,磁場方向向上為正方向,在02 s時間段,感應電流方向為順時針方向,在25 s時間段,感應電流方向為逆時針方向,故B正確;在05 s時間段,當電流最大時,發(fā)熱功率最大,則P=I2R=0.0520.2 W=510-4 W,C正確;根據感應電荷量的公式q= C=0.05 C,通過圓環(huán)橫截面的電荷量為0.05 C,故D錯誤.12.(2019山東青

13、島質檢)(多選)如圖,一根長為l、橫截面積為S的閉合軟導線置于光滑水平面上,其材料的電阻率為,導線內單位體積的自由電子數為n,電子的電荷量為e,空間存在垂直紙面向里的磁場.某時刻起磁場開始減弱,磁感應強度隨時間的變化規(guī)律是B=B0-kt,當軟導線形狀穩(wěn)定時,磁場方向仍然垂直紙面向里,此時(BCD)A.軟導線圍成一個正方形B.導線中的電流為C.導線中自由電子定向移動的速率為D.導線中電場強度大小為解析:根據楞次定律“增縮減擴”的原理,軟導線穩(wěn)定時呈圓形,故A項錯誤;根據l=2r可得r=,圓的面積S0=r2=,感應電動勢大小為E=,穩(wěn)定時軟導線中的電流為I=,其中R=,聯(lián)立可得電流I=,故B正確;

14、導線橫截面積為S、單位體積內的自由電子數為n、電子的電荷量為e,則導線中電流I=neSv,導線中自由電子定向移動的速率v=,故C項正確;計算導線中電場可將其視為沿導線方向的勻強電場,則導線中電場強度E場=,故D項正確.13.如圖所示,在一傾角為37的粗糙絕緣斜面上,靜止地放置著一個匝數n=10的圓形線圈,其總電阻R=3.14 ,總質量m=0.4 kg,半徑r=0.4 m.如果向下輕推一下此線圈,則它剛好可沿斜面勻速下滑.現(xiàn)在將線圈靜止放在斜面上后.在線圈的水平直徑以下的區(qū)域中,加上垂直斜面方向的,磁感應強度大小按如圖所示規(guī)律變化的磁場(提示:通電半圓導線受到的安培力與長為直徑的直導線通同樣大小

15、的電流時受到的安培力相等)求:(1)剛加上磁場時,線圈中的感應電流大小I;(2)從加上磁場開始到線圈剛要運動,線圈中產生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,sin 37=0.6,cos 37=0.8,g取10 m/s2)解析:(1)由閉合電路的歐姆定律I=由法拉第電磁感應定律E=nS由圖可知,線圈在磁場中的部分的面積S=r2聯(lián)立解得,I=0.4 A.(2)設線圈勻速滑動時受的滑動摩擦力為Ff則mgsin 37=Ff加變化磁場后線圈剛要運動時,nBIL=mgsin 37+Ff其中,L=2r由圖像得,B=B0+kt=1+0.5t(T)由焦耳定律得,Q=I2Rt聯(lián)立解得,Q0.5 J.答案:(1)0.4 A(2)0.5 J- 8 -