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1、高考物理大二輪專題復習 考前增分練 選擇題部分 專練11 楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律
1.(xx·江蘇·1)如圖1所示,一正方形線圈的匝數(shù)為n,邊長為a,線圈平面與勻強磁場垂直,且一半處在磁場中.在Δt時間內(nèi),磁感應(yīng)強度的方向不變,大小由B均勻地增大到2B.在此過程中,線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為( )
圖1
A. B.
C. D.
答案 B
解析 線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=n=n··S=n··=,選項B正確.
2.(xx·山東·16)如圖2所示,一端接有定值電阻的平行金屬軌道固定在水平面內(nèi),通有恒定電流的長直絕緣導線垂直并緊靠軌道固定,導體棒與軌道垂直且接觸良好.在向右
2、勻速通過M、N兩區(qū)的過程中,導體棒所受安培力分別用FM、FN表示.不計軌道電阻,以下敘述正確的是( )
圖2
A.FM向右 B.FN向左
C.FM逐漸增大 D.FN逐漸減小
答案 BCD
解析 根據(jù)直線電流產(chǎn)生磁場的分布情況知,M區(qū)的磁場方向垂直紙面向外,N區(qū)的磁場方向垂直紙面向里,離導線越遠,磁感應(yīng)強度越?。攲w棒勻速通過M、N兩區(qū)時,感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因,故導體棒在M、N兩區(qū)運動時,受到的安培力均向左,故選項A錯誤,選項B正確;導體棒在M區(qū)運動時,磁感應(yīng)強度B變大,根據(jù)E=Blv,I=及F=BIl可知,F(xiàn)M逐漸變大,故選項C正確;導體棒在N區(qū)運動時
3、,磁感應(yīng)強度B變小,根據(jù)E=Blv,I=及F=BIl可知,F(xiàn)N逐漸變小,故選項D正確.
3.在大連某中學實驗室的水平桌面上,放置一矩形閉合導體線圈,如圖3所示,線圈的ab邊沿南北方向,ad邊沿東西方向.僅考慮地磁場的影響,下列說法正確的是( )
圖3
A.若使線圈向東平動,則a點的電勢比b點的電勢高
B.若使線圈向東平動,則a點的電勢與b點的電勢相等
C.若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中,則線圈中感應(yīng)電流方向為abcda
D.若以bc邊為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中,則線圈中感應(yīng)電流方向為adcba
答案 C
解析 若使線圈向東平動,由于地磁場的磁感線是地理南極指
4、向北極,則穿過線圈的磁通量不變,因此線圈中沒有感應(yīng)電動勢,故A、B錯誤;若以bc為軸將線圈向上翻轉(zhuǎn)90°過程中,ad邊切割磁感應(yīng)線,由右手定則可知線圈中感應(yīng)電流方向為abcda,故C正確,D錯誤.
4.如圖4所示,邊長為2L的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度大小為B.一個邊長為L粗細均勻的正方形導線框abcd,其所在平面與磁場方向垂直,導線框的對角線與虛線框的對角線在一條直線上,導線框各邊的電阻大小均為R.在導線框從圖示位置開始以恒定速度v沿對角線方向進入磁場,到整個導線框離開磁場區(qū)域的過程中,下列說法正確的是( )
圖4
A.導線框進入磁場區(qū)域時產(chǎn)生順時針方向
5、的感應(yīng)電流
B.導線框中有感應(yīng)電流的時間為
C.導線框的bd對角線有一半進入磁場時,整個導線框所受安培力大小為
D.導線框的bd對角線有一半進入磁場時,導線框a、c兩點間的電壓為
答案 D
解析 根據(jù)楞次定律的推論:感應(yīng)電流的效果總是阻礙磁通量的變化,故由楞次定律判斷出,導線框進入磁場區(qū)域時,感應(yīng)電流的方向為逆時針方向,故A選項錯誤;導線框完全進入磁場后感應(yīng)電流消失,完全進入經(jīng)歷的時間為,完全穿出經(jīng)歷時間也為,導線框中有感應(yīng)電流的時間t=×2,故B選項錯誤;導線框的bd對角線有一半進入磁場時,導體的有效切割長度為,感應(yīng)電動勢為,由安培力公式為F=,可算出安培力為,故C選項錯誤;導線框
6、的bd對角線有一半進入磁場時,導線框a、c兩點間的電壓為電動勢的一半,大小為,故D選項正確.
5.電吉他是利用電磁感應(yīng)原理工作的一種樂器.如圖5甲所示為電吉他的拾音器的原理圖,在金屬弦的下方置有一個連接到放大器的螺線管.一條形磁鐵固定在管內(nèi),當撥動金屬弦后,螺線管內(nèi)就會產(chǎn)生感應(yīng)電流,經(jīng)一系列轉(zhuǎn)化后可將電信號轉(zhuǎn)為聲音信號.若由于金屬弦的振動,螺線管內(nèi)的磁通量隨時間的變化如圖乙所示,則對應(yīng)感應(yīng)電流的變化為( )
圖5
答案 D
解析 在0~時間內(nèi),磁通量增加但增加的越來越慢,因此感應(yīng)電流越來越小,到時刻,感應(yīng)電流減小到零;在~t0時間內(nèi),磁通量越來越小,感應(yīng)電流反向,磁通量
7、變化的越來越快,感應(yīng)電流越來越大,到t0時刻達到反向最大值,從這兩段時間斷定,選項D正確,A、B、C錯誤.
6.如圖6所示,兩個有界勻強磁場的磁感應(yīng)強度大小均為B,方向分別垂直紙面向里和向外,磁場寬度均為L,距磁場區(qū)域的左側(cè)L處,有一邊長也為L的正方形導體線框,總電阻為R,且線框平面與磁場方向垂直,現(xiàn)用外力F使線框以速度v勻速穿過磁場區(qū)域,以初始位置為計時起點,規(guī)定:電流沿逆時針方向時電動勢E為正,磁感線垂直紙面向里時磁通量Φ的方向為正,外力F向右為正.則以下關(guān)于線框中磁通量Φ、感應(yīng)電動勢E、外力F和線圈總電功率P隨時間t變化的圖象正確的是( )
圖6
答案 BD
解析
8、當運動到2.5L時,磁通量為零,故A錯誤;當線圈進入第一個磁場和離開第二個磁場時,由E=BLv可知,E保持不變,方向為逆時針方向,而開始進入第二個磁場時,兩端同時切割磁感線,電動勢應(yīng)為2BLv,方向為順時針方向,故B正確;因安培力總是與運動方向相反,故拉力應(yīng)一直向右,故C錯誤;拉力的功率P=Fv,因速度不變,故P與F的變化規(guī)律一致,所以D正確.
7.有一種信號發(fā)生器的工作原理可簡化為如圖7所示的情形,豎直面內(nèi)有半徑均為R且相切于O點的兩圓形區(qū)域,其內(nèi)存在水平恒定的勻強磁場,長為2R的導體桿OA,以角速度ω繞過O點的固定軸,在豎直平面內(nèi)順時針勻速旋轉(zhuǎn),t=0時,OA恰好位于兩圓的公切線上,下列
9、描述導體桿兩端電勢差UAO隨時間變化的圖象可能正確的是( )
圖7
答案 A
解析 由右手定則可知,感應(yīng)電動勢始終從O指向A,為正.由E=BL2ω,L是有效切割長度,B、ω不變,切割的有效長度隨時間先增大后減小,且做非線性、非正弦的變化,經(jīng)半圈后,再次重復,故A正確.
8.如圖8甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200 cm2,線圈的電阻r=1 Ω,線圈外接一個阻值R=4 Ω的電阻,把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的磁場中,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示.下列說法中正確的是( )
圖8
A.線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針方向
B.電阻R兩端的
10、電壓隨時間均勻增大
C.線圈電阻r消耗的功率為4×10-4 W
D.前4 s內(nèi)通過R的電荷量為4×10-4 C
答案 C
解析 由圖可知,穿過線圈的磁通量變大,由楞次定律可得:線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為逆時針方向,故A錯誤.根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,磁通量的變化率恒定,所以電動勢恒定,則電阻兩端的電壓恒定,故B錯誤;由法拉第電磁感應(yīng)定律:E=N=N=100××0.02 V=0.1 V,由閉合電路歐姆定律,可知電路中的電流為I== A=0.02 A,所以線圈電阻r消耗的功率P=I2r=0.022×1 W=4×10-4 W,故C正確;前4 s內(nèi)通過R的電荷量Q=It=0.02×4 C=0.08 C,故D錯誤.faa