法拉第電磁感應(yīng)定律、自感和渦流一、選擇題(每小題5分，共40分)1位于直流長(zhǎng)直導(dǎo)線近旁的兩根平行鐵軌A和B，與長(zhǎng)直導(dǎo)線平行且在同一水平面上，在鐵軌A、B上套有兩段可以自由滑動(dòng)的導(dǎo)體CD和EF，如圖所示，若用力使導(dǎo)體EF向右運(yùn)動(dòng)，則導(dǎo)體CD將()A保持不動(dòng)B向右運(yùn)動(dòng)C向左運(yùn)動(dòng)D先向右運(yùn)動(dòng)，后向左運(yùn)動(dòng)解析B當(dāng)EF向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，由右手定則，可判斷產(chǎn)生FECD方向的感應(yīng)電流由左手定則可判斷CD受安培力方向向右，則CD向右運(yùn)動(dòng)2.如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直于電路所在平面，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，若不計(jì)摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個(gè)過(guò)程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過(guò)程中()A感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將變大B燈泡L的亮度變大C電容器C的上極板帶負(fù)電D電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將減小解析AB設(shè)導(dǎo)體棒ab的加速度為a，則導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlat，隨時(shí)間增大，則E增大A正確；由燈泡的功率P可知B正確由右手定則可判定a端為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)正極，電容器C上極板帶正電荷，此時(shí)電容器處于充電狀態(tài)，則電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將增大，C、D錯(cuò)誤3.如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導(dǎo)線串有兩個(gè)電阻R和r，導(dǎo)體棒PQ與三條導(dǎo)線接觸良好；勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向垂直紙面向里導(dǎo)體棒的電阻可忽略當(dāng)導(dǎo)體棒向左滑動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由b到aB流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由b到aC流過(guò)R的電流為由d到c，流過(guò)r的電流為由a到bD流過(guò)R的電流為由c到d，流過(guò)r的電流為由a到b解析B由右手定則可以判斷出導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，從而得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由電流分支和各點(diǎn)電勢(shì)高低的判斷得出正確答案為B.4如下圖所示，三個(gè)相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在不同的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)，虛線表示環(huán)的某條直徑已知所有磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系都滿足Bkt，方向如圖所示測(cè)得A環(huán)中感應(yīng)電流強(qiáng)度為I，則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應(yīng)電流強(qiáng)度分別為()AIBI，IC0 BIBI，IC2ICIB2I，IC2I DIB2I，IC0解析D由Esks，則EAks.IAI；EBks，則IB2I；ECks(ks)0，IC0.只有D正確5如圖所示，有兩個(gè)相鄰的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，寬度均為L(zhǎng)，方向垂直紙面向外，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小分別為B、2B.邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線框從位置甲勻速穿過(guò)兩個(gè)磁場(chǎng)到位置乙規(guī)定感應(yīng)電流逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎?，則感應(yīng)電流i隨時(shí)間t變化的圖象是下圖中的()解析D0時(shí)間內(nèi)，正方形線框右邊切割磁感線，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较?、大小為I的感應(yīng)電流，且方向?yàn)樨?fù).2時(shí)間內(nèi)，正方形線框右邊在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较颉⒋笮?I的感應(yīng)電流，正方形線框左邊在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?、大小為I的感應(yīng)電流，故線框在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较颉⒋笮镮的感應(yīng)電流，且方向?yàn)樨?fù).23時(shí)間內(nèi)，正方形線框左邊在磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B的磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较?、大小?I的感應(yīng)電流，且方向?yàn)檎_選項(xiàng)應(yīng)是D.6如圖所示，垂直紙面的正方形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導(dǎo)體框abcd，現(xiàn)將導(dǎo)體框分別朝兩個(gè)方向以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng)，則導(dǎo)體框從兩個(gè)方向移出磁場(chǎng)的兩過(guò)程中()A導(dǎo)體框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相同B導(dǎo)體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差相同D通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量相同解析AD由右手定則判斷出兩種拉動(dòng)方式，電流的方向相同，A正確當(dāng)導(dǎo)體框以速度v0拉出磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的熱量QI2Rt()2RtB2l3v0/R，可見(jiàn)，兩種方式產(chǎn)生的熱量不同，B錯(cuò)以v、3v速度勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體框ad邊兩端電勢(shì)差分別是Blv、Blv，C錯(cuò)通過(guò)導(dǎo)體框截面的電荷量qIt相同，D正確7.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁場(chǎng)以5102 T/s的速率增加，則()A電容器上極板帶正電，帶電荷量為6105 CB電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6105 CC電容器上極板帶正電，帶電荷量為6109 CD電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6109 C解析C電容器兩極板間的電勢(shì)差U等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得EL1L22104 V，電容器的帶電荷量QCUCE6109 C，再由楞次定律可知上極板的電勢(shì)高，帶正電，C項(xiàng)正確8.如圖所示，P、Q是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是直流電阻為零的純電感，且自感系數(shù)L很大C是電容較大且不漏電的電容器，下列判斷正確的是()AS閉合時(shí)，P燈亮后逐漸熄滅，Q燈逐漸變亮BS閉合時(shí)，P燈、Q燈同時(shí)亮，然后P燈變暗，Q燈變得更亮CS閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈立即熄滅DS閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開(kāi)時(shí)，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈逐漸熄滅解析D當(dāng)S閉合時(shí)，通過(guò)自感線圈的電流逐漸增大而產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，故通過(guò)P、Q的電流幾乎相同，故兩燈同時(shí)亮，當(dāng)電流穩(wěn)定時(shí)，燈泡P被短路而熄滅，此時(shí)通過(guò)燈泡Q的電流變大，故Q變亮；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，燈泡P與自感線圈L組成了閉合回路，燈泡P中的電流先增大后減小至零，故閃亮一下熄滅，電容器與燈泡Q組成閉合回路，電容器放電，故燈泡Q逐漸熄滅，選項(xiàng)D正確二、非選擇題(共60分)9.(8分)如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導(dǎo)軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面向下，在ef左側(cè)的無(wú)磁場(chǎng)區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)軌在同一平面內(nèi)當(dāng)金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場(chǎng)左邊界ef處由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)后，圓環(huán)L有_(填“收縮”或“擴(kuò)張”)趨勢(shì)，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流_(填“變大”“變小”或“不變”)解析由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運(yùn)動(dòng)，則abcd回路中產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場(chǎng)，隨著金屬棒向右加速運(yùn)動(dòng)，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢(shì)以阻礙圓環(huán)磁通量的增大；又由于金屬棒向右運(yùn)動(dòng)的加速度減小，單位時(shí)間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流不斷減小【答案】收縮變小10(16分)如圖所示，質(zhì)量為m100 g的鋁環(huán)，用細(xì)線懸掛起來(lái)，環(huán)中央距地面高度h0.8 m，有一質(zhì)量為M200 g的小磁鐵(長(zhǎng)度可忽略)，以v010 m/s的水平速度射入并穿過(guò)鋁環(huán)，落地點(diǎn)距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6 m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)(小磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)后的運(yùn)動(dòng)看做平拋運(yùn)動(dòng))：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過(guò)后速度為v2 m/s，在磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g10 m/s2)解析(1)由楞次定律可知，當(dāng)小磁鐵向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng))(2)由磁鐵穿過(guò)鋁環(huán)飛行的水平距離可求出穿過(guò)后的速度v m/s9 m/s，由能量守恒可得：W電MvMv2mv21.7 J.【答案】(1)向右偏斜(2)1.7 J11(18分)如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置，一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.50 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R0.30 的電阻，長(zhǎng)為L(zhǎng)0.40 m、電阻為r0.20 的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，通過(guò)傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離，其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示，導(dǎo)軌電阻不計(jì)(g10 m/s2)求：時(shí)間t(s)00.100.200.300.400.500.600.70下滑距離x(m)00.100.300.701.201.702.202.70(1)在前0.4 s的時(shí)間內(nèi)，金屬棒ab電動(dòng)勢(shì)的平均值(2)金屬棒的質(zhì)量(3)在前0.7 s的時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量解析(1)0.6 V.(2)從表格中數(shù)據(jù)可知，0.3 s后棒做勻速運(yùn)動(dòng)速度v5 m/s.由mgF0，F(xiàn)BIL，I，EBLv，解得m0.04 kg.(3)棒在下滑過(guò)程中，有重力和安培力做功，克服安培力做的功等于回路的焦耳熱則：mgxQmv20，QRQ.解得QR0.348 J.【答案】(1)0.6 V(2)0.04 kg(3)0.348 J12(18分)如圖所示，兩平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌置于豎直平面內(nèi)，間距為L(zhǎng)，導(dǎo)軌上端有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直跨放在導(dǎo)軌上，并擱在支架上，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒電阻不計(jì)，接觸良好，且無(wú)摩擦在導(dǎo)軌平面內(nèi)有一矩形區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.開(kāi)始時(shí)導(dǎo)體棒靜止，當(dāng)磁場(chǎng)以速度v勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒也隨之開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，并很快達(dá)到恒定的速度，此時(shí)導(dǎo)體棒仍處在磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，試求：(1)導(dǎo)體棒的恒定速度(2)導(dǎo)體棒以恒定速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中消耗的電功率解析(1)設(shè)棒速度為v，有EBL(vv)，F(xiàn)安BIL.棒受力平衡有：mgF安，聯(lián)立得：vv，方向向上(2)P，聯(lián)立得：P.【答案】(1)v，方向向上(2)- 6 -