2019-2020年高考物理一輪總復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)一、選擇題(本題共12小題，每小題6分，共72分)1. 如圖所示，垂直于紙面向外的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿x軸按BB0kx(B0、k為常數(shù))的規(guī)律均勻增大。位于紙面內(nèi)邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd處于磁場中，在外力作用下始終保持dc邊與x軸平行向右勻速運(yùn)動(dòng)。規(guī)定電流沿abcda的方向?yàn)檎较?，?t1時(shí)間內(nèi)，下列關(guān)于該導(dǎo)線框中產(chǎn)生的電流i隨時(shí)間t變化的圖象正確的是()解析：由題意可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度BB0kxB0kvt，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，電動(dòng)勢(shì)EkvL2，根據(jù)歐姆定律可得，感應(yīng)電流i，根據(jù)楞次定律可判斷電流的方向沿abcda，故A項(xiàng)正確。答案：A2. (多選)如圖所示，一導(dǎo)線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進(jìn)入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始到C點(diǎn)進(jìn)入磁場為止，下列結(jié)論正確的是()A. 感應(yīng)電流方向不變B. CD段直導(dǎo)線始終不受安培力C. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值EmBavD. 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值Bav解析：閉合回路進(jìn)入磁場過程中，磁通量始終增加。感應(yīng)電流的方向沿逆時(shí)針方向，A對(duì)。CD段的電流方向由DC，安培力的方向垂直CD沿紙面向下，B錯(cuò)。最大有效切割長度為a，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值EmBav，C對(duì)。BSB，t，Bav，D對(duì)。答案：ACD3. 如圖甲所示，n50匝的圓形線圈M，它的兩端點(diǎn)a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)高低與電壓表的讀數(shù)為()A. a>b,20 VB. a>b,10 VC. a<b,20 V D. a<b,10 V解析：本題考查了法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律，解題關(guān)鍵是要知道圓形線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源內(nèi)電路。磁通量均勻增大，由楞次定律知，線圈中感應(yīng)電流為逆時(shí)針方向，又線圈相當(dāng)于內(nèi)電路，故a>b；En50 V10 V，因而電壓表的讀數(shù)為10 V，電壓表測量的是電源的電動(dòng)勢(shì)，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。故B正確。答案：B4. (多選)如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略。下列說法中正確的是()A. 合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮B. 合上開關(guān)K接通電路時(shí)，A1和A2始終一樣亮C. 斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A2立刻熄滅，A1過一會(huì)兒才熄滅D. 斷開開關(guān)K切斷電路時(shí)，A1和A2都要過一會(huì)兒才熄滅解析：合上開關(guān)，A2立刻就亮了，受自感作用，A1燈逐漸變亮，兩燈相同，線圈電阻忽略，穩(wěn)定后流過兩燈的電流相同，斷開開關(guān)時(shí)，兩燈和線圈組成閉合回路，線圈的自感作用使電流從原來的值逐漸減小，兩燈均慢慢熄滅。答案：AD5. 如圖所示，正方形線框的左半側(cè)處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向與線框平面垂直，線框的對(duì)稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90，兩次操作過程中，線框產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，則()A. v1v22 B. v1v22C. v1v212 D. v1v221解析：第一次勻速拉出時(shí)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv1，第二次勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90時(shí)，所用時(shí)間t，平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，因此v1v2，選A。答案：A6. xx杭州質(zhì)檢(多選)如圖所示，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場分布在正方形虛線區(qū)域內(nèi)，電阻均勻的正方形導(dǎo)線框abcd位于虛線區(qū)域的中央，兩正方形共面且四邊相互平行?，F(xiàn)將導(dǎo)線框先后朝圖示兩個(gè)方向以v、3v速度分別勻速拉出磁場，拉出時(shí)保持線框不離開紙面且速度垂直線框。比較兩次移出磁場的過程中，以下說法正確的是()A. 導(dǎo)線框ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反B. 導(dǎo)線框cd邊兩端電勢(shì)差的大小相同C. 通過導(dǎo)線框某一截面的電荷量相同D. 導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱相同解析：因?qū)Ь€框移出磁場的過程中，穿過導(dǎo)線框的磁通量減少，由楞次定律知兩次移出磁場的過程中導(dǎo)線框產(chǎn)生的電流方向相同，則選項(xiàng)A錯(cuò)誤；設(shè)導(dǎo)線框邊長為L，總電阻為R，則ab邊向上移出磁場時(shí)，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1BLv，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流I1，cd邊兩端電勢(shì)差U1I1RBLv；bc邊向右移出磁場時(shí)，ad邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E23BLv，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流I2，cd邊兩端電勢(shì)差U2I2RBLv，則選項(xiàng)B正確；通過導(dǎo)線框某一截面的電荷量qItt，q與v無關(guān)，選項(xiàng)C正確；兩次導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q1IRt1()2R、Q2IRt2()2R3Q1，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：BC7. (多選)如圖所示，一個(gè)正方形導(dǎo)線框，以恒定速度向右進(jìn)入以MN為邊界無限大的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里，MN與水平線的夾角為45，下列有關(guān)說法正確的是()A. 導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流方向始終為順時(shí)針B. 導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流方向始終為逆時(shí)針C. 導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的大小先增大后減小D. 導(dǎo)線框在完全進(jìn)入時(shí)，線框中的感應(yīng)電流最大解析：導(dǎo)線框勻速進(jìn)入磁場，線框內(nèi)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，再根據(jù)安培定則可判斷出，感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；在導(dǎo)線框以與MN平行的對(duì)角線進(jìn)入磁場之前，切割磁感線的等效長度L逐漸增大，隨后切割磁感線的等效長度L逐漸減小，根據(jù)EBLv和I可知，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的大小先增大后減小，C項(xiàng)正確；導(dǎo)線框以與MN平行的對(duì)角線進(jìn)入磁場時(shí)，切割磁感線的等效長度L最大，線框中的感應(yīng)電流最大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：BC8. (多選)如圖所示，正方形金屬線圈abcd平放在粗糙水平傳送帶上，被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一起以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，線圈邊長為L，電阻為R，質(zhì)量為m，有一邊界長度為2L的正方形磁場垂直于傳送帶，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，線圈穿過磁場區(qū)域的過程中速度不變，下列說法中正確的是()A. 線圈穿出磁場時(shí)感應(yīng)電流的方向沿abcdaB. 線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)受到水平向左的靜摩擦力，穿出區(qū)域時(shí)受到水平向右的靜摩擦力C. 線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中始終受到水平向右的靜摩擦力D. 線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能為解析：正方形金屬線圈abcd穿出磁場區(qū)域時(shí)，磁通量減小，根據(jù)楞次定律，線圈中感應(yīng)電流的方向沿abcda，選項(xiàng)A正確；線圈進(jìn)入磁場區(qū)域時(shí)，bc邊切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向是cb，受到的安培力水平向左，根據(jù)二力平衡可知，靜摩擦力向右，穿出區(qū)域時(shí)，ad邊切割磁感線，產(chǎn)生da方向的感應(yīng)電流，受到的安培力水平向左，根據(jù)二力平衡可知，線圈受到的靜摩擦力向右，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈abcd全部在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈不受摩擦力作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能W2FL，選項(xiàng)D正確。答案：AD9. 如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，兩個(gè)邊長相等的單匝閉合正方形線圈和，分別用相同材料、不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制(為細(xì)導(dǎo)線)。兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進(jìn)入磁場，最后落到地面。運(yùn)動(dòng)過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設(shè)線圈、落地時(shí)的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2。不計(jì)空氣阻力，則()A. v1v2，Q1Q2B. v1v2，Q1Q2C. v1v2，Q1Q2 D. v1v2，Q1Q2解析：設(shè)線圈邊長為l，導(dǎo)線橫截面積為S，電阻率為，密度為0，在進(jìn)入磁場過程中某點(diǎn)速度為v，則aggv，而m0S4l，R，即mR160l2(定值)，則a與線圈的橫截面積、線圈質(zhì)量無關(guān)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得v1v2；設(shè)磁場高度為H，線圈在進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量，全過程由功能關(guān)系得Qmg(Hh)mv2，質(zhì)量大的線圈產(chǎn)生熱量多，即Q1Q2，選項(xiàng)D正確。答案：D10. (多選)如圖所示，電路中A和B是兩個(gè)完全相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線圈，C是電容很大的電容器。當(dāng)S閉合與斷開時(shí)，對(duì)A、B的發(fā)光情況判斷正確的是()A. S閉合時(shí)，A立即亮，然后逐漸熄滅B. S閉合時(shí)，B立即亮，然后逐漸熄滅C. S閉合足夠長時(shí)間后，B發(fā)光而A不發(fā)光D. S閉合足夠長時(shí)間后再斷開，B立即熄滅而A逐漸熄滅解析：電容器的特性是“充電和放電”，在開始充電階段，相當(dāng)于阻值很小的電阻，放電階段相當(dāng)于電源。電感線圈的特性是“阻交流、通直流”，即電流不會(huì)突然變化，當(dāng)電流突然增大時(shí)，相當(dāng)于阻值很大的電阻，當(dāng)電流突然減小時(shí)，相當(dāng)于電源。因此，當(dāng)開關(guān)剛閉合時(shí)，電容器對(duì)電流的阻礙作用小，線圈對(duì)電流的阻礙作用大，C和B組成的電路分壓作用小，A、L組成的電路分壓作用大，B燈較暗，A燈較亮。當(dāng)開關(guān)閉合足夠長的時(shí)間后，電容器充電完成，線圈中電流為直流電，而其直流電阻很小，B燈較亮，A燈被短路，不發(fā)光；開關(guān)斷開瞬間，電容器和B組成的回路中，電容器放電，B燈逐漸變暗，A燈和線圈組成的回路中，線圈充當(dāng)電源，A燈先變亮再熄滅，故選項(xiàng)A、C正確。答案：AC11. (多選)如圖所示是圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖。銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。則()A. 由于穿過銅盤的磁通量不變，故回路中無感應(yīng)電流B. 回路中感應(yīng)電流大小不變，為C. 回路中感應(yīng)電流方向不變，為CDRCD. 回路中有周期性變化的感應(yīng)電流解析：把銅盤看作閉合回路的一部分，在銅盤以角速度沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為EBL2，根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中感應(yīng)電流I，由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃DRC，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤。答案：BC12. xx北京朝陽質(zhì)檢如圖所示，一剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進(jìn)入一水平的勻強(qiáng)磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域，則( )A. 若線圈進(jìn)入磁場過程是勻速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是勻速運(yùn)動(dòng)B. 若線圈進(jìn)入磁場過程是加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是加速運(yùn)動(dòng)C. 若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是加速運(yùn)動(dòng)D. 若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程一定是減速運(yùn)動(dòng)解析：若線圈進(jìn)入磁場過程是勻速運(yùn)動(dòng)，即mg，完全進(jìn)入磁場區(qū)域一定做加速運(yùn)動(dòng)，則離開磁場過程中受到安培力大于重力，一定是減速運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場過程是加速運(yùn)動(dòng)，即mg>，則離開磁場過程中可能是加速運(yùn)動(dòng)，也可能是減速運(yùn)動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；若線圈進(jìn)入磁場過程是減速運(yùn)動(dòng)，即mg<，則離開磁場過程一定是減速運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案：D二、非選擇題(本題共2小題，共28分)13. (14分)xx成都模擬磁場在xOy平面內(nèi)的分布如圖所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反，每個(gè)同向磁場區(qū)域的寬度均為L0，整個(gè)磁場以速度v沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)。若在磁場所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd，線框的bcLB、abL，LB略大于L0，總電阻為R，線框始終保持靜止。求：(1)線框中產(chǎn)生的總電動(dòng)勢(shì)大小和導(dǎo)線中的電流大??；(2)線框所受安培力的大小和方向。解析：(1)線框相對(duì)于磁場向左做切割磁感線的勻速運(yùn)動(dòng)，切割磁感線的速度大小為v，任意時(shí)刻線框ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E1nB0Lv，cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E2nB0Lv，ab邊和cd邊所處的磁場方向總是相反的，故ab邊和cd邊線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向順時(shí)針時(shí)都是順時(shí)針，逆時(shí)針時(shí)都是逆時(shí)針，所以總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E2nB0Lv，由閉合電路歐姆定律得導(dǎo)線中的電流大小I。(2)線框所受安培力的大小F2nB0LI由左手定則判斷，線框所受安培力的方向始終沿x軸正方向。答案：(1)2nB0Lv(2)方向沿x軸正方向14. (14分)xx南京模擬均勻?qū)Ь€制成的正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。重力加速度為g。當(dāng)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)： (1)求線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大??； (2)求cd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大??； (3)若此時(shí)線框加速度大小恰好為，則線框下落的高度h應(yīng)滿足什么條件？解析：(1)設(shè)cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，線框的速度為v，由機(jī)械能守恒定律得mghmv2(或由v22gh)由法拉第電磁感應(yīng)定律得EBLv綜合上述兩式解得EBL(2)由閉合電路歐姆定律得到此時(shí)線框中電流Icd兩點(diǎn)間的電勢(shì)差UI(R)BL(3)由安培力公式得FBIL當(dāng)a，方向向下時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律mgFma解得下落高度滿足h當(dāng)a，方向向上時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律Fmgma解得下落高度滿足h答案：(1)BL(2)BL(3)見解析