考點(diǎn)訓(xùn)練34法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用

1、考點(diǎn)訓(xùn)練34 法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用一、本題共8小題,每小題7分,共56分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確,有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確.全部選對的得7分,選不全的得3分,有錯(cuò)選或不答的得0分.1.如下圖所示,a、b是平行金屬導(dǎo)軌,勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面,c、d是分別串有電壓表和電流表的金屬棒,它們與導(dǎo)軌接觸良好.當(dāng)c、d以相同速度向右運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是( )A.兩表均無讀數(shù) B.兩表均有讀數(shù)C.電流表有讀數(shù),電壓表無讀數(shù) D.電流表無讀數(shù),電壓表有讀數(shù)答案：A解析：從磁通量變化角度看,回路中磁通量沒有變化,故回路中無感應(yīng)電流;從切割磁感線角度看,c、d兩端電勢相等回路中無

2、感應(yīng)電流.雖然c兩端有電勢差,但無電流流動(dòng),電壓表不能顯示出來,選A.2.(2006山東威海高三質(zhì)量檢測)為了控制海洋中水的運(yùn)動(dòng),海洋工作者有時(shí)依靠水流通過地磁場所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢測水的流速.某課外活動(dòng)興趣小組由四個(gè)成員甲、乙、丙、丁組成,前去海邊某處測量水流速度.假設(shè)該處地磁場的豎直分量已測出為B,該處的水流是南北流向.則下列測定方法可行的是( )A.甲將兩個(gè)電極在水平面沿水流方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=B.乙將兩個(gè)電極在水平面上沿垂直水流方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=C

3、.丙將兩個(gè)電極沿垂直海平面方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=D.丁將兩個(gè)電極在水平面上沿任意方向插入水流中,測出兩極間距離L及與兩極相連的測量電勢差的靈敏儀器的讀數(shù)U,則水流速度v=答案：B解析：利用水流動(dòng)切割地磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,可等效成導(dǎo)體棒切割形式,則U=BLv,v=,故B選項(xiàng)對.3.(2006山東臨沂高三質(zhì)量檢測)物理實(shí)驗(yàn)中,常用一種叫做“沖擊電流計(jì)”的儀器測定通過電路的電荷量.如右圖所示,將探測線圈與沖擊電流計(jì)G串聯(lián)后測定磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.已知線圈的匝數(shù)為n,面積為S,線圈與沖擊電流計(jì)組成的回路總電阻為R.將線圈放在被測勻強(qiáng)磁場

4、中,開始時(shí)線圈平面與磁場垂直,現(xiàn)把探測線圈翻轉(zhuǎn)180°,測出通過線圈的電荷量為q.由上述數(shù)據(jù)可得出被測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為( )A.qR/S B.qR/nS C.qR/2nS D.qR/2S答案：C解析：由推導(dǎo)公式q=n可知,q=n,故B=,注意此題中=2BS.C選項(xiàng)正確.4.一直升機(jī)停在南半球的地磁極上空.該處地磁場的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直升機(jī)螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率為f，順著地磁場的方向看螺旋槳，螺旋槳按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示.如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用表示每個(gè)葉片中的感應(yīng)電動(dòng)勢，則（ ）A.=fl2B,且a點(diǎn)電勢

5、低于b點(diǎn)電勢B.=2fl2B,且a點(diǎn)電勢低于b點(diǎn)電勢C.=fl2B,且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢D.=2fl2B,且a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢答案：A解析：對于螺旋槳葉片ab，其切割磁感線的速度是其做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，螺旋槳不同的點(diǎn)線速度不同，但滿足v=R，可求其等效切割速度v=l/2=fl.運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律=Blv=fl2B,由右手定則判斷電流的方向?yàn)橛蒩指向b，在電源內(nèi)部電流由低電勢流向高電勢，故選項(xiàng)A是正確的.5.如右圖所示,一個(gè)閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場中,線圈的軸線與磁場成30°角,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻變化,線圈導(dǎo)線電阻率不變.用下述哪個(gè)方法可使線圈上感應(yīng)電流增加一倍( )A.把線圈

6、匝數(shù)增加一倍 B.把線圈面積增加一倍C.把線圈的半徑增加一倍 D.改變線圈軸線對于磁場的方向答案：C解析：這是一道傳統(tǒng)的法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用題,注意考慮全面,不要漏掉相關(guān)變量,I=NS=·Drcos30°/2(N為匝數(shù),S、r為圓形線圈的面積和半徑、為電阻率、D為導(dǎo)線橫截面積),故只有C選項(xiàng)對.6.如圖,勻強(qiáng)磁場垂直于正方形線框平面,且邊界恰與線框重合,以相同速率勻速拉出線框,欲使ab間電勢差最大,則應(yīng)沿何方向拉出( )A.甲 B.乙 C.丙 D.丁答案：C解析：注意分清內(nèi)、外電路,當(dāng)ab兩端電壓為端電壓時(shí),其電勢差最大,如圖所示,Uab=BLv,故應(yīng)沿丙方向拉出.7.

7、如右圖所示,邊長為L的正方形導(dǎo)線框質(zhì)量為m,由距磁場H高處自由下落,其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場后,線圈開始做減速運(yùn)動(dòng),直到其上邊cd剛剛穿出磁場時(shí),速度減為ab邊進(jìn)入磁場時(shí)的一半,磁場的寬度也為L.則線框穿越勻強(qiáng)磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為( )A.2mgL B.2mgL+mgH C.2mgL+mgH D.2mgL+mgH答案：C解析：設(shè)ab邊剛進(jìn)入磁場時(shí)速度為v0,則mgH=mv02,整個(gè)過程中,由能的轉(zhuǎn)化與守恒定律有mg(H+2L)=Q+m()2,故Q=2mgL+mgH.8.(2006北京海淀期末檢測)如圖所示,一正方形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),沿著OO觀察,線圈

8、沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng).已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,線圈匝數(shù)為n,邊長為l,電阻為R,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.則當(dāng)線圈轉(zhuǎn)至圖示位置時(shí)( )A.線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍bcdaB.線圈中的感應(yīng)電流為C.穿過線圈的磁通量為0D.穿過線圈磁通量的變化率為0答案：BC解析：線圈在圖示位置感應(yīng)電動(dòng)勢E=nBS,感應(yīng)電流方向?yàn)閍dcba,故A錯(cuò)誤.I= ，故B正確.線圈與磁場平行，所以穿過線圈磁通量為零，故C正確.線圈在圖示位置產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢最大，由Em=n知磁通量變化率最大，故D錯(cuò)誤.二、本題共2小題,每題10分,共20分.把答案填在題中的橫線上.9.如圖，金屬導(dǎo)軌間距為d,一端跨接一個(gè)電阻R，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)

9、度為B，方向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在的平面.一根金屬棒電阻也為R,與導(dǎo)軌成角放置(導(dǎo)軌電阻不計(jì)),當(dāng)金屬棒以恒定速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時(shí)(如圖示),通過電阻的電流為_;電阻R上發(fā)熱功率為_;拉力的機(jī)械功率為_.答案：(1) (2) (3)解析：(1)E=BLv=Bv,故I=.(2)電阻R上的發(fā)熱功率PR=I2·R=.(3)拉力的機(jī)械功率P機(jī)可由能量轉(zhuǎn)化守恒定律得出,P機(jī)=P電=I2·2R=2PR=.10.由金屬板制成的U形導(dǎo)體框架寬度為d,以相對地的速度v1,在垂直磁場方向的平面上勻速移動(dòng),磁場方向垂直紙面向里.從框架右邊水平射入質(zhì)量為m的帶電油滴,油滴相對地的速度為v2,方

10、向水平向左.如果油滴恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則該油滴帶_電,其運(yùn)動(dòng)半徑R=_.答案：負(fù) 解析：(1)框架向右運(yùn)動(dòng),切割磁感線,產(chǎn)生電動(dòng)勢,在框內(nèi)產(chǎn)生向下的勻強(qiáng)電場,粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng),說明電場力和重力平衡,故小油滴帶負(fù)電.(2)由左手定則,判斷出油滴做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),框架產(chǎn)生的電動(dòng)勢E=Bdv1框內(nèi)電壓U=E勻強(qiáng)電場場強(qiáng)E=Bv1電場力F、重力G平衡,qE=mg半徑R=由以上各式解得R=.三、本題共2小題,每小題12分,共24分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟,只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.11.質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的絕緣小球,穿在半徑為

11、r的光滑圓形軌道上,軌道平面水平.空間有分布均勻且隨時(shí)間變化的磁場,磁場方向豎直向上,如圖甲所示.磁感應(yīng)強(qiáng)度B(t)的變化規(guī)律如圖乙所示.(1)若圓環(huán)由金屬材料制成,求圓環(huán)上感應(yīng)電動(dòng)勢E的大小;(2)若圓環(huán)由絕緣材料制成,已知在t<T內(nèi),圓環(huán)處的感應(yīng)電場的場強(qiáng)方向是沿順時(shí)針并指向圓環(huán)的切線方向、大小為E=,t=0時(shí)刻小球靜止.求t>T時(shí),軌道對小球的作用力F的大小(小球重力不計(jì)).答案：(1)t<T時(shí),E=r2B0/T tT時(shí),E=0(2)F=q2rB02/4m解析：(1)由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n=nS有E=St<T時(shí),=,S=r2故E=r2B0/TtT時(shí),=0,故E

12、=0.(2)在t<T時(shí),小球在圓環(huán)切線上的運(yùn)動(dòng)可等效為勻加速直線運(yùn)動(dòng),則T時(shí)刻小球的速度為v1,由動(dòng)量定理有qET=mv1,E=,v1=T=.又由牛頓第二定律有：qvB-F=m,F=.12.如圖所示,無限長金屬導(dǎo)軌EF、PQ固定在傾角為=53°的光滑絕緣斜面上,軌道間距L=1 m,底部接入一阻值為R=0.4 的定值電阻,上端開口.垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T.一質(zhì)量為m=0.5 kg的金屬棒ab與導(dǎo)軌接觸良好,ab與導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,ab連入導(dǎo)軌間的電阻r=0.1 ,電路中其余電阻不計(jì).現(xiàn)用一質(zhì)量為M=2.86 kg的物體通過一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩繞過光滑的定滑輪與ab相連.由靜止釋放M,不計(jì)空氣阻力,當(dāng)M下落高度h=2.0 m時(shí),ab開始勻速運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)中ab始終垂直導(dǎo)軌,并接觸良好).(1)求ab棒沿斜面向上運(yùn)動(dòng)的最大速度.(2)ab棒從開始運(yùn)動(dòng)到勻速運(yùn)動(dòng)的這段時(shí)間內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱和流過電阻R的總電荷量是多少?答案：(1)vm=3 m/s (2)QR=26.3 J q=8.0 C解析：(1)如圖所示,在ab棒做加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由于v的增加,安培力F變大,ab棒在做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)