高三物理一輪復習 第九章 電磁感應 第2節(jié) 法拉第電磁感應定律課時跟蹤檢測試題

法拉第電磁感應定律對點訓練：法拉第電磁感應定律1．(多選)(2015·惠州調研)如圖1甲所示，面積S＝1m2的導體圓環(huán)內通有垂直于圓平面向里的磁場，磁場的磁感應強度B隨時間t變化的關系如圖乙所示(B取向里為正)，圖1A．環(huán)中產生逆時針方向的感應電流B．環(huán)中產生順時針方向的感應電流C．環(huán)中產生的感應電動勢大小為1VD．環(huán)中產生的感應電動勢大小為2V解析：選AC由圖乙可知，B隨t均勻增大，穿過圓環(huán)的磁通量增加，據(jù)楞次定律，B感向外，又據(jù)安培定則可知圓環(huán)中產生逆時針方向的感應電流，A正確，B錯誤。圓環(huán)中產生的感應電動勢的大小E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S＝1×1V＝1V，C正確，D錯誤。2．(2016·泰州模擬)如圖2所示，虛線MN表示甲、乙、丙三個相同正方形金屬框的一條對稱軸，金屬框內均勻分布有界勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規(guī)律都滿足B＝kt，金屬框按照圖示方式處在磁場中，測得金屬框甲、乙、丙中的感應電流分別為I甲、I乙、I丙，則下列判斷正確的是()圖2A．I乙＝2I甲，I丙＝2I甲 B．I乙＝2I甲，I丙＝0C．I乙＝0，I丙＝0 D．I乙＝I甲，I丙＝I甲解析：選BI甲＝eq\f(E甲,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·eq\f(S,2)·eq\f(1,R)＝eq\f(Sk,2R)，I乙＝eq\f(E乙,R)＝eq\f(ΔB,Δt)·S·eq\f(1,R)＝eq\f(Sk,R)，由于丙中磁通量始終為零，故I丙＝0。所以I乙＝2I甲，I丙＝0，只有B正確。3．如圖3甲所示，電路的左側是一個電容為C的電容器，電路的右側是一個環(huán)形導體，環(huán)形導體所圍的面積為S。在環(huán)形導體中有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示。則在0～t0時間內電容器()圖3A．上極板帶正電，所帶電荷量為eq\f(CSB2－B1,t0)B．上極板帶正電，所帶電荷量為eq\f(CB2－B1,t0)C．上極板帶負電，所帶電荷量為eq\f(CSB2－B1,t0)D．上極板帶負電，所帶電荷量為eq\f(CB2－B1,t0)解析：選A在0～t0時間內回路中磁通量增加，由楞次定律知，回路中產生的感應電流方向為逆時針方向，電容器上極板帶正電。由法拉第電磁感應定律知，在0～t0時間內回路中產生的感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,t0)＝eq\f(B2－B1S,t0)，電容器兩極板之間電壓U＝E，電容器所帶電荷量為q＝CU＝eq\f(CSB2－B1,t0)，選項A正確。4．如圖4甲所示，導體棒MN置于水平導軌上，PQMN所圍的面積為S，PQ之間有阻值為R的電阻，不計導軌和導體棒的電阻。導軌所在區(qū)域內存在沿豎直方向的勻強磁場，規(guī)定磁場方向豎直向上為正，在0～2t0時間內磁感應強度的變化情況如圖乙所示，導體棒MN始終處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是()圖4A．在0～t0和t0～2t0時間內，導體棒受到的導軌的摩擦力方向相同B．在0～t0時間內，通過導體棒的電流方向為N到MC．在t0～2t0時間內，通過電阻R的電流大小為eq\f(SB0,Rt0)D．在0～2t0時間內，通過電阻R的電荷量為eq\f(SB0,2R)解析：選B導體棒與導軌圍成的線框面積不變，根據(jù)法拉第電磁感應定律可得，t0～2t0時間內感應電動勢E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)＝eq\f(2SB0,t0)，所以感應電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(2SB0,Rt0)，選項C錯。0～t0時間內豎直向上的磁通量減小，根據(jù)楞次定律知感應電流的磁場方向豎直向上，感應電流的方向為N到M，選項B對。0～t0時間內導體棒有向右運動的趨勢，摩擦力水平向左，t0～2t0時間內導體棒有向左運動的趨勢，摩擦力水平向右，選項A錯。在0～2t0時間內，通過電阻R的電荷量Q＝eq\x\to(I)×Δt＝eq\f(E,R)×Δt＝Seq\f(ΔB,ΔtR)×Δt＝eq\f(SΔB,R)＝eq\f(SB0,R)，選項D錯。對點訓練：導體切割磁感線產生感應電動勢5.(多選)(2015·蘇州模擬)如圖5所示，水平放置的粗糙U形金屬框架上接一個阻值為R0的電阻，放在垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場中，一個半徑為l、質量為m的半圓形硬導體AC在水平恒力F作用下，由靜止開始運動距離d后速度達到v，半圓形導體AC的電阻為r，其余電阻不計，下列說法正確的是()圖5A．UAC＝2BlvB．UAC＝eq\f(2R0Blv,R0＋r)C．電路中產生的電熱Q＝Fd－eq\f(1,2)mv2D．通過R0的電荷量q＝eq\f(2Bld,R0＋r)解析：選BDAC產生的電動勢E＝2Blv，則UAC＝eq\f(ER0,R0＋r)＝eq\f(2R0Blv,R0＋r)，A錯誤，B正確；由功能關系得Fd＝eq\f(1,2)mv2＋Q＋Qμ，C錯誤；此過程中通過R0的電荷量為q＝eq\o(I,\s\up6(－))Δt＝eq\f(\o(E,\s\up6(－)),R0＋r)·Δt＝eq\f(ΔΦ,R0＋r)＝eq\f(2Bld,R0＋r)，D正確。6．如圖6所示，半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中，繞過O點的軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉動，則通過電阻R的電流的方向和大小是(金屬圓盤的電阻不計)()圖6A．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,R)B．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,R)C．由c到d，I＝eq\f(Br2ω,2R)D．由d到c，I＝eq\f(Br2ω,2R)解析：選D由右手定則可知通過電阻R的電流的方向是由d到c；而金屬圓盤產生的感應電動勢E＝eq\f(1,2)Br2ω，所以通過電阻R的電流大小是I＝eq\f(Br2ω,2R)。選項D正確。7．(2016·青島質檢)如圖7所示，虛線區(qū)域內有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場寬度為L，磁感應強度大小為B。總電阻為R的直角三角形導線框，兩條直角邊邊長分別為2L和L，在該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，圖7A．線框中的感應電流方向始終不變B．線框中的感應電流一直在增大C．線框所受安培力方向始終相同D．當通過線框的磁通量最大時，線框中的感應電動勢為零解析：選C該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，穿過線框的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律、安培定則可以判斷線框中的感應電流先沿逆時針方向后沿順時針方向，且始終不為零，由左手定則可以判斷線框在該磁場中一直受到水平向左的安培力作用，故A、D兩項錯，C項正確；該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，導線框切割磁感線的有效長度先增大、后不變、再增大，由E＝Blv及閉合電路的歐姆定律可得線框中的感應電流先增大、后不變、再增大，故B項錯。8．(2015·濟南外國語學校測試)如圖8所示，正方形閉合導線框的質量可以忽略不計，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場。若第一次用0.3s時間拉出，外力所做的功為W1；第二次用0.9s時間拉出，外力所做的功為W2，則()圖8A．W1＝eq\f(1,3)W2 B．W1＝W2C．W1＝3W2 D．W1＝9W2解析：選C設正方形邊長為L，導線框的電阻為R，則導體切割磁感線的邊長為L，運動距離為L，W＝eq\f(E2,R)t＝eq\f(B2L2v2,R)·eq\f(L,v)＝eq\f(B2L3v,R)＝eq\f(B2L4,Rt)，可知W與t成反比，W1＝3W2。選C。對點訓練：通電自感和斷電自感9．(2015·南通模擬)如圖9所示，A、B、C是3個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)較大的線圈(直流電阻可忽略不計)。則()圖9A．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，3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：選A因線圈L的自感系數(shù)較大且直流電阻可忽略不計，S閉合時，A燈立即亮，然后逐漸熄滅，A正確。S閉合時，B燈先不太亮，然后變亮，B錯誤。電路接通穩(wěn)定后，B、C燈亮度相同，A燈不亮，C錯誤。電路接通穩(wěn)定后，S斷開時，C燈逐漸熄滅，D錯誤。10．(2016·無錫模擬)如圖10所示，三個燈泡L1、L2、L3的電阻關系為R1＜R2＜R3，電感線圈L的電阻可忽略，D為理想二極管，開關K從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的是()圖10A．L1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗B．L1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗C．L1立即熄滅，L2、L3均逐漸變暗D．L1、L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗解析：選B開關K處于閉合狀態(tài)時，由于R1＜R2＜R3，則I1＞I2＞I3，開關K從閉合狀態(tài)突然斷開時，電感線圈、L1、L3組成閉合回路，L1逐漸變暗，通過L3的電流由I3變?yōu)镮1，再逐漸減小，故L3先變亮，然后逐漸變暗，而由于二極管的反向截止作用，L2立即熄滅，選項B正確?？键c綜合訓練11.如圖11所示，兩根相距l(xiāng)＝0.4m、電阻不計的平行光滑金屬導軌水平放置，一端與阻值R＝0.15Ω的電阻相連。導軌間x＞0一側存在沿x方向均勻增大的穩(wěn)恒磁場，其方向與導軌平面垂直，變化率k＝0.5T/m，x＝0處磁場的磁感應強度B0＝0.5T。一根質量m＝0.1kg、電阻r＝0.05Ω的金屬棒置于導軌上，并與導軌垂直。棒在外力作用下從x＝0處以初速度v0＝2m/s沿導軌向右運動，運動過程中電阻上消耗的功率不變圖11(1)回路中的電流；(2)金屬棒在x＝2m處的速度；(3)金屬棒從x＝0運動到x＝2m過程中安培力做功的大小。解析：(1)電阻上消耗的功率不變，即回路電流不變，在x＝0處有E＝B0lv0＝0.4V，I＝eq\f(E,R＋r)＝2A。(2)由題意，磁感應強度B＝B0＋kx考慮到電流恒定，在x＝2m處有eq\f(B0lv0,R＋r)＝eq\f(B0＋kxlv,R＋r)得v＝eq\f(2,3)m/s。(3)導體棒受到的安培力F＝BIl＝(B0＋kx)Il＝0.4(1＋x)安培力隨位置線性變化，則安培力做功WF＝eq\f(1,2)[B0＋(B0＋kx)]Ilx代入數(shù)據(jù)得WF＝1.6J。答案：(1)2A(2)eq\f(2,3)m/s(3)1.6J12．(1)如圖12甲所示，兩根足夠長的平行導軌，間距L＝0.3m，在導軌間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B1＝0.5T。一根直金屬桿MN以v＝2m/s的速度向右勻速運動，桿MN始終與導軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r1＝1Ω，導軌的電阻可忽略。求桿MN中產生的感應電動勢E1(2)如圖乙所示，一個匝數(shù)n＝100的圓形線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r2＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強磁場區(qū)域，磁感應強度B2隨時間t變化的關系如圖丙所示。(3)將一個R＝2Ω的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接，然后b端接地。試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢較高？并求出較高的電勢φa。圖12解析：(1)桿MN做