高考物理課標(biāo)版一輪復(fù)習(xí)考點規(guī)范練32法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用

考點規(guī)范練32法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用一、單項選擇題1.如圖所示,a、b兩個閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強磁場,且磁感應(yīng)強度隨時間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則(A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流B.a、b線圈中感應(yīng)電動勢之比為9∶1C.a、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4D.a、b線圈中電功率之比為3∶12.如圖所示,線圈abcd固定于分布均勻的磁場中,磁場方向垂直線圈平面。當(dāng)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化時,該磁場對ab邊的安培力大小恒定。下列描述B隨t變化的圖象中,可能正確的是()3.如圖甲所示,一個圓形線圈的匝數(shù)n=100,線圈面積S=200cm2,線圈的電阻r=1Ω,線圈外接一個阻值R=4Ω的電阻。把線圈放入一方向垂直線圈平面向里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律如圖乙所示。下列說法正確的是()A.線圈中的感應(yīng)電流方向為順時針方向B.電阻R兩端的電壓隨時間均勻增大C.線圈電阻r消耗的功率為4×104WD.前4s內(nèi)通過R的電荷量為4×10-4.如圖所示,A、B是兩個完全相同的燈泡,D是理想二極管,L是帶鐵芯的線圈,其電阻忽略不計。下列說法正確的是()A.S閉合瞬間,A先亮B.S閉合瞬間,A、B同時亮C.S斷開瞬間,B逐漸熄滅D.S斷開瞬間,A閃亮一下,然后逐漸熄滅5.如圖所示,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中,繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計)()A.由c到d,I= B.由d到c,I=C.由c到d,I= D.由d到c,I=6.如圖所示的電路中,L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻不計的線圈,D1、D2和D3是3個完全相同的燈泡,E是內(nèi)阻不計的電源。在t=0時刻,閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后在t1時刻斷開開關(guān)S。規(guī)定以電路穩(wěn)定時流過D1、D2的電流方向為正方向,分別用I1、I2表示流過D1和D2的電流,則下圖中能定性描述電流I隨時間t變化關(guān)系的是()二、多項選擇題7.如圖所示,用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率=k(k<0)。則()A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B.圓環(huán)具有擴張的趨勢C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為D.圖中a、b兩點間的電勢差Uab=8.(2017·課標(biāo)全國Ⅱ)兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直。邊長為0.1m、總電阻為0.005Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于t=0時刻進入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是(A.磁感應(yīng)強度的大小為0.5TB.導(dǎo)線框運動速度的大小為0.C.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向外D.在t=0.4s至t=0.6s這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1N9.如圖所示,兩根足夠長、電阻不計且相距l(xiāng)=0.2m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=37°的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4V的小燈泡,兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強度B=5T、方向垂直斜面向上的勻強磁場。今將一根長為2L、質(zhì)量m=0.2kg、電阻r=1.0Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時,小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=A.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為3m/s2B.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為4m/s2C.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.D.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.10.如圖所示,正方形線框的邊長為l,電容器的電容為C。正方形線框的一半放在垂直于紙面向里的勻強磁場中,當(dāng)磁感應(yīng)強度以k為變化率均勻減小時,下列說法正確的是()A.線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為kl2B.電壓表沒有讀數(shù)C.a點的電勢高于b點的電勢D.電容器所帶的電荷量為零三、非選擇題11.輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m=0.42kg、邊長為l=1m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示,整個過程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10m/s(1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時針還是逆時針;(2)求線圈的電功率;(3)求在t=4s時輕質(zhì)細線上的拉力大小。12.如圖所示,兩條相距l(xiāng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面(紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻;一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上;在電阻、導(dǎo)軌和金屬棒中間有一面積為S的區(qū)域,區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場,磁感應(yīng)強度大小B1隨時間t的變化關(guān)系為B1=kt,式中k為常量;在金屬棒右側(cè)還有一勻強磁場區(qū)域,區(qū)域左邊界MN(虛線)與導(dǎo)軌垂直,磁場的磁感應(yīng)強度大小為B0,方向也垂直于紙面向里。某時刻,金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動,在t0時刻恰好以速度v0越過MN,此后向右做勻速運動。金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好,它們的電阻均忽略不計。求:(1)在t=0到t=t0時間間隔內(nèi),流過電阻的電荷量的絕對值;(2)在時刻t(t>t0)穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小。##考點規(guī)范練32法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用1.B解析由楞次定律可判斷,兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流均沿逆時針方向,選項A錯誤;由E=nS,S=l2,R=ρ,I=,P=,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,選項B正確,選項C、D錯誤。2.B解析磁場對ab邊的安培力大小F=BIL,若磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t增大,則電流I必是逐漸減小,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化率必須逐漸減小,所以選項B正確,A、D錯誤;若磁場的磁感應(yīng)強度B逐漸減小,則電流I必須隨時間t增大,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化率必須逐漸增大,所以選項C錯誤。3.C解析由楞次定律可知,線圈中的感應(yīng)電流方向為逆時針方向,選項A錯誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定為E==0.1V,電阻R兩端的電壓不隨時間變化,選項B錯誤;回路中電流I==0.02A,線圈電阻r消耗的功率為P=I2r=4×104W,選項C正確;前4s內(nèi)通過R的電荷量為q=It=04.D解析D是理想二極管,具有單向?qū)?、反向截止作?S閉合瞬間,A不亮,故A、B錯誤;S斷開瞬間,B立即熄滅,A閃亮一下,然后逐漸熄滅,故C錯誤,D正確。5.D解析由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=Br2ω,所以通過電阻R的電流大小是I=。選項D正確。6.C解析L的直流電阻不計,電路穩(wěn)定后通過D1的電流是通過D2、D3電流的2倍。閉合開關(guān)瞬間,D2立即變亮,由于L的阻礙作用,D1逐漸變亮,即I1逐漸變大。在t1時刻斷開開關(guān)S,L產(chǎn)生自感電動勢,與D1、D2和D3形成回路,所以通過D2、D3的電流反向,且是從I1逐漸減小的,I1方向不變,故選C。7.BD解析磁通量均勻減少,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流,選項A錯誤;由于磁通量減小,根據(jù)“增縮減擴”的原理,線圈有擴張的趨勢,選項B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為,則圓環(huán)中的電流大小為I=,選項C錯誤;由于內(nèi)電路和外電路電阻等大,所以Uab=,選項D正確。8.BC解析cd邊進入磁場向右運動切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為順時針,由右手定則可知,磁感應(yīng)強度方向垂直紙面向外,故選項C正確;導(dǎo)線框在磁場中一直做勻速直線運動,線框的邊長L=0.1m,由Et圖象可知,bc邊進入磁場的時間為0.2s,所以線框的運動速度v=m/s=0.5m/s,故選項B正確;由Et圖象可知,t=0至t=0.2s,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E=0.01V,由E=BLv得B=0.2T,故選項A錯誤;t=0.4s至t=0.6s,線框受到的安培力F=BL=9.BD解析金屬棒剛開始運動時初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsinθμmgcosθ=ma,代入數(shù)據(jù)得a=4m/s2,故選項A錯誤,B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度為v,感應(yīng)電動勢為E(金屬棒的有效長度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsinθ=BIl+μmgcosθ,由閉合電路歐姆定律得I=,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=BLv,聯(lián)立解得v=4.8m10.BC解析由于線框的一半放在磁場中,因此線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為,A錯誤;由于線框所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是恒定的,且線框連接了一個電容器,相當(dāng)于電路斷路,沒有電流通過電壓表(電壓表的工作原理是電流流過表頭),所以電壓表兩端無電壓,電壓表沒有讀數(shù),B正確;根據(jù)楞次定律可以判斷,a點的電勢高于b點的電勢,C正確;由C=可知,電容器所帶電荷量Q=C,D錯誤。11.解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向為逆時針方向。(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=n=n·l2=0.5V則P==0.25W(3)I==0F安=nBIl,方向向上,當(dāng)t=0.4s時,磁感應(yīng)強度B=0.6T則F安+F拉=mg聯(lián)立解得F拉=1.2N。答案(1)逆時針(2)0.25W(3)1.2N12.解析(1)在金屬棒未越過MN之前,t時刻穿過回路的磁通量為Φ=ktS①設(shè)在從t時刻到t+Δt的時間間隔內(nèi),回路磁通量的變化量為ΔΦ,流過電阻R的電荷量為Δq。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有ε=②根據(jù)歐姆定律有i=③根據(jù)電流的定義有i=④聯(lián)立①②③④式得|Δq|=Δt⑤由⑤式得,在t=0到t=t0的時間間隔內(nèi),流過電阻R的電荷量q的絕對值為|q|=。⑥(2)當(dāng)t>t0時,金屬棒已越過MN。由于金屬棒在MN右側(cè)做勻速運動,有f=F⑦式中,f是外加水平恒力,F是勻強磁場施加的安培力。設(shè)此時回路中的電流為I,F的大小為F=B0lI⑧此時金屬棒與MN之間的距離為s=