高考物理一轮复习 专题 法拉第电磁感应定律 自感 涡流专项练习-人教版高三全册物理试题.doc

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1、法拉第电磁感应定律 自感 涡流一、选择题(15题为单项选择题，69题为多项选择题)1. (2015海南单科，2)如图1，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E。则等于()图1A. B. C1 D.2.在如图2所示的电路中，A1、A2、A3为额定功率、额定电压均相同的三个灯泡，L为电阻不计、自感系数很大的线圈。则下列说法正确的是()图2A开关S闭合的瞬间，三个灯同时

2、亮B开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮C开关S断开的瞬间，A2、A3同时熄灭，A1逐渐熄灭D开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，A2闪亮一下再逐渐熄灭3(2017贵州七校联考)如图3所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则()图3AUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dBUBlv，流过定值电阻R的感应

3、电流由d到bCUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dDUBlv，流过定值电阻R的感应电流由d到b4. (2016湖南雅礼中学一模)一个边长为L的正方形导线框在倾角为的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中。如图4所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远。下列说法正确的是()图4A线框进入磁场的过程，b点的电势比a点高B线框进入磁场的过程一定是减速运动C线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能D线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等5.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空

4、间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图5所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()图5A两导线环内所产生的感应电动势相等BA环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势C流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为14D流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为116如图6所示，水平放置的光滑金属长导轨MM和NN之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，虚线为两区域的分界线。一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计。若金属棒ab在

5、恒定外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处，下列说法正确的是()图6A当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向B当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向C金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零D金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx7如图7所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是()图7AB灯立即熄灭BA灯将比原来更亮一下后熄灭C有电流通过B灯，方向为cdD有电流通过A灯，方向为ba

6、8如图8所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()图8A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯9如图9所示，质量为m的金属导体棒与跨过定滑轮的轻绳相连(滑轮与穿过其中的金属杆绝缘)，一恒力F作用在绳上，导体棒从静止开始沿倾角为、宽度为L的足够长光滑金属导轨上滑，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。在F的作用下，金属导体棒沿斜面向上滑动h时，流过导体棒的电流恰好开始稳定，导体棒电阻为R，其余电阻不计，则()图9A导体棒ab先做变加速直线运动，最终做

7、匀速直线运动B最终稳定时回路中的电流为C整个过程中产生的电热为FhD最终稳定时金属导体棒的速度为v二、非选择题10如图10所示，两根相距L0.4 m且平行的足够长光滑导轨水平放置，导轨间接一阻值为R2 的电阻，一根质量为m3 kg、电阻为r1 的金属杆ab，始终与导轨保持垂直接触，处于磁感应强度大小为B0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨电阻不计。现给杆一水平向右的初速度v06 m/s。图10(1)开始运动的瞬间，金属杆ab两端的电压及杆中的电流分别是多大？(2)当杆中产生的热量Q10 J时，杆的速度有多大？11(2016梅州模拟)如图11所示，粗糙斜面的倾角37，半径r0.5 m的圆形

8、区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数n10匝的刚性正方形线框abcd通过松弛的柔软导线与一个额定功率P1.25 W的小灯泡L相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。已知线框质量m2 kg，总电阻R01.25 ，边长L2r，与斜面间的动摩擦因数0.5。从t0时起，磁场的磁感应强度按B2t(T)的规律变化。开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：图11(1)线框不动时，回路中的感应电动势E；(2)小灯泡正常发光时的电阻R；(3)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q。12如图

9、12所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L，与水平面间的夹角为，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R2r的电阻，整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端，其中棒ab靠在挡板上，棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速运动。已知每根金属棒质量为m、电阻为r，导轨电阻不计，棒与导轨始终接触良好。求：图12(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；(2)棒ab对挡板压力为零时，电阻R的电功率；(3)棒ab运动前，拉力F随时间t的变化关系。参考答案1.解析设折弯前导体切割磁感线的长度为

10、L，运动产生的感应电动势为EBLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为LL，故产生的感应电动势为EBLvBLvE，所以，B正确。答案B2.解析开关S闭合的瞬间，流过线圈L的电流要增大，此时线圈产生自感电动势阻碍电流增大，则开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮，A错误，B正确；当电路稳定时，由于线圈的直流电阻不计，流过A1、A2两灯泡的电流相等，开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，此时L、A1、A2构成一闭合回路，线圈由于自感现象要阻碍原电流的减小，灯泡A1、A2逐渐熄灭。C、D均错误。答案B3.解析由右手定则可知，通过MN的电流方向为NM，电路闭合，流过电阻R的电流方向由b到d，B、D

11、项错误；导体杆切割磁感线产生的感应电动势EBlv，导体杆为等效电源，其电阻为等效电源内电阻，由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可知，UIRRBlv，A项正确，C项错。答案A4.解析线框进入磁场的过程，ab边相当于电源，由右手定则知a点电势高于b点电势，选项A错误；线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速，选项B错误；由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能，选项C错误；通过导线横截面的电荷量qtt，与下落高度无关，选项D正确。答案D5.解析某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则BS，由ES(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环

12、，有1，所以A正确，B错误；I，R(S1为导线的横截面积)，l2r，所以，C、D错误。答案A6.解析金属棒的运动方向不变，磁场方向反向，则电流方向反向，A正确；电流方向反向，磁场也反向时，安培力的方向不变，B错误；由q知，因为初、末状态磁通量相等，所以通过电阻R的电荷量等于零，C正确；由于金属棒匀速运动，所以动能不变，即外力做功全部转化为电热，Q2Fx，D错误。答案AC7.解析S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈L没有自感作用，可知线圈L的电阻也为R，在S2、S1都闭合且稳定时，IAIB，当S2闭合、S1突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A灯的

13、电流方向变为ba，但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象，故选项D正确，B错误；由于定值电阻R没有自感作用，故断开S1时，B灯立即熄灭，选项A正确，C错误。答案AD8.解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱。所以选项A、B正确，C、D错误。答案AB9.解析开始阶段，随导体棒速度的增大，其受到的安培力F也随之增大，导体棒的加速度逐渐减小，当Fmgsin F时，加速度为零，流过导体棒的电流稳定，导体棒将

14、匀速上滑，故A正确；最终稳定时，由共点力平衡条件可知Fmgsin F，又FBIL，解得I，故B正确；由EBLv，I，可得v，故D正确；力F做的功一部分转化为导体棒的机械能，剩余的转化为内能，故C错误。答案ABD10.解析(1)开始运动的瞬间，金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势大小为EBLv01.2 V杆中的感应电流大小为I0.4 A杆两端的电压为UIR0.8 V(2)由焦耳定律得杆和电阻R上产生的焦耳热之比为12则电路中产生的总焦耳热Q总30 J由能量守恒得mvQ总mv2代入数据，得此时杆的速度大小为v4 m/s。答案(1)0.8 V0.4 A(2)4 m/s11.解析(1)由法拉第电磁感应

15、定律有Ennr22.5 V。(2)小灯泡正常发光，有PI2R由闭合电路欧姆定律有EI(R0R)即P()2R代入数据解得R1.25 。(3)当线框恰好要运动时，设磁场的磁感应强度大小为B对线框bc边处于磁场中的部分受力分析安培力F安nBI2r由共点力的平衡条件有mgsin F安Ff2nBIrmgcos 解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小B0.4 T可得线框在斜面上可保持静止的时间t s小灯泡产生的热量QPt1.25 J3.14 J。答案(1)2.5 V(2)1.25 (3)3.14 J12.解析(1)棒ab对挡板的压力为零时，受力分析可得BIabLmgsin 设经时间t0棒ab对挡板的压力为零，棒cd产生的电动势为E，则EBLat0IR外rIabI解得：t0(2)棒ab对挡板压力为零时，cd两端电压为UcdEIr解得：Ucd此时电阻R的电功率为P解得：P(3)对cd棒，由牛顿第二定律得：FBILmgsin maI解得：Fm(gsin a)t答案(1)(2)(3)m(gsin a)t