全国卷物理高考高三总复习物理阶段性测试模拟测试题考点36 法拉第电磁感应定律 自感 涡流Word文档格式.docx

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答案　C

解析　根据法拉第电磁感应定律E＝n

，感应电动势的大小与线圈的匝数、磁通量的变化率（磁通量变化的快慢）成正比，所以A、B选项错误，C正确；

因不知原磁场变化趋势（增强或减弱），故无法用楞次定律确定感应电流产生的磁场的方向，D错误。

2.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；

磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0。

使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。

现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。

为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率

的大小应为（　　）

A.

B.

C.

D.

解析　设圆的半径为r，当其绕过圆心O的轴匀速转动时，圆弧部分不切割磁感线，不产生感应电动势，而在转过半周的过程中仅有一半直径在磁场中，产生的感应电动势E＝B0r

＝B0r·

＝

B0r2ω；

当线框不动时，E′＝

·

。

由闭合电路欧姆定律得I＝

，要使I＝I′，必须使E＝E′，即

，C正确。

3．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，电阻为R，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。

在Δt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀增大到2B。

在此过程中，通过线圈导线某个横截面的电荷量为（　　）

＝n

S＝n

a2＝

，q＝IΔt＝

Δt＝

，故选C。

4．如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S。

在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示。

则在0～t0时间内电容器（　　）

A．上极板带正电，所带电荷量为

B．上极板带正电，所带电荷量为

C．上极板带负电，所带电荷量为

D．上极板带负电，所带电荷量为

答案　A

解析　在0～t0时间内回路中磁通量增加，由楞次定律知，回路中产生的感应电流方向为逆时针方向，电容器上极板带正电。

由法拉第电磁感应定律知，在0～t0时间内回路中产生的感应电动势E＝

，电容器两极板之间电压U＝E，电容器所带电荷量为q＝CU＝

，选项A正确。

5.如图所示电路中，L是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、b为L上的左右两端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来电键K是闭合的，三个灯泡均在发光。

某时刻将电键K打开，则下列说法正确的是（　　）

A．a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭

B．b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

C．a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

D．b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭

答案　B

解析　电键K闭合稳定时，电感线圈支路的总电阻较B、C灯支路电阻小，故流过A灯的电流I1大于流过B、C灯的电流I2，且电流方向由a到b，a点电势高于b点。

当电键K打开，由于与电源断开，电感线圈会产生自感现象，相当于电源，由楞次定律可得b点电势高于a点，阻碍流过A灯的电流减小，瞬间流过B、C灯支路的电流比原来的大，故B、C灯闪亮一下后再缓慢熄灭，故B正确。

6.（多选）如图所示，三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，在外力作用下，使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨与金属杆均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是（　　）

A．电路中的感应电流大小不变

B．电路中的感应电动势大小不变

C．电路中的感应电动势逐渐增大

D．电路中的感应电流逐渐减小

答案　AC

解析　设金属杆从O开始运动到如题图所示位置所经历的时间为t，∠EOF＝θ，则金属杆切割磁感线的有效长度L⊥＝OBtanθ，故E＝BL⊥v＝Bv·

vttanθ＝Bv2tanθ·

t，即电路中电动势与时间成正比，C选项正确；

电路中电流I＝

而L等于电路中三条边的总长度，即L＝vt＋vt·

tanθ＋

＝vt

，所以I＝

＝恒量，所以A正确。

7.如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中，绕过O点的轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的方向和大小是（金属圆盘的电阻不计）（　　）

A．由c到d，I＝

B．由d到c，I＝

C．由c到d，I＝

D．由d到c，I＝

答案　D

解析　由右手定则可知通过电阻R的电流的方向是由d到c；

而金属圆盘产生的感应电动势E＝Br

＝Br·

ω·

Br2ω，所以通过电阻R的电流大小是I＝

选项D正确。

8.（多选）一个面积S＝4×

10－2m2、匝数n＝100的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是（　　）

A．在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化率等于0.08Wb/s

B．在开始的2s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零

C．在开始的2s内线圈中产生的感应电动势等于8V

D．在第3s末线圈中的感应电动势等于零

解析　由图知，前2s内

＝2T/s，所以

S＝2×

4×

10－2Wb/s＝0.08Wb/s,A选项正确；

在开始的2s内磁感应强度B由2T减到0，又从0向相反方向增加到2T，所以这2s内的磁通量的变化量ΔФ＝ΔB·

s＝4×

10－2＝0.16Wb，B选项错误；

在开始的2s内E＝n

＝100×

0.08V＝8V，C选项正确；

第3s末的感应电动势等于2～4s内的平均感应电动势，E＝n

S＝100×

2×

10－2V＝8V，D选项错误。

9．（多选）半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。

圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。

杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由θ确定，如图所示。

则（　　）

A．θ＝0时，杆产生的电动势为2Bav

B．θ＝

时，杆产生的电动势为

Bav

C．θ＝

时，杆受的安培力大小为

D．θ＝0时，杆受的安培力大小为

解析　θ＝0时，杆产生的电动势E＝BLv＝2Bav，故A正确；

θ＝

时，根据几何关系得出此时导体棒的有效切割长度是a，所以杆产生的电动势为Bav，故B错误；

时，电路中的总电阻是

aR0，所以杆受的安培力大小为F′＝BI′L′＝

，故C正确；

θ＝0时，由于单位长度的电阻均为R0，所以电路中的总电阻为（2＋π）aR0，所以杆受到的安培力大小为F＝BIL＝B·

2a

，故D错误。

二、真题与模拟

10．2016·

全国卷Ⅱ]（多选）法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。

铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。

圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。

圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（　　）

A．若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定

B．若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动

C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化

D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍

答案　AB

解析　设圆盘的半径为r，圆盘转动的角速度为ω，则圆盘转动产生的电动势为E＝

Br2ω，可知转动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，A项正确；

根据右手定则可知，从上向下看，圆盘顺时针转动，圆盘中电流由边缘指向圆心，即电流沿a到b的方向流动，B项正确；

圆盘转动方向不变，产生的电流方向不变，C项错误；

若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由P＝I2R可知，电阻R上的热功率变为原来的4倍，D项错误。

11．2016·

江苏高考]（多选）电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。

下列说法正确的有（　　）

A．选用铜质弦，电吉他仍能正常工作

B．取走磁体，电吉他将不能正常工作

C．增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势

D．弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化

答案　BCD

解析　由于铜质弦不能被磁化，振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，因此电吉他不能正常工作，A错误。

取走磁体，没有磁场，金属弦不能被磁化，弦振动时不能产生变化的磁场，线圈不能产生感应电流，电吉他就不能正常工作，B正确。

增加线圈的匝数，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势会增大，C正确。

弦振动过程中，线圈中的磁场方向不变，但磁通量一会儿增大，一会儿减小，产生的感应电流方向不断变化，D正确。

12．2016·

北京高考]如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。

磁感应强度B随时间均匀增大。

两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb。

不考虑两圆环间的相互影响。

下列说法正确的是（　　）

A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向

B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向

C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向

D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向

解析　原磁场方向向外，当磁场均匀增大时，在圆环中产生与原磁场方向相反的感应磁场，由安培定则可知感应电流的方向为顺时针，由法拉第电磁感应定律得E＝n

S＝

πr2，故Ea∶Eb＝4∶1，B正确。

13．2016·

浙江高考]如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（　　）

A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流

B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1

C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4

D．a、b线圈中电功率之比为3∶1

解析　根据楞次定律可判断，感应电流为逆时针方向，A错误。

根据E＝n

S可知Ea∶Eb＝Sa∶Sb