届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.docx

届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.docx

《届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.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届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.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

届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

法拉第电磁感应定律自感涡流

一、选择题（1～5题为单项选择题，6～9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1

A.

B.

C．1D.

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2

A．开关S闭合的瞬间，三个灯同时亮

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3

A．U＝

Blv，流过定值电阻R的感应电流由b到d

B．U＝

Blv，流过定值电阻R的感应电流由d到b

C．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由b到d

D．U＝Blv，流过定值电阻R的感应电流由d到b

4.（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θ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4

A．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rA∶rB＝2∶1，在两导线环包围的空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5

A．两导线环内所产生的感应电动势相等

B．A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1∶4

D．流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为1∶1

6．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6

A．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Fx

7．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7

A．B灯立即熄灭

B．A灯将比原来更亮一下后熄灭

C．有电流通过B灯，方向为c→d

D．有电

流通过A灯，方向为b→a

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8

A．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θ、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9

A．导体棒ab先做变加速直线运动，最终做匀速直线运动

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Fh

D．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L＝0.4m且平行的足够长光滑导轨水平放置，导轨间接一阻值为R＝2Ω的电阻，一根质量为m＝3kg、电阻为r＝1Ω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B＝0.5T、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v0＝6m/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Q＝10J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θ＝37°，半径r＝0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。

一个匝数n＝10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P＝1.25W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m＝2kg，总电阻R0＝1.25Ω，边长L＞2r，与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5。

从t＝0时起，磁场的磁感应强度按B＝2－

t（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10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

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θ，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R＝2r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L，运动产生的

感应电动势为E＝BLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为L′＝

＝

L，故产生的感应电动势为E′＝BL′v＝B·

Lv＝

E，所以

＝

，B正确。

答案　B

2.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　B

3.解析　由右手定则可知，通过MN的电流方向为N→M，电路闭合，流过电阻R的电流方向由b到d，B、D项错误；导体杆切割磁感线产生的感应电动势E＝Blv，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，U＝IR＝

·R＝

Blv，A项正确，C项错。

答案　A

4.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q＝

·Δt＝

·Δt＝

，与下落高度无关，选项D正确。

答案　D

5.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Φ＝BS，由E＝

＝

S（S为磁场区域面积），对A、B两导线环，有

＝1，所以A正确，B错误；I＝

，R＝ρ

（S1为导线的横截面积），l＝2πr，所以

＝

＝

，C、D错误。

答案　A

6.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，Q＝2Fx，D错误。

答案　AC

7.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，IA＝IB，当S2闭合、S1突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A灯的电流方向变为b→a，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　AD

8.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　AB

9.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F＝mgsinθ＋F′时，加速度为零，流过导体棒的电流稳定，导体棒将匀速上滑，故A正确；最终稳定时，由共点力平衡条件可知F＝mgsinθ＋F′，又F′＝BIL，解得I＝

，故B正确；由E＝BLv，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　ABD

10.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E＝BLv0＝1.2V

杆中的感应电流大小为I＝

＝0.4A

杆两端的电压为U＝IR＝0.8V

（2）由焦耳定律得杆和电阻R上产生的焦耳热之比为1∶2

则电路中产生的总焦耳热Q总＝30J

由能量守恒得

mv

＝Q总＋

mv2

代入数据，得此时杆的速度大小为v＝4m/s。

答案　

（1）0.8V　0.4A　

（2）4m/s

11.解析　

（1）由法拉第电磁感应定律有

E＝n

＝n

×

πr2＝2.5V。

（2）小灯泡正常发光，有P＝I2R

由闭合电路欧姆定律有E＝I（R0＋R）

即P＝（

）2R

代入数据解得R＝1.25Ω。

（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＝nB′I×2r

由共点力的平衡条件有

mgsinθ＝F安＋Ff＝2nB′Ir＋μmgcosθ

解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小B′＝0.4T

可得线框在斜面上可保持静止的时间t＝

s

小灯