高考物理一輪基礎復習 法拉第電磁感應定律、自感和渦流1

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法拉第電磁感應定律、自感和渦流一、選擇題(每小題5分，共40分)1位于直流長直導線近旁的兩根平行鐵軌A和B，與長直導線平行且在同一水平面上，在鐵軌A、B上套有兩段可以自由滑動的導體CD和EF，如圖所示，若用力使導體EF向右運動，則導體CD將()A保持不動B向右運動C向左運動D先向右運動，后向左運動解析B當EF向右運動時，由右手定則，可判斷產(chǎn)生FECD方向的感應電流由左手定則可判斷CD受安培力方向向右，則CD向右運動2.如圖所示，勻強磁場的方向垂直于電路所在平面，導體棒ab與電路接觸良好當導體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中()A感應電動勢將變大B燈泡L的亮度變大C電容器C的上極板帶負電D電容器兩極板間的電場強度將減小解析AB設導體棒ab的加速度為a，則導體棒產(chǎn)生的感應電動勢EBlat，隨時間增大，則E增大A正確；由燈泡的功率P可知B正確由右手定則可判定a端為感應電動勢正極，電容器C上極板帶正電荷，此時電容器處于充電狀態(tài)，則電容器兩極板間的電場強度將增大，C、D錯誤3.如圖所示，同一平面內(nèi)的三條平行導線串有兩個電阻R和r，導體棒PQ與三條導線接觸良好；勻強磁場的方向垂直紙面向里導體棒的電阻可忽略當導體棒向左滑動時，下列說法正確的是()A流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由b到aB流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由b到aC流過R的電流為由d到c，流過r的電流為由a到bD流過R的電流為由c到d，流過r的電流為由a到b解析B由右手定則可以判斷出導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電流的方向，從而得出感應電動勢的方向由電流分支和各點電勢高低的判斷得出正確答案為B.4如下圖所示，三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在不同的有界勻強磁場，虛線表示環(huán)的某條直徑已知所有磁場的磁感應強度隨時間變化的關系都滿足Bkt，方向如圖所示測得A環(huán)中感應電流強度為I，則B環(huán)和C環(huán)內(nèi)感應電流強度分別為()AIBI，IC0 BIBI，IC2ICIB2I，IC2I DIB2I，IC0解析D由Esks，則EAks.IAI；EBks，則IB2I；ECks(ks)0，IC0.只有D正確5如圖所示，有兩個相鄰的勻強磁場，寬度均為L，方向垂直紙面向外，磁感應強度大小分別為B、2B.邊長為L的正方形線框從位置甲勻速穿過兩個磁場到位置乙規(guī)定感應電流逆時針方向為正，則感應電流i隨時間t變化的圖象是下圖中的()解析D0時間內(nèi)，正方形線框右邊切割磁感線，產(chǎn)生順時針方向、大小為I的感應電流，且方向為負.2時間內(nèi)，正方形線框右邊在磁感應強度為2B的磁場中切割磁感線，產(chǎn)生順時針方向、大小為2I的感應電流，正方形線框左邊在磁感應強度為B的磁場中切割磁感線，產(chǎn)生逆時針方向、大小為I的感應電流，故線框在這段時間內(nèi)產(chǎn)生順時針方向、大小為I的感應電流，且方向為負.23時間內(nèi)，正方形線框左邊在磁感應強度為2B的磁場中切割磁感線，產(chǎn)生逆時針方向、大小為2I的感應電流，且方向為正正確選項應是D.6如圖所示，垂直紙面的正方形勻強磁場區(qū)域內(nèi)，有一位于紙面的、電阻均勻的正方形導體框abcd，現(xiàn)將導體框分別朝兩個方向以v、3v速度勻速拉出磁場，則導體框從兩個方向移出磁場的兩過程中()A導體框中產(chǎn)生的感應電流方向相同B導體框中產(chǎn)生的焦耳熱相同C導體框ad邊兩端電勢差相同D通過導體框截面的電荷量相同解析AD由右手定則判斷出兩種拉動方式，電流的方向相同，A正確當導體框以速度v0拉出磁場時，產(chǎn)生的熱量QI2Rt()2RtB2l3v0/R，可見，兩種方式產(chǎn)生的熱量不同，B錯以v、3v速度勻速拉出磁場時，導體框ad邊兩端電勢差分別是Blv、Blv，C錯通過導體框截面的電荷量qIt相同，D正確7.在勻強磁場中，有一個接有電容器的單匝導線回路，如圖所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁場以5102 T/s的速率增加，則()A電容器上極板帶正電，帶電荷量為6105 CB電容器上極板帶負電，帶電荷量為6105 CC電容器上極板帶正電，帶電荷量為6109 CD電容器上極板帶負電，帶電荷量為6109 C解析C電容器兩極板間的電勢差U等于感應電動勢E，由法拉第電磁感應定律，可得EL1L22104 V，電容器的帶電荷量QCUCE6109 C，再由楞次定律可知上極板的電勢高，帶正電，C項正確8.如圖所示，P、Q是兩個完全相同的燈泡，L是直流電阻為零的純電感，且自感系數(shù)L很大C是電容較大且不漏電的電容器，下列判斷正確的是()AS閉合時，P燈亮后逐漸熄滅，Q燈逐漸變亮BS閉合時，P燈、Q燈同時亮，然后P燈變暗，Q燈變得更亮CS閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈立即熄滅DS閉合，電路穩(wěn)定后，S斷開時，P燈突然亮一下，然后熄滅，Q燈逐漸熄滅解析D當S閉合時，通過自感線圈的電流逐漸增大而產(chǎn)生自感電動勢，故通過P、Q的電流幾乎相同，故兩燈同時亮，當電流穩(wěn)定時，燈泡P被短路而熄滅，此時通過燈泡Q的電流變大，故Q變亮；當S斷開時，燈泡P與自感線圈L組成了閉合回路，燈泡P中的電流先增大后減小至零，故閃亮一下熄滅，電容器與燈泡Q組成閉合回路，電容器放電，故燈泡Q逐漸熄滅，選項D正確二、非選擇題(共60分)9.(8分)如圖所示，金屬棒ab置于水平放置的U形光滑導軌上，在ef右側(cè)存在有界勻強磁場B，磁場方向垂直導軌平面向下，在ef左側(cè)的無磁場區(qū)域cdef內(nèi)有一半徑很小的金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導軌在同一平面內(nèi)當金屬棒ab在水平恒力F作用下從磁場左邊界ef處由靜止開始向右運動后，圓環(huán)L有_(填“收縮”或“擴張”)趨勢，圓環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的感應電流_(填“變大”“變小”或“不變”)解析由于金屬棒ab在恒力F的作用下向右運動，則abcd回路中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流，則在圓環(huán)處產(chǎn)生垂直于紙面向外的磁場，隨著金屬棒向右加速運動，圓環(huán)的磁通量將增大，依據(jù)楞次定律可知，圓環(huán)將有收縮的趨勢以阻礙圓環(huán)磁通量的增大；又由于金屬棒向右運動的加速度減小，單位時間內(nèi)磁通量的變化率減小，所以在圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電流不斷減小【答案】收縮變小10(16分)如圖所示，質(zhì)量為m100 g的鋁環(huán)，用細線懸掛起來，環(huán)中央距地面高度h0.8 m，有一質(zhì)量為M200 g的小磁鐵(長度可忽略)，以v010 m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)，落地點距鋁環(huán)原位置的水平距離為3.6 m，則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(小磁鐵穿過鋁環(huán)后的運動看做平拋運動)：(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜？(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為v2 m/s，在磁鐵穿過鋁環(huán)的整個過程中，環(huán)中產(chǎn)生了多少電能？(g10 m/s2)解析(1)由楞次定律可知，當小磁鐵向右運動時，鋁環(huán)向右偏斜(阻礙相對運動)(2)由磁鐵穿過鋁環(huán)飛行的水平距離可求出穿過后的速度v m/s9 m/s，由能量守恒可得：W電MvMv2mv21.7 J.【答案】(1)向右偏斜(2)1.7 J11(18分)如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，一個磁感應強度B0.50 T的勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P間連接阻值為R0.30 的電阻，長為L0.40 m、電阻為r0.20 的金屬棒ab緊貼在導軌上現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，通過傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離，其下滑距離與時間的關系如下表所示，導軌電阻不計(g10 m/s2)求：時間t(s)00.100.200.300.400.500.600.70下滑距離x(m)00.100.300.701.201.702.202.70(1)在前0.4 s的時間內(nèi)，金屬棒ab電動勢的平均值(2)金屬棒的質(zhì)量(3)在前0.7 s的時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量解析(1)0.6 V.(2)從表格中數(shù)據(jù)可知，0.3 s后棒做勻速運動速度v5 m/s.由mgF0，F(xiàn)BIL，I，EBLv，解得m0.04 kg.(3)棒在下滑過程中，有重力和安培力做功，克服安培力做的功等于回路的焦耳熱則：mgxQmv20，QRQ.解得QR0.348 J.【答案】(1)0.6 V(2)0.04 kg(3)0.348 J12(18分)如圖所示，兩平行長直金屬導軌置于豎直平面內(nèi)，間距為L，導軌上端有阻值為R的電阻，質(zhì)量為m的導體棒垂直跨放在導軌上，并擱在支架上，導軌和導體棒電阻不計，接觸良好，且無摩擦在導軌平面內(nèi)有一矩形區(qū)域的勻強磁場，方向垂直紙面向里，磁感應強度為B.開始時導體棒靜止，當磁場以速度v勻速向上運動時，導體棒也隨之開始運動，并很快達到恒定的速度，此時導體棒仍處在磁場區(qū)域內(nèi)，試求：(1)導體棒的恒定速度(2)導體棒以恒定速度運動時，電路中消耗的電功率解析(1)設棒速度為v，有EBL(vv)，F(xiàn)安BIL.棒受力平衡有：mgF安，聯(lián)立得：vv，方向向上(2)P，聯(lián)立得：P.【答案】(1)v，方向向上(2)- 6 -