高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 課后分級演練29 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象

課后分級演練(二十九) 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象【A級基礎(chǔ)練】1.如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)K與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場B中兩板間放一臺小型壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球K沒有閉合時傳感器有示數(shù)，K閉合時傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话雱t線圈中磁場B的變化情況和磁通量的變化率分別為()A正在增強，B正在增強，C正在減弱，D正在減弱，解析：B根據(jù)K閉合時傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，推出帶正電小球受向上的電場力，即上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，線圈感應(yīng)電動勢的方向從上極板經(jīng)線圈流向下極板，根據(jù)安培定則知感應(yīng)磁場的方向向下，與原磁場方向相反，又由楞次定律得線圈中磁場正在增強；對小球受力分析得q，其中感應(yīng)電動勢En，代入得，故B正確2如圖甲所示，電路的左側(cè)是一個電容為C的電容器，電路的右側(cè)是一個環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S，在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示則在0t0時間內(nèi)，電容器()A上極板帶正電；所帶電荷量為B上極板帶正電，所帶電荷量為C上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為D上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為解析：A由題圖乙可知，B增大，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿逆時針方向，故電容器上極板帶正電，En，QCE，故A正確3.(多選)法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖如圖所示銅圓盤安裝在豎直的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中圓盤旋轉(zhuǎn)時，關(guān)于流過電阻R的電流，下列說法正確的是()A若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度恒定，則電流大小恒定B若從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，則電流沿a到b的方向流動C若圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，角速度大小發(fā)生變化，則電流方向可能發(fā)生變化D若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流在R上的熱功率也變?yōu)樵瓉淼?倍解析：AB設(shè)圓盤的半經(jīng)為r，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為，則圓盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的電動勢為EBr2，可知，轉(zhuǎn)動的角速度恒定，電動勢恒定，電流恒定，A項正確；根據(jù)右手定則可知，從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，圓盤中電流由邊緣指向圓心，即電流沿a到b的方向流動，B項正確；圓盤轉(zhuǎn)動方向不變，產(chǎn)生的電流方向不變，C項錯誤；若圓盤轉(zhuǎn)動的角速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則電動勢變?yōu)樵瓉淼?倍，電流變?yōu)樵瓉淼?倍，由PI2R可知，電阻R上的熱功率變?yōu)樵瓉淼?6倍，D項錯誤4.如圖為無線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖，線圈匝數(shù)為n，面積為S.若在t1到t2時間內(nèi)，勻強磁場平行于線圈軸線向右穿過線圈，其磁感應(yīng)強度大小由B1均勻增加到B2，則該段時間線圈兩端a和b之間的電勢差ab()A恒為B從0均勻變化到C恒為D從0均勻變化到解析：C根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，Enn，由楞次定律可以判斷a點電勢低于b點電勢，所以a、b兩點之間的電勢差為n，C項正確5隨著新能源轎車的普及，無線充電技術(shù)得到進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用一般給大功率電動汽車充電時利用的是電磁感應(yīng)原理如圖所示，由地面供電裝置(主要裝置有線圈和電源)將電能傳送至電動車底部的感應(yīng)裝置(主要裝置是線圈)，該裝置使用接收到的電能對車載電池進(jìn)行充電，供電裝置與車身接收裝置之間通過磁場傳送能量，由于電磁輻射等因素，其能量傳輸效率只能達(dá)到90%左右無線充電樁一般采用平鋪式放置，用戶無需下車、無需插電即可對電動車進(jìn)行充電目前，無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525 cm，允許的錯位誤差一般為15 cm左右下列說法正確的是()A無線充電樁的優(yōu)越性之一是在百米開外也可以對電動汽車快速充電B車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化C車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是與地面發(fā)射線圈中電流的磁場方向相反D若線圈均采用超導(dǎo)材料則能量的傳輸效率有望達(dá)到100%解析：B題中給出無線充電樁可以允許的充電有效距離一般為1525 cm，在百米開外無法充電，故A項錯誤該充電裝置是通過改變地面供電裝置的電流使電動車底部的感應(yīng)裝置產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)楞次定律可知，車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，故B項正確由于不知道地面供電裝置的電流是增大還是減小，故車身感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流的磁場不一定總是與地面發(fā)射線圈中電流的磁場方向相反，故C項錯誤由于電磁輻射等因素，傳輸效率不可能達(dá)到100%，故D項錯誤6.金屬桿ab水平放置在某高處，當(dāng)它被平拋進(jìn)入方向豎直向上的勻強磁場中時(如圖所示)，忽略空氣阻力，以下說法中正確的是()A運動過程中感應(yīng)電動勢大小不變，且a>bB運動過程中感應(yīng)電動勢大小不變，且a<bC由于速率不斷增大，所以感應(yīng)電動勢不斷變大，且a>bD由于速率不斷增大，所以感應(yīng)電動勢不斷變大，且a<b解析：A金屬桿做平拋運動，水平方向勻速垂直切割磁感線運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，由右手定則知，a端電勢比b端高，豎直方向平行磁感線運動，不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，故在運動過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小不變，并且a端電勢比b端高，即選項A正確，其他錯誤7.如圖，勻強磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場邊緣重合；磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強度大小為B.使該線框從靜止開始繞過圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流現(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強度大小隨時間線性變化為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動半周過程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強度隨時間的變化率的大小應(yīng)為()A.B.C.D.解析：C由導(dǎo)線框勻速轉(zhuǎn)動時，設(shè)半徑為r，導(dǎo)線框電阻為R，在很短的t時間內(nèi)，轉(zhuǎn)過圓心角t，由法拉第電磁感應(yīng)定律及歐姆定律可得感應(yīng)電流I1；當(dāng)導(dǎo)線框不動，而磁感應(yīng)強度發(fā)生變化時，同理可得感應(yīng)電流I2，令I(lǐng)1I2，可得，C對8.(2017北京西城區(qū)期末)如圖所示，線圈L與小燈泡A并聯(lián)后接到電源上先閉合開關(guān)S，穩(wěn)定后，通過線圈的電流為I1，通過小燈泡的電流為I2.斷開開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)小燈泡閃亮一下再熄滅則下列說法正確的是()AI1<I2BI1I2C斷開開關(guān)前后，通過小燈泡的電流方向不變D斷開開關(guān)前后，通過線圈的電流方向不變解析：D分析開關(guān)S閉合穩(wěn)定后，因為線圈的電阻較小，由并聯(lián)電路的特征易知I1>I2，A、B錯；開關(guān)S斷開瞬間電源與線圈和小燈泡斷開，線圈中的電流要發(fā)生突變，所以線圈中會感應(yīng)出新的電動勢阻礙原電流的減小，所以線圈中的電流方向不變，D對；斷開開關(guān)瞬間因為線圈相當(dāng)于電源與燈泡構(gòu)成一個回路，流過燈泡的電流方向與開始時方向相反，C錯9.(2017無錫模擬)如圖所示，三個燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1<R2<R3，電感線圈L的電阻可忽略，D為理想二極管，開關(guān)K從閉合狀態(tài)突然斷開時，下列判斷正確的是()AL1逐漸變暗，L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗BL1逐漸變暗，L2立即熄滅，L3先變亮，然后逐漸變暗CL1立即熄滅，L2、L3均逐漸變暗DL1、L2、L3均先變亮，然后逐漸變暗解析：B開關(guān)K處于閉合狀態(tài)時，由于R1<R2<R3，則I1>I2>I3，開關(guān)K從閉合狀態(tài)突然斷開時，電感線圈、L1、L3組成閉合回路，L1逐漸變暗，通過L3的電流由I3變?yōu)镮1，再逐漸減小，故L3先變亮，然后逐漸變暗，而由于二極管的反向截止作用，L2立即熄滅，選項B正確10.如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為d，導(dǎo)軌所在平面與水平面成角，M、P間接阻值為R的電阻勻強磁場的方向與導(dǎo)軌所在平面垂直，磁感應(yīng)強度大小為B.質(zhì)量為m、阻值為r的金屬棒放在兩導(dǎo)軌上，在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下，以速度v勻速向上運動已知金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直并且保持良好接觸，重力加速度為g.求：(1)金屬棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E；(2)通過電阻R的電流I；(3)拉力F的大小解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得EBdv.(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律得I(3)導(dǎo)體棒的受力情況如圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有FF安mgsin 0，又因為F安BId，所以Fmgsin .答案：(1)Bdv(2)(3)mgsin 【B級提升練】11.(多選)1824年，法國科學(xué)家阿拉果完成了著名的“圓盤實驗”實驗中將一銅圓盤水平放置，在其中心正上方用柔軟細(xì)線懸掛一枚可以自由旋轉(zhuǎn)的磁針，如圖所示實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圓盤在磁針的磁場中繞過圓盤中心的豎直軸旋轉(zhuǎn)時，磁針也隨著一起轉(zhuǎn)動起來，但略有滯后下列說法正確的是()A圓盤上產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢B圓盤內(nèi)的渦電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動C在圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，磁針的磁場穿過整個圓盤的磁通量發(fā)生了變化D圓盤中的自由電子隨圓盤一起運動形成電流，此電流產(chǎn)生的磁場導(dǎo)致磁針轉(zhuǎn)動解析：AB把圓盤等效成由無數(shù)輻條組成的自行車車輪，車輪在轉(zhuǎn)動時輻條切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，但由于不同的輻條所在位置磁場大小及方向不相同，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也不相同，從而在圓盤內(nèi)部形成渦形電流，該電流產(chǎn)生的磁場使磁針轉(zhuǎn)動，A、B正確由于磁針放在圓盤中心正上方，穿出與穿入的磁感線應(yīng)該一樣多，即穿過圓盤的磁通量始終為零，C錯誤圓盤整體不帶電，若無磁場，則正負(fù)電荷均做圓周運動，不會形成電流，D錯誤12(多選)線圈所圍的面積為0.1 m2，線圈電阻為1 .規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看沿順時針方向，如圖甲所示磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示則以下說法正確的是()A在05 s時間內(nèi)，I的最大值為0.01 AB在t4 s時刻，I的方向為逆時針C前2 s內(nèi)，通過線圈某一截面的總電荷量為0.01 CD第3 s內(nèi)，線圈的發(fā)熱功率最大解析：BC根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律Enn可知，在Bt圖象中圖線的斜率越大，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢越大，由圖乙可知，t0時刻線圈的感應(yīng)電動勢最大，Emax> V0.01 V，由歐姆定律得Imax>0.01 A，選項A錯誤；35 s內(nèi)，豎直向上的磁場一直在減弱，根據(jù)楞次定律可知，線圈中感應(yīng)電流方向沿逆時針方向，選項B正確；由法拉第電磁感應(yīng)定律得，由閉合電路歐姆定律得，通過線圈某一橫截面的電荷量qt，聯(lián)立以上三式得，前2 s內(nèi)通過線圈某一截面的總電荷量q C0.01 C，選項C正確；線圈的發(fā)熱功率P()2，由此可知在Bt圖象中圖線的斜率越大，線圈的發(fā)熱功率越大，由圖乙可知，t0時刻線圈的發(fā)熱功率最大，選項D錯誤13.在xOy平面內(nèi)有一條拋物線金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的拋物線方程為y24x，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向里，一根足夠長的金屬棒ab垂直于x軸從坐標(biāo)原點開始，以恒定速度v沿x軸正方向運動，運動中始終與金屬導(dǎo)軌保持良好接觸，如圖所示則下列圖象中能表示回路中感應(yīng)電動勢大小隨時間變化的是()解析：B金屬棒ab沿x軸以恒定速度v運動，因此xvt，則金屬棒在回路中的有效長度l2y44，由電磁感應(yīng)定律得回路中感應(yīng)電動勢EBlv4B，即E2t，選項B正確14如圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L0.30 m導(dǎo)軌電阻忽略不計，其間接有定值電阻R0.40 .導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量為m0.10 kg、電阻r0.20 的金屬桿ab，整個裝置處于磁感應(yīng)強度B0.50 T的勻強磁場中，磁場方向豎直向下利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab，使之由靜止開始做勻加速直線運動，電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦，電腦屏幕描繪出U隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示求：(1)金屬桿加速度的大小；(2)第2 s末外力的瞬時功率解析：(1)設(shè)金屬桿的運動速度為v，則感應(yīng)電動勢EBLv，通過電阻R的電流I，電阻R兩端的電壓UIR.由圖乙可得Ukt，k0.10 V/s，解得vt，金屬桿做勻加速運動的加速度a1.0 m/s2.(2)在第2 s末，F(xiàn)安BIL0.075 N.設(shè)外力大小為F2，由F2F安ma解得F20.175 N.故第2 s末外力的瞬時功率PF2at0.35 W.答案：(1)1.0 m/s2(2)0.35 W15(1)如圖甲所示，兩根足夠長的平行導(dǎo)軌，間距L0.3 m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B10.5 T一根直金屬桿MN以v2 m/s的速度向右勻速運動，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好桿MN的電阻r11 ，導(dǎo)軌的電阻可忽略求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1.(2)如圖乙所示，一個匝數(shù)n100的圓形線圈，面積S10.4 m2，電阻r21 .在線圈中存在面積S20.3 m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強磁場區(qū)域，磁感應(yīng)強度B2隨時間t變化的關(guān)系如圖丙所示求圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2.(3)將一個R2 的電阻分別與圖甲和圖乙中的a、b端相連接，然后b端接地試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢較高？并求出較高的電勢a.解析：(1)桿MN做切割磁感線的運動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E1B1Lv0.3 V.(2)穿過圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E2nS24.5 V.(3)題圖甲中a>b0，題圖乙中a<b0，所以當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時，a端的電勢較高此時通過電阻R的電流I電阻R兩端的電勢差abIRa端的電勢aIR0.2 V.答案：(1)0.3 V(2)4.5 V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接a端電勢高a0.2 V6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375