2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 課時(shí)規(guī)范練32 法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 新人教版.doc

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課時(shí)規(guī)范練32　法拉第電磁感應(yīng)定律及其應(yīng)用 基礎(chǔ)鞏固組 1. (法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2016北京卷)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)導(dǎo)體圓環(huán)a、b,磁場(chǎng)方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb,不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是(　　) A.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 C.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向 D.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向 答案B 解析根據(jù)楞次定律可知,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向垂直圓環(huán)所在平面向里,由右手定則知,兩圓環(huán)中電流均沿順時(shí)針方向。圓環(huán)的半徑之比為2∶1,則面積之比為4∶1,據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,ΔBΔt為定值,故Ea∶Eb=4∶1,故選項(xiàng)B正確。 2. (法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)如圖所示,在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導(dǎo)軌,軌道間距為50 cm,金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.1 kg,電阻為0.2 Ω,橫放在導(dǎo)軌上,電阻R的阻值是0.8 Ω(導(dǎo)軌其余部分電阻不計(jì))?，F(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。用水平向右的恒力F=0.1 N拉動(dòng)ab,使其從靜止開始運(yùn)動(dòng),則(　　) A.導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動(dòng)后,電阻R中的電流方向是從P流向M B.導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的最大速度為10 m/s C.導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動(dòng)后,a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差逐漸增加到1 V后保持不變 D.導(dǎo)體棒ab開始運(yùn)動(dòng)后任一時(shí)刻,F的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和 答案B 解析由右手定則可判斷電阻R中的感應(yīng)電流方向是從M流向P,A錯(cuò);當(dāng)金屬導(dǎo)體棒受力平衡時(shí),其速度將達(dá)到最大值,由F=BIl,I=EmR總=BlvmR總可得F=B2l2vmR總,代入數(shù)據(jù)解得vm=10 m/s,B對(duì);感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em=1 V,a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差為路端電壓,最大值小于1 V,C錯(cuò);在達(dá)到最大速度以前,F所做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動(dòng)能,D錯(cuò)。 3.(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017海南文昌中學(xué)期中)關(guān)于電磁感應(yīng),下列說法正確的是(　　) A.穿過回路的磁通量越大,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 B.穿過回路的磁通量減小,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定變小 C.穿過回路的磁通量變化越快,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 D.穿過回路的磁通量變化越大,則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大 答案C 解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通量的變化率成正比,與磁通量大小、磁通量的變化量都沒有關(guān)系,A、B、D錯(cuò),C正確。 4. (導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì))(2017廣東廣州月考)如圖所示,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中,繞O軸以角速度ω沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計(jì))(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.由c到d,I=Br2ωR B.由d到c,I=Br2ωR C.由c到d,I=Br2ω2R D.由d到c,I=Br2ω2R 答案D 解析由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=12Br2ω,所以通過電阻R的電流大小是I=Br2ω2R。選項(xiàng)D正確。 5. (自感)(2017河北模擬)如圖所示的電路中,A、B、C是三個(gè)完全相同的燈泡,L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈,其直流電阻與燈泡電阻相同。下列說法正確的是 (　　) A.閉合開關(guān)S,A燈逐漸變亮 B.電路接通穩(wěn)定后,流過B燈的電流是流過C燈電流的32 C.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,C燈立即熄滅 D.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,A、B、C燈過一會(huì)兒才熄滅,且A燈亮度比B、C燈亮度高 答案D 解析電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián),再與C燈并聯(lián)。S閉合時(shí),線圈的自感系數(shù)較大,自感電動(dòng)勢(shì)很大,故三個(gè)燈同時(shí)立即發(fā)光,由于線圈的電阻與燈泡電阻相同,電路穩(wěn)定后,流過A燈的電流是流過C燈電流的13,A燈逐漸變暗,故A、B錯(cuò)誤。電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,由于線圈中電流減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),阻礙電流的減小,線圈中電流不會(huì)立即消失,這個(gè)自感線圈與A、B、C三燈構(gòu)成閉合回路,三燈都要過一會(huì)兒再熄滅。由于斷開開關(guān)S后,B、C串聯(lián)再同A并聯(lián),流過A燈的電流大于流過B、C兩燈的電流,故A燈比B、C兩燈的亮度高,所以D正確,C錯(cuò)誤。 6.(自感)(2017河北石家莊調(diào)研)如圖所示電路中,A、B、C為完全相同的三個(gè)燈泡,L是一直流電阻不可忽略的電感線圈。a、b為線圈L的左右兩端點(diǎn),原來開關(guān)S是閉合的,三個(gè)燈泡亮度相同。將開關(guān)S斷開后,下列說法正確的是(　　) A.a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn),A燈閃亮后緩慢熄滅 B.a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn),B、C燈閃亮后緩慢熄滅 C.a點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn),B、C燈閃亮后緩慢熄滅 D.a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn),B、C燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅 答案D 解析電路穩(wěn)定時(shí),三個(gè)完全相同的燈泡亮度相同,說明流經(jīng)三個(gè)燈泡的電流相等。某時(shí)刻將開關(guān)S斷開,流經(jīng)電感線圈的磁通量減小,其發(fā)生自感現(xiàn)象,相當(dāng)于電源,產(chǎn)生和原電流方向相同的感應(yīng)電流,故a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),三個(gè)燈不會(huì)閃亮只是緩慢熄滅,選項(xiàng)D正確。 7. (法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017山東德州期末)如圖所示,長為l的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán),導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上,P、Q為電容器的兩個(gè)極板,磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度以B=B0+Kt(K>0)隨時(shí)間變化。t=0時(shí),P、Q兩極板電勢(shì)相等,兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑。經(jīng)時(shí)間t,電容器的P極板(　　) A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是Kl2C4π D.帶負(fù)電,電荷量是Kl2C4π 答案D 解析磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增加,回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,Q板帶正電,P板帶負(fù)電,A、C錯(cuò)誤;E=ΔBΔtS=KπR2,l=2πR,R=l2π,解得E=Kl24π,電容器上的電荷量Q=CE=Kl2C4π,B錯(cuò)誤,D正確。 8.(多選)(法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用)(2017江西南昌摸底)如圖甲所示,圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化如圖乙所示,則下列說法正確的是(　　) A.0~1 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大 B.第4 s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0 C.0~1 s內(nèi)與2~4 s內(nèi)的感應(yīng)電流大小相等 D.0~1 s內(nèi)感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向 答案AD 解析由法拉第電磁感應(yīng)定律E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,得出各段時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由圖象的斜率決定。根據(jù)Φ=BS可知,在0~1 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大,故A正確;第4 s末的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于2~4 s內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故B錯(cuò)誤;根據(jù)公式E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,在0~1 s內(nèi)與2~4 s內(nèi)的磁通量的變化率不同,所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小不同,則感應(yīng)電流大小也不相等,故C錯(cuò)誤;0~1 s內(nèi),磁場(chǎng)垂直紙面向外,大小在增加,根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,故D正確。?導(dǎo)學(xué)號(hào)06400476? 能力提升組 9.(多選)如圖所示,兩根足夠長、電阻不計(jì)且相距l(xiāng)=0.2 m的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角θ=37的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4 V的小燈泡,兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強(qiáng)度B=5 T、方向垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。今將一根長為2l、質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1.0 Ω的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直,金屬棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時(shí),小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,則(　　) A.金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為3 m/s2 B.金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為4 m/s2 C.金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度大小為9.6 m/s D.金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)的速度大小為4.8 m/s 答案BD 解析金屬棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma,代入數(shù)據(jù)得a=4 m/s2,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時(shí)速度為v,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E(金屬棒的有效長度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsin θ=BIl+μmgcos θ,由閉合電路歐姆定律得I=E-Ur,由法拉第電磁感應(yīng)定律得E=Blv,聯(lián)立解得v=4.8 m/s,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。 10.(多選)(2017四川資陽模擬)如圖所示,用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個(gè)半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。在ab的左側(cè)存在一個(gè)均勻變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)垂直圓環(huán)所在平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間的變化率ΔBΔt=k(k<0)。則(　　) A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流 B.圓環(huán)具有擴(kuò)張的趨勢(shì) C.圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為krS2ρ D.圖中a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差Uab=kπr24 答案BD 解析磁通量均勻減少,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于磁通量減小,根據(jù)“增縮減擴(kuò)”的原理,線圈有擴(kuò)張的趨勢(shì),選項(xiàng)B正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得圓環(huán)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為kπr22,則圓環(huán)中的電流大小為I=kSr4ρ,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于內(nèi)電路和外電路電阻等大,所以Uab=E2=kπr24,選項(xiàng)D正確。 11.(2017北京海淀區(qū)模擬)如圖所示,在光滑水平面上有一長為l1、寬為l2的單匝矩形閉合導(dǎo)體線框abcd,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,其ab邊與磁場(chǎng)的邊界重合。線框由同種粗細(xì)均勻的導(dǎo)線制成,總電阻為R?，F(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力,將線框以速度v向右沿水平方向勻速拉出磁場(chǎng),此過程中保持線框平面與磁感線垂直,且ab邊與磁場(chǎng)邊界平行。在線框被拉出磁場(chǎng)的過程中,求: (1)通過線框的電流大小; (2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱; (3)線框中a、b兩點(diǎn)間的電壓。 答案(1)Bl2vR　(2)B2l1l22vR　(3)Bl22v2(l1+l2) 解析(1)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=Bl2v 通過線框的電流I=ER=Bl2vR。 (2)線框被拉出磁場(chǎng)所需時(shí)間t=l1v 此過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱 Q=I2Rt=B2l1l22vR。 (3)線框ab邊的電阻Rab=l22(l1+l2)R 線框中a、b兩點(diǎn)間電壓U=IRab=Bl22v2(l1+l2)。?導(dǎo)學(xué)號(hào)06400477? 12.(2017四川新津縣月考)輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.42 kg、邊長為l=1 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1 Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場(chǎng),如圖甲所示。磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間變化關(guān)系如圖乙所示,整個(gè)過程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10 m/s2。 (1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針; (2)求線圈的電功率; (3)求在t=4 s時(shí)輕質(zhì)細(xì)線上的拉力大小。 答案(1)逆時(shí)針　(2)0.25 W　(3)1.2 N 解析(1)由楞次定律知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。 (2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得 E=nΔΦΔt=n12l2ΔBΔt=0.5 V 則P=E2r=0.25 W (3)I=Er=0.5 A F安=nBIl,方向向上, 當(dāng)t=4 s時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6 T 則F安+F拉=mg 聯(lián)立解得F拉=1.2 N。