高考物理一輪復習知能演練 9.2 法拉第電磁感應定律 自感現(xiàn)象

1、2013屆高考物理一輪復習知能演練 9.2 法拉第電磁感應定律 自感現(xiàn)象 滬科版1. 穿過閉合回路的磁通量隨時間t變化的圖像分別如圖928甲、乙、丙、丁所示, 下列關(guān)于回路中產(chǎn)生的感應電動勢的論述, 正確的是()圖928A. 圖甲回路中產(chǎn)生的感應電動勢恒定不變B. 圖乙回路中產(chǎn)生的感應電動勢一直在變大C. 圖丙回路中在0t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢大于在t02t0時間內(nèi)產(chǎn)生的感應電動勢D. 圖丁回路中產(chǎn)生的感應電動勢可能恒定不變解析: 選C.圖甲磁通量不變, 不產(chǎn)生感應電動勢, 圖乙磁通量均勻變化, 感應電動勢不變, A、B選項均錯誤; 圖丙中0t0時間內(nèi)磁通量的變化率比t02t0時間內(nèi)的大,

2、因此0t0時間內(nèi)感應電動勢較大, C正確; 圖丁中磁通量不是均勻變化的, 所以感應電動勢不可能恒定不變, D錯誤. 圖9292. (2012·西安五校聯(lián)考)如圖929所示, 在邊長為a的正方形區(qū)域內(nèi)有勻強磁場, 磁感應強度為B, 其方向垂直紙面向外, 一個邊長也為a的單匝正方形導線框架EFGH正好與上述磁場區(qū)域的邊界重合, 導線框的電阻為R.現(xiàn)使導線框以周期T繞其中心O點在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動, 經(jīng)過導線框轉(zhuǎn)到圖中虛線位置, 則在這時間內(nèi)()A. 順時針方向轉(zhuǎn)動時, 感應電流方向為EFGHEB. 平均感應電動勢大小等于C. 平均感應電動勢大小等于D. 通過導線框橫截面的電荷量為解析: 選C

3、D.當線框順時針方向轉(zhuǎn)動時, 由楞次定律知感應電流方向為EHGFE, A錯; 由E和S知, 時間內(nèi)線框產(chǎn)生的平均感應電動勢E, B錯C正確; 由qIt和I知, 通過導線框橫截面的電荷量q, D正確. 3. 如圖9210所示, 電路中A、B是完全相同的燈泡, L是一帶鐵芯的線圈. 開關(guān)S原來閉合, 則開關(guān)S斷開的瞬間()圖9210A. L中的電流方向改變, 燈泡B立即熄滅B. L中的電流方向不變, 燈泡A比B熄滅慢C. L中的電流方向改變, 燈泡A比B熄滅慢D. L中的電流方向不變, 燈泡B要過一會兒才熄滅S斷開時, L與燈泡A組成回路, 由于自感, L中的電流由原來數(shù)值逐漸減小, 電流方向不變

4、, A燈熄滅要慢; B燈電流瞬間消失, 立即熄滅, 正確的選項為B.圖92114. 如圖所示為新一代炊具電磁爐, 無煙、無明火、無污染、不產(chǎn)生有害氣體、高效節(jié)能等, 是電磁爐的優(yōu)勢所在. 電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場, 當磁場的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時, 即會產(chǎn)生無數(shù)小渦流, 使鍋體本身自行高速發(fā)熱, 然后再加熱鍋內(nèi)食物. 下列相關(guān)說法中正確的是()A. 鍋體中的渦流是由恒定的磁場產(chǎn)生的B. 恒定磁場越強, 電磁爐的加熱效果越好C. 鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的D. 提高磁場變化的頻率, 可提高電磁爐的加熱效果解析: 選CD.由電磁感應原理可知, 鍋體中的渦流是由變化的磁場產(chǎn)生的, 且

5、提高磁場變化的頻率, 產(chǎn)生的感應電動勢變大, 故可提高電磁爐的加熱效果. 圖92125. 金屬桿MN和PQ間距為l, MP間接有電阻RAB長為2l, 由圖示位置以A為軸, 以角速度勻速轉(zhuǎn)過90°(順時針). 求該過程中(其他電阻不計): (1)R上的最大電功率. (2)通過R的電量. 解析: AB轉(zhuǎn)動切割磁感線, 且切割長度由l增至2l以后AB離開MN, 電路斷開. (1)當B端恰至MN上時, E最大. EmB·2l·2Bl2, PRm.(2)AB由初位置轉(zhuǎn)至B端恰在MN上的過程中回路B··l·2l·sin60°B

6、l2q·t.答案: (1)(2)一、選擇題1. (2011·高考廣東理綜卷)將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中, 線圈平面與磁場方向垂直, 關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應電動勢和感應電流, 下列表述正確的是()A. 感應電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B. 穿過線圈的磁通量越大, 感應電動勢越大C. 穿過線圈的磁通量變化越快, 感應電動勢越大D. 感應電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同En可知感應電動勢的大小E與n有關(guān), 與即磁通量變化的快慢成正比, 所以A、B錯誤, C正確. 由楞次定律可知, 感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的原磁通量的變化, 即原磁通量增加, 感應電流的磁

7、場與原磁場方向相反; 原磁通量減小, 感應電流的磁場與原磁場同向, 故D錯誤. 圖92132. 我國上海自行車廠生產(chǎn)的鳳凰牌自行車采用了高頻焊接, 其原理示意圖如圖9213所示, 線圈通以高頻交變電流, 金屬元件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱, 將焊縫熔化焊接. 要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大, 可采用()A. 增大交變電流的電壓B. 增大交變電流的頻率C. 增大焊接處的接觸電阻D. 減小焊接處的接觸電阻解析: 選BC.由電磁感應的知識可判斷線圈中電流頻率越高, 工件中的磁通量改變越快, 在其他條件不變的情況下, 渦流的熱功率就越大; 同時, 根PI2R, 增大焊接處的接觸電阻也可以增大渦流的功率. 3.

8、 如圖9214所示, 三個相同的金屬圓環(huán)內(nèi)存在著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關(guān)系都滿足Bkt, 磁場方向如圖所示. 測得A環(huán)內(nèi)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()圖9214A. IBI、IC0B. IBI、IC2IC. IB2I、IC2I D. IB2I、IC0解析: 選 D.由題意可知, 環(huán)內(nèi)的磁感應強度隨時間發(fā)生變化而產(chǎn)生感應電流, 利用En求解感應電動勢, 故環(huán)內(nèi)只有向里的磁場時, 可直接利用面積比得出電流比, 由B環(huán)中的面積為A環(huán)面積的2倍可得IB2I.由于C環(huán)中同時有向里和向外的磁場, 而這兩部分磁通量相互抵消,

9、 故C環(huán)中的磁通量一直為零, IC0, D正確. 圖92154. (改編題)如圖9215所示, 正方形線圈abcd位于紙面內(nèi), 邊長為L, 匝數(shù)為N, 線圈內(nèi)接有電阻值為R的電阻, 過ab中點和cd中點的連線OO恰好位于垂直紙面向里的勻強磁場的右邊界上, 磁場的磁感應強度為B.當線圈轉(zhuǎn)過90°時, 通過電阻R的電荷量為()A. B.C. D.解析: 選A.初狀態(tài)時, 通過線圈的磁通量為1, 當線圈轉(zhuǎn)過90°時, 通過線圈的磁通量為0, 由q可得通過電阻R的電量為.圖92165. 如圖9216所示, 一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路. 虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場

10、, 方向垂直于回路所在的平面. 回路以速度v向右勻速進入磁場, 直徑CD始終與MN垂直. 從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止, 下列結(jié)論正確的是()A. 感應電流方向不變B. CD段直導線始終不受安培力C. 感應電動勢最大值EmBavD. 感應電動勢平均值Bav解析: 選ACD.導體切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢, 由右手定則可知, 感應電流方向不變, A正確. 感應電動勢最大值即切割磁感線等效長度最大時的電動勢, 故EmBav, C正確. B·a2t由得Bav, D正確. 圖92176. 如圖9217所示, A和B是電阻為R的電燈, L是自感系數(shù)較大的線圈, 當S1閉合、S2斷開且電路

11、穩(wěn)定時, A、B亮度相同, 再閉合S2, 待電路穩(wěn)定后將S1斷開, 下列說法中正確的是()A. B燈立即熄滅B. A燈將比原來更亮一些后再熄滅C. 有電流通過B燈, 方向為cdD. 有電流通過A燈, 方向為abS1時, 電源不再對電路供電, 但因線圈L的自感作用, 使線圈L中的電流只能逐漸減小, 線圈中產(chǎn)生斷電自感現(xiàn)象. 在S1斷開前, A、B亮度相同, 即通過兩燈的電流相同, 所以線圈L的直流電阻也為R.當閉合開關(guān)S2, 待電路穩(wěn)定后將S1斷開, 由于線圈L的自感作用, 線圈L中的電流逐漸減小, 但該電流不會通過B燈, 故B燈馬上熄滅. 而A燈由于與線圈L組成回路, 有逐漸減小的電流通過,

12、且電流的方向為ab, A、D正確. 因線圈L中的電流與斷開S1前A燈的電流相同, 所以A燈不會先更亮再熄滅, 而是逐漸熄滅. 圖92187. 如圖9218所示, 有一匝接在電容器C兩端的圓形導線回路, 垂直于回路的圓形區(qū)域內(nèi)存在著向里的勻強磁場B, 已知圓的半徑r5 cm, 電容C20 F, 當磁場B以4×102 T/s的變化率均勻增加時, 則()A. 電容器a板帶正電, 電荷量為2×109 CB. 電容器a板帶負電, 電荷量為2×109 CC. 電容器b板帶正電, 電荷量為4×109 CD. 電容器b板帶負電, 電荷量為4×109 Ca板帶正

13、電, 線圈中產(chǎn)生的感應電動勢Er2×104 V, 板上帶電荷量QCE2×109 C, 選項A正確. 圖92198. 如圖9219所示, 豎直平面內(nèi)有一金屬環(huán), 半徑為a, 總電阻為R(指拉直時兩端的電阻), 磁感應強度為B的勻強磁場垂直穿過環(huán)平面, 與環(huán)的最高點A鉸鏈連接長度為2a、電阻為的導體棒AB, 由水平位置緊貼環(huán)面擺下, 當擺到豎直位置時, B點的線速度為v.則這時AB兩端的電壓大小為()A. B.C. D. Bav解析: 選A.導體棒擺下的過程中切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢, 相當于電源. 當擺到豎直位置時, 電動勢的大小E·B·2a·v

14、Bav, 左右兩個半環(huán)并聯(lián)接在AB的兩端, 外電阻為R外, AB兩端的電壓即為路端電壓UABIR外R外E, 故選項A正確. 9. 一勻強磁場, 磁場方向垂直紙面, 規(guī)定向里的方向為正, 在磁場中有一細金屬圓環(huán), 線圈平面位于紙面內(nèi), 如圖9220甲所示, 現(xiàn)令磁感應強度B隨時間t變化, 先按圖乙中所示的Oa圖線變化, 后來又按圖線bc和cd變化. 令E1、E2、E3分別表示這三段變化過程中感應電動勢的大小, I1、I2、I3分別表示對應的感應電流, 則()圖9220A. E1>E2, I1沿逆時針方向, I2沿順時針方向B. E1<E2, I1沿逆時針方向, I2沿順時針方向C.

15、E1<E2, I2沿順時針方向, I3沿逆時針方向D. E2E3, I2沿順時針方向, I3沿順時針方向Oa段, B向里且隨時間均勻增加, 由楞次定律知感應電流I1的方向為逆時針方向, 再由法拉第電磁感應定律知E1; 在bc段, B向里且隨時間均勻減小, 感應電流I2為順時針, 感應電動勢E2BaS4E1; 在cd段, B向外且均勻增加, 感應電流I3為順時針, E3BaSE2.綜上所述, 選項B、D正確. 10. (2012·延安高三檢測)如圖9221所示, 閉合導線框的質(zhì)量可以忽略不計, 將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強磁場. 若第一次用0.3 s時間拉出, 外力所做的功為

16、W1, 通過導線截面的電荷量為q1; 第二次用0.9 s時間拉出, 外力所做的功為W2, 通過導線截面的電荷量為q2, 則()圖9221A. W1W2, q1q2 B. W1W2, q1q2C. W1W2, q1q2 D. W1W2, q1q2L1, 寬為L2, 第一次拉出速度為v1, 第二次拉出速度為v2, 則v13v2.勻速拉出磁場時, 外力所做的功恰等于克服安培力所做的功, 有W1F1·L1BI1L2L1B2LL1v1/R同理W2B2LL1v2/R, 故W1W2.又由于線框兩次拉出過程中, 磁通量的變化量相等, 即12由q/R得q1q2, 選項C正確. 二、非選擇題11.圖92

17、22如圖9222所示, 邊長為a的正方形閉合線框ABCD在勻強磁場中繞AB邊勻速轉(zhuǎn)動, 磁感應強度為B, 初始時刻線框所在平面與磁感線垂直, 經(jīng)過t時間后轉(zhuǎn)過120°角, 求: (1)線框內(nèi)感應電動勢在t時間內(nèi)的平均值; (2)轉(zhuǎn)過120°角時感應電動勢的瞬時值. 解析: (1)因為1Ba2, 2Ba2, 所以Ba2, 所以.(2)線框轉(zhuǎn)過120°這一時刻, CD邊的線速度v, 速度方向與磁場方向的夾角60°, 所以E瞬BLvsin.答案: (1)(2)圖922312. (2012·榆林高三質(zhì)檢)如圖9223, 一直導體棒質(zhì)量為m、長為l、電阻為r, 其兩端放在位于水平面內(nèi)間距也為l的光滑平行導軌上, 并與之緊密接觸; 棒左側(cè)兩導軌之間連接一可控制的負載電阻(圖中未畫出); 導軌置于勻強