高考物理二輪復習專題練習：法拉第電磁感應定律(Word版含答案)

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁法拉第電磁感應定律一、單選題1．如圖所示，電阻為R的長方形閉合金屬線圈abcd豎直放置，無限長直導線放置在線圈正上方，通有水平向右的恒定電流，電流周圍產(chǎn)生磁場，通過線圈中的磁通量為?，F(xiàn)線圈繞水平軸線'以角速度為勻速轉(zhuǎn)動，自初始位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，下列說法正確的是（）A．感應電流方向為dcbad B．初始位置的感應電動勢最大C．線圈的平均感應電動勢為 D．通過線圈橫截面的電荷量為2．海浪機械能是未來可使用的綠色能源之一，利用海浪發(fā)電可加速地球上碳中和的實現(xiàn)．某科技小組設計的海浪發(fā)電裝置的俯視圖如圖所示，圓柱體磁芯和外殼之間有輻射狀磁場，它們可隨著海浪上下浮動，磁芯和外殼之間的間隙中有固定的環(huán)形導電線圈，線圈的半徑為L，電阻為r，所在處磁場的磁感應強度大小始終為B，磁芯和外殼隨海浪上下浮動的速度為v，v隨時間t的變化關(guān)系為，其中的T為海浪上下浮動的周期．現(xiàn)使線圈與阻值為R的電阻形成回路，則該發(fā)電裝置在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電能為（）A． B．C． D．3．如圖所示，某同學在電磁爐面板上豎直放置一紙質(zhì)圓筒，圓筒上套一環(huán)形輕質(zhì)鋁箔，電磁爐產(chǎn)生的交變磁場的頻率、強弱可以調(diào)節(jié)?，F(xiàn)給電磁爐通電，發(fā)現(xiàn)鋁箔懸浮了起來，則（）A．只減小磁場，鋁箔懸浮高度將不變B．只增大頻率，鋁箔中產(chǎn)生的感應電流增大C．更換薄鋁箔，鋁箔中產(chǎn)生的感應電流變大D．在產(chǎn)生圖示方向磁場時，斷開電源，鋁箔中會產(chǎn)生圖示方向的電流4．飛機在北半球的上空以速度v從東向西水平飛行，飛機機身長為a，機翼兩端點的距離為b。該空間地磁場的磁感應強度的豎直分量為，水平分量為。設駕駛員左側(cè)機翼的端點為C，右側(cè)機翼的端點為D，兩點間的電壓為U，則（）A．，且C點電勢高于D點電勢B．，且C點電勢低于D點電勢C．，且C點電勢高于D點電勢D．，且C點電勢低于D點電勢5．“L”型的細銅棒在磁感應強度為B的勻強磁場中運動，已知“L”型細銅棒兩邊相互垂直，長度均為l，運動速度大小為v，則銅棒兩端電勢差的最大值為（）A． B． C． D．6．如圖所示，光滑水平面上一有限范圍的的勻強磁場，寬度為，若將一個電阻為0.4Ω，邊長的正方形均勻?qū)Ь€框在外力作用下以速度勻速通過磁場區(qū)域，則下列說法錯的是（）A．導線框中無感應電流的時間為3sB．線框進入磁場的過程中流過線框某一橫截面的電量為C．線框穿過磁場的過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱為D．若無外力作用，線框穿過磁場后速度為v，則線框在磁場中勻速運動的速度為7．如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形團合回路，虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，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)論不正確的是（）A．感應電流方向不變 B．CD段直線始終不受安培力C．感應電動勢最大值E=Bav D．感應電動勢平均值二、多選題8．如圖，水平虛線L1、L2之間存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面向里，磁場區(qū)域的高度為h。豎直平面內(nèi)有一質(zhì)量為m的直角梯形線框，其底邊水平，上、下邊長之比為1：5，高為2h。現(xiàn)將線框ABCD在磁場邊界L2的下方h處用外力F=2mg作用，從靜止開始運動（上升過程底邊始終水平，線框平面始終與磁場方向垂直），當AB邊剛進入磁場時，線框的加速度恰好為零，在DC邊剛進入磁場前的一段時間內(nèi)，線框做勻速運動。重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．AB邊剛進入磁場時線框的速度為B．AB邊剛進入磁場時線框的速度為C．從線框開始運動到DC邊剛進入磁場的過程中，線框產(chǎn)生的焦耳熱為D．DC邊剛進入磁場時，線框加速度的大小為9．如圖所示，足夠長的水平導軌上，有兩導體棒AB和CD，導軌處在豎直向上的勻強磁場中，導體棒和導軌始終接觸良好，導軌寬度為l，兩導體棒質(zhì)量均為m，電阻均為R，其他電阻不計，不計一切摩擦。現(xiàn)給導體棒CD一個初速度v0，若AB棒固定，待系統(tǒng)穩(wěn)定時，通過CD棒的電荷量為q，則（）A．通過CD棒的電流方向為D到CB．勻強磁場的磁感應強度大小為C．當通過CD棒的電荷量為時，CD棒上的發(fā)熱量為mv02D．若AB棒不固定，當系統(tǒng)穩(wěn)定時，通過CD棒的電荷量為10．如圖所示，在傾角為θ的光滑絕緣斜面上的GHNM區(qū)域內(nèi)存在著磁感應強度大小為B、方向垂直斜面向上的勻強磁場。一個質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為L的正方形單匝導線框abcd由靜止開始沿斜面下滑，當ab邊剛越過GH進入磁場區(qū)域時，恰好做勻速直線運動。已知NH的長度大于L，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．線框出磁場的過程中感應電流的方向為a→b→c→d→aB．a(chǎn)b邊剛進入磁場時感應電流的大小為C．線框靜止時ab邊距GH的距離為D．線框進入磁場的過程中通過線框某截面的電荷量為11．如圖所示，有界勻強磁場的寬度為，磁感應強度大小為B、方向垂直紙面向里。正方形是粗細均勻的導體框，總電阻為，邊長為L，該導體框處于紙面內(nèi)。導體框在外力作用下沿對角線（垂直于磁場邊界）由Ⅰ位置勻速運動到Ⅲ位置，速度大小為v，則導體框（

）A．由Ⅰ位置到Ⅲ位置過程中，感應電流的方向不變B．由Ⅰ位置到Ⅲ位置過程中，感應電流的方向先逆時針后順時針C．由Ⅰ位置到Ⅱ位置過程中，最大感應電流為D．由Ⅱ位置到Ⅲ位置過程中，最大感應電流為12．如圖所示，豎直虛線MN為垂直豎直面向里的勻強磁場的左邊界，磁場區(qū)域足夠大，磁感應強度為B，質(zhì)量為m、阻值為R、邊長為L的單位勻質(zhì)正三角形金屬線框abc可繞a點在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，a點在虛線MN上，d為bc的中點，初始時，將線框從ad垂直虛線MN處由靜止釋放。線框到達MN右側(cè)最高處時，ab豎直，已知重力加速度為g，下列說法正確的是（）A．從釋放至最后靜止，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為B．線框運動到右側(cè)最高處時，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為C．線框從由靜止釋放到運動到右側(cè)最高處的過程中，通過線框某橫截面的電荷量為D．線框運動到右側(cè)最高點后，ac邊能運動到虛線左側(cè)三、填空題13．有一面積為100cm2的金屬環(huán)，其電阻R=0.1，環(huán)處于一個變化的磁場中（如圖甲），其變化規(guī)律如圖乙所示。已知環(huán)面與磁場方向垂直。垂直紙面向里是磁場正方向。在t=0.2S時間內(nèi)磁場發(fā)生變化時，環(huán)上產(chǎn)生感應電流的大小為______A，方向為______（填“順時針”或“逆時針”）。14．如圖邊界PQ的右側(cè)區(qū)域內(nèi)，存在著磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面的勻強磁場。邊長為l的正方形金屬線框abcd由粗細均勻同種材料制成，ab剛好位于邊界PQ上，現(xiàn)使線框繞過邊界PQ轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，如圖所示，則在ad邊開始轉(zhuǎn)入磁場的瞬間cd兩端的電勢差為______。四、解答題15．均勻?qū)Ь€制成的單匝正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置磁感強度為B的水平勻強磁場上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。當cd邊剛進入磁場時，（重力加速度取g）（1）求線框中產(chǎn)生的感應電動勢大??；（2）若此時線框加速度恰好為，方向向下，求線框下落的高度h所應滿足的條件。16．如圖所示，兩平行粗糙金屬導軌間的距離L=0.40m，導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源?，F(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.040kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R=2.5Ω，金屬導軌電阻不計，g取10m/s2。（已知sin37°=0.60、cos37°=0.80）求：（1）通過導體棒的電流大小和方向；（2）導體棒受到安培力的大小和摩擦力的大小與方向。17．如圖甲所示，足夠長、電阻不計的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，其寬度L=1m，勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P之間連接阻值為R=0.4Ω的電阻，質(zhì)量為m=0.01kg、電阻為r=0.30Ω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，下滑過程中ab始終保持水平，且與導軌接觸良好，其下滑距離x與時間t的關(guān)系如圖乙所示，圖像中的OA段為曲線，AB段為直線，（忽略ab棒運動過程中對原磁場的影響），求：（1）0~1.5s內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量；（2）0~2.1s內(nèi)，求通過電阻R的電量。18．如圖，間距為L的光滑金屬導軌，半徑為r的圓弧部分豎直放置、直的部分固定于水平地面，MNQP范圍內(nèi)有磁感應強度大小為B、方向豎直向下的勻強磁場。金屬棒ab和cd垂直導軌放置且接觸良好，cd靜止在磁場中，ab從圓弧導軌的頂端由靜止釋放，進入磁場后與cd在運動中始終不接觸。已知兩根導體棒的質(zhì)量均為m、電阻均為R。金屬導軌電阻不計，重力加速度為g。求：（1）ab棒到達圓弧底端時軌道對其的支持力大??；（2）當ab棒速度變?yōu)闀r，cd棒加速度的大小（此時兩棒均未離開磁場）；（3）若cd棒以離開磁場，已知從cd棒開始運動到其離開磁場一段時間后，通過cd棒的電荷量為q，求此過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱是多少。（此過程ab棒始終在磁場中運動）答案第=page2020頁，共=sectionpages11頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．C【解析】【詳解】A．由右手螺旋定則知，線圈所在磁場方向垂直平面向里，且自初始位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，磁通量在減小，根據(jù)楞次定律知感應電流方向為abcda，故A錯誤；B．初始位置磁通量最大，磁通量變化率為零，感應電動勢為零，故B錯誤；C．自初始位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，磁通量變化量為，時間為所以線圈的平均感應電動勢為故C正確；D．通過線圈橫截面的電荷量故D錯誤。故選C。2．A【解析】【詳解】環(huán)形導電線圈隨著磁芯和外殼隨海浪上下浮動而切割磁感線，由法拉第電磁感應定律環(huán)形線圈各部分產(chǎn)生的電動勢對回路來說是同向的（實際指感應電流方向），其有效切割長度由微元法可知聯(lián)立，可得線圈中感應電動勢的瞬時值表達式根據(jù)正弦交變電流的特點知其電動勢的有效值為則該發(fā)電裝置在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的電能故BCD錯誤，A正確。故選A。3．B【解析】【詳解】A．鋁箔懸浮起來是由于磁場的變化，鋁箔中產(chǎn)生感應電流，在磁場中受安培力作用，若減小磁場，感應電流不變時，安培力減小，鋁箔懸浮的高度會減小，A錯誤；B．只增大頻率，磁場的變化率增大，根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢增加，因此鋁箔中產(chǎn)生的感應電流增大，B正確；C．更換薄鋁箔，根據(jù)截面S減小，鋁箔的電阻增大，因此感應電流變小，C錯誤；D．在產(chǎn)生圖示方向磁場時，斷開電源，向上的磁場減弱，根據(jù)楞次定律，鋁箔中會產(chǎn)生感應電流與圖示方向相反，D錯誤。故選B。4．A【解析】【詳解】飛機水平飛行機翼切割磁場豎直分量，由導體棒切割磁感線公式E=BLv可知，飛機產(chǎn)生的感應電動勢E=B1bvCD兩點間的電壓為U=B1bv由右手定則可知，在北半球，不論沿何方向水平飛行，都是飛機的左方機翼電勢高，右方機翼電勢低，即C點電勢高于D點電勢，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。5．B【解析】【詳解】當細銅棒切割磁感線的有效長度最大時，銅棒兩端的感應電動勢最大。如圖所示當L型銅棒速度方向垂直銅棒兩端連線時，切割磁感線的有效長度為，此時銅棒兩端電勢差最大，最大值為故B正確。故選B。6．A【解析】【詳解】A．導線框完全在磁場中時，導線框不產(chǎn)生感應電流，此過程的路程則無感應電流的時間故A錯誤，符合題意；B．線框進入磁場過程中通過線框電荷量故B正確，不符合題意；C．勻速進出磁場時，感應電流有電流的時間因此故C正確，不符合題意；D．進入磁場時，根據(jù)動量定理出磁場時，根據(jù)動量定理由于解得故D正確，不符合題意。故選A。7．B【解析】【詳解】A．根據(jù)楞次定律，閉合回路在進入磁場過程中，感應電流的方向為逆時針方向，方向不變。故A正確，與題意不符；B．根據(jù)左手定則，CD段直線所受安培力方向豎直向下。故B錯誤，與題意相符；C．切割的有效長度為a時，感應電動勢有最大值，即故C正確，與題意不符；D．根據(jù)法拉第電磁感應定律，可得故D正確，與題意不符。故選B。8．BC【解析】【詳解】AB．設AB邊剛進入磁場時速度為v0，線框的電阻為R，AB=l，則CD=5l，根據(jù)動能定理解得A錯誤B正確；C．AB剛進入磁場時加速度為0，則有設DC邊剛進入磁場前勻速運動時速度為v1，線框切割磁感應線的有效長度為2l線框勻速運動時有聯(lián)立解得從線框開始到CD邊進入磁場前瞬間，根據(jù)能量守恒定律得聯(lián)立解得C正確；D．CD剛進入磁場瞬間，線框切割磁感應線的有效長度為3l由閉合電路歐姆定律得由牛頓第二定律得解得方向豎直向下，D錯誤。故選BC。9．BD【解析】【詳解】A．根據(jù)右手定則，通過CD棒的電流方向為C到D，選項A錯誤；B．當AB棒固定且系統(tǒng)穩(wěn)定時，CD棒的速度為0，根據(jù)動量定理可得解得選項B正確；C．當通過CD棒的電荷量為時，設CD棒的速度為，根據(jù)解得CD棒上的發(fā)熱量選項C錯誤；D．若AB棒不固定，則系統(tǒng)穩(wěn)定后，二者速度相同，兩根導體棒組成的系統(tǒng)所受合力為0，滿足動量守恒的條件，可得對CD棒，根據(jù)動量定理可得解得選項D正確。故選BD。10．AD【解析】【詳解】A．線框出磁場的過程中，由楞次定律可知產(chǎn)生的感應電流的方向為a→b→c→d→a，故A正確；B．a(chǎn)b邊剛進入磁場時有解得故B錯誤；C．由閉合電路歐姆定律得由動能定理得聯(lián)立解得故C錯誤；D．線框進入磁場的過程中，由法拉第電磁感應定律和閉合電路歐姆定律得又又聯(lián)立解得故D正確。故選AD。11．BC【解析】【詳解】AB．導體框由Ⅰ位置到Ⅱ位置過程中磁通量增加，根據(jù)右手定則可知圖中電流方向為逆時針，導體框由Ⅱ位置到Ⅲ位置過程中磁通量減小，根據(jù)右手定則可知圖中電流方向為順時針，選項A錯誤、B正確；CD．導體框由Ⅰ位置到Ⅲ位置過程中當位于磁場兩邊界上時，導體框切割磁場的有效切割長度的最長的為，則產(chǎn)生的最大電動勢為根據(jù)閉合電路歐姆定律知最大電流故最大感應電流為選項C正確、D錯誤。故選BC。12．AC【解析】【詳解】A．線框從釋放至最后靜止，線框重力勢能的減少量等于產(chǎn)生的焦耳熱，即故A正確；B．線框由靜止釋放后，運動到右側(cè)最高點時，速度為零，根據(jù)能量守恒定律可知，該過程線框中產(chǎn)生的焦耳熱等于線框重力勢能的減少量，根據(jù)幾何關(guān)系可知，線框中心下降的高度為，則線框遠動到右側(cè)最高處時，線框中產(chǎn)生的焦耳熱為故B錯誤；C．設線框從ac邊與MN重合至運動到右側(cè)最高點所用的時間為t，平均電流為，有磁通量的變化量為可得故C正確；D．假設線框運動到右側(cè)最高點后，ac邊恰能運動到虛線處，此時線框的重力勢能與運動到右側(cè)量最高點時的重力勢能相等，但順時針轉(zhuǎn)動過程中安培力做負功，所以線框運動到右側(cè)最高點后，ac邊不能運動到虛線左側(cè)。故D錯誤。故選AC。13．

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逆時針【解析】【詳解】根據(jù)法拉第電磁感應定律根據(jù)歐姆定律則代入數(shù)據(jù)得隨著磁感應強度增大，閉合線圈內(nèi)磁通量在增大，根據(jù)楞次定律（增反減同），可知感應磁場方向與原磁場方向相反，根據(jù)安培定則可知感應電流方向為逆時針方向。14．【詳解】在ad