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高中物理選擇性必修第二冊第二章電磁感應(yīng)第2節(jié)法拉第電磁感應(yīng)定律(提高)一、單項選擇題1.用同樣材料和規(guī)格的導(dǎo)線做成的單匝圓環(huán)a和b,它們的半徑之比ra:rb,=3:1,連接兩圓環(huán)的直導(dǎo)線的電阻不計,兩直導(dǎo)線間的距離可忽略,圖甲中圓環(huán)a處于均勻變化的磁場中,圖乙中圓環(huán)b處于均勻變化的磁場中。已知兩圖中磁場的變化率相同,甲、乙兩圖中A、B兩點間的電壓大小之比為()A.1 B.2 C.3 D.42.如圖所示,豎直放置的矩形導(dǎo)線框MNPQ邊長分別為L和2L,M、N間連接水平的平行板電容器,兩極板間距為d,虛線為線框中軸線,虛線右側(cè)有垂直線框平面向里的勻強磁場。兩極板間有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負電油滴恰好處于平衡狀態(tài),已知重力加速度為g,則下列磁場磁感應(yīng)強度大小B的變化情況及其變化率分別是()A.正在減小,B.正在減小,C.正在增強,D.正在增強,3.如圖所示,先后以速度v1和v2勻速把一矩形線圈拉出有界勻強磁場區(qū)域,已知v1=2v2,則在先后兩種情況下()A.線圈中的感應(yīng)電動勢之比E1:E2=1∶2B.線圈中的感應(yīng)電流之比I1∶I2=1∶2C.線圈中產(chǎn)生的焦耳熱之比Q1∶Q2=2∶1D.通過線圈某截面的電荷量之比q1∶q2=1∶24.如圖所示,MN、PQ是水平方向的勻強磁場的上下邊界,磁場寬度為L.一個邊長為a的正方形導(dǎo)線框(L>2a)從磁場上方下落,運動過程中上下兩邊始終與磁場邊界平行.線框進入磁場過程中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象如右圖所示,則線框從磁場中穿出過程中線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象可能是以下的哪一個()A.B.C.D.5.有一變化的勻強磁場與圖甲所示的圓形線圈平面垂直。規(guī)定磁場方向向里為正方向,從經(jīng)流向為電流的正方向。已知中的感應(yīng)電流隨時間變化的圖象如圖乙,則磁場的變化規(guī)律可能與下圖中一致的是()A.B.C.D.6.如圖所示,一導(dǎo)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(yīng)強度為B的勻強磁場。方向垂直于回路所在的平面?;芈芬运俣认蛴覄蛩龠M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(yīng)電流方向不變B.CD段直線始終不受安培力C.感應(yīng)電動勢最大值D.感應(yīng)電動勢平均值7.在豎直向上的勻強磁場中,水平放置一個不變形的單匝金屬圓線圈,線圈所圍的面積為,線圈電阻為1Ω。規(guī)定線圈中感應(yīng)電流I的正方向從上往下看是順時針方向,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,則下列說法正確的是()A.在時間0~5s內(nèi),I的最大值為B.在第4s時刻,I的方向為順時針C.前2s內(nèi),通過線圈某截面的總電荷量為D.第3s內(nèi),線圈的發(fā)熱功率最大8.如圖所示,均勻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,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ω勻速轉(zhuǎn)動半周,在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?,F(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.9.粗細均勻的電阻絲圍成圖所示的線框,置于正方形有界勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,方向垂直線框平面向里,圖中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L.現(xiàn)使線框以同樣大小的速度v勻速沿四個不同方向平動進入磁場,并且速度方向始終與線框先進入磁場的那條邊垂直,則在通過如圖所示位置時,下列說法中正確的是()A.a(chǎn)、b兩點間的電勢差圖①中最大B.a(chǎn)、b兩點間的電勢差圖②中最大C.回路電流圖③中最大D.回路電流圖④中最小10.空間存在一方向與紙面垂直、大小隨時間變化的勻強磁場,其邊界如圖(a)中虛線MN所示,一硬質(zhì)細導(dǎo)線的電阻率為ρ、橫截面積為S,將該導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)固定在紙面內(nèi),圓心O在MN上。時磁感應(yīng)強度的方向如圖(a)所示:磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化關(guān)系如圖(b)所示,則在到的時間間隔內(nèi)()A.圓環(huán)所受安培力的方向始終不變B.圓環(huán)中的感應(yīng)電流先沿逆時針方向,再沿順時針方向C.圓環(huán)中的感應(yīng)電動勢大小為D.圓環(huán)中的感應(yīng)電流大小為二、多選題11.兩條平行虛線間存在一勻強磁場,磁感應(yīng)強度方向與紙面垂直。邊長為,總電阻為Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場邊界平行,如圖甲所示,已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運動,cd邊于時刻進入磁場。線框中感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖線如圖乙所示(感應(yīng)電流的方向為順時針時,感應(yīng)電動勢取正)。下列說法正確的是()A.磁感應(yīng)強度的方向垂直于紙面向里B.導(dǎo)線框運動的速度的大小為1m/sC.磁感應(yīng)強度的大小為D.在至這段時間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為12.如圖所示,兩光滑平行金屬導(dǎo)軌間距為,直導(dǎo)線垂直跨在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,整個裝置處于垂直于紙面向里的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B。電容器的電容為C,除電阻R外,導(dǎo)軌和導(dǎo)線的電阻均不計?,F(xiàn)給導(dǎo)線一初速度,使導(dǎo)線MN向右運動,當電路穩(wěn)定后,MN以速度向右做勻速運動時()A.電容器兩端的電壓為B.電阻兩端的電壓為C.電容器所帶電荷量為D.為保持勻速運動,需對其施加的拉力大小為13.如圖甲所示,半徑為r=1m的電線圈處在勻強磁場中,磁場與線圈平面垂直,線圈的電阻R=10Ω,磁場磁感應(yīng)強度隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,以垂直線圈平面向里為磁場的正方向,則下列說法正確的是()A.0~1s內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電流沿逆時針方向,大小為AB.0~2s內(nèi)感應(yīng)電流的平均功率約為4.9WC.2~3s內(nèi)感應(yīng)電流的方向與3~4s內(nèi)感應(yīng)電流方向相反D.4~5s內(nèi)通過線圈截面的電荷量為C14.如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖,銅盤安裝在水平的銅軸上,它的盤面恰好與勻強磁場垂直,兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,回路的總電阻為R,從左往右看,銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。則()A.由于穿過銅盤的磁通量不變,故回路中無感應(yīng)電流B.回路中感應(yīng)電流大小不變,為C.回路中感應(yīng)電流方向不變,為C→D→R→CD.回路中有周期性變化的感應(yīng)電流15.如圖所示,abcd為用粗細均勻的同種材料制成的金屬線框,其中ab的長度只有bc長度的一半?,F(xiàn)將線框放在水平光滑絕緣的桌面上,在外力F的作用下讓線框以速度勻速穿過右邊兩個磁感應(yīng)強度大小相等、方向相反的磁場區(qū)域。若以圖示位置開始計時,規(guī)定逆時針電流方向為正,磁感線向下穿過線框時的磁通量為正。則下列關(guān)于回路電流i、外力F大小、cb間的電勢差Ucb及穿過線框的磁通量隨時間變化的圖像正確的是()A. B.C. D.三、填空題16.如圖所示,粗細均勻的、電阻為r的金屬圓環(huán),放在圖示的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為B,圓環(huán)直徑為L;長為L、電阻為的金屬棒ab放在圓環(huán)上,以v0向左運動,當ab棒運動到圖示虛線位置時,金屬棒兩端的電勢差為_____。17.如圖所示,質(zhì)量為m、電阻為R、邊長為l的正方形閉合單匝導(dǎo)線框,從距離有水平邊界的勻強磁場上方某一高度h處由靜止開始自由下落,磁感應(yīng)強度為B,線框下落過程中其底邊始終保持水平,線框平面保持與磁場方向垂直.為使該線框在進入磁場過程中做勻速運動,則它開始下落的高度______.在線框全部進入磁場的過程中,通過導(dǎo)線截面的電荷量________.18.兩條平行且足夠長的金屬導(dǎo)軌置于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中,B的方向垂直導(dǎo)軌平面。兩導(dǎo)軌間距為L,左端接一電阻R,其余電阻不計。長為2L的導(dǎo)體棒ab如圖所示放置,開始時ab棒不導(dǎo)軌垂直,在ab棒繞a點緊貼導(dǎo)軌以角速度順時針旋轉(zhuǎn)90°的過程中,通過電阻R的電流方向為_________(填“由上到下”或者“由下到上”);電動勢的最大值為_________;通過電阻R的電荷量是_________。四、解答題19.如圖所示,足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,寬度,一端連接的電阻。導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度。把電阻的導(dǎo)體棒放在導(dǎo)軌上,其長度恰好等于導(dǎo)軌間距,與導(dǎo)軌接觸良好。導(dǎo)軌的電阻可忽略不計。在平行于導(dǎo)軌的拉力作用下,導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運動,速度。求:(1)感應(yīng)電流和導(dǎo)體棒兩端的電壓;(2)拉力的功率;(3)電路中產(chǎn)生的熱功率。20.如圖所示,固定在勻強磁場中的水平導(dǎo)軌ab、cd的間距L1=0.5m,金屬棒ad與導(dǎo)軌左端bc的距離為L2=0.8m,整個閉合回路的電阻為R=0.2Ω,磁感應(yīng)強度為B0=1T的勻強磁場豎直向下穿過整個回路.a(chǎn)d桿通過滑輪和輕繩連接著一個質(zhì)量為m=0.04kg的物體,不計一切摩擦,現(xiàn)使磁場以=0.2T/s的變化率均勻地增大.求:(1)金屬棒上電流的方向.(2)感應(yīng)電動勢的大?。?3)物體剛好離開地面的時間(g=10m/s2).21.如圖所示,半徑為R的圓形導(dǎo)軌處在垂直于圓平面的勻強磁場中磁場的磁感應(yīng)強度為B,方向垂直于紙面向里.一根長度略大于導(dǎo)軌直徑的導(dǎo)體棒MN以速率v在圓導(dǎo)軌上從左端滑到右端,電路中的定值電阻阻值為r,其余電阻不計。導(dǎo)體棒與圓形導(dǎo)軌接觸良好。求(1)在滑動過程中通過電阻r上的電流的平均值;(2)MN從左端到右端的整個過程中,通過r上的電荷量;(3)當MN通過圓導(dǎo)軌中心時,通過r上的電流是多少?參考答案一、單項選擇題12345678910CDCBABCCAD二、多項選擇題1112131415BCDACADBCBC三、填空題16.17.18.由上到下四、解答題19.(1)1A;1V;(2)2W;(3)2W【解析】(1)導(dǎo)體棒切割磁感,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為閉合回路產(chǎn)生的感應(yīng)電流為導(dǎo)體棒兩端的電壓(2)由于導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運動,有拉力F的功率(3)電路中產(chǎn)生的熱功率20.(1)電流由a到d(2)(3)5s【解析】(1)由楞次定律可以判斷,金屬棒上的電流由a到d.(2)由法拉第電磁感
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