高考物理一輪規(guī)范特訓(xùn)10-2法拉第電磁感應(yīng)定律　自感現(xiàn)象a

板塊三限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)時(shí)間：45分鐘滿分：100分一、選擇題(本題共11小題，每小題6分，共66分。其中1～7為單選，8～11為多選)1．如圖所示，閉合金屬導(dǎo)線框放置在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化而變化。下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定減小B．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大C．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流一定增大D．當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小時(shí)，線框中的感應(yīng)電流可能不變答案D解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化時(shí)，產(chǎn)生恒定的電動(dòng)勢(shì)，線框中的感應(yīng)電流就不變，D選項(xiàng)正確；當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率逐漸增大時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流增大，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率逐漸減小時(shí)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小，所以A、B、C選項(xiàng)都是錯(cuò)誤的。2.如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬桿MN在平行金屬導(dǎo)軌上以速度v向右勻速滑動(dòng)，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1；若磁感應(yīng)強(qiáng)度增為2B，其他條件不變，MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)镋2。則通過(guò)電阻R的電流方向及E1與E2之比分別為()A．c→a,2∶1B．a(chǎn)→c,2∶1C．a(chǎn)→c,1∶2D．c→a,1∶2答案C解析MN切割磁感線產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)E＝Blv，其中的l、v保持不變，所以E1∶E2＝B1∶B2＝1∶2；由右手定則可知通過(guò)R的電流方向?yàn)閍→c，C正確。3．[2017·唐山模擬]如圖甲所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌連接一個(gè)平行板電容器C和電阻R，導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上且接觸良好，整個(gè)裝置放于垂直導(dǎo)軌平面的磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況如圖乙所示(圖示磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)檎?，MN始終保持靜止，則0～t2時(shí)間內(nèi)()A．電容器C的電荷量大小始終不變B．電容器C的a板先帶正電后帶負(fù)電C．MN所受安培力的大小始終不變D．MN所受安培力的方向先向左后向右答案A解析磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化，產(chǎn)生恒定電動(dòng)勢(shì)，則電容器C的電荷量大小始終不變，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由于磁感應(yīng)強(qiáng)度變化，根據(jù)楞次定律和左手定則可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，大小先減小后增大，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。4．[2017·福建龍巖質(zhì)檢]如圖所示，三角形金屬線框ABC的底邊AB長(zhǎng)度為d，頂點(diǎn)C距AB邊的距離為eq\f(d,2)，在右側(cè)空間邊長(zhǎng)為d的正方形區(qū)域內(nèi)，存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在外力作用下線框底邊沿著x軸向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持線框平面與磁場(chǎng)方向垂直。在線框沿x軸向右勻速穿過(guò)有界磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)()A．經(jīng)歷均勻增大、均勻減小、均勻增大、均勻減小的過(guò)程B．經(jīng)歷均勻增大、保持不變、均勻增大、保持不變的過(guò)程C．經(jīng)歷均勻增大、均勻減小、均勻增大的過(guò)程D．經(jīng)歷均勻增大、保持不變、均勻減小的過(guò)程答案A解析導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)有E＝Blv，因?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小取決于切割磁感線的導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，線框勻速穿過(guò)有界磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中有效長(zhǎng)度先均勻增大，再均勻減小，然后再均勻增大，再均勻減小，所以選項(xiàng)A正確。5．在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1500匝，橫截面積S＝20cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0Ω，R1＝4.0Ω，R2＝5.0Ω，C＝30μF。在一段時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。則下列說(shuō)法中正確的是()A．螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1VB．閉合S，電路中的電流穩(wěn)定后，螺線管兩端電壓為1.08VC．電路中的電流穩(wěn)定后電容器下極板帶負(fù)電D．S斷開(kāi)后，流經(jīng)R2的電荷量為1.8×10－6答案B解析由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，其中n＝1500匝，S＝20×10－4m2，eq\f(ΔB,Δt)等于乙圖中圖線斜率，為eq\f(1.0－0.2,2)T/s＝0.4T/s，代入得E＝1.2V，A錯(cuò)誤。感應(yīng)電流I＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝0.12A，螺線管兩端的電壓U＝I(R1＋R2)＝1.08V，B正確。由楞次定律可得，螺線管下端電勢(shì)高，所以電容器下極板帶正電，C錯(cuò)誤。S斷開(kāi)后，電容器把儲(chǔ)存的電量都通過(guò)R2釋放出來(lái)，Q＝CUR2，其中UR2＝IR2，得Q＝1.8×10－5C，D錯(cuò)誤。6．如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，PQMN所圍的面積為S，PQ之間有阻值為R的電阻，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，規(guī)定磁場(chǎng)方向豎直向上為正，在0～2t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說(shuō)法正確的是()A．在0～t0和t0～2t0時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)體棒受到的導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B．在0～t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)镹到MC．在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電流大小為eq\f(SB0,Rt0)D．在0～2t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)電阻R的電荷量為eq\f(SB0,2R)答案B解析導(dǎo)體棒MN始終靜止，與導(dǎo)軌圍成的線框面積不變，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，即感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與B-t圖象斜率成正比，0～t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流I1＝eq\f(E1,R)＝Seq\f(ΔB1,Δt1R)＝Seq\f(B0,t0R)，t0～2t0時(shí)間內(nèi)的感應(yīng)電流I2＝eq\f(E2,R)＝Seq\f(ΔB2,Δt2R)＝Seq\f(2B0,t0R)，C錯(cuò)誤。由楞次定律可知在0～t0時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向N→M，B正確。在0～t0時(shí)間內(nèi)，磁通量減小，MN有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)來(lái)阻礙磁通量減小，受向左的靜摩擦力，在t0～2t0時(shí)間內(nèi)，磁通量增加，MN有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)來(lái)阻礙磁通量增加，受向右的靜摩擦力，A錯(cuò)誤。通過(guò)電阻R的電量q＝q1＋q2＝I1t0＋I(xiàn)2t0＝eq\f(3SB0,R)，D錯(cuò)誤。7.如圖所示，電路中A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈，C是電容很大的電容器。當(dāng)S閉合與斷開(kāi)時(shí)，A、B燈泡的發(fā)光情況是()A．S剛閉合后，A亮一下又逐漸熄滅，B逐漸變亮B．S剛閉合后，B亮一下又逐漸變暗，A逐漸變亮C．S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，A和B一樣亮D．S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，A、B都熄滅答案A解析S剛閉合后，A、B都變亮，由于L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，A比B亮，之后電路逐漸穩(wěn)定，A逐漸熄滅，B逐漸變亮，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，電路穩(wěn)定，L相當(dāng)于一根導(dǎo)線，A被短路，A熄滅，B一直都是亮的，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。8．如圖所示是圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖；銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動(dòng)軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L(zhǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)。則()A．由于穿過(guò)銅盤的磁通量不變，故回路中無(wú)感應(yīng)電流B．回路中感應(yīng)電流大小不變，為eq\f(BL2ω,2R)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)電流答案BC解析把銅盤看作閉合回路的一部分，在銅盤以角速度ω沿順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中有感應(yīng)電流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝eq\f(1,2)BL2ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)镃→D→R→C，選項(xiàng)B、C正確，D錯(cuò)誤。9．將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置，第一次緩慢插入，第二次快速插入，兩次插入過(guò)程中不發(fā)生變化的物理量是()A．磁通量的變化量B．磁通量的變化率C．感應(yīng)電流的大小D．流過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量答案AD解析將一條形磁鐵從相同位置插入到閉合線圈中的同一位置，第一次緩慢插入線圈時(shí)，磁通量增加慢，第二次迅速插入線圈時(shí)，磁通量增加快，但磁通量變化量相同，磁通量變化率不同，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，第二次線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大，根據(jù)歐姆定律可知第二次感應(yīng)電流大，即I2>I1，C錯(cuò)誤；流過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)，由于磁通量變化量相同，電阻不變，所以通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量不變，D正確。10.[2017·正定調(diào)研]粗細(xì)均勻的導(dǎo)線繞成匝數(shù)為n、半徑為r的圓形閉合線圈。線圈放在磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，線圈中產(chǎn)生的電流為I，下列說(shuō)法正確的是()A．電流I與匝數(shù)n成正比B．電流I與線圈半徑r成正比C．電流I與線圈面積S成正比D．電流I與導(dǎo)線橫截面積S0成正比答案BD解析由題給條件可知感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝nπr2·eq\f(ΔB,Δt)，電阻為R＝eq\f(ρn·2πr,S0)，電流I＝eq\f(E,R)，聯(lián)立以上各式得I＝eq\f(S0r,2ρ)·eq\f(ΔB,Δt)，則可知B、D項(xiàng)正確，A、C項(xiàng)錯(cuò)誤。11．如圖xOy平面為光滑水平面，現(xiàn)有一長(zhǎng)為d寬為L(zhǎng)的線框MNPQ在外力F作用下，沿x軸正方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)，空間存在豎直方向的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B0coseq\f(π,d)x(式中B0為已知量)，規(guī)定豎直向下方向?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度正方向，線框電阻為R。t＝0時(shí)刻MN邊恰好在y軸處，則下列說(shuō)法正確的是()A．外力F為恒力B．t＝0時(shí)，外力大小F＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)C．通過(guò)線框的瞬時(shí)電流i＝eq\f(2B0Lvcos\f(πvt,d),R)D．經(jīng)過(guò)t＝eq\f(d,v)，線框中產(chǎn)生的電熱Q＝eq\f(2B\o\al(2,0)L2vd,R)答案BCD解析因線框沿x軸方向勻速運(yùn)動(dòng)，故F＝F安＝BMtItL＋BQtItL＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)cos2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πvt,d)))，其中BMt＝B0coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,d)·vt))，BQt＝B0coseq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,d)vt＋d))，It＝eq\f(BMtLv＋BQtLv,R)，故F不是恒力，A錯(cuò)誤。t＝0時(shí)，代入公式得，F(xiàn)＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)，故B正確。i＝It＝eq\f(2B0Lvcos\f(πvt,d),R)，C正確。由電流的瞬時(shí)值表達(dá)式可知此電流為交流電，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)B0Lv,R)，又Q＝I2Rt，故經(jīng)過(guò)t＝eq\f(d,v)，線框中產(chǎn)生的電熱Q＝eq\f(2B\o\al(2,0)L2vd,R)，D正確。二、非選擇題(本題共2小題，共34分)12．(15分)(1)如圖甲所示，兩根足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌，間距L＝0.3m，在導(dǎo)軌間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B1＝0.5T。一根直金屬桿MN以v＝2m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，桿MN始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好。桿MN的電阻r1＝1Ω，導(dǎo)軌的電阻可忽略。求桿MN中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1。(2)如圖乙所示，一個(gè)匝數(shù)n＝100的圓形線圈，面積S1＝0.4m2，電阻r2＝1Ω。在線圈中存在面積S2＝0.3m2垂直線圈平面(指向紙外)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2隨時(shí)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(dòng)勢(shì)E(3)有一個(gè)R＝2Ω的電阻，將其兩端a、b分別與圖甲中的導(dǎo)軌和圖乙中的圓形線圈相連接，b端接地。試判斷以上兩種情況中，哪種情況a端的電勢(shì)較高？求這種情況中a端的電勢(shì)φa。答案(1)0.3V(2)4.5V(3)與圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)a端電勢(shì)高φa＝0.2V解析(1)桿MN做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)，E1＝B1Lv產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1＝0.3V。(2)穿過(guò)圓形線圈的磁通量發(fā)生變化，E2＝neq\f(ΔB2,Δt)S2產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2＝4.5V。(3)當(dāng)電阻R與題圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)，由右手定則可得a端的電勢(shì)高于b端即大地的電勢(shì)，而當(dāng)電阻R與題圖乙中的線圈相連接時(shí)，由楞次定律可知，此時(shí)a端的電勢(shì)小于b端即大地的電勢(shì)。故與圖甲中的導(dǎo)軌相連接時(shí)a端電勢(shì)高。此時(shí)，通過(guò)電阻R的電流I＝eq\f(E1,R＋r1)電阻R兩端的電勢(shì)差φa－φb＝IRa端的電勢(shì)φa＝IR＝0.2V。13．[2017·萬(wàn)州區(qū)模擬](19分)如圖甲所示，光滑導(dǎo)軌寬0.4m，ab為金屬棒，均勻變化的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)軌道平面，磁場(chǎng)的變化情況如圖乙所示，金屬棒ab的電阻為1Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t＝0時(shí)刻，ab棒從導(dǎo)軌最左端，以v＝1m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，求1s末回路中的感應(yīng)電流及金屬棒