2019版高考物理一轮复习精选题辑课练30法拉第电磁感应定律自感现

课练30 法拉第电磁感应定律 自感现象

1．(2018·河北石家庄期中)等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ，关于线框中的感应电流，以下说法中不正确的是( ) A．开始进入磁场时感应电流最大 B．产生的电动势属于动生电动势 C．开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向 D．开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向 答案：C 解析：当线框进入磁场时，切割磁感线产生的动生感应电动势为E＝BLv，导线框ABC以恒定的速度运动，当有效切割长度最大时，产生的感应电动势也最大，感应电流I＝＝ EBLvRR最大．线框开始进入磁场时感应电动势最大，此时感应电流最大，选项A、B说法正确；由右手定则可判定导线框开始进入磁场时，切割磁感线产生的感应电流方向由C到A，即感应电流沿逆时针方向，选项C说法错误；由楞次定律可得开始穿出磁场时感应电流方向由A到C，即感应电流沿顺时针方向，选项D说法正确． 2．(2018·辽宁锦州期末)(多选)如图所示，用长度La∶Lb＝2∶1的同种导线做成圆环a、b，并在A、C处相连，当均匀变化的磁场垂直穿过a环时，环内电流为I1，A、C间电压为U1；若同样磁场穿过b环，环内电流为I2，A、C间电压为U2，则( ) A．I1∶I2＝4∶1 B．I1∶I2＝2∶1 C．U1∶U2＝2∶1 D．U1∶U2＝4∶1 答案：AC 解析：用长度La∶Lb＝2∶1的同种导线做成圆环a、b，故两个环的半径之比为2∶1，面积之比为4∶1；根据电阻定律公式R＝ρ拉第电磁感应定律，感应电动势E＝ L，两圆环的电阻之比为Ra∶Rb＝2∶1；根据法S0nΔBS∝S，故两种情况产生的电动势之比为4∶1，根据Δt闭合电路欧姆定律I＝，可知感应电流之比为4∶1，选项A正确，B错误；路端电压U＝IR，第一次外电阻是b环电阻，第二次外电阻是a环电阻，故两次的路端电压之比为＝ERU1I1Rb2＝，U2I2Ra1选项C正确，D错误． 3．(2018·辽宁沈阳东北育才学校二模)如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用F安表示，则下列说法正确的是( ) 1

A．金属杆ab做匀加速直线运动 B．金属杆ab运动时回路中有顺时针方向的电流 C．金属杆ab所受到的F安先不断增大，后保持不变 D．金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比 答案：C B2L2v解析：对金属杆受力分析，根据牛顿第二定律有F－F安＝ma，即F－＝ma，由于速R度变化，所以加速度发生变化，故金属杆做加速度逐渐减小的变加速运动，不是做匀加速直线运动，故A错误；根据楞次定律可知，金属杆ab运动时回路中有逆时针方向的感应电流，B2L2v故B错误；由F安＝可知，当速度增大时，安培力增大，当金属杆受力平衡时，达到最R大速度，其后开始做匀速运动，安培力不变，故C正确；金属杆克服安培力做功的瞬时功率BLv?BLv?P＝IR＝??2R＝，故D错误． R?R?22224．(2018·黑龙江哈尔滨期中)在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截2面积S＝20 cm，螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，电容器电容C＝30 μF.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是( ) A．螺线管中产生的感应电动势为1.5 V B．闭合开关，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电 －2C．电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10 W －5D．开关断开，流经电阻R2的电荷量为1.8×10 C 答案：D nΔΦnΔB解析：根据法拉第电磁感应定律E＝＝S，代入数据可求出E＝1.2 V，选项AΔtΔt错误；根据楞次定律可知，螺线管下端为电源正极，则电流稳定后电容器下极板带正电，选 E2＝0.12 A，根据P＝IR1，可得R1的电R1＋R2＋r－2功率为P＝5.76×10 W，选项C错误；开关断开后，流经R2的电荷量即为开关闭合时C上－5所带的电荷量Q，电容器两端的电压U＝IR2＝0.6 V，流经R2的电荷量Q＝CU＝1.8×10 C，项B错误；根据闭合电路欧姆定律，有I＝选项D正确． 5．(2018·湖北武汉二中期末)如图甲所示，一匝数N＝10匝、总电阻R＝7.5 Ω、长L1＝0.4 m、宽L2＝0.2 m的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上，线框的bc边正好过半径r＝0.1 m的圆形磁场的直径，线框的左半部分在垂直线框平面向上的匀强磁场区域内，磁感应强度B0＝1 T，圆形磁场的磁感应强度B垂直线框平面向下，大小随时间均匀增大，如图乙所示，已知线框与水平面间的最大静摩擦力f＝1.2 N，取π≈3，则( ) 2

A．t＝0时刻穿过线框的磁量大小为0.07 Wb B．线框静止时，线框中的感应电流为0.2 A C．线框静止时，ad边所受安培力水平向左，大小为0.8 N D．经时间t＝0.4 s，线框开始滑动 答案：D 1解析：设磁场竖直向上穿过线框的磁通量为正，由磁通量的定义得t＝0时，有Φ＝2πΔΦL1L2B0－B·r2＝0.01 Wb，故A错误．线框静止时，根据法拉第电磁感应定律有E＝N＝2Δt0.75 V，由闭合电路欧姆定律有I＝＝0.1 A，故B错误．由楞次定律可知，圆形磁场的磁感应强度增大时，线框内产生的感应电流的方向为逆时针方向，由左手定则可知，ad边受到的安培力的方向水平向左，ad边受到的安培力即线框受到的安培力，即F＝10B0IL1＝10×1×0.1×0.4 N＝0.4 N<1.2 N，即ad边受到的摩擦力的大小为0.4 N，故C错误．圆形磁场的磁感应强度均匀增大，所以线框产生大小不变的电动势，感应电流的大小不变，而左侧的磁场区域内的磁场不变，所以线框的ad边受到的安培力的大小恒为0.4 N，方向向左不变；t＝0.4 s时，线框的bc边受到的安培力F′＝NBI×2r＝0.8 N，方向向左，故此时整个线框所受的安培力为0.4 N＋0.8 N＝1.2 N，方向向左，因fm＝1.2 N，可知此时线框将要滑动，故D正确． 6．(2018·江苏如皋调研)(多选)如图甲所示，在竖直平面内有一单匝正方形线圈和一垂直于竖直平面向里的有界匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场上、下边界AB和CD均水平，线圈的ab边水平且与AB间有一定的距离．现将线圈无初速度自由释放，图乙为线圈从自由释放到cd边恰好离开CD边界过程中的速度—时间关系图象．已知线圈的电阻为r，且线圈平面在线圈运动过程中始终处在竖直平面内，不计空气阻力，重力加速度为g，则根据图中的数据和题中所给物理量可得 ( ) ERA．在0～t3时间内，线圈中产生的热量为Bv241t2－t1r3 B．在t2～t3时间内，线圈中cd两点之间的电势差为零 C．在t3～t4时间内，线圈中ab边电流的方向为从b流向a 2Bv1t3－t12D．在0～t3时间内，通过线圈回路的电荷量为 r答案：AC 解析：由题图知线圈在t1时刻进入磁场做匀速运动，线圈的边长为L＝ac＝bd＝v1(t2－t1)，在0～t3时间内，只有在t1～t2时间内线圈产生热量，产生的热量为Q＝mgL＝mgv1(t2B2L2v1B2v4t2－t131－t1)，根据平衡条件得mg＝，联立解得Q＝，故A正确．在t2～t3时间rr内，线圈中cd边切割磁感线，两点之间的电势差等于感应电动势，不为零，故B错误．在t3～t4时间内，线圈离开磁场，磁通量减少，由楞次定律知线圈中ab边电流的方向为从b 3

ΔΦBLBv1t2－t1流向a，故C正确．在0～t3时间内，通过线圈回路的电荷量为q＝＝＝222rrr，故D错误． 7．(2018·河南洛阳一模)(多选)如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断正确的是 ( ) A．S闭合瞬间，A灯和B灯同时亮 B．S闭合后电路稳定前，B先亮一下再逐渐变暗，A逐渐变暗 C．S闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同 D．S闭合电路稳定后，再断开S时，A灯要亮一下再熄灭 答案：AD 解析：开关S闭合的瞬间，两灯同时获得电压，所以A、B同时发光，选项A正确；由于线圈的电阻可以忽略，A灯逐渐被短路，流过A灯的电流逐渐减小，A灯逐渐变暗，直至熄灭，而流过B的电流增大，所以B灯变亮，选项B错误；结合B的分析可知，S闭合电路稳定后，A熄灭，选项C错误；断开开关S的瞬间，B灯的电流突然消失，立即熄灭，流过线圈的电流将要减小，产生自感电动势，相当于电源，维持L中的电流逐渐减小，所以A灯要突然亮一下再熄灭，选项D正确． 8．(2018·江西南昌二中期末)如图所示的电路中，电源电动势为E，线圈L的电阻不计．以下判断正确的是( ) A．闭合S，稳定后，电容器两端电压为E B．闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电 C．断开S的瞬间，电容器的a极板将带正电 D．断开S的瞬间，电容器的a极板将带负电 答案：C 解析：闭合S，稳定后，线圈L相当于导线，则电容器被短路，其两端电压为零，电容器的a极板不带电，选项A、B错误；断开S的瞬间，线圈L中电流减小，产生自感电动势，相当于电源，给电容器充电，流过线圈的电流方向不变，则电容器的a极板将带正电，选项C正确，D错误． 9．如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆与金属框架接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F作用在金属杆上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动．图乙为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则下面可以表示外力F随时间t变化关系的图象是( ) 4

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