高考物理总复习电磁感应时法拉第电磁感应定律自感和涡流课时训练教科版20180723365

高考物理总复习电磁感应时法拉第电磁感应定律自感和涡流课时训练教科版20180723365

第2课时　法拉第电磁感应定律　自感和涡流 ‎1.(2019·大连模拟)如图,电源电动势为E,线圈L的直流电阻不计.则以下判断正确的是(　C　)‎ 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极带正电 C.断开S瞬间,电容器的a极将带正电 D.断开S瞬间,电容器的a极将带负电 解析:因线圈L的直流电阻不计,则闭合S,稳定后,电容器两端电压为零,电容器带电荷量为零,选项A,B错误;断开S瞬间,在线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小,通过L的电流向左,对电容器充电,a板带正电,选项C正确,D错误.‎ ‎2.(多选)如图所示,闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则(　BD　)‎ A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于h B.若是匀强磁场,环滚上的高度等于h C.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于h D.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h 解析:若是匀强磁场,金属环中无涡流产生,无机械能损失,故选项A错误,B正确.若是非匀强磁场,金属环中有涡流产生,机械能损失转化为内能,故选项C错误,D正确.‎ ‎3.(2019·宜春模拟)(多选)如图所示,是高频焊接机原理示意图,线圈中通一高频电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量的热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法中正确的是(　AD　)‎ A.交变电流的频率越高,焊缝处的温度升高得越快 B.交变电流的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化得越快,感应电动势越大,选项A正确,B错误;工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量就多,选项C错误,D正确.‎ ‎4.(2019·铜仁市模拟)用均匀导线做成的正方形线框边长为‎0.2 m,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示.当磁感应强度以10 T/s的变化率增强时,线框中a,b两点间的电势差是(　B　)‎ A.Uab=0.1 V B.Uab=-0.1 V C.Uab=0.2 V D.Uab=-0.2 V 解析:正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流产生,把左半部分线框看成电源,其电动势为E,内电阻为,其等效电路如图所示.‎ 则a,b两点间的电势差即为电源的路端电压,设l是边长,且依题意知=10 T/s.由E=得E=== V=0.2 V所以U=IR=·R=× V=0.1 V,由于a点电势低于b点电势,故Uab=-0.1 V,故B正确,A,C,D错误.‎ ‎5.(2019·石家庄模拟)如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(　D　)‎ A.由c到d,I= B.由d到c,I=‎ C.由c到d,I= D.由d到c,I=‎ 解析:由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=,D正确.‎ ‎6.(2019·西宁二模)(多选)如图所示,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,导轨间距为L=‎1 m,其右端连接有定值电阻R=2 Ω,整个装置处于垂直导轨平面、磁感应强度B=1 T的匀强磁场中.一质量m=‎2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F=10 N的作用下,在导轨上由静止开始向左运动,运动中金属棒始终与导轨垂直.导轨及金属棒的电阻不计,下列说法正确的是(　ACD　)‎ A.产生的感应电流方向在金属棒中由a指向b B.金属棒向左做先加速后减速运动直到静止 C.金属棒的最大加速度为‎5 m/s2‎ D.水平拉力的最大功率为200 W 解析:金属棒向左运动切割磁感线,根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由a→b,A正确;金属棒所受的安培力先小于拉力,棒做加速运动,后等于拉力做匀速直线运动,速度达到最大,B错误;根据牛顿第二定律得F-=ma,可知棒的速度v增大,加速度a减小,所以棒刚开始运动时加速度最大,最大加速度amax== m/s2=‎5 m/s2,C正确;当棒的加速度a=0时速度最大,设最大速度为vmax,则有F=,所以vmax== m/s=‎20 m/s,所以水平拉力的最大功率Pmax=Fvmax=10×20 W=200 W,D正确.‎ ‎7.(2019·哈密市校级模拟)线圈所围的面积为‎0.1 m2‎,线圈电阻为 1 Ω.规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图(甲)所示.磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图(乙)所示.则以下说法正确的是(　C　)‎ A.在时间0～5 s内,I的最大值为‎0.1 A B.在4 s末,I的方向为正 C.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量为‎0.01 C D.第3 s内,线圈的发热功率最大 解析:由题图(乙)看出,在0 s时图线的斜率最大,B的变化率最大,根据闭合电路欧姆定律得,I==,0 s时刻磁感应强度变化率为0.1,则最大电流I= A=‎0.01 A,故A错误.在4 s末,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量减小,则根据楞次定律判断得知,I的方向为逆时针方向,即为负方向,故B错误.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量q=== C=‎0.01 C,故C正确;第3 s内,B没有变化,线圈中没有感应电流产生,则线圈的发热功率为0,故D错误.‎ ‎8.(2019·张家口校级模拟)如图(甲)所示,导体棒MN置于水平导轨上,PQMN所围的面积为S,PQ之间有阻值为R的电阻,不计导轨和导体棒的电阻.导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场,规定磁场方向竖直向上为正,在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图(乙)所示,导体棒MN始终处于静止状态.下列说法正确的是(　B　)‎ A.在0～t0和t0～2t0时间内,导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同 B.在0～t0内,通过导体棒的电流方向为N到M C.在t0～2t0内,通过电阻R的电流大小为 D.在0～2t0时间内,通过电阻R的电荷量为 解析:在0～t0时间内磁通量在减小,则导体棒有向右运动的趋势,摩擦力水平向左.在t0～2t0时间内磁通量增大,同理可判断导体棒有向左运动的趋势,摩擦力水平向右,选项A错误;0～t0内竖直向上的磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的方向由N到M,选项B正确;导体棒MN始终静止,与导轨围成的面积不变,根据电磁感应定律可得感应电动势E==S,即感应电动势与Bt图像斜率成正比,0～t0的感应电流大小I1==S=S,t0～2t0的感应电流大小I2==S=S,选项C错;在0～2t0时间内,通过电阻R的电荷量Q==,选项D错.‎ ‎9.(2019·南昌模拟)如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P,Q为电容器的两个极板,磁场方向垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)随时间变化.t=0时,P,Q两极板电势相等,两极板间的距离远小于环的半径.经时间t,电容器的P极板(　D　)‎ A.不带电 B.所带电荷量与t成正比 C.带正电,电荷量是 D.带负电,电荷量是 解析:磁感应强度均匀增加,回路中产生的充电电流的方向为逆时针方向,Q板带正电,P板带负电,A错误;由于E==·S=K·πR2,而L= 2πR,R=,解得E=.电容器上的电荷量Q=CE=,B,C错误,D正确.‎ ‎10.(2019·潍坊一模)(多选)如图(甲)所示,线圈两端a,b与一电阻R相连.线圈内有垂直线圈平面向里的磁场,t=0时起,穿过线圈的磁通量按图(乙)所示规律变化.下列说法正确是(　AC　)‎ A.时刻,R中电流方向由a到b B.t0时刻,R中电流方向由a到b C.0～t0时间内R中的电流是t0～2t0时间内的 D.0～t0时间内R产生的焦耳热是t0～2t0时间内的 解析:时刻,线圈中向里的磁通量在增加,根据楞次定律,感应电流沿逆时针方向,所以R中电流方向由a到b,故A正确;t0时刻,线圈中向里的磁通量在减少,根据楞次定律,感应电流沿顺时针方向,R中的电流方向由b到a,故B错误;0～t0时间内感应电动势E1==;t0～2t0时间内感应电动势E2==;由欧姆定律I=,知0～t0时间内R中的电流是t0～2t0时间的,故C正确;根据焦耳定律Q=I2Rt,知0～t0时间内R产生的焦耳热是t0～2t0时间内的,故D错误.‎ ‎11.导学号 58826213(2019·泰安二模)(多选)如图(甲)所示,间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,轨道左侧连接一定值电阻R.垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动,F随t变化的规律如图(乙)所示.在0～t0时间内,棒从静止开始做匀加速直线运动.(乙)图中t0,F1,F2为已知,棒和轨道的电阻不计.则(　BD　)‎ A.在t0以后,导体棒一直做匀加速直线运动 B.在t0以后,导体棒先做加速,最后做匀速直线运动 C.在0～t0时间内,导体棒的加速度大小为 D.在0～t0时间内,通过导体棒横截面的电荷量为 解析:因在0～t0时间内棒做匀加速直线运动,故在t0时刻F2大于棒所受的安培力,在t0以后,外力保持F2不变,安培力逐渐变大,导体棒做加速度越来越小的加速运动,当加速度a=0,即导体棒所受安培力与外力F2大小相等后,导体棒做匀速直线运动,故A错误,B正确;设在0～t0时间内导体棒的加速度为a,导体棒的质量为m,t0时刻导体棒的速度为v,根据牛顿运动定律,t=0时有F1=ma,t=t0时有F2-=ma而v=‎ at0,由此得a=,故C错误;在0～t0内,导体棒ab扫过面积ΔS=‎ L·a=,则通过导体横截面的电荷量q==,故D正确.‎ ‎12.导学号 58826214‎ ‎(2019·济南模拟)(多选)如图,两根电阻不计的足够长的光滑金属导轨MN,PQ,间距为L,两导轨构成的平面与水平面成θ角.金属棒ab,cd用绝缘轻绳连接,其电阻均为R,质量分别为m和‎2m.沿斜面向上的外力F作用在cd上使两棒静止,整个装置处在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,重力加速度大小为g.将轻绳烧断后,保持F不变,金属棒始终与导轨垂直且接触良好.则(　AD　)‎ A.轻绳烧断瞬间,cd的加速度大小a=gsin θ B.轻绳烧断后,cd做匀加速运动 C.轻绳烧断后,任意时刻两棒运动的速度大小之比vab∶vcd=1∶2‎ D.棒ab的最大速度vabm=‎ 解析:轻绳烧断前,对两金属棒组成的整体,有F=(m+‎2m)gsin θ=3mgsin θ,轻绳烧断瞬间,对cd有F-2mgsin θ=2ma解得a=gsin θ,故A正确;随着速度的变化,电动势不断变化,电流不断变化,安培力不断变化,加速度不断变化,所以cd棒不可能做匀加速运动,故B错误;两金属棒组成的系统合力为0,动量守恒,所以有0=mvab-2mvcd,得vab∶vcd=2∶1,故C错误;回路总电动势E=BLvab+BLvcd,因为vab=2vcd,由闭合电路欧姆定律得I=,当棒ab速度最大时,有BIL=mgsin θ,则得vabm=,故D正确.‎ ‎13.导学号 58826215(2019·河北邢台模拟)如图1所示,在磁感应强度B=1.0 T的有界匀强磁场中(MN为边界),用外力将边长为L=‎10 cm的正方形金属线框向右匀速拉出磁场,已知在线框拉出磁场的过程中,ab边受到的磁场力F随时间t变化的关系如图2所示,bc边刚离开磁场的时刻为计时起点(即此时t=0).‎ 求:(1)将金属框拉出的过程中产生的热量Q;‎ ‎(2)线框的电阻R.‎ 解析:(1)由图像可知,当t=0时刻ab边的受力最大,为F1=BIL=0.02 N 则I== A=‎‎0.2 A 线框匀速运动,其ad边受到的安培力为阻力,大小即为F1,由能量守 恒得 Q=W安=F‎1L=0.02×0.1 J=2.0×10-3 J.‎ ‎(2)根据焦耳定律,有Q=I2Rt 则R== Ω=1.0 Ω.‎ 答案:(1)2.0×10-3 J　(2)1.0 Ω ‎14.导学号 58826216(2019·南通模拟)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:‎ ‎(1)磁感应强度的大小B;‎ ‎(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;‎ ‎(3)流经电流表电流的最大值Im.‎ 解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,安培力与重力平衡,则有BIL=mg,解得B=.‎ ‎(2)电流稳定后,感应电动势E=BLv=,‎ 又感应电流I=,解得v=.‎ ‎(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,产生的感应电流最大,设最大速度为vm.‎ 对于自由下落的过程,根据机械能守恒得mgh=m 感应电流的最大值Im==代入解得,Im=.‎ 答案:(1)　(2)　(3)‎