【物理】2020届二轮复习电磁学专题：法拉第电磁感应定律A强化训练（解析版）

【物理】2020届二轮复习电磁学专题：法拉第电磁感应定律A强化训练（解析版）

法拉第电磁感应定律A ‎1、如图所示,两个相同的轻质铝环套在一根水平光滑绝缘杆上,当一条形磁铁向左运动靠近两铝环时,两铝环的运动情况是( )‎ A.同时向左运动,间距增大 B.同时向左运动,间距减小 C.同时向右运动,间距减小 D.同时向右运动,间距增大 ‎2、如图,一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上,细线从一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放,环经过磁铁到达位置Ⅱ.设环经过磁铁上端和下端附近时细线的张力分别为和,重力加速度大小为g,则( )‎ A. B. C. D.‎ ‎3、如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( )‎ A.减少线圈的匝数 B.提高交流电源的频率 C.将金属杯换为瓷杯 D.取走线圈中的铁芯 ‎4、如图所示,矩形闭合线圈竖直放置,是它的对称轴,通电直导线与平行,且、所在平面与线圈平面垂直。若要在线圈中产生感应电流,可行的做法是( )‎ A.中电流I逐渐增大 B.中电流I先增大后减小 C.正对,逐渐靠近线圈 D.线圈绕轴逆时针转动90°(俯视)‎ ‎5、为光滑的水平平行金属导轨,、为跨在导轨上的两根金属杆,匀强磁场垂直穿过所在的平面,如图所示( )‎ A.若固定,使向右滑动,回路有电流,电流方向由a到b到d到c B.若、以相同的速度一起向右滑动,则回路有电流,电流方向由c到d到b到a C.若向左、向右同时运动,则回路电流为零 D.若、都向右运动,且两棒速度,则回路有电流,电流方向由c到d到b到a ‎6、如图,导体轨道OPQS固定,其中PQS是半圆弧,Q为圆心,轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆,M端位于PQS上,OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ);再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B'过程Ⅱ )。在过程Ⅰ、Ⅱ中,流过OM的电荷量相等,则等于(   )‎ A. B. ‎ ‎ C. D. ‎ ‎7、在竖直向上的匀强磁场中,水平放置一个不变形的单匝导体线圈,线圈电阻恒定,规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示,当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙所示规律变化时,则正确表示线圈中感应电流i随时间t变化规律的图像是( )‎ A. B.‎ C. D.‎ ‎8、法拉第圆盘发电机的示意图如图所示.铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片分别与圆盘的边缘和铜轴接触,圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中.圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )‎ A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定 B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流方向由b到a C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则R消耗的热功率也变为原来的2倍 ‎9、关于感生电动势和动生电动势的比较,下列说法正确的是( )‎ A.感生电动势是由于变化的磁场产生了感生电场,感生电场对导体内的自由电荷产生作用而使导体两端出现的电动势 B.动生电动势是由于导体内的自由电荷随导体棒一起运动而受到洛伦兹力的作用产生定向移动,使导体棒两端出现的电动势 C.动生电动势的方向可以由右手定则来判定 D.感生电动势和动生电动势产生的实质都是由于磁通量的变化引起的,只是感生电动势是由于磁场的变化,而动生电动势是由于面积的变化而己 ‎10、如图所示,A和B都是与纸面平行的铝环，环A是闭合的，环B是断开的，两环分别固定在一横梁的两端，横梁可以绕中间的支点自由转动.一磁铁的N极垂直纸面向里放置，下列判断正确的是（ ）‎ A.用磁铁的N极靠近A环，A环会有顺时针方向的电流产生 B.用磁铁的N极靠近A环，A环会有逆时针方向的电流产生 C.用磁铁的N极靠近A环，A环会远离磁铁 D.用磁铁的N极靠近B环，B环会远离磁铁 ‎11、半径为a、右端开小口的导体圆环和长为‎2a的导体直杆,单位长度电阻均为。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。直杆在圆环上以速度v平行于直径向右做匀速直线运动,直杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,直杆的位置由θ确定,如图所示。则( )‎ A.时,直杆产生的电动势为 B.时,直杆产生的电动势为 C.时,直杆受的安培力大小为 D.时,直杆受的安培力大小为 ‎12、法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分別与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘旋转时,关于流过电阻R的电流,下列说法正确的是( )‎ A.若圆盘转动的角速度恒定,则电流大小恒定 B.若从上向下看,圆盘顺时针转动,则电流沿a到b的方向流动 C.若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电流在R上的热功率也变为原来的2倍 ‎13、在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=‎20cm2。螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω,C=30μF。在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。求：‎ ‎（1）求螺线管中产生的感应电动势 ‎（2）闭合S,电路中的电流稳定后,求电路中的电流 ‎（3）闭合S稳定后,判断电容器哪个级板带正电?电容器的带电量是多少? ‎ ‎14、‎1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机。如图所示为一圆盘发电机对小灯泡供电的示意图，铜圆盘可绕竖直铜轴转动，两块铜片C、D分别与圆盘的竖直轴和边缘接触。已知铜圆盘半径为L，接入电路中的电阻为r，匀强磁场竖直向上，磁感应强度为B，小灯泡电阻为R。不计摩擦阻力，当铜圆盘以角速度ω沿顺时针方向(俯视)匀速转动时，求：‎ ‎(1)铜圆盘的铜轴与边缘之间的感应电动势大小E；‎ ‎(2)流过小灯泡的电流方向，以及小灯泡两端的电压U；‎ ‎(3)维持圆盘匀速转动的外力的功率P。‎ ‎15、电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示,给送电线圈中通以变化的电流,就会在邻近的受电线圈中产生感应电流,从而实现充电器与用电装置之间的能量传递.某受电线圈的匝数匝,电阻,两端接一阻值的电阻,当送电线圈接交变电流后,在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场,其磁通量随时间变化的规律如图(b)所示.求:(结果保留两位有效数字)‎ ‎1.到时间内,通过电阻R的电荷量;‎ ‎2.在一个周期内,电阻R产生的热量.‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 答案以及解析 ‎1答案及解析：‎ 答案：B 解析：当磁铁的N极自右向左插入圆环时,导致两圆环的磁通量变大,从而由楞次定律可得两圆环的感应电流为逆时针(从右向左看),所以又处于N极的磁场中,则受到的安培力向左,故两环同时向左运动。由于两圆环的电流均是逆时针,所以两圆环的相互吸引,所以两环间距变小,‎ 故B项正确。‎ ‎ ‎ ‎2答案及解析：‎ 答案：A 解析：无论环经过磁铁上端还是下端,通过环的磁通量都发生变化,环里感应出电流,环受到向上的阻力,对环做负功,使环的机械能减小,电能增加,根据牛顿第三定律,环对磁铁有向下的作用力,细线的拉力大于磁铁重力,选项A正确,其他选项错误。‎ ‎ ‎ ‎3答案及解析：‎ 答案：B 解析：根据题意可以知道,本题中是涡流现象的应用;即采用线圈产生的磁场使金属杯产生感应电流;从而进行加热的,则由法拉第电磁感应定律可以知道,增加线圈的匝数、提高交流电的频率均可以提高发热功率;则可以缩短加热时间,而减小线圈的匝数,及取走线圈中的铁芯,均会延长加热时间.故AD错误,B正确;将杯子换作瓷杯不会产生涡流;则无法加热水,故C错误;所以B选项是正确的.‎ ‎ ‎ ‎4答案及解析：‎ 答案：D 解析：本题易错之处是认为直导线靠近线框时,磁通量增加。其实,选项A、B、C的三种做法,通电直导线产生的磁场穿过线圈的磁通量始终为零,所以不会产生感应电流;D项中线圈绕轴逆时针转动90°(俯视),线圈中会产生感应电流,选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎5答案及解析：‎ 答案：D 解析：根据“增反减同”若固定,使向右滑动,则回路有电流,感应场方向向里,则电流方向由,A错;若、以相同的速度一起向右滑动,没有磁通量的变化,则回路电流为零,B错;若向左、向右同时运动,则回路有电流,感应场方向向里,则电流方向由a→c→d→b,C错;若、都向右运动,且两棒速度,则回路有电流,感应场方向向里,电流方向由c→d→b→a,D对。‎ ‎ ‎ ‎6答案及解析：‎ 答案：B 解析：设OM长为l,过程I回路中磁通M变化量,设OM的电阻为R,流过OM的电荷,过程Ⅱ回路中磁通量变化量.流过OM的电荷，又,联立解得，选项B正确.‎ ‎ ‎ ‎7答案及解析：‎ 答案：D 解析：在0~1s内,线圈内磁通量向上增加,则感应电流的磁场向下,由右手螺旋定则可判断出线圈中感应电流沿正方向,由于原磁场的变化是均匀的,故产生的感应电动势不变,线圈中的感应电流也不变;在1~2s内,线圈内磁通量不变,感应电流为0;在2~3s内线圈内磁通量向上减少,同理可知感应电流沿负方向,大小不变。选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎8答案及解析：‎ 答案：A 解析：圆盘转动产生的感应电动势为,不变,E不变,电流大小恒定不变,由右手定则可知,回路中电流方向不变,若从上往下看,圆盘顺时针转动,由右手定则知,电流方向由a到b,A正确,B错误;若圆盘转动方向不变,角速度大小发生变化,则电流方向不变,大小变化,C错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,回路中电流变为原来的2倍,根据知R消耗的热功率将变为原来的4倍,D错误.‎ ‎ ‎ ‎9答案及解析：‎ 答案：AC 解析：变化的磁场在空间激发感生电场,恒定的磁场不能在周围空间产生感生电场,选项A正确;选项B错误;动生电动势的方向可由愣次定律和右手螺旋定则判断,选项C正确,选项D错误。‎ ‎ ‎ ‎10答案及解析：‎ 答案：BC 解析：用N极靠近A环时,垂直环而向里的磁通量增大，所以A环中感应电流的磁场的方向垂直环面向外，A环产生逆吋针方向的感应电流，故A错误,B正确;A环闭合，磁铁靠近B环时，产生感应电流,环受力，由楞次定律可知A环会远离磁铁，故C正确;环不闭合，磁铁靠近B环时，环内不产生感应电流，因此环不受磁场的作用，B环不动，故D错误. ‎ ‎ ‎ ‎11答案及解析：‎ 答案：AD 解析：当时,直杆切割磁感线的有效长度,所以直杆产生的电动势,选项A正确。此时直杆上的电流,直杆受到的安培力大小,选项C错误。当时,直杆切割磁感线的有效长度,直杆产生的电动势,选项B错误。此时直杆上的电流,直杆受到的安培力大小,选项D正确。‎ ‎ ‎ ‎12答案及解析：‎ 答案：AB 解析：设圆盘的半径为r,圆盘转动的角速度为ω,则圆盘转动产生的电动势为,可知,圆盘转动的角速度恒定,电动势恒定,电流恒定,A项正确;根据右手定则可知,从上向下看,圆盘顺时针转动,圆盘中电流由边缘指向圆心,即电流沿a到b 的方向流动,B项正确;圆盘转动方向不变,产生的电流方向不变,C项错误;若圆盘转动的角速度变为原来的2倍,则电动势变为原来的2倍,电流变为原来的2倍,由可知,电阻R上的热功率变为原来的4倍,D项错误。‎ ‎ ‎ ‎13答案及解析：‎ 答案：（1）E=1.2V（2）I=0.12(A)（3）1.8×10‎-5C，下板带正电 解析：（1）根据法拉第电磁感应定律：‎ 代入数据解得：E=1500×2×10−3×=1.2V．‎ ‎（2）根据全电路欧姆定律.‎ ‎（3）根据楞次定律可知，通过R2的电流从下往上，则电容器下极板带正电，电容器两端的电压U=IR2=0.6V 电容器带电量Q=CU=1.8×10‎-5C.‎ ‎ ‎ ‎14答案及解析：‎ 答案：(1)由法拉第电磁感应定律可得感应电动势： ‎ 圆盘半径两端的平均速度为： ‎ 由以上方程可得铜圆盘的铜轴与边缘之间的感应电动势大小： ‎ ‎(2)由右手定则可得电流方向：由a到b ‎ 由闭合电路欧姆定律可得电流为： ‎ 所以灯泡两端的电压为： ‎ 由以上方程解得： ‎ ‎(3)由能量的转化与守恒可知，维持圆盘匀速转动的外力的功率等于电路消耗的总功率，即： ‎ 而电路中消耗的总功率为： ‎ 由以上方程解得：。‎ 解析：‎ ‎ ‎ ‎15答案及解析：‎ 答案：1.受电线圈中产生的平均感应电动势为 通过电阻R的电流为 通过电阻R的电荷量为 由题图(b)知,在到的时间内 联立解得.‎ ‎2.由题图(b)知周期 又 受电线圈中产生的电动势的最大值 受电线圈中产生的感应电流的最大值 通过电阻R的电流的有效值 电阻R在一个周期内产生的热量 联立解得.‎ 解析：‎ ‎ ‎