人教版高中物理法拉第电磁感应定律自感和涡流单元测试

1、名校名 推荐法拉第电磁感应定律、自感和涡流1. 在如图所示的电路中， a、b 为两个完全相同的灯泡， L 为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈， E 为电源， S 为开关关于两灯泡点亮和熄灭的情况下列说法正确的是()A合上开关， a 先亮， b 后亮；稳定后a、 b 一样亮B合上开关， b 先亮， a 后亮；稳定后b 比 a 更亮一些C断开开关， a 逐渐熄灭， b 先变得更亮后再与a 同时熄灭D断开开关， b 逐渐熄灭， a 先变得更亮后再与b 同时熄灭提示： B2. 如图为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为 S. 若在 t1 到 t 2 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向

2、右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1 均匀增加到B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 a b()A恒为 nS（ B B ）21t 2t 1nS（ B2B1）B从 0 均匀变化到t 2t 1nS（ B2B1）C恒为t 1t 2nS（ B B ）D从 0 均匀变化到21t 2 t1（ B B ） S解析：选 C.根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势 E n21t n，由楞次t2 t 1定律和右手螺旋定则可判断b 点电势高于 a 点电势，因磁场均匀变化， 所以感应电动势恒定，（B B ） S因此 a、 b 两点电势差恒为 a b n21，选项 C 正确t2 t 13. 图 1 和图 2

3、是教材中演示自感现象的两个电路图，L 1 和 L2 为电感线圈。实验时，断开开关 S1 瞬间，灯 A 1 突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯 A 2 逐渐变亮，而另一个相同的灯 A 3 立即变亮，最终A 2 与 A 3 的亮度相同。下列说法正确的是(C )A 图 1 中， A 1 与 L 1 的电阻值相同B图 1 中，闭合S1，电路稳定后，A 1 中电流大于L 1 中电流C图 2 中，变阻器 R 与 L 2 的电阻值相同D图 2 中，闭合 S2 瞬间， L2 中电流与变阻器R 中电流相等解析 题图 1 中，稳定时通过 A 1 的电流记为IL ，通过 L 1 的电流记为 I 1。S1 断开

4、瞬间，1名校名 推荐A 1 突然变亮，可知 IL I1，因此 A 1 和 L 1 电阻不相等，所以A 、 B 错误；题图2 中，闭合 S2时，由于自感作用， 通过 L2 与 A 2 的电流 I2 会逐渐增大， 而通过 R 与 A 3 的电流 I3 立即变大，因此电流不相等，所以 D 错误；由于最终 A 2 与 A 3 亮度相同， 所以两支路电流I 相同，根据部分电路欧姆定律，两支路电压U 与电流 I 均相同，所以两支路电阻相同。由于A 2、 A 3 完全相同，故变阻器 R 与 L 2 的电阻值相同，所以 C 正确。4.如图甲所示，光滑导轨水平放置在斜向下且与水平方向夹角为60的匀强磁场中，匀强

5、磁场的磁感应强度B 随时间t 的变化规律如图乙所示(规定斜向下为B 的正方向 )，导体棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好，除导体棒电阻R 的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab 在水平外力作用下始终处于静止状态。规定a b 的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0 t1 时间内，能正确反映流过导体棒ab 的电流 I 和导体棒ab 所受水平外力 F 随时间 t 变化的图象是()解析由楞次定律可判定回路中的电流方向始终为b a，由法拉第电磁感应定律可判定回路中的电流大小恒定，故A 、 B 项错；由 F 安 BIl 可得 F 安 随 B 的变化而变化，在0 t0时间内， F 安方向水平

6、向右，故外力F 与 F 安 等值反向，方向水平向左，为负值；在t0 t1 时间内， F 安方向改变，故外力F 方向也改变，为正值，综上所述，D 项正确。答案D5. 如图所示，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关 K 与一个 n 匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的均匀变化的磁场B 中。两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘， 在其上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q 的带正电小球。K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半。则线圈中磁场B 的变化情况和磁通2名校名 推荐量的变化率分别为()A 正在增强， mgdB正在增强， mgdt2qt2nqC正在减弱，

7、 mgdD正在减弱， mgdt2qt2nq解析根据 K 闭合时传感器示数变为原来的一半，推出带正电小球受向上的电场力，即上极板带负电， 下极板带正电， 线圈感应电动势的方向从上极板经线圈流向下极板，根据安培定则知感应电流磁场的方向向下，与原磁场方向相反， 又由楞次定律得线圈中磁场正在增强；对小球受力分析得qE mg，其中感应电动势d2mgdE nt ，代入得t 2nq，故 B 项正确。答案B6. 如图所示， a、 b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10 匝，边长la 3lb ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(B)A 两

8、线圈内产生顺时针方向的感应电流Ba、 b 线圈中感应电动势之比为 9 1Ca、 b 线圈中感应电流之比为3 4D a、 b 线圈中电功率之比为3 1解析 由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流B方向皆沿逆时针方向，故A 项错误；根据法拉第电磁感应定律E Nt NS t ，而磁感应强度均匀变化， 即 B恒定，则 a、b 线圈中的感应电动势之比为Ea Sal22a 9，故 B 项正确；tEbSlbb根据电阻定律 R l，且 L 4Nl ，则 Ral a 3，由闭合电路欧姆定律I E，得 a、b 线圈SRb l bR中的感应电流之比为I aEa Rb3，故 C 项错误；

9、由功率公式2知， a、 b 线圈中的电P IRI bEb Ra3名校名 推荐功率之比为Pa I a2 Ra27，故 D 项错误。P2IRbb b7. 如图所示，已知大线圈的面积为2 10 3m2，小探测线圈有2 000 匝，小线圈的面积为 5 10 4m 2。整个串联回路的电阻是1 000 ，当电键 S 反向时测得Q5.0 10 7C。则被测处的磁感应强度为 () 4 4TA 1.25 10TB 5 10 4T 3TC2.5 10D1 10n由 I Et ， I Q，得感应电荷量公式Q n， 2BS，联立得 B解析RRtRR Q ，代入数据得 B 2.5 10 4 T ，故 C 对。2nS答案

10、C8. 英国物理 家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场，如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电荷量为q 的小球。已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()1 222A 0B.2r qk C 2rqkD r qk解析变化的磁场产生的感生电动势为EB22tr kr ，小球在环上运动一周感生电场2项正确， A 、B 、 C 项错误。对其所做的功 W qE r qk， D答案D9. 如图， 空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度 v 沿与棒与磁感应强度

11、都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为 ；将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线， 置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向 以速度 v 运动时，棒两端的感应电动势大小为 . 则 等于 ()4名校名 推荐12A 2B 2C 1D 2解析：选 B. 设折弯前导体切割磁感线的长度为L，折弯后， 导体切割磁场的有效长度为L 2L 2222 l 2 2 2 L，故产生的感应电动势为 Blv B 2 Lv 2 ，所以 22 ， B 正确10. 如图所示，灯泡A、 B 与定值电阻的阻值均为R， L 是自感系数较大的线圈，当S1 闭合、S2 断开且电路稳定时，A、 B 两灯亮度相

12、同，再闭合S2，待电路稳定后将S1 断开，下列说法中正确的是 ()A B 灯立即熄灭B A 灯将比原来更亮一下后熄灭C有电流通过B 灯，方向为cdD有电流通过A 灯，方向为ba解析：选 AD.S1 闭合、 S2 断开且电路稳定时，A、 B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈 L 没有自感作用，可知线圈L 的电阻也为 R，在 S 、 S 都闭合且稳定时， IA21I B，当 S2 闭合、 S1 突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A 灯的电流方向变为ba，但A 灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象，故选项D 正确、 B 错误；由于定值电阻 R 没有自感作用，故断开 S1 时， B 灯立

13、即熄灭，选项A 正确、 C 错误11. 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 分别于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( AB)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 倍解析 设圆盘的半径为 r，圆盘转动的角速度为，则圆5名校名 推荐盘转动产生的电动势为E 1Br 2，可知，转

14、动的角速度恒定，电动势恒定，电流恒定，2A 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4 倍，电流变为原来的 4倍，由 P I2R 可知，电阻 R 上的热功率变为原来的16 倍， D 项错误。12. 如图甲所示， 光滑“”形金属支架 ABC 固定在水平面里， 支架处在垂直于水平面向下的匀强磁场中，一金属导体棒 EF 放在支架上，用一轻杆将导体棒与墙固定连接，导体棒与金属支架接触良好，磁场随时间变化的

15、规律如图乙所示，则下列说法正确的是()A t1 时刻轻杆对导体棒的作用力最大Bt 2 时刻轻杆对导体棒的作用力为零Ct 2 到 t3 时间内，轻杆对导体棒的作用力先增大后减小D t2 到 t4 时间内，轻杆对导体棒的作用力方向不变解析t1 时刻磁感应强度的变化率为零，因此回路中的感应电流为零，导体棒受到的安培力为零，因此轻杆对导体棒的作用力为零，A 项错误； t2 时刻回路中的感应电流不为零，但磁感应强度为零，因此导体棒受到的安培力为零，轻杆对导体棒的作用力为零，B 项正确；t2 时刻杆对导体棒的作用力为零， t 3 时刻杆对导体棒的作用力也为零，过程中不为零，因此 C 项正确； t2 到 t

16、3 时间内，磁感应强度增大，因此回路有收缩的趋势，导体棒受到的安培力向左， 轻杆对导体棒的作用力向右，同理分析， t3 到 t 4 时间内， 杆对导体棒的作用力向左，D 项错误。答案BC13. 如图所示，在水平光滑绝缘桌面上建立直角坐标系xOy，第一象限内存在垂直桌面向上的磁场，磁场的磁感应强度B 沿 x 轴正方向均匀增大且B k，一边长为 a、电阻为 R 的单x匝正方形线圈ABCD 在第一象限内以速度v 沿 x 轴正方向匀速运动，运动中AB 边始终与x轴平行，则下列判断正确的是()A 线圈中的感应电流沿逆时针方向6名校名 推荐B线圈中感应电流的大小为ka2vR24C为保持线圈匀速运动，可对线

17、圈施加大小为k a v的水平外力RD线圈不可能有两条边所受安培力大小相等解析 由楞次定律得感应电流沿顺时针方向，A 项错误；设线圈向右移动一段距离l，则通过线圈的磁通量变化为lB22t l，根据法拉第电磁xa l ak，而所需时间为vE2感应定律，感应电动势为E2kav，B 项正确；线圈匀 ka v，故感应电流大小为 I RtR速运动时，外力与安培力平衡，由平衡条件得k2a4F (B2 B1)Ia ka2I v，C 项正确；线圈R的 AB、CD 两条边所受安培力大小相等，D 项错误。答案 BC14. 如图甲所示， 一个电阻值为R，匝数为 n 的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻 R 连接成闭1合回

18、路线圈的半径为r ，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀1强磁场， 磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如图乙所示 图线与横、 纵轴的截距分别为t 0 和 B0，导线的电阻不计求0 至 t 1 时间内(1) 通过电阻 R1 的电流大小和方向；(2) 通过电阻 R1 的电荷量 q.解析： (1)穿过闭合线圈的磁场的面积为S r22B 的变化率的大小为B B0由题图乙可知，磁感应强度t t 0，根据法拉第电磁感应定律得：E n nSB nB r220ttt 0由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1 的电流为E2nB0 r 2I R2R 3Rt 0再根据楞次定律可以判断，流过电阻R1 的电流方向应由b 到 a.(2)0 至 t 1 时间内通过电阻R1 的电