高考物理一轮复习知能演练 9.2 法拉第电磁感应定律 自感现象

1、2013届高考物理一轮复习知能演练 9.2 法拉第电磁感应定律 自感现象 沪科版1. 穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图928甲、乙、丙、丁所示, 下列关于回路中产生的感应电动势的论述, 正确的是()图928A. 图甲回路中产生的感应电动势恒定不变B. 图乙回路中产生的感应电动势一直在变大C. 图丙回路中在0t0时间内产生的感应电动势大于在t02t0时间内产生的感应电动势D. 图丁回路中产生的感应电动势可能恒定不变解析: 选C.图甲磁通量不变, 不产生感应电动势, 图乙磁通量均匀变化, 感应电动势不变, A、B选项均错误; 图丙中0t0时间内磁通量的变化率比t02t0时间内的大,

2、因此0t0时间内感应电动势较大, C正确; 图丁中磁通量不是均匀变化的, 所以感应电动势不可能恒定不变, D错误. 图9292. (2012·西安五校联考)如图929所示, 在边长为a的正方形区域内有匀强磁场, 磁感应强度为B, 其方向垂直纸面向外, 一个边长也为a的单匝正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合, 导线框的电阻为R.现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动, 经过导线框转到图中虚线位置, 则在这时间内()A. 顺时针方向转动时, 感应电流方向为EFGHEB. 平均感应电动势大小等于C. 平均感应电动势大小等于D. 通过导线框横截面的电荷量为解析: 选C

3、D.当线框顺时针方向转动时, 由楞次定律知感应电流方向为EHGFE, A错; 由E和S知, 时间内线框产生的平均感应电动势E, B错C正确; 由qIt和I知, 通过导线框横截面的电荷量q, D正确. 3. 如图9210所示, 电路中A、B是完全相同的灯泡, L是一带铁芯的线圈. 开关S原来闭合, 则开关S断开的瞬间()图9210A. L中的电流方向改变, 灯泡B立即熄灭B. L中的电流方向不变, 灯泡A比B熄灭慢C. L中的电流方向改变, 灯泡A比B熄灭慢D. L中的电流方向不变, 灯泡B要过一会儿才熄灭S断开时, L与灯泡A组成回路, 由于自感, L中的电流由原来数值逐渐减小, 电流方向不变

4、, A灯熄灭要慢; B灯电流瞬间消失, 立即熄灭, 正确的选项为B.图92114. 如图所示为新一代炊具电磁炉, 无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、高效节能等, 是电磁炉的优势所在. 电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场, 当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时, 即会产生无数小涡流, 使锅体本身自行高速发热, 然后再加热锅内食物. 下列相关说法中正确的是()A. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B. 恒定磁场越强, 电磁炉的加热效果越好C. 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D. 提高磁场变化的频率, 可提高电磁炉的加热效果解析: 选CD.由电磁感应原理可知, 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的, 且

5、提高磁场变化的频率, 产生的感应电动势变大, 故可提高电磁炉的加热效果. 图92125. 金属杆MN和PQ间距为l, MP间接有电阻RAB长为2l, 由图示位置以A为轴, 以角速度匀速转过90°(顺时针). 求该过程中(其他电阻不计): (1)R上的最大电功率. (2)通过R的电量. 解析: AB转动切割磁感线, 且切割长度由l增至2l以后AB离开MN, 电路断开. (1)当B端恰至MN上时, E最大. EmB·2l·2Bl2, PRm.(2)AB由初位置转至B端恰在MN上的过程中回路B··l·2l·sin60°B

6、l2q·t.答案: (1)(2)一、选择题1. (2011·高考广东理综卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中, 线圈平面与磁场方向垂直, 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流, 下列表述正确的是()A. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关B. 穿过线圈的磁通量越大, 感应电动势越大C. 穿过线圈的磁通量变化越快, 感应电动势越大D. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同En可知感应电动势的大小E与n有关, 与即磁通量变化的快慢成正比, 所以A、B错误, C正确. 由楞次定律可知, 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化, 即原磁通量增加, 感应电流的磁

7、场与原磁场方向相反; 原磁通量减小, 感应电流的磁场与原磁场同向, 故D错误. 图92132. 我国上海自行车厂生产的凤凰牌自行车采用了高频焊接, 其原理示意图如图9213所示, 线圈通以高频交变电流, 金属元件的焊缝中就产生大量焦耳热, 将焊缝熔化焊接. 要使焊接处产生的热量较大, 可采用()A. 增大交变电流的电压B. 增大交变电流的频率C. 增大焊接处的接触电阻D. 减小焊接处的接触电阻解析: 选BC.由电磁感应的知识可判断线圈中电流频率越高, 工件中的磁通量改变越快, 在其他条件不变的情况下, 涡流的热功率就越大; 同时, 根PI2R, 增大焊接处的接触电阻也可以增大涡流的功率. 3.

8、 如图9214所示, 三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场, 虚线表示环的某条直径, 已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足Bkt, 磁场方向如图所示. 测得A环内感应电流强度为I, 则B环和C环内感应电流强度分别为()图9214A. IBI、IC0B. IBI、IC2IC. IB2I、IC2I D. IB2I、IC0解析: 选 D.由题意可知, 环内的磁感应强度随时间发生变化而产生感应电流, 利用En求解感应电动势, 故环内只有向里的磁场时, 可直接利用面积比得出电流比, 由B环中的面积为A环面积的2倍可得IB2I.由于C环中同时有向里和向外的磁场, 而这两部分磁通量相互抵消,

9、 故C环中的磁通量一直为零, IC0, D正确. 图92154. (改编题)如图9215所示, 正方形线圈abcd位于纸面内, 边长为L, 匝数为N, 线圈内接有电阻值为R的电阻, 过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上, 磁场的磁感应强度为B.当线圈转过90°时, 通过电阻R的电荷量为()A. B.C. D.解析: 选A.初状态时, 通过线圈的磁通量为1, 当线圈转过90°时, 通过线圈的磁通量为0, 由q可得通过电阻R的电量为.图92165. 如图9216所示, 一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路. 虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场

10、, 方向垂直于回路所在的平面. 回路以速度v向右匀速进入磁场, 直径CD始终与MN垂直. 从D点到达边界开始到C点进入磁场为止, 下列结论正确的是()A. 感应电流方向不变B. CD段直导线始终不受安培力C. 感应电动势最大值EmBavD. 感应电动势平均值Bav解析: 选ACD.导体切割磁感线产生感应电动势, 由右手定则可知, 感应电流方向不变, A正确. 感应电动势最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势, 故EmBav, C正确. B·a2t由得Bav, D正确. 图92176. 如图9217所示, A和B是电阻为R的电灯, L是自感系数较大的线圈, 当S1闭合、S2断开且电路

11、稳定时, A、B亮度相同, 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灯将比原来更亮一些后再熄灭C. 有电流通过B灯, 方向为cdD. 有电流通过A灯, 方向为abS1时, 电源不再对电路供电, 但因线圈L的自感作用, 使线圈L中的电流只能逐渐减小, 线圈中产生断电自感现象. 在S1断开前, A、B亮度相同, 即通过两灯的电流相同, 所以线圈L的直流电阻也为R.当闭合开关S2, 待电路稳定后将S1断开, 由于线圈L的自感作用, 线圈L中的电流逐渐减小, 但该电流不会通过B灯, 故B灯马上熄灭. 而A灯由于与线圈L组成回路, 有逐渐减小的电流通过,

12、且电流的方向为ab, A、D正确. 因线圈L中的电流与断开S1前A灯的电流相同, 所以A灯不会先更亮再熄灭, 而是逐渐熄灭. 图92187. 如图9218所示, 有一匝接在电容器C两端的圆形导线回路, 垂直于回路的圆形区域内存在着向里的匀强磁场B, 已知圆的半径r5 cm, 电容C20 F, 当磁场B以4×102 T/s的变化率均匀增加时, 则()A. 电容器a板带正电, 电荷量为2×109 CB. 电容器a板带负电, 电荷量为2×109 CC. 电容器b板带正电, 电荷量为4×109 CD. 电容器b板带负电, 电荷量为4×109 Ca板带正

13、电, 线圈中产生的感应电动势Er2×104 V, 板上带电荷量QCE2×109 C, 选项A正确. 图92198. 如图9219所示, 竖直平面内有一金属环, 半径为a, 总电阻为R(指拉直时两端的电阻), 磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面, 与环的最高点A铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB, 由水平位置紧贴环面摆下, 当摆到竖直位置时, B点的线速度为v.则这时AB两端的电压大小为()A. B.C. D. Bav解析: 选A.导体棒摆下的过程中切割磁感线产生感应电动势, 相当于电源. 当摆到竖直位置时, 电动势的大小E·B·2a·v

14、Bav, 左右两个半环并联接在AB的两端, 外电阻为R外, AB两端的电压即为路端电压UABIR外R外E, 故选项A正确. 9. 一匀强磁场, 磁场方向垂直纸面, 规定向里的方向为正, 在磁场中有一细金属圆环, 线圈平面位于纸面内, 如图9220甲所示, 现令磁感应强度B随时间t变化, 先按图乙中所示的Oa图线变化, 后来又按图线bc和cd变化. 令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小, I1、I2、I3分别表示对应的感应电流, 则()图9220A. E1>E2, I1沿逆时针方向, I2沿顺时针方向B. E1<E2, I1沿逆时针方向, I2沿顺时针方向C.

15、E1<E2, I2沿顺时针方向, I3沿逆时针方向D. E2E3, I2沿顺时针方向, I3沿顺时针方向Oa段, B向里且随时间均匀增加, 由楞次定律知感应电流I1的方向为逆时针方向, 再由法拉第电磁感应定律知E1; 在bc段, B向里且随时间均匀减小, 感应电流I2为顺时针, 感应电动势E2BaS4E1; 在cd段, B向外且均匀增加, 感应电流I3为顺时针, E3BaSE2.综上所述, 选项B、D正确. 10. (2012·延安高三检测)如图9221所示, 闭合导线框的质量可以忽略不计, 将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场. 若第一次用0.3 s时间拉出, 外力所做的功为

16、W1, 通过导线截面的电荷量为q1; 第二次用0.9 s时间拉出, 外力所做的功为W2, 通过导线截面的电荷量为q2, 则()图9221A. W1W2, q1q2 B. W1W2, q1q2C. W1W2, q1q2 D. W1W2, q1q2L1, 宽为L2, 第一次拉出速度为v1, 第二次拉出速度为v2, 则v13v2.匀速拉出磁场时, 外力所做的功恰等于克服安培力所做的功, 有W1F1·L1BI1L2L1B2LL1v1/R同理W2B2LL1v2/R, 故W1W2.又由于线框两次拉出过程中, 磁通量的变化量相等, 即12由q/R得q1q2, 选项C正确. 二、非选择题11.图92

17、22如图9222所示, 边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动, 磁感应强度为B, 初始时刻线框所在平面与磁感线垂直, 经过t时间后转过120°角, 求: (1)线框内感应电动势在t时间内的平均值; (2)转过120°角时感应电动势的瞬时值. 解析: (1)因为1Ba2, 2Ba2, 所以Ba2, 所以.(2)线框转过120°这一时刻, CD边的线速度v, 速度方向与磁场方向的夹角60°, 所以E瞬BLvsin.答案: (1)(2)图922312. (2012·榆林高三质检)如图9223, 一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r, 其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上, 并与之紧密接触; 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻(图中未画出); 导轨置于匀强