高考物理复习专题七电磁感应交变电流第课时法拉第电磁感应定律及应用

1、第23课时法拉第电磁感应定律及应用课时曲炼一、选择题（在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）1.如图1所示，上下开口且内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块（）9 / 91A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的小解析由于电磁感应，小磁块在铜管P中还受到向上的磁场力机械能不守恒，而在塑料管中只受到重力，在Q中做自由落体运动，机械能守恒，故A、B错误；而在P中小磁块下落的加速度小于重力加速度，下落时间变长，落至底部的速度变小，故C

2、D正确。答案CB均匀地2 .（2016浙江联考）如图2所示，一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在At时间内，磁感应强度的方向不变，大小由增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（）图22222ABabnBa二nBa2nBa解析 由法拉第电磁感应定律可知,在At时间内线圈中产生的平均感应电动势为AE= n-二黑选项B正确。答案B3 .如图3所示，在磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MNS平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，M时产生的感应电动势为Ei；若磁感应强度增为2B,其他条件不变，MN产生的感应电动势变为E。则通过电阻R的电流

3、方向及日与E之比Ei：巳分别为（）J3*£x|xMXXxHxxx*xJBK，Xx?¥xX图3A.c-a,2：1B.a-c,2：1C.afc,1：2D.c-a,1：2解析 用右手定则判断出两次金属棒MN中的电流方向为NRM,所以电阻R中的电流方向一EBlv1.人a-c。由电动势公式E=Blv可知：-=t-=-,故选项C正确。匕2BIV2答案C4.（2016 江苏如东四校期末 ）在如图4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A.合上开关,况下列说法正确的是a先凫,a后亮;稳定后b比a更亮一些

4、B.合上开关,b先亮,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，a、b逐渐变暗同时熄灭解析由于线圈的自感作用，合上开关，b先亮，a后亮，稳定后，b比a亮，选项A错误,B正确；断开开关，a、b都是逐渐变暗，同时熄灭，选项C错误，D正确。答案BD5 .如图5所示，一边长为a的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，导体环N为正方形的外接圆，垂直磁场放置，导体环M与导体环N为同心圆，两环所用材料相同，横截面积相同，两导体环的半径关系为r m 2=t°当磁场的磁感应强度随时间均匀减小时，两r n 1导体环中产生的感应电流的关系为 （）图5A I M 1 B Im 2

5、C ImD I m 1I NI n In 4 In 2解析 两导体环的半径虽然不同， 但它们所包围的磁场面积相同,任一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，所以两导体环包围面上的磁通量变化率是相等的，两导体环中产生的感应电动势相等,2兀r由R= p一b可知两导体环的电阻关系为 SFMFN=IM1oIn2答案D6 .如图6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（）图6A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场

6、中产生涡电流发热，使水温升高C要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱。所以选项A、B正确，C、D错误。答案AB7 .如图7所示为一圆环发电装置，用电阻R=4Q的导体棒弯成半径L=0.2m的闭合圆环，圆心为QCOM一条直径，在QD间接有负载电阻R=1Qo整个圆环中均有B=0.5T的匀强磁场垂直环面穿过。电阻r=1Q的导体棒OAfe着圆环做匀速运动，角速度=300rad/s，则（）A.当OAiU达OC处时，圆环的电功率为1W8 .当OAiU达OC处时，圆环的电功率为2WC.全电路最

7、大功率为3WD.全电路最大功率为4.5W解析当OAiiJ达OC处时，圆环的电阻为1，与R串联接入电源，外电阻为2，棒转动过程中产生的感应电动势E=2BL2W=3V,圆环上分压为1V,所以圆环上的电功率为1WA正确，B错误；当OAiJ达OD处时，圆环中的电阻为零，此时电路中总电阻最E2小，而电动势不变，所以电功率最大为P=3T7=4.5W,C错误，D正确。r十r答案AD8 .一个边长为L的正方形导线框在倾角为0的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中。如图8所示，斜面以及虚线下方的磁场往下图8方延伸到足够远。下列说法正确的是（）A.线框进入磁场的过程，b点的电

8、势比a点高B.线框进入磁场的过程一定是减速运动C.线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能D.线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等解析线框进入磁场的过程，ab边相当于电源，由右手定则知a点电势高于b点电势，选项A错误；线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速，选项B错误；由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线中S减少的机械能，选项C正确；通过导线横截面的电荷量qBL2BL2一"_、十"工“=I,At=r_A1,At=-r,与下洛tWj度无关，选项D正确。答案CD二、非选择题9 .如图9(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m,导轨左

9、端连接R=0.6Q的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=0.2mt细金属棒A和A2用长为240.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为r=0.3Q,导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v=1.0m/s沿导轨向右穿越磁场。计算从金属棒Ai进入磁场(t=0)到A离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流大小，并在图(b)中画出。解析011(00.2s)时间内A产生的感应电动势E=BLv=0.6X0.3X1.0V=0.18VR.r电阻R与A2并联阻值=七=0.2QR-rr所以电阻R两端电压0.2U= E=%+r 0.2

10、+ 0.3X0.18 V = 0.072 V通过电阻R的电流I1=U=柴A=0.12AR0.6t1t2(0.20.4s)时间内E=0,I2=01213(0.40.6s)时间内同理12=0.12A不同时间段通过R的电流如图。M= 3 kg 的答案见解析10.如图10甲所示，光滑的定滑轮上绕有轻质柔软细线，线的一端系一质量为重物，另一端系一质量为m=1kg、电阻为r=0.1Q的金属杆。在竖直平面内有间距为L=2.0m的足够长的平行金属导轨PQEF,在QF之间连接有阻值为R=0.9Q的电阻，其余电阻不计。磁感应强度为B=1.0T的匀强磁场与导轨平面垂直，开始时金属杆置于导轨下端QF处，将重物由静止释

11、放，重物的速度与下降的高度v-h图象如图乙所示。运动过程中金属杆始终与导轨垂直且接触良好(忽略所有摩擦，重力加速度g取10m/s2),求:(1)电阻R中的感应电流方向;(2)重物匀速下降的速度v;(3)重物从释放到刚开始匀速的过程中，电阻R中产生的焦耳热Q。解析 (1)释放重物后，金属杆向上运动，由右手定则可知，电阻R中的感应电流方向为QH 2 F。(2)重物匀速下降时，金属棒匀速上升,处于平衡状态，对金属棒，由平衡条件得Ft= m什F,金属棒受到的安培力B2L2v F= BIL = -一，对重物，由平衡条件得Fr=Mg联立上式可得 MgR+ rv=B2L2v 丘 /口 =m什日工解得R十r(

12、M- m g (R+ r)B2L22 1012X22m/s = 5 m/s。(3)设电路中产生的总焦耳热为Q由能量守恒定律得1212Mgh- mgh= 2Mv+2mv+Q 解得 *50 J ,根据串联电路特点，电阻R中产生的焦耳热RQ=石-Q)= 45 J。R+ r答案(1)QHRF(2)5m/s(3)45J11.如图11所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd,线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N=100,边长ab=1.0m、bc=0.5m，电阻r=2Qo磁感应强度B在01s内从零均匀变化到0.2T。在15s内从0.2T均匀变化到一0.2T,取垂直纸面向里为磁场的正方向。求:图11(1)0.

13、5 s 时线圈内感应电动势的大小E和感应电流的方向;(2)在15 s内通过线圈的电荷量q；在05s内线圈产生的焦耳热.一A1At解析(1)感应电动势E=N磁通量的变化A1=ABS/口ABiS解得E=N代入数据得E=10V感应电流的方向为ad一c一b-a。(2)同理可得E'=NBSE，感应电流I2=r电荷量q=12A12»rAB2s解得q=Nr代入数据得q=10Co2Ei(3)01s内的焦耳热Q=IirAti且Ii=f15s内的焦耳热Q=12rA12由Q=Q+Q,代入数据得Q=100J。答案10Vadcba(2)10C(3)100J12.如图12(a)所示，平行长直金属导轨水平

14、放置，间距L=0.4项导轨右端接有阻值R=1 Q的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L,从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图(b)所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动，求：图12(1)棒进入磁场前，回路中的电动势E;(2)棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。解析(1)棒进入磁场前E=誓=S泮DAtAt,，一-12_由几何关系得S=2L2AB-由题图知=0.5T/s联立解得E=0.04V(2)棒在bd位置时，