2015届高三物理第一轮总复习课时检测题19

课时作业(二十七)法拉第电磁感应定律自感涡流eq\x(◎必做部分)1．(2013·济宁模拟)水平放置的金属框架cdef处于如图所示的匀强磁场中，金属棒ab处于粗糙的框架上且接触良好，从某时刻开始，磁感应强度均匀增大，金属棒ab始终保持静止，则()A．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力增大B．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力不变C．ab中电流不变，ab棒所受摩擦力增大D．ab中电流增大，ab棒所受摩擦力不变2.(2013·银川模拟)北半球海洋某处，地磁场水平分量B1＝0.8×10－4T，竖直分量B2＝0.5×10－4T，海水向北流动．海洋工作者测量海水的流速时，将两极板竖直插入此处海水中，保持两极板正对且垂线沿东西方向，两极板相距L＝20m，如图所示．与两极板相连的电压表(可看做理想电压表)示数为U＝0.2A．西侧极板电势高，东侧极板电势低B．西侧极板电势低，东侧极板电势高C．海水的流速大小为0.125D．海水的流速大小为0.23.(2013·济南模拟)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别以v、3v速度朝两个方向匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中()A．导体框所受安培力方向相同 B．导体框中产生的焦耳热相同C．导体框ad边两端电势差相等 D．通过导体框截面的电荷量相同4.(2013·合肥安庆)如图所示，宽度为d的有界匀强磁场竖直向下穿过光滑的水平桌面，一质量为m的椭圆形导体框平放在桌面上，椭圆的长轴平行磁场边界，短轴小于d.现给一导体框一个初速度v0(v0垂直磁场边界)，已知导体框全部在磁场中的速度为v，导体框全部出磁场后的速度为v1；导体框进入磁场过程中产生的焦耳热为Q1，导体框离开磁场过程中产生的焦耳热为Q2.下列说法正确的是()A．导体框离开磁场过程中，感应电流的方向为顺时针方向B．导体框进出磁场都是做匀变速直线运动C．Q1＞Q2D．Q1＋Q2＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－veq\o\al(2,1))5.如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是()A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭6．(2010·山东理综)如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时()A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为2Blv0C．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同7.(2012·四川理综)如图所示，在铁芯P上绕着两个线圈a和b，则()A．线圈a输入正弦交变电流，线圈b可输出恒定电流B．线圈a输入恒定电流，穿过线圈b的磁通量一定为零C．线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响D．线圈a的磁场变化时，线圈b中一定有电场8.如图所示，一圆环与外切正方形线圈均由相同的绝缘导线制成，并各自形成闭合电路，匀强磁场布满整个正方形线圈，当磁场均匀变化时，线圈和圆环中的电动势之比为()A.eq\f(π,4) B．eq\f(2,π)C．4 D.eq\f(4,π)9.如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为l的单匝正方形线框MNPQ，线框每一边的电阻都相等．将线框置于光滑绝缘的水平面上．在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2l，磁感应强度为B.在垂直MN边的水平拉力作用下，线框以垂直磁场边界的速度v匀速穿过磁场．在运动过程中线框平面水平，且MN边与磁场的边界平行．求(1)线框MN边刚进入磁场时，线框中感应电流的大小．(2)线框MN边刚进入磁场时，M、N两点间的电压UMN.(3)在线框从MN边刚进入磁场到PQ边刚穿出磁场的过程中，水平拉力对线框所做的功W.10．(2011·浙江卷)如图甲所示，在水平面上固定有长为L＝2m、宽为d＝1m的金属“U”型导轨，在“U”型导轨右侧l＝0.5m范围内存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．在t＝0时刻，质量为m＝0.1kg的导体棒以v0＝1m/s的初速度从导轨的左端开始向右运动，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ＝0.1，导轨与导体棒单位长度的电阻均为λ＝0.1Ω/m(1)通过计算分析4s内导体棒的运动情况；(2)计算4s内回路中电流的大小，并判断电流方向；(3)计算4s内回路产生的焦耳热．eq\x(◎选做部分)11．用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度大小随时间的变化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k＜0)．则()A．圆环中产生逆时针方向的感应电流B．圆环具有扩张的趋势C．圆环中感应电流的大小为eq\f(krS,2ρ)D．图中a、b两点间的电势差Uab＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))12．(2013·济南市)如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着边界．t＝0时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t0穿出磁场，图乙为外力F随时间t变化的图像．若线框质量m，电阻R及图像中F0、t0均为已知量，则根据上述条件，请你推出：(1)磁感应强度B的计算表达式；(2)线框左边刚离开磁场前瞬间的感应电动势E的计算表达式．详解答案课时作业(二十七)eq\x(◎必做部分)1．C由法拉第电磁感应定律E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB,Δt)·S知，磁感应强度均匀增大，则ab中感应电动势和电流不变，由f＝F安＝BIL知摩擦力增大，选项C正确．2．AD由于海水向北流动，海水切割地磁场的竖直分量，由地磁场的分布特点可知北半球地磁场的竖直分量方向向下，由右手定则可得A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律得E＝B2Lv＝0.2mV，代入数据得v＝0.2m/s，C错误，D正确．3．D安培力的方向总是阻碍导体框的相对运动，选项A错误；由I＝eq\f(Blv,R)及Q＝I2Rt可知选项B错误；当导体框以v运动时Uad＝eq\f(1,4)Blv，若以3v运动时Uad＝eq\f(3,4)Bl×3v，选项C错误；根据q＝eq\f(BS,R)可知选项D正确．4．ACD导体框离开磁场过程中，穿过导体框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律及右手定则可知感应电流为顺时针方向，选项A正确；导体框进出磁场的过程中，均克服安培力做功，其速度减小，感应电流也减小．导体框做变减速运动，选项B错误；导体框进入磁场过程中的平均速度大于离开磁场过程的平均速度，由F＝eq\f(B2l2v,R)及Q＝Fl可知Q1＞Q2，选项C正确；根据功能关系可得：Q1＋Q2＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,0)－veq\o\al(2,1))，选项D正确．5．ACD由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大，在开关闭合的瞬间线圈的阻碍作用很大，线圈中的电流为零，所以通过D1、D2的电流大小相等，A正确，B错误．闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路，D1中电流为零，回路电阻减小，D2比原来更亮，C正确．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，线圈和D1形成回路，D1闪亮一下再熄灭，故A、C、D正确．6．ABD由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO′对称，因而此时穿过回路的磁通量为零，A项正确；ab、cd均切割磁感线，相当于两个电源，由右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针，两电源串联，感应电动势为2Blv0，B项正确，C项错误；由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左，D项正确．7．D在同一铁芯上具有相同的eq\f(ΔΦ,Δt)，a中输入正弦交流电时，eq\f(ΔΦ,Δt)按正弦规律变化，则b中产生变化的电流，故A错．a中输入恒定电流时，b中磁通量恒定不为零，而eq\f(ΔΦ,Δt)为零，故B错．线圈a、b中的电流都对铁芯上的eq\f(ΔΦ,Δt)产生影响，即按互感原理工作，故C错，a中的磁场变化，即eq\f(ΔΦ,Δt)变化，b中一定有电场产生，故D正确．8．D设正方形线圈边长为L，则正方形的面积为L2，圆环的面积为eq\f(πL2,4)，由法拉第电磁感应定律知E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)所以线圈和圆环中的电动势之比为eq\f(E1,E2)＝eq\f(S1,S2)＝eq\f(4,π).9．解析：(1)线框MN边刚进入磁场时，感应电动势E＝BLv线框中的感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(Blv,R).(2)M、N两点间的电压UMN＝eq\f(3,4)E＝eq\f(3,4)Blv.(3)只有MN边在磁场中时，线框运动的时间t＝eq\f(l,v)此过程线框中产生的焦耳热Q1＝I2Rt＝eq\f(B2l3v,R)只有PQ边在磁场中运动时线框中产生的焦耳热Q2＝eq\f(B2l3v,R)根据能量守恒定律得水平外力做的功W＝Q1＋Q2＝eq\f(2B2l3v,R)答案：(1)eq\f(Blv,R)(2)eq\f(3,4)Blv(3)eq\f(2B2l3v,R)10．解析：(1)导体棒先在无磁场区域做匀减速直线运动，有－μmg＝ma，v1＝v0＋at，x＝v0t＋eq\f(1,2)at2代入数据解得：t＝1s，x＝0.5m导体棒在1s末已停止运动，以后一直保持静止，离左端位置仍为x＝0.5(2)前2s磁通量不变，回路电动势和电流分别为E＝0，I＝0后2s回路产生的电动势为E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝ldeq\f(ΔB,Δt)＝0.1V回路的总长度为5m，因此回路的总电阻为R＝5λ＝0.5电流为I＝eq\f(E,R)＝0.2A根据楞次定律，在回路中的电流方向是顺时针方向．(3)前2s电流为零，后2s有恒定电流，焦耳热为Q＝I2Rt＝0.04J.答案：(1)0～1s内做匀减速运动，1s末～4s均静止在离左端0.5(2)0.2A顺时针(3)0.04eq\x(◎选做部分)11．BD根据楞次定律可知，磁通量减小，产生顺时针方向的感应电流，A选项不正确；圆环面积有扩张的趋势，B选项正确；产生的感应电动势为ΔΦ/Δt＝kπr2/2，则电流大小为eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(kSr,4ρ)))，C选项不正确；Uab等于eq\f(1,4)kπr2的绝对值，D选项正确．12．解析：(1)线框运动的加速度：a＝eq\f(F0,m)①线框边长：l＝eq\f(1,2)ateq\o\al(2,0)②线框离开磁场前瞬间有：v＝at0③由牛顿第二定律知：3F0－eq\f(B2l2v,R)＝ma④由①②③④式得，B＝eq\