高考物理一轮规范特训10-2法拉第电磁感应定律　自感现象a

板块三限时规范特训时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分。其中1～7为单选，8～11为多选)1．如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度的大小随时间变化而变化。下列说法中正确的是()A．当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定减小B．当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定增大C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变答案D解析由法拉第电磁感应定律可知：E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，当磁感应强度均匀变化时，产生恒定的电动势，线框中的感应电流就不变，D选项正确；当磁感应强度的变化率逐渐增大时，线框中产生的感应电流增大，当磁感应强度的变化率逐渐减小时，线框中产生的感应电流减小，所以A、B、C选项都是错误的。2.如图所示，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MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为()A．c→a,2∶1B．a→c,2∶1C．a→c,1∶2D．c→a,1∶2答案C解析MN切割磁感线产生的感生电动势E＝Blv，其中的l、v保持不变，所以E1∶E2＝B1∶B2＝1∶2；由右手定则可知通过R的电流方向为a→c，C正确。3．[2017·唐山模拟]如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0～t2时间内()A．电容器C的电荷量大小始终不变B．电容器C的a板先带正电后带负电C．MN所受安培力的大小始终不变D．MN所受安培力的方向先向左后向右答案A解析磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，则电容器C的电荷量大小始终不变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，大小先减小后增大，选项C、D错误。4．[2017·福建龙岩质检]如图所示，三角形金属线框ABC的底边AB长度为d，顶点C距AB边的距离为eq\f(d,2)，在右侧空间边长为d的正方形区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下线框底边沿着x轴向右运动，运动过程中始终保持线框平面与磁场方向垂直。在线框沿x轴向右匀速穿过有界磁场区域的过程中，线框中的感应电动势()A．经历均匀增大、均匀减小、均匀增大、均匀减小的过程B．经历均匀增大、保持不变、均匀增大、保持不变的过程C．经历均匀增大、均匀减小、均匀增大的过程D．经历均匀增大、保持不变、均匀减小的过程答案A解析导线切割磁感线产生感应电动势有E＝Blv，因为匀速运动，所以感应电动势大小取决于切割磁感线的导线的有效长度，线框匀速穿过有界磁场区域的过程中有效长度先均匀增大，再均匀减小，然后再均匀增大，再均匀减小，所以选项A正确。5．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。则下列说法中正确的是()A．螺线管中产生的感应电动势为1VB．闭合S，电路中的电流稳定后，螺线管两端电压为1.08VC．电路中的电流稳定后电容器下极板带负电D．S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－6答案B解析由法拉第电磁感应定律可知E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝nSeq\f(ΔB,Δt)，其中n＝1500匝，S＝20×10－4m2，eq\f(ΔB,Δt)等于乙图中图线斜率，为eq\f(1.0－0.2,2)T/s＝0.4T/s，代入得E＝1.2V，A错误。感应电流I＝eq\f(E,r＋R1＋R2)＝0.12A，螺线管两端的电压U＝I(R1＋R2)＝1.08V，B正确。由楞次定律可得，螺线管下端电势高，所以电容器下极板带正电，C错误。S断开后，电容器把储存的电量都通过R2释放出来，Q＝CUR2，其中UR2＝IR2，得Q＝1.8×10－5C，D错误。6．如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在0～2t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是()A．在0～t0和t0～2t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B．在0～t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC．在t0～2t0时间内，通过电阻R的电流大小为eq\f(SB0,Rt0)D．在0～2t0时间内，通过电阻R的电荷量为eq\f(SB0,2R)答案B解析导体棒MN始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，即感应电动势与B­t图象斜率成正比，0～t0时间内的感应电流I1＝eq\f(E1,R)＝Seq\f(ΔB1,Δt1R)＝Seq\f(B0,t0R)，t0～2t0时间内的感应电流I2＝eq\f(E2,R)＝Seq\f(ΔB2,Δt2R)＝Seq\f(2B0,t0R)，C错误。由楞次定律可知在0～t0时间内，通过导体棒的电流方向N→M，B正确。在0～t0时间内，磁通量减小，MN有向右运动的趋势来阻碍磁通量减小，受向左的静摩擦力，在t0～2t0时间内，磁通量增加，MN有向左运动的趋势来阻碍磁通量增加，受向右的静摩擦力，A错误。通过电阻R的电量q＝q1＋q2＝I1t0＋I2t0＝eq\f(3SB0,R)，D错误。7.如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是()A．S刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮B．S刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮C．S闭合足够长时间后，A和B一样亮D．S闭合足够长时间后，A、B都熄灭答案A解析S刚闭合后，A、B都变亮，由于L产生自感电动势，A比B亮，之后电路逐渐稳定，A逐渐熄灭，B逐渐变亮，选项A正确，B错误。S闭合足够长时间后，电路稳定，L相当于一根导线，A被短路，A熄灭，B一直都是亮的，选项C、D错误。8．如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则()A．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B．回路中感应电流大小不变，为eq\f(BL2ω,2R)C．回路中感应电流方向不变，为C→D→R→CD．回路中有周期性变化的感应电流答案BC解析把铜盘看作闭合回路的一部分，在铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，选项A错误；铜盘切割磁感线产生的感应电动势为E＝eq\f(1,2)BL2ω，根据闭合电路欧姆定律，回路中感应电流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(BL2ω,2R)，由右手定则可判断出感应电流方向为C→D→R→C，选项B、C正确，D错误。9．将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，两次插入过程中不发生变化的物理量是()A．磁通量的变化量B．磁通量的变化率C．感应电流的大小D．流过导体某横截面的电荷量答案AD解析将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化量相同，磁通量变化率不同，A正确，B错误；根据法拉第电磁感应定律，第二次线圈中产生的感应电动势大，根据欧姆定律可知第二次感应电流大，即I2>I1，C错误；流过导体某横截面的电荷量q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(\f(ΔΦ,Δt),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)，由于磁通量变化量相同，电阻不变，所以通过导体横截面的电荷量不变，D正确。10.[2017·正定调研]粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈。线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是()A．电流I与匝数n成正比B．电流I与线圈半径r成正比C．电流I与线圈面积S成正比D．电流I与导线横截面积S0成正比答案BD解析由题给条件可知感应电动势为E＝nπr2·eq\f(ΔB,Δt)，电阻为R＝eq\f(ρn·2πr,S0)，电流I＝eq\f(E,R)，联立以上各式得I＝eq\f(S0r,2ρ)·eq\f(ΔB,Δt)，则可知B、D项正确，A、C项错误。11．如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B＝B0coseq\f(π,d)x(式中B0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R。t＝0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是()A．外力F为恒力B．t＝0时，外力大小F＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)C．通过线框的瞬时电流i＝eq\f(2B0Lvcos\f(πvt,d),R)D．经过t＝eq\f(d,v)，线框中产生的电热Q＝eq\f(2B\o\al(2,0)L2vd,R)答案BCD解析因线框沿x轴方向匀速运动，故F＝F安＝BMtItL＋BQtItL＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)cos2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πvt,d)))，其中BMt＝B0coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,d)·vt))，BQt＝B0coseq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,d)vt＋d))，It＝eq\f(BMtLv＋BQtLv,R)，故F不是恒力，A错误。t＝0时，代入公式得，F＝eq\f(4B\o\al(2,0)L2v,R)，故B正确。i＝It＝eq\f(2B0Lvcos\f(πvt,d),R)，C正确。由电流的瞬时值表达式可知此电流为交流电，有效值I＝eq\f(Im,\r(2))＝eq\f(\r(2)B0Lv,R)，又Q＝I2Rt，故经过t＝eq\f(d,v)，线框中产生的电热Q＝eq\f(2B\o\al(2,0)L2vd,R)，D正确。二、非选择题(本题共2小题，共34分)12．(15分)(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5T。一根直金属杆MN以v＝2m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r1＝1Ω，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4m2，电阻r2＝1Ω。在线圈中存在面积S2＝0.3m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E(3)有一个R＝2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa。答案(1)0.3V(2)4.5V(3)与图甲中的导轨相连接时a端电势高φa＝0.2V解析(1)杆MN做切割磁感线的运动，E1＝B1Lv产生的感应电动势E1＝0.3V。(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E2＝neq\f(ΔB2,Δt)S2产生的感应电动势E2＝4.5V。(3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，由右手定则可得a端的电势高于b端即大地的电势，而当电阻R与题图乙中的线圈相连接时，由楞次定律可知，此时a端的电势小于b端即大地的电势。故与图甲中的导轨相连接时a端电势高。此时，通过电阻R的电流I＝eq\f(E1,R＋r1)电阻R两端的电势差φa－φb＝IRa端的电势φa＝IR＝0.2V。13．[2017·万州区模拟](19分)如图甲所示，光滑导轨宽0.4m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1Ω，导轨电阻不计。t＝0时刻，ab棒从导轨最左端，以v＝1m/s的速度向右匀速运动，求1s末回路中的感应电流及金属棒