高考物理课标版一轮复习考点规范练32法拉第电磁感应定律及其应用

考点规范练32法拉第电磁感应定律及其应用一、单项选择题1.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(A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、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∶12.如图所示,线圈abcd固定于分布均匀的磁场中,磁场方向垂直线圈平面。当磁场的磁感应强度B随时间t变化时,该磁场对ab边的安培力大小恒定。下列描述B随t变化的图象中,可能正确的是()3.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的电阻。把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法正确的是()A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向B.电阻R两端的电压随时间均匀增大C.线圈电阻r消耗的功率为4×104WD.前4s内通过R的电荷量为4×10-4.如图所示,A、B是两个完全相同的灯泡,D是理想二极管,L是带铁芯的线圈,其电阻忽略不计。下列说法正确的是()A.S闭合瞬间,A先亮B.S闭合瞬间,A、B同时亮C.S断开瞬间,B逐渐熄灭D.S断开瞬间,A闪亮一下,然后逐渐熄灭5.如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()A.由c到d,I= B.由d到c,I=C.由c到d,I= D.由d到c,I=6.如图所示的电路中,L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈,D1、D2和D3是3个完全相同的灯泡,E是内阻不计的电源。在t=0时刻,闭合开关S,电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定以电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向,分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流,则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是()二、多项选择题7.如图所示,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。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,磁感应强度大小随时间的变化率=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D.图中a、b两点间的电势差Uab=8.(2017·课标全国Ⅱ)两条平行虚线间存在一匀强磁场,磁感应强度方向与纸面垂直。边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内,cd边与磁场边界平行,如图甲所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动,cd边于t=0时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图乙所示(感应电流的方向为顺时针时,感应电动势取正)。下列说法正确的是(A.磁感应强度的大小为0.5TB.导线框运动速度的大小为0.C.磁感应强度的方向垂直于纸面向外D.在t=0.4s至t=0.6s这段时间内,导线框所受的安培力大小为0.1N9.如图所示,两根足够长、电阻不计且相距l=0.2m的平行金属导轨固定在倾角θ=37°的绝缘斜面上,顶端接有一盏额定电压U=4V的小灯泡,两导轨间有一磁感应强度B=5T、方向垂直斜面向上的匀强磁场。今将一根长为2L、质量m=0.2kg、电阻r=1.0Ω的金属棒垂直于导轨放置在顶端附近无初速度释放,金属棒与导轨接触良好,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.25。已知金属棒下滑到速度稳定时,小灯泡恰能正常发光,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=A.金属棒刚开始运动时的加速度大小为3m/s2B.金属棒刚开始运动时的加速度大小为4m/s2C.金属棒稳定下滑时的速度大小为9.D.金属棒稳定下滑时的速度大小为4.10.如图所示,正方形线框的边长为l,电容器的电容为C。正方形线框的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,当磁感应强度以k为变化率均匀减小时,下列说法正确的是()A.线框产生的感应电动势大小为kl2B.电压表没有读数C.a点的电势高于b点的电势D.电容器所带的电荷量为零三、非选择题11.轻质细线吊着一质量为m=0.42kg、边长为l=1m、匝数n=10的正方形线圈,其总电阻为r=1Ω。在线圈的中间位置以下区域分布着磁场,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示,整个过程线圈不翻转,重力加速度g取10m/s(1)判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针;(2)求线圈的电功率;(3)求在t=4s时轻质细线上的拉力大小。12.如图所示,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求:(1)在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。##考点规范练32法拉第电磁感应定律及其应用1.B解析由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,选项A错误;由E=nS,S=l2,R=ρ,I=,P=,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,选项B正确,选项C、D错误。2.B解析磁场对ab边的安培力大小F=BIL,若磁场的磁感应强度B随时间t增大,则电流I必是逐渐减小,根据法拉第电磁感应定律可知,磁感应强度B随时间t的变化率必须逐渐减小,所以选项B正确,A、D错误;若磁场的磁感应强度B逐渐减小,则电流I必须随时间t增大,根据法拉第电磁感应定律,磁感应强度B随时间t的变化率必须逐渐增大,所以选项C错误。3.C解析由楞次定律可知,线圈中的感应电流方向为逆时针方向,选项A错误;根据法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势恒定为E==0.1V,电阻R两端的电压不随时间变化,选项B错误;回路中电流I==0.02A,线圈电阻r消耗的功率为P=I2r=4×104W,选项C正确;前4s内通过R的电荷量为q=It=04.D解析D是理想二极管,具有单向导通、反向截止作用,S闭合瞬间,A不亮,故A、B错误;S断开瞬间,B立即熄灭,A闪亮一下,然后逐渐熄灭,故C错误,D正确。5.D解析由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c,金属圆盘产生的感应电动势E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=。选项D正确。6.C解析L的直流电阻不计,电路稳定后通过D1的电流是通过D2、D3电流的2倍。闭合开关瞬间,D2立即变亮,由于L的阻碍作用,D1逐渐变亮,即I1逐渐变大。在t1时刻断开开关S,L产生自感电动势,与D1、D2和D3形成回路,所以通过D2、D3的电流反向,且是从I1逐渐减小的,I1方向不变,故选C。7.BD解析磁通量均匀减少,根据楞次定律可知,圆环中产生顺时针方向的感应电流,选项A错误;由于磁通量减小,根据“增缩减扩”的原理,线圈有扩张的趋势,选项B正确;根据法拉第电磁感应定律可得圆环产生的感应电动势大小为,则圆环中的电流大小为I=,选项C错误;由于内电路和外电路电阻等大,所以Uab=,选项D正确。8.BC解析cd边进入磁场向右运动切割磁感线,产生的感应电流方向为顺时针,由右手定则可知,磁感应强度方向垂直纸面向外,故选项C正确;导线框在磁场中一直做匀速直线运动,线框的边长L=0.1m,由Et图象可知,bc边进入磁场的时间为0.2s,所以线框的运动速度v=m/s=0.5m/s,故选项B正确;由Et图象可知,t=0至t=0.2s,产生的感应电动势E=0.01V,由E=BLv得B=0.2T,故选项A错误;t=0.4s至t=0.6s,线框受到的安培力F=BL=9.BD解析金属棒刚开始运动时初速度为零,不受安培力作用,由牛顿第二定律得mgsinθμmgcosθ=ma,代入数据得a=4m/s2,故选项A错误,B正确;设金属棒稳定下滑时速度为v,感应电动势为E(金属棒的有效长度为l),回路中的电流为I,由平衡条件得mgsinθ=BIl+μmgcosθ,由闭合电路欧姆定律得I=,由法拉第电磁感应定律得E=BLv,联立解得v=4.8m10.BC解析由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为,A错误;由于线框所产生的感应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,没有电流通过电压表(电压表的工作原理是电流流过表头),所以电压表两端无电压,电压表没有读数,B正确;根据楞次定律可以判断,a点的电势高于b点的电势,C正确;由C=可知,电容器所带电荷量Q=C,D错误。11.解析(1)由楞次定律知感应电流的方向为逆时针方向。(2)由法拉第电磁感应定律得E=n=n·l2=0.5V则P==0.25W(3)I==0F安=nBIl,方向向上,当t=0.4s时,磁感应强度B=0.6T则F安+F拉=mg联立解得F拉=1.2N。答案(1)逆时针(2)0.25W(3)1.2N12.解析(1)在金属棒未越过MN之前,t时刻穿过回路的磁通量为Φ=ktS①设在从t时刻到t+Δt的时间间隔内,回路磁通量的变化量为ΔΦ,流过电阻R的电荷量为Δq。根据法拉第电磁感应定律有ε=②根据欧姆定律有i=③根据电流的定义有i=④联立①②③④式得|Δq|=Δt⑤由⑤式得,在t=0到t=t0的时间间隔内,流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|=。⑥(2)当t>t0时,金属棒已越过MN。由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f=F⑦式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I,F的大小为F=B0lI⑧此时金属棒与MN之间的距离为s=