2011《》高三物理一輪復習 第二課時 法拉第電磁感應定律自感練習

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1、2011《》高三物理一輪復習 第二課時 法拉第電磁感應定律自感練習 1．如右圖所示為日光燈電路，關(guān)于該電路，以下說法中正確的是 (　　) A．啟動過程中，啟動器斷開瞬間鎮(zhèn)流器L產(chǎn)生瞬時高電壓 B．日光燈正常發(fā)光后，鎮(zhèn)流器L使燈管兩端電壓低于電源電壓 C．日光燈正常發(fā)光后啟動器是導通的 D．圖中的電源可以是交流電源，也可以是直流電源 【解析】　啟動過程中，啟動器斷開瞬間，流過鎮(zhèn)流器的電流迅速減小，由于自感，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生自感電動勢，形成瞬時高壓，A對．正常發(fā)光時，由于自感作用，鎮(zhèn)流器起到降壓限流作用，使燈管兩端電壓低于電源電壓，B對．當日光燈正常工作時，啟動器已斷開，C錯．只有交流電才

2、能通過鎮(zhèn)流器起作用，D錯． 【答案】　AB 2．如右圖所示，長為L的金屬導線彎成一圓環(huán)，導線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個極板，磁場垂直環(huán)面向里，磁感應強度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時間變化，t＝0時，P、Q兩板電勢相等．兩板間的距離遠小于環(huán)的半徑，經(jīng)時間t電容器P板 (　　) A．不帶電 B．所帶電荷量與t成正比 C．帶正電，電荷量是 D．帶負電，電荷量是 【解析】　磁感應強度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時間變化，由法拉第電磁感應定律E＝＝S＝KS，而S＝，經(jīng)時間t電容器P板所帶電荷量Q＝EC＝；由楞次定律知電容器P板帶負電，故D選項正確． 【答

3、案】　D 3．如右圖所示，兩根水平放置的相互平行的金屬導軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強磁場中，金屬棒PQ垂直于導軌放在上面，以速度v向右勻速運動，欲使棒PQ停下來，下面的措施可行的是(導軌足夠長，棒PQ有電阻) (　　) A．在PQ右側(cè)垂直于導軌再放上一根同樣的金屬棒 B．在PQ右側(cè)垂直于導軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒 C．將導軌的a、c兩端用導線連接起來 D．將導軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導線連接起來 【解析】　在PQ棒右側(cè)放金屬棒時，回路中會有感應電流，使金屬棒加速，PQ棒減速，當獲得共同速度時，回路中感應電流為零，兩棒都將勻速運動，A、B項錯

4、誤．當一端或兩端用導線連接時，PQ的動能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C、D選項正確． 【答案】　CD 4．(2010年北京東城區(qū)第一次模擬)如右圖所示的電路，電源電動勢為E，線圈L的電阻不計，以下判斷正確的是 (　　) A．閉合S，穩(wěn)定后，電容器兩端電壓為E B．閉合S，穩(wěn)定后，電容器的a極板帶正電 C．斷開S的瞬間，電容器的a極板將帶正電 D．斷開S的瞬間，電容器的a極板將帶負電 【解析】　由題意及自感現(xiàn)象規(guī)律可知，當開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定后，電容器與線圈L并聯(lián)，由于線圈的直流電阻不計，所以兩端電壓為零，故A、B錯誤；斷開S的瞬間，由自感規(guī)律可知，線圈中要產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢

5、引起的感應電流的方向與原電流的方向一致，因而電容器的a極板將帶正電，故C正確． 【答案】　C 5．如右圖所示，金屬棒ab置于水平放置的光滑框架cdef上，棒與框架接觸良好，勻強磁場垂直于ab棒斜向下．從某時刻開始磁感應強度均勻減小，同時施加一個水平外力F使金屬棒ab保持靜止，則F (　　) A．方向向右，且為恒力　　　 B．方向向右，且為變力 C．方向向左，且為變力 D．方向向左，且為恒力 【解析】　根據(jù)楞次定律，B減小時，磁通量Φ減小，為阻礙Φ減小，ab產(chǎn)生向右運動的趨勢，故外力方向向左．再根據(jù)電磁感應定律，E＝＝，B均勻減小，故不變，E不變，I不變．F安＝BIL均勻減

6、小，故F為變力． 【答案】　C 6．如右圖所示，MN、PQ為兩條平行的水平放置的金屬導軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導軌之間，與導軌接觸良好，磁感應強度為B的勻強磁場垂直于導軌平面，設(shè)金屬棒與兩導軌接觸點之間的距離為L，金屬棒與導軌間夾角為60°，以速度v水平向右勻速運動，不計導軌和棒的電阻，則流過金屬棒中的電流為 (　　) A．I＝　　　　　　　　 B．I＝ C．I＝ D．I＝ 【解析】　導體棒勻速運動，所以平均感應電動勢的大小等于瞬間感應電動勢的大小．題中L的有效長度為，故E＝Bv. 據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝. 【答案】　B 7．如右圖所示，在

7、勻強磁場中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導軌aOb(在紙面內(nèi))，磁場方向垂直于紙面向里，另有兩根金屬導軌c、d分別平行于Oa、Ob放置．保持導軌之間接觸良好，金屬導軌的電阻不計．現(xiàn)經(jīng)歷以下四個過程： ①以速率v移動d，使它與Ob的距離增大一倍?、谠僖运俾蕍移動c，使它與Oa的距離減小一半?、廴缓螅僖运俾?v移動c，使它回到原處?、茏詈笠运俾?v移動d，使它也回到原處． 設(shè)上述四個過程中通過電阻R的電荷量的大小依次為Q1、Q2、Q3和Q4，則 (　　) A．Q1＝Q2＝Q3＝Q4 B．Q1＝Q2＝2Q3＝2Q4 C．2Q1＝2Q2＝Q3＝Q4 D．Q1≠Q(mào)2＝

8、Q3≠Q(mào)4 【解析】　題目中要求各個過程中通過電阻R的電荷量，由法拉第電磁感應定律知Δq＝Δt＝Δt＝Δt＝n，在此題中，B是不變的，ΔΦ＝BΔS，只要分析清楚各個過程中回路面積的變化即可，與運動速度無關(guān)．如下圖所示，各個過程中S的變化用陰影表示，易發(fā)現(xiàn)這個面積都是相等的． 【答案】　A 8．如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路．虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直．從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是 (　　) A．感應電流方向不變 B．CD段直導線始終不受安培力

9、 C．感應電動勢最大值Em＝Bav D．感應電動勢平均值＝πBav 【解析】　根據(jù)楞次定律可判定閉合回路中產(chǎn)生的感應電流方向始終不變，A項正確；CD段電流方向是D指向C.根據(jù)左手定則可知，CD段受到安培力，且方向豎直向下，B錯；當有一半進入磁場時，產(chǎn)生的感應電流最大，Em＝Bav，C對；由法拉第電磁感應定律得E＝＝，D也對． 【答案】　ACD 9．如下圖甲所示，光滑且足夠長的平行金屬導軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導軌間距L＝0.2 m，電阻R＝0.4 Ω，導軌上停放一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬桿，導軌電阻忽略不計，整個裝置處在磁感應強度B＝0.5 T的勻強磁場

10、中，磁場方向豎直向下．現(xiàn)用一外力F沿水平方向拉桿，使之由靜止開始運動，若理想電壓表示數(shù)U隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，求： (1)金屬桿在5 s末的運動速率； (2)第4 s末時外力F的功率． 【解析】　(1)因為：U＝RBLv/(R＋r) 所以：＝，即a＝0.5 m/s2 金屬棒做加速度為0.5 m/s2的勻加速直線運動 v5＝at5＝2.5 m/s. (2)v4＝at4＝2 m/s 此時：I＝＝0.4 A，F(xiàn)安＝BIL＝0.04 N 對金屬棒：F－F安＝ma，F(xiàn)＝0.09 N 故：PF＝Fv4＝0.18 W. 【答案】　(1)2.5 m/s　(2)0.18 W

11、 10．(2009年高考全國卷)如右圖，勻強磁場的磁感應強度方向垂直于紙面向里，大小隨時間的變化率＝k，k為負的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導線做成一邊長為l的方框．將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場區(qū)域中．求： (1)導線中感應電流的大?。? (2)磁場對方框作用力的大小隨時間的變化率． 【解析】　(1)線框中的感應電動勢E＝ ① ΔΦ＝l2ΔB ② 導線框中的電流為 I＝ ③ 式中R是導線框的電阻，根據(jù)電阻率公式有 R＝ρ ③ 聯(lián)立①②③

12、④式，將＝k代入得I＝ (2)導線框所受磁場的作用力的大小為F＝BIl 它隨時間的變化率為＝Il 由以下聯(lián)立可得＝. 【答案】　(1)　(2) 11．如下圖所示，在一傾角為37°的粗糙絕緣斜面上，靜止地放置著一個匝數(shù)n＝10匝的圓形線圈，其總電阻R＝3.14 Ω、總質(zhì)量m＝0.4 kg、半徑r＝0.4 m．如果向下輕推一下此線圈，則它剛好可沿斜面勻速下滑現(xiàn)在將線圈靜止放在斜面上后．在線圈的水平直徑以下的區(qū)域中，加上垂直斜面方向的，磁感應強度大小按如下圖所示規(guī)律變化的磁場(提示：通電半圓導線受的安培力與長為直徑的直導線通同樣大小的電流時受的安培力相等)問： (1)剛加上磁場時線圈中的

13、感應電流大小I. (2)從加上磁場開始到線圈剛要運動，線圈中產(chǎn)生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2.) 【解析】　(1)由閉合電路的歐姆定律I＝ 由法拉第電磁感應定律E＝n 由圖，＝0.5 T/S S＝πr2 聯(lián)立解得I＝0.4 A. (2)設(shè)線圈開始能勻速滑動時受的滑動摩擦力為Fμ，則mgsin 37°＝Fμ 加變化磁場后線圈剛要運動時nBIL＝mgsin 37°＋Fμ，其中 L＝2r 由圖象知B＝B0＋kt＝1＋0.5t 由焦耳定律Q＝I2Rt 聯(lián)立解得Q＝0.5 J. 【答案】　(1)0

14、.4 A　(2)0.5 J 12．如右圖所示，矩形導線圈邊長分別為L1、L2，共有N匝，內(nèi)有一勻強磁場，磁場方向垂直于線圈所在平面向里，線圈通過導線接一對水平放置的平行金屬板，兩板間的距離為d，板長為L.t＝0時，磁場的磁感應強度B從B0開始均勻變化，同時一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子從兩板間的中點以水平初速度v0向右進入兩板間，不計重力，若該粒子恰能從上板的右端射出，則： (1)磁感應強度隨時間的變化率k多大？ (2)磁感應強度B與時間t應滿足什么關(guān)系？ (3)兩板間電場對帶電粒子做的功為多少？ 【解析】　(1)線圈中產(chǎn)生的感應電動勢大?。? ε＝N＝NL1L2 ＝NL1L2k 兩板間電壓：U＝ε 粒子在兩板間的加速度：a＝＝ 設(shè)粒子通過平行金屬板的時間為t0，則有L＝v0t0 ＝at 聯(lián)立解得：k＝. (2)由題意可知磁感應強度是逐漸增大的，則有： B＝B0＋t. (3)電場力對帶電粒子所做的功為W＝qU 聯(lián)立解得：W＝. 【答案】　(1)　(2)B0＋　(3)