2019高考物理一輪復習 第十章 電磁感應 課時規(guī)范練32 法拉第電磁感應定律及其應用 新人教版.doc

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課時規(guī)范練32　法拉第電磁感應定律及其應用 基礎(chǔ)鞏固組 1. (法拉第電磁感應定律的應用)(2016北京卷)如圖所示,勻強磁場中有兩個導體圓環(huán)a、b,磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應強度B隨時間均勻增大。兩圓環(huán)半徑之比為2∶1,圓環(huán)中產(chǎn)生的感應電動勢分別為Ea和Eb,不考慮兩圓環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是(　　) A.Ea∶Eb=4∶1,感應電流均沿逆時針方向 B.Ea∶Eb=4∶1,感應電流均沿順時針方向 C.Ea∶Eb=2∶1,感應電流均沿逆時針方向 D.Ea∶Eb=2∶1,感應電流均沿順時針方向 答案B 解析根據(jù)楞次定律可知,感應電流產(chǎn)生的磁場方向垂直圓環(huán)所在平面向里,由右手定則知,兩圓環(huán)中電流均沿順時針方向。圓環(huán)的半徑之比為2∶1,則面積之比為4∶1,據(jù)法拉第電磁感應定律得E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,ΔBΔt為定值,故Ea∶Eb=4∶1,故選項B正確。 2. (法拉第電磁感應定律的應用)如圖所示,在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導軌,軌道間距為50 cm,金屬導體棒ab質(zhì)量為0.1 kg,電阻為0.2 Ω,橫放在導軌上,電阻R的阻值是0.8 Ω(導軌其余部分電阻不計)?，F(xiàn)加上豎直向下的磁感應強度為0.2 T的勻強磁場。用水平向右的恒力F=0.1 N拉動ab,使其從靜止開始運動,則(　　) A.導體棒ab開始運動后,電阻R中的電流方向是從P流向M B.導體棒ab運動的最大速度為10 m/s C.導體棒ab開始運動后,a、b兩點的電勢差逐漸增加到1 V后保持不變 D.導體棒ab開始運動后任一時刻,F的功率總等于導體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和 答案B 解析由右手定則可判斷電阻R中的感應電流方向是從M流向P,A錯;當金屬導體棒受力平衡時,其速度將達到最大值,由F=BIl,I=EmR總=BlvmR總可得F=B2l2vmR總,代入數(shù)據(jù)解得vm=10 m/s,B對;感應電動勢的最大值Em=1 V,a、b兩點的電勢差為路端電壓,最大值小于1 V,C錯;在達到最大速度以前,F所做的功一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,另一部分轉(zhuǎn)化為導體棒的動能,D錯。 3.(法拉第電磁感應定律的應用)(2017海南文昌中學期中)關(guān)于電磁感應,下列說法正確的是(　　) A.穿過回路的磁通量越大,則產(chǎn)生的感應電動勢越大 B.穿過回路的磁通量減小,則產(chǎn)生的感應電動勢一定變小 C.穿過回路的磁通量變化越快,則產(chǎn)生的感應電動勢越大 D.穿過回路的磁通量變化越大,則產(chǎn)生的感應電動勢越大 答案C 解析由法拉第電磁感應定律可知感應電動勢的大小只與磁通量的變化率成正比,與磁通量大小、磁通量的變化量都沒有關(guān)系,A、B、D錯,C正確。 4. (導體棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢)(2017廣東廣州月考)如圖所示,半徑為r的金屬圓盤在垂直于盤面的勻強磁場B中,繞O軸以角速度ω沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,則通過電阻R的電流的大小和方向是(金屬圓盤的電阻不計)(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.由c到d,I=Br2ωR B.由d到c,I=Br2ωR C.由c到d,I=Br2ω2R D.由d到c,I=Br2ω2R 答案D 解析由右手定則判定通過電阻R的電流的方向是由d到c,金屬圓盤產(chǎn)生的感應電動勢E=12Br2ω,所以通過電阻R的電流大小是I=Br2ω2R。選項D正確。 5. (自感)(2017河北模擬)如圖所示的電路中,A、B、C是三個完全相同的燈泡,L是一個自感系數(shù)較大的線圈,其直流電阻與燈泡電阻相同。下列說法正確的是 (　　) A.閉合開關(guān)S,A燈逐漸變亮 B.電路接通穩(wěn)定后,流過B燈的電流是流過C燈電流的32 C.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,C燈立即熄滅 D.電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,A、B、C燈過一會兒才熄滅,且A燈亮度比B、C燈亮度高 答案D 解析電路中A燈與線圈并聯(lián)后與B燈串聯(lián),再與C燈并聯(lián)。S閉合時,線圈的自感系數(shù)較大,自感電動勢很大,故三個燈同時立即發(fā)光,由于線圈的電阻與燈泡電阻相同,電路穩(wěn)定后,流過A燈的電流是流過C燈電流的13,A燈逐漸變暗,故A、B錯誤。電路接通穩(wěn)定后,斷開開關(guān)S,由于線圈中電流減小,產(chǎn)生自感電動勢,阻礙電流的減小,線圈中電流不會立即消失,這個自感線圈與A、B、C三燈構(gòu)成閉合回路,三燈都要過一會兒再熄滅。由于斷開開關(guān)S后,B、C串聯(lián)再同A并聯(lián),流過A燈的電流大于流過B、C兩燈的電流,故A燈比B、C兩燈的亮度高,所以D正確,C錯誤。 6.(自感)(2017河北石家莊調(diào)研)如圖所示電路中,A、B、C為完全相同的三個燈泡,L是一直流電阻不可忽略的電感線圈。a、b為線圈L的左右兩端點,原來開關(guān)S是閉合的,三個燈泡亮度相同。將開關(guān)S斷開后,下列說法正確的是(　　) A.a點電勢高于b點,A燈閃亮后緩慢熄滅 B.a點電勢低于b點,B、C燈閃亮后緩慢熄滅 C.a點電勢高于b點,B、C燈閃亮后緩慢熄滅 D.a點電勢低于b點,B、C燈不會閃亮只是緩慢熄滅 答案D 解析電路穩(wěn)定時,三個完全相同的燈泡亮度相同,說明流經(jīng)三個燈泡的電流相等。某時刻將開關(guān)S斷開,流經(jīng)電感線圈的磁通量減小,其發(fā)生自感現(xiàn)象,相當于電源,產(chǎn)生和原電流方向相同的感應電流,故a點電勢低于b點電勢,三個燈不會閃亮只是緩慢熄滅,選項D正確。 7. (法拉第電磁感應定律的應用)(2017山東德州期末)如圖所示,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,磁場方向垂直于環(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兩極板電勢相等,兩極板間的距離遠小于環(huán)的半徑。經(jīng)時間t,電容器的P極板(　　) A.不帶電 B.所帶電荷量與t成正比 C.帶正電,電荷量是Kl2C4π D.帶負電,電荷量是Kl2C4π 答案D 解析磁感應強度均勻增加,回路中產(chǎn)生的感應電動勢的方向為逆時針方向,Q板帶正電,P板帶負電,A、C錯誤;E=ΔBΔtS=KπR2,l=2πR,R=l2π,解得E=Kl24π,電容器上的電荷量Q=CE=Kl2C4π,B錯誤,D正確。 8.(多選)(法拉第電磁感應定律的應用)(2017江西南昌摸底)如圖甲所示,圓形閉合線圈內(nèi)存在方向垂直紙面向外的磁場,磁感應強度隨時間變化如圖乙所示,則下列說法正確的是(　　) A.0~1 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大 B.第4 s末的感應電動勢為0 C.0~1 s內(nèi)與2~4 s內(nèi)的感應電流大小相等 D.0~1 s內(nèi)感應電流方向為順時針方向 答案AD 解析由法拉第電磁感應定律E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,得出各段時間內(nèi)的感應電動勢的大小由圖象的斜率決定。根據(jù)Φ=BS可知,在0~1 s內(nèi)線圈的磁通量不斷增大,故A正確;第4 s末的感應電動勢等于2~4 s內(nèi)的感應電動勢,故B錯誤;根據(jù)公式E=ΔΦΔt=ΔBSΔt,在0~1 s內(nèi)與2~4 s內(nèi)的磁通量的變化率不同,所以感應電動勢大小不同,則感應電流大小也不相等,故C錯誤;0~1 s內(nèi),磁場垂直紙面向外,大小在增加,根據(jù)楞次定律,感應電流方向為順時針方向,故D正確。?導學號06400476? 能力提升組 9.(多選)如圖所示,兩根足夠長、電阻不計且相距l(xiāng)=0.2 m的平行金屬導軌固定在傾角θ=37的絕緣斜面上,頂端接有一盞額定電壓U=4 V的小燈泡,兩導軌間有一磁感應強度B=5 T、方向垂直斜面向上的勻強磁場。今將一根長為2l、質(zhì)量m=0.2 kg、電阻r=1.0 Ω的金屬棒垂直于導軌放置在頂端附近無初速度釋放,金屬棒始終與導軌垂直,金屬棒與導軌接觸良好,金屬棒始終與導軌垂直,金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時,小燈泡恰能正常發(fā)光,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8,則(　　) A.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為3 m/s2 B.金屬棒剛開始運動時的加速度大小為4 m/s2 C.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.6 m/s D.金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.8 m/s 答案BD 解析金屬棒剛開始運動時初速度為零,不受安培力作用,由牛頓第二定律得mgsin θ-μmgcos θ=ma,代入數(shù)據(jù)得a=4 m/s2,故選項A錯誤,選項B正確;設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度為v,感應電動勢為E(金屬棒的有效長度為l),回路中的電流為I,由平衡條件得mgsin θ=BIl+μmgcos θ,由閉合電路歐姆定律得I=E-Ur,由法拉第電磁感應定律得E=Blv,聯(lián)立解得v=4.8 m/s,故選項C錯誤,選項D正確。 10.(多選)(2017四川資陽模擬)如圖所示,用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導線做成一個半徑為r的圓環(huán),ab為圓環(huán)的一條直徑。在ab的左側(cè)存在一個均勻變化的勻強磁場,磁場垂直圓環(huán)所在平面,磁感應強度大小隨時間的變化率ΔBΔt=k(k<0)。則(　　) A.圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應電流 B.圓環(huán)具有擴張的趨勢 C.圓環(huán)中感應電流的大小為krS2ρ D.圖中a、b兩點間的電勢差Uab=kπr24 答案BD 解析磁通量均勻減少,根據(jù)楞次定律可知,圓環(huán)中產(chǎn)生順時針方向的感應電流,選項A錯誤;由于磁通量減小,根據(jù)“增縮減擴”的原理,線圈有擴張的趨勢,選項B正確;根據(jù)法拉第電磁感應定律可得圓環(huán)產(chǎn)生的感應電動勢大小為kπr22,則圓環(huán)中的電流大小為I=kSr4ρ,選項C錯誤;由于內(nèi)電路和外電路電阻等大,所以Uab=E2=kπr24,選項D正確。 11.(2017北京海淀區(qū)模擬)如圖所示,在光滑水平面上有一長為l1、寬為l2的單匝矩形閉合導體線框abcd,處于磁感應強度為B的有界勻強磁場中,其ab邊與磁場的邊界重合。線框由同種粗細均勻的導線制成,總電阻為R?，F(xiàn)用垂直于線框ab邊的水平拉力,將線框以速度v向右沿水平方向勻速拉出磁場,此過程中保持線框平面與磁感線垂直,且ab邊與磁場邊界平行。在線框被拉出磁場的過程中,求: (1)通過線框的電流大小; (2)線框中產(chǎn)生的焦耳熱; (3)線框中a、b兩點間的電壓。 答案(1)Bl2vR　(2)B2l1l22vR　(3)Bl22v2(l1+l2) 解析(1)線框產(chǎn)生的感應電動勢E=Bl2v 通過線框的電流I=ER=Bl2vR。 (2)線框被拉出磁場所需時間t=l1v 此過程中線框中產(chǎn)生的焦耳熱 Q=I2Rt=B2l1l22vR。 (3)線框ab邊的電阻Rab=l22(l1+l2)R 線框中a、b兩點間電壓U=IRab=Bl22v2(l1+l2)。?導學號06400477? 12.(2017四川新津縣月考)輕質(zhì)細線吊著一質(zhì)量為m=0.42 kg、邊長為l=1 m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,其總電阻為r=1 Ω。在線圈的中間位置以下區(qū)域分布著磁場,如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,磁感應強度大小隨時間變化關(guān)系如圖乙所示,整個過程線圈不翻轉(zhuǎn),重力加速度g取10 m/s2。 (1)判斷線圈中產(chǎn)生的感應電流的方向是順時針還是逆時針; (2)求線圈的電功率; (3)求在t=4 s時輕質(zhì)細線上的拉力大小。 答案(1)逆時針　(2)0.25 W　(3)1.2 N 解析(1)由楞次定律知感應電流的方向為逆時針方向。 (2)由法拉第電磁感應定律得 E=nΔΦΔt=n12l2ΔBΔt=0.5 V 則P=E2r=0.25 W (3)I=Er=0.5 A F安=nBIl,方向向上, 當t=4 s時,磁感應強度B=0.6 T 則F安+F拉=mg 聯(lián)立解得F拉=1.2 N。