高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十章 電磁感應(yīng) 課時達(dá)標(biāo)28 法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象試題

課時達(dá)標(biāo)第28講法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象[解密考綱]考查公式E＝neq\f(ΔΦ,Δt)和E＝Blv的應(yīng)用；會判斷電動勢的方向；理解自感現(xiàn)象、渦流等概念，能分析通電自感和斷電自感．1．(多選)如圖所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小．質(zhì)量為0.2kg的細(xì)金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形，其有效電阻為0.1Ω.此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應(yīng)強度隨時間變化規(guī)律是B＝(0.4－0.2t)T，圖示磁場方向為正方向，框、擋板和桿不計形變．則(AC)A．t＝1s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從C到DB．t＝3s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向從D到CC．t＝1s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1ND．t＝3s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2N解析由楞次定律可知，t＝1s、t＝3s時，金屬桿中感應(yīng)電流方向均從C到D，選項A正確，選項B錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律，得感應(yīng)電動勢E＝eq\f(ΔB,Δt)S·sin30°＝0.1V，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝1A，t＝1s時，金屬桿受力如圖甲所示，由平衡條件，得FP＝FAsin30°＝BILsin30°＝(0.4－0.2×1)T×ILsin30°＝0.1N，選項C正確；t＝3s時，金屬桿受力如圖乙所示，由平衡條件，得FH＝FAsin30°＝B3ILsin30°，而B3＝0.4T－0.2×3T＝－0.2T，方向向左上方，代入解得FH＝0.1N，選項D錯誤．2．(多選)如圖所示，勻強磁場的方向垂直于電路所在平面向里，導(dǎo)體棒ab與電路接觸良好．當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，若不計摩擦和導(dǎo)線的電阻，整個過程中，燈泡L未被燒毀，電容器C未被擊穿，則該過程中(AB)A．感應(yīng)電動勢將變大 B．燈泡L的亮度變大C．電容器C的上極板帶負(fù)電 D．電容器兩極板間的電場強度將減小解析當(dāng)導(dǎo)體棒ab在外力F作用下從左向右做勻加速直線運動時，由右手定則知，導(dǎo)體棒a端的電勢高，電容器C的上極板帶正電；由公式E＝Blv知，感應(yīng)電動勢將變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓變大，燈泡L的亮度變大，由于場強E＝eq\f(U,d)，電容器兩極板間的電場強度將變大．綜上可知，選項A、B正確，C、D錯誤．3．矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，如圖甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則(A)A．從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向為adcbaB．從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小C．從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越大D．從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到的安培力大小保持不變解析從0到t1時間內(nèi)，垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度減小，磁通量減小，根據(jù)楞次定律可判斷，產(chǎn)生順時針方向的電流，故選項A正確；由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)＝Seq\f(ΔB,Δt)，I＝eq\f(E,R)，且磁感應(yīng)強度均勻減小，eq\f(ΔB,Δt)為一恒定值，則線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，故選項B、C錯誤；磁感應(yīng)強度B均勻變化，由F＝BILbc知，bc邊受到的安培力是變化的，故選項D錯誤．4．(多選)如圖所示．在方向垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場區(qū)域中有一個由均勻?qū)Ь€制成的單匝矩形線框abcd.線框以恒定的速度v沿垂直磁場方向向右運動，運動中線框dc邊始終與磁場右邊界平行，線框邊長ad＝l，cd＝2l.線框?qū)Ь€的總電阻為R.則在線框離開磁場的過程中．下列說法中正確的是(ABDA．流過線框截面的電量為eq\f(2Bl2,R) B．線框中的電流在ad邊產(chǎn)生的熱量eq\f(2l3B2v,3R)C．線框所受安培力的合力為eq\f(2B2l2v,R) D．a(chǎn)d間的電壓為eq\f(Blv,3)解析線框離開磁場的過程中，感應(yīng)電動勢E＝2Blv，由電路知識可知ad間的電壓為Uad＝eq\f(E,6)＝eq\f(Blv,3)，線框所受安培力的合力為F＝BI(2l)＝eq\f(4B2l2v,R)，產(chǎn)生的總熱量Q＝I2Rt，t＝eq\f(l,v)，Qad＝eq\f(Q,6)，所以Qad＝eq\f(2l3B2v,3R)，通過的電量q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(2Bl2,R).綜上可知，選項A、B、D正確，C錯誤．5．一直升飛機停在南半球的地磁極上空，該處地磁場的磁感應(yīng)強度在豎直方向的分量為B，螺旋槳葉片的長度為l，螺旋槳轉(zhuǎn)動的頻率為f，順著地磁場的方向看，螺旋槳按順時針方向轉(zhuǎn)動．螺旋槳葉片的近軸端為a，遠(yuǎn)軸端為b，如圖所示．如果忽略a到轉(zhuǎn)軸中心線的距離，用E表示每個葉片中的感應(yīng)電動勢，則(A)A．E＝πfl2B，且a點電勢低于b點電勢B．E＝2πfl2B，且a點電勢低于b點電勢C．E＝πfl2B，且a點電勢高于b點電勢D．E＝2πfl2B，且a點電勢高于b點電勢解析螺旋槳的葉片圍繞著O點轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E＝eq\f(1,2)Bl(ωl)＝eq\f(1,2)B(2πf)·l2＝πfl2B，由右手定則判斷出b點電勢比a點電勢高．所以選項A正確．6．如圖所示的電路中，L為自感線圈，其直流電阻與電阻R相等，C為電容器，電源內(nèi)阻不可忽略．當(dāng)開關(guān)S由閉合變?yōu)閿嚅_瞬間，下列說法正確的是(B)A．通過燈A的電流由c到d B．A燈突然閃亮一下再熄滅C．B燈無電流通過，不可能變亮 D．電容器立即放電解析S斷開瞬間，線圈L與A燈、電阻R形成閉合回路，通過燈A的電流由d到c，故選項A錯．由于自感提供給A燈的電流開始時大于電源原來提供的電流，故A燈閃亮一下再熄滅，選項B正確．S斷開瞬間，電源的路端電壓增大，將對電容器充電，充電電流通過B燈，可能會使B燈閃亮一下再熄滅，故選項C、D均錯．7．(多選)用一根橫截面積為S、電阻率為ρ的硬質(zhì)導(dǎo)線做成一個半徑為r的圓環(huán)，ab為圓環(huán)的一條直徑，如圖所示，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，方向如圖，磁感應(yīng)強度大小隨時間的變化率eq\f(ΔB,Δt)＝k(k<0)，則(BD)A．圓環(huán)中產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電流B．圓環(huán)具有擴張的趨勢C．圓環(huán)中感應(yīng)電流的大小為|eq\f(krS,2ρ)|D．圖中a、b兩點間的電壓U＝|eq\f(1,4)kπr2|解析磁通量垂直紙面向里逐漸減小，由楞次定律可知，圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向為順時針，故選項A錯誤；為了阻礙磁通量的減小，圓環(huán)有擴張的趨勢，故選項B正確．由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，E＝eq\f(ΔBπr2,2Δt)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)kπr2))，感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R)＝eq\f(E,ρ\f(2πr,S))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(kSr,4ρ)))，故選項C錯誤；由閉合電路歐姆定律可知，ab兩點間的電壓U＝eq\f(E,2)＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)kπr2))，故選項D正確．8．如圖甲所示，質(zhì)量為2kg的絕緣板靜止在粗糙水平面上，質(zhì)量為1kg、邊長為1m、電阻為0.1Ω的正方形金屬框ABCD位于絕緣板上，E、F分別為BC、AD的中點．某時刻起在ABEF區(qū)域內(nèi)有豎直向下的磁場，其磁感應(yīng)強度B1的大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示，AB邊恰在磁場邊緣以外；FECD區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B2＝0.5T，CD邊恰在磁場邊緣以內(nèi)．假設(shè)金屬框受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，兩磁場均有理想邊界，g取10m/s2.則(D)A．金屬框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢大小為1VB．金屬框受到向左的安培力大小為1NC．金屬框中的感應(yīng)電流方向沿ADCB方向D．如果金屬框與絕緣板間的動摩擦因數(shù)為0.3，則金屬框可以在絕緣板上保持靜止解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有E＝neq\f(ΔΦ,Δt)＝eq\f(ΔB1,Δt)·eq\f(L2,2)＝0.5V，故選項A錯誤；回路中的電流為I＝eq\f(E,R)＝5A，所受安培力的大小為F＝B2IL＝2.5N，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向為逆時針，即ABCD方向，則由左手定則可知，安培力的方向水平向右，故選項B、C錯誤；若金屬框與絕緣板間的動摩擦因數(shù)為0.3，則最大靜摩擦力Ffm＝μFN＝μmg＝3N，大于安培力，金屬框可以在絕緣板上保持靜止，故選項D正確．9．(多選)如圖甲所示，abcd為導(dǎo)體做成的框架，其平面與水平面成θ角，導(dǎo)體棒PQ與ad、bc接觸良好，整個裝置放在垂直于框架平面的變化磁場中，磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間t變化情況如圖乙所示(設(shè)圖甲中B的方向為正方向)，在0～t1時間內(nèi)導(dǎo)體棒PQ始終靜止，下面判斷正確的是(AD)A．導(dǎo)體棒PQ中電流方向由Q至PB．導(dǎo)體棒PQ受安培力方向沿框架向下C．導(dǎo)體棒PQ受安培力大小在增大D．導(dǎo)體棒PQ受安培力大小在減小解析根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知在線圈中產(chǎn)生恒定的感應(yīng)電流，方向由Q至P，故選項A正確；根據(jù)左手定則可知，導(dǎo)體棒PQ受到沿框架向上的安培力，故選項B錯誤；產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變，但磁感應(yīng)強度逐漸減小，故受到的安培力逐漸減小，故選項C錯誤，D正確．10．(多選)如圖甲所示，光滑絕緣水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強度B＝2T的勻強磁場，MN的左側(cè)有一質(zhì)量m＝0.1kg的矩形線圈abcd，bc邊長L1＝0.2m，電阻R＝2Ω，t＝0時，用一恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速運動，經(jīng)過1s，線圈的bc邊到達(dá)磁場邊界MN，此時立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過1s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場，整個運動過程中，線圈中感應(yīng)電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示．則(ABD)A．恒定拉力大小為0.05NB．線圈在第2s內(nèi)的加速度大小為1m/s2C．線圈ab邊長L2＝0.5mD．在第2s內(nèi)流過線圈的電荷量為0.2C解析在第1s末，i1＝eq\f(E,R