2020屆高考物理總復(fù)習 第十章 電磁感應(yīng) 核心素養(yǎng)提升練二十九 10.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象（含解析）新人教版

《2020屆高考物理總復(fù)習 第十章 電磁感應(yīng) 核心素養(yǎng)提升練二十九 10.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象（含解析）新人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020屆高考物理總復(fù)習 第十章 電磁感應(yīng) 核心素養(yǎng)提升練二十九 10.2 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象（含解析）新人教版（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、法拉第電磁感應(yīng)定律　自感現(xiàn)象 (45分鐘　100分) (20分鐘　50分) 一、選擇題(本題共5小題，每小題6分，共30分，1～4題為單選題，5題為多選題) 1.如圖所示，一正方形線圈的匝數(shù)為n，邊長為a，線圈平面與勻強磁場垂直，且一半處在磁場中。在Δt時間內(nèi)，磁感應(yīng)強度的方向不變，大小由B均勻地增大到2B，在此過程中，線圈中產(chǎn)生的電動勢為 (　　) A.　 B. C.　 D. 【解析】選D。由法拉第電磁感應(yīng)定律得線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為E=n= n·=n·=，選項A、B、C錯誤，D正確。 2.(2019·深圳模擬)某一學習小組在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)

2、象時，利用一根粗細均勻的金屬絲彎成導軌abcd，=3。導體棒ef的電阻是bc段電阻的兩倍，如圖所示，勻強磁場垂直于導軌平面，當用平行于導軌的外力F將導體棒ef由靠近bc位置勻速向右移動時，則 (　　) A.導體棒ef兩端的電壓不變　 B.導體棒ef中的電流變大 C.拉力F的瞬時功率變大　 D.導軌abcd消耗的電功率先變大后變小 【解析】選D。設(shè)ef的電阻為r，ebcf的電阻為R，ef長為L，速度為v，磁感應(yīng)強度為B，則導體棒ef產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：E=BLv；ef兩端的電壓為：U=E，E、r不變，R變大，可知U變大，選項A錯誤。ef中的電流為：I=，E、r不變，R變大，I變小，

3、選項B錯誤。導體棒勻速運動時拉力F的功率等于回路中的電功率，為P=，R增大，則P減小，選項C錯誤。abcd消耗的功率是電源ef的輸出功率，根據(jù)條件：=3，ef的電阻是bc段電阻的兩倍，可知ebcf的電阻先小于ef的電阻，再等于ef的電阻，后大于ef的電阻，所以導軌abcd消耗的電功率先增大后減小，選項D正確。 3.(2019·福州模擬)如圖所示的電路中，A、B為兩個完全相同的燈泡，L是自感系數(shù)很大的線圈，其電阻與R相等，下列說法正確的是 (　　) A.在斷開S2的情況下，若突然閉合S1時，A、B燈均逐漸亮起來 B.在閉合S2的情況下，若突然閉合S1時，A燈立即發(fā)光，B燈逐漸亮起來

4、 C.閉合S1、S2待電路穩(wěn)定后，若突然斷開S1，則A、B燈均不會立即熄滅 D.閉合S1、S2待電路穩(wěn)定后，若突然斷開S1，則A燈不會立即熄滅，而B燈立即熄滅 【解析】選D。在斷開S2的情況下，若突然閉合S1時，由于線圈的自感現(xiàn)象，出現(xiàn)自感電動勢阻礙電流的增大，A燈立即亮，B燈逐漸亮，選項A錯誤；在閉合S2的情況下，若突然閉合S1時，由于線圈的自感很大，相當于斷路，兩燈立即亮，選項B錯誤；當同時閉合S1、S2，待電路穩(wěn)定后突然將S1斷開，B燈立即熄滅，因自感現(xiàn)象，L與A組成回路，A燈不會立即熄滅，而是逐漸熄滅，選項C錯誤，D正確。 【加固訓練】 　　(2019·黑龍江哈爾濱模擬)如圖

5、所示，A、B是兩個完全相同的燈泡，D是理想二極管，L是帶鐵芯的線圈，其直流電阻忽略不計。下列說法正確的是 (　　) A.S閉合瞬間，B先亮A后亮 B.S閉合瞬間，A先亮B后亮 C.電路穩(wěn)定后，在S斷開瞬間，B閃亮一下，然后逐漸熄滅 D.電路穩(wěn)定后，在S斷開瞬間，B立即熄滅 【解析】選D。閉合瞬間線圈相當于斷路，二極管為正向電壓，故電流可通過燈泡A、B，即A、B燈泡同時亮，選項A、B錯誤；因線圈的電阻為零，則當電路穩(wěn)定后，燈泡A被短路而熄滅，當開關(guān)S斷開瞬間B立刻熄滅，線圈中的電流也不能反向通過二極管，則燈泡A仍是熄滅的，選項C錯誤，D正確。 4.如圖所示，勻強磁場中有兩個導

6、體圓環(huán)a、b，磁場方向與圓環(huán)所在平面垂直。磁感應(yīng)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(yīng)電動勢分別為Ea和Eb，不考慮兩環(huán)間的相互影響。下列說法正確的是 (　　) A.Ea∶Eb=4∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向 B.Ea∶Eb=4∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向 C.Ea∶Eb=2∶1，感應(yīng)電流均沿逆時針方向 D.Ea∶Eb=2∶1，感應(yīng)電流均沿順時針方向 【解析】選B。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律E==S，由題知相同，a圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Ea=π，b圓環(huán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為Eb=π，由于ra∶rb=2∶1，所以==，由于磁場向外，磁感應(yīng)強度B隨時間均勻增大

7、，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流均沿順時針方向，選項B正確，A、C、D錯誤。 5.(2019·忻州模擬)閉合回路由電阻R與導線組成，其內(nèi)部磁場大小按B-t圖變化，方向如圖所示，則回路中 (　　) A.電流方向為逆時針方向 B.電流強度越來越大 C.磁通量的變化率恒定不變 D.產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定不變 【解析】選C、D。磁感應(yīng)強度垂直紙面向外，并且增大，由楞次定律可知，電流方向為順時針，選項A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知E==S，故感應(yīng)電動勢保持不變，電流強度不變，選項B錯誤，D正確；圖象的斜率k=，斜率恒定，即恒定，故恒定，即磁通量變化率恒定不變，選項C正確。 二、計算題(本題

8、共20分，需寫出規(guī)范的解題步驟) 6.(2019·成都模擬)如圖所示，ef、gh為水平放置的足夠長的平行光滑導軌，導軌間距為L=1 m，導軌左端連接一個R=2 Ω的電阻，將一根質(zhì)量為0.2 kg的金屬棒cd垂直地放置導軌上，且與導軌接觸良好，導軌與金屬棒的電阻均不計，整個裝置放在磁感應(yīng)強度為B=2 T的勻強磁場中，磁場方向垂直于導軌平面向上?，F(xiàn)對金屬棒施加一水平向右的拉力F，使棒從靜止開始向右運動，試解答以下問題： (1)若施加的水平外力恒為F=8 N，則金屬棒達到的穩(wěn)定速度v1是多少？ (2)若施加的水平外力的功率恒為P=18 W，則金屬棒達到的穩(wěn)定速度v2是多少？ 【解析】(

9、1)感應(yīng)電動勢：E=BLv，感應(yīng)電流：I=，安培力：F安=BIL= 由平衡條件得：F=F安= 解得：金屬棒的速度v1= 代入數(shù)據(jù)解得：v1=4 m/s。 (2)金屬棒速度達到穩(wěn)定時，由平衡條件得： 水平外力F′=F安′= 功率：P=F′v2 解得：v2=3 m/s 答案：(1)4 m/s　(2)3 m/s (25分鐘　50分) 7.(8分)如圖所示，現(xiàn)有一長為2L的金屬棒ab垂直置于兩平行導軌上，棒的右側(cè)分布著磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強磁場。已知導軌間距為L，左端接有一電阻R，其余電阻不計?，F(xiàn)ab以a點為軸沿順時針以一定角速度轉(zhuǎn)過60°，并固定(設(shè)此為過程Ⅰ

10、)；再使磁感應(yīng)強度的大小以一定的變化率從B增加到B′(設(shè)此為過程Ⅱ)。整個過程中，棒與導軌接觸良好，在過程Ⅰ、Ⅱ中，通過電阻R的電荷量相等，則等于 (　　) A.2　 B.3　 C.4　 D.5 【解析】選A。由E=、I=、q=IΔt，可得在Δt內(nèi)，流過導體橫截面的電量為q=。金屬棒ab以a為軸沿順時針以ω轉(zhuǎn)過60°的過程中磁通量的改變量為ΔΦ1=，所以過程Ⅰ回路中通過R的電荷量為q==；過程Ⅱ中回路的磁通量改變量為ΔΦ2=，通過R的電荷量為q==，解得：=2，選項A正確。 8.(8分)如圖所示，上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置。小磁塊先后在兩管中從相同

11、高度處由靜止釋放，并落至底部。則小磁塊 (　　) A.在P和Q中都做自由落體運動 B.在兩個下落過程中的機械能都守恒 C.在P中的下落時間比在Q中的長 D.落至底部時在P中的速度比在Q中的大 【解析】選C。小磁塊在內(nèi)壁光滑的塑料管Q中，從高處由靜止釋放，做自由落體運動，機械能守恒；小磁塊在內(nèi)壁光滑的銅管P中，則會產(chǎn)生電磁阻尼阻礙小磁塊的運動，相比Q中自由落體運動所需時間要長，選項C正確，A錯誤；由于電磁阻尼產(chǎn)生焦耳熱，機械能不守恒，選項B錯誤；由于機械能有損失，落至底部時在P中的速度比在Q中的小，選項D錯誤。 9.(8分)(多選)如圖為法拉第圓盤發(fā)電機的示意圖，銅圓盤安裝在豎直

12、的銅軸上，兩銅片P、Q分別與圓盤的邊緣和銅軸接觸，圓盤處于方向豎直向上的勻強磁場B中，圓盤順時針旋轉(zhuǎn)(從上往下看)，下列說法正確的是 (　　) A.穿過圓盤的磁通量不變化 B.圓盤中心電勢比邊緣要高 C.R上的熱功率與圓盤轉(zhuǎn)動角速度成正比 D.產(chǎn)生的電動勢大小與圓盤半徑成正比 【解析】選A、B。實驗過程中，穿過圈盤的磁通量不變，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢可等效看成無數(shù)軸向?qū)w切割磁感線產(chǎn)生的，選項A正確；從上向下看，圓盤順時針轉(zhuǎn)動，根據(jù)右手定則可知圓盤中心電勢比邊緣要高，感應(yīng)電流方向是從邊緣流向圓心，選項B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知E=Br2ω，故產(chǎn)生的電動勢大小與圓盤半徑的平方成

13、正比，R上的熱功率P=I2R=，可知R上的熱功率與圓盤轉(zhuǎn)動角速度的平方成正比，選項C、D錯誤。 10.(8分)(多選)(2019·惠州模擬)如圖所示，兩根彎折的光滑金屬棒ABC和DEF固定成正對平行的導軌，其中，AB和DE部分水平，傾斜的BC和EF部分與水平面的夾角為θ，導軌的水平部分和傾斜部分均足夠長，水平部分有豎直向下、大小為B0的勻強磁場，傾斜部分有方向垂直于斜面BCFE向上、大小也為B0的勻強磁場?，F(xiàn)將兩根相同的、長度略大于導軌間距的導體棒分別垂直于導軌放置在其水平部分和傾斜部分(均平行于BE)，兩導體棒質(zhì)量均為m、電阻均為R，導體棒始終與導軌接觸良好，且不計導軌電阻，ab棒處于靜止

14、狀態(tài)且距離BE足夠遠?，F(xiàn)將cd棒從斜面上部由靜止釋放，那么在以后的運動過程中，下列說法正確的是 (　　) A.最后兩棒勻速運動 B.cd棒的速度始終大于ab棒的速度 C.cd棒的加速度一直減小 D.回路中電流先增大后不變 【解析】選項B、D。以cd棒為研究對象，根據(jù)右手定則可知電流方向為cdba，根據(jù)左手定則可知ab棒受到的安培力方向向左，所以ab棒向左加速運動，加速度逐漸增大，而cd棒沿斜面向下加速運動，隨著速度增大，安培力逐漸變大，根據(jù)牛頓第二定律可得mgsinθ-FA=ma，所以cd棒的加速度逐漸減小，當二者加速度相等時，加速度保持不變，所以最后勻加速運動，選項A、C錯

15、誤；cd 棒做加速度逐漸減小的加速運動、ab棒做加速度逐漸增大的加速運動，根據(jù)v= at可知，cd棒的速度始終大于ab棒的速度，選項B正確；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=B0L(vcd-vab)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可得I=== ，由于開始一段時間內(nèi)cd棒做加速度大于ab棒加速度的加速運動，所以回路電流強度先增加，當二者的加速度相等時，電流強度不變，選項D正確。 11.(18分)如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導軌平行固定放置，間距d= 0.5 m，電阻不計，左端通過導線與阻值R=2 Ω的電阻連接，右端通過導線與阻值RL=4 Ω的小燈泡L連接。在CDFE整個矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻

16、強磁場，CE長x=4 m，CDFE區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度B隨時間變化如圖乙所示。在t=0時，有一阻值r=2 Ω的金屬棒在水平向右的恒力F作用下由靜止開始從PQ位置沿導軌向右運動。已知從t=0開始到金屬棒運動到磁場邊界EF處的整個過程中，金屬棒始終垂直于兩導軌并且和兩導軌接觸良好，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化。求： (1)通過小燈泡的電流。 (2)恒力F的大小。 (3)金屬棒的質(zhì)量及金屬棒在磁場區(qū)域運動過程中流過金屬棒的電量。 【解析】(1)由圖乙可知，在t=0至t=4 s內(nèi)，金屬棒未進入磁場；磁場變化導 致電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成的電路為r與R并聯(lián)，再與L串聯(lián)。 此過程中的感應(yīng)電

17、動勢為： E==dx=×0.5×4 V=1 V， 回路的總電阻為：R總=RL+=5 Ω， 則通過小燈泡的電流為：IL==0.2 A。 (2)因燈泡亮度不變，故4 s末金屬棒進入磁場時剛好做勻速運動， 由電流分配關(guān)系可知回路的總電流為 I=IL+IR=IL+IL=0.6 A， 故恒力F的大小為F=FA=BId=0.6 N。 (3)當金屬棒在磁場區(qū)域運動時，由于金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢，形成的電路為R與L并聯(lián)，再與r串聯(lián)，此時電路的總電阻為： R總′=r+= Ω， 金屬棒切割磁感線產(chǎn)生電動勢為： E′=IR總′=2 V， 而E′=Bdv，解得v=2 m/s； 金屬棒在0～4 s內(nèi)運動的加速度為： a==0.5 m/s2， 由牛頓第二定律知金屬棒的質(zhì)量為 m==1.2 kg， 由電流的定義式知流過金屬棒的電量為 q=It′=I·=1.2 C。 答案：(1)0.2 A　(2)0.6 N　(3)1.2 kg　1.2 C - 10 -