備戰(zhàn)2019年高考物理 考點(diǎn)一遍過(guò) 考點(diǎn)49 法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象(含解析)
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1、法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象 一、法拉第電磁感應(yīng)定律 1.公式: 2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由穿過(guò)電路的磁通量的變化率和線圈的匝數(shù)共同決定,與磁通量Φ、磁通量的變化量ΔΦ的大小沒(méi)有必然聯(lián)系。 3.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律,但法拉第電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)形式是由紐曼和韋伯給出的。 4.法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用 (1)磁通量的變化由磁場(chǎng)變化引起時(shí), 當(dāng)ΔS=LΔx,且n=1時(shí),公式為導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv (2)磁通量的變化由面積變化引起時(shí), (3)磁通量的變化由磁場(chǎng)和面積變化共同引起時(shí), (4)平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二、導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1.公式
2、E=BLv的使用條件: (1)勻強(qiáng)磁場(chǎng); (2)L為切割磁場(chǎng)的有效長(zhǎng)度; (3)B、L、v三者相互垂直;如不垂直,用E=BLvsin θ求解,θ為B與v方向間的夾角。 2.瞬時(shí)性: (1)若v為瞬時(shí)速度,則E為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì); (2)若v為平均速度,則E為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),即。 3.有效長(zhǎng)度:導(dǎo)體與v垂直方向上的投影長(zhǎng)度。圖中有效長(zhǎng)度分別為: 甲,;乙,沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為,沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為0; 丙,沿v1方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為,沿v2方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為0,沿v3方向運(yùn)動(dòng)時(shí)為R。 4.相對(duì)性:速度v是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的速度,若磁場(chǎng)也運(yùn)動(dòng),應(yīng)注意速度間的相對(duì)關(guān)系。 三、自感 1.自感現(xiàn)
3、象:由于導(dǎo)體自身電流的變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象。 2.自感電動(dòng)勢(shì),總是阻礙原電流的變化,只是延緩變化,但不能使變化停止 其中線圈的自感系數(shù)L跟線圈的橫截面積、長(zhǎng)度、匝數(shù)等因素有關(guān),線圈的橫截面積越大、線圈越長(zhǎng)、匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大。另外,有鐵芯時(shí)線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。 3.自感電路 (1)通電時(shí),線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與穩(wěn)定時(shí)電流方向相反,阻礙電流增大,使電流緩慢增大。 (2)斷電時(shí),線圈產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)與穩(wěn)定時(shí)電流方向相同,阻礙電流減小,使電流緩慢減??;在與線圈串聯(lián)的回路中,線圈相當(dāng)于電源,它提供的電流從原來(lái)的IL逐漸減小。 (3)穩(wěn)定時(shí),若線圈有電阻就相
4、當(dāng)于一個(gè)定值電阻,若不計(jì)線圈電阻時(shí)就相當(dāng)于一根導(dǎo)線。 (2018·云南省玉溪第一中學(xué)高二上學(xué)期期中考試)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一金屬圓環(huán),半徑為a,總電阻為R(指拉直時(shí)兩端的電阻),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)環(huán)平面。環(huán)的最高點(diǎn)A用鉸鏈連接長(zhǎng)度為2a、電阻為的導(dǎo)體棒AB,AB由水平位置緊貼環(huán)面(接觸良好)擺下,當(dāng)擺到豎直位置時(shí),B點(diǎn)的線速度為v,則 A.AB桿產(chǎn)生的感應(yīng)電流由A流向B,A為電源正極 B.AB桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為Bav C.AB兩端的電壓大小為 D.不計(jì)任何摩擦,則AB下擺的過(guò)程機(jī)械能守恒 【參考答案】BC 【詳細(xì)解析】A項(xiàng):由右手定則可知,
5、AB桿產(chǎn)生的感應(yīng)電流由A流向B,B為電源正極,故A錯(cuò)誤;B項(xiàng):當(dāng)擺到豎直位置時(shí),導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為:,故B正確;C項(xiàng):金屬環(huán)并聯(lián)的電阻為:,AB兩端的電壓是路端電壓,AB兩端的電壓大小為:,故C正確;D項(xiàng):不計(jì)任何摩擦,電路中有熱量產(chǎn)生,所以機(jī)械能不守恒,故D錯(cuò)誤。故應(yīng)選BC。 【名師點(diǎn)睛】本題是電磁感應(yīng)與電路的結(jié)合問(wèn)題,關(guān)鍵是弄清電源和外電路的構(gòu)造,然后根據(jù)電學(xué)知識(shí)進(jìn)一步求解,容易出錯(cuò)之處是把AB間的電壓看成是內(nèi)電壓,得到結(jié)果是。 1.(2018·江西省紅色七校高三第一次聯(lián)考)兩條相互平行的光滑金屬導(dǎo)軌,距離為L(zhǎng),電阻不計(jì)。導(dǎo)軌內(nèi)有一與水平面垂直向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),導(dǎo)軌左側(cè)接電容
6、器C,電阻R1和R2,如圖所示。垂直導(dǎo)軌且與導(dǎo)軌接觸良好的金屬桿AB以一定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻開始做勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為零后反向勻加速運(yùn)動(dòng)。在金屬桿變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是 A.R1中無(wú)電流通過(guò) B.R1中電流一直從e流向a C.R2中電流一直從a流向b D.R2中電流先從b流向a,后從a流向b 【答案】B 【解析】開始時(shí),金屬桿AB以一定的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì):E=BLv,電容器兩端的帶電量為,Q=CU=CBLv,由右手定則知,R2感應(yīng)電流方向由a向b,故電容器的上極板帶正電,開始做勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為零的過(guò)程中,Q=CU=CBLv知,速度減小,極板帶電
7、量減小,有電流定義式:I=q/t可知,R1中有電流通過(guò),方向由e流向a,R2中電流從a流向b,故A錯(cuò)誤;反向勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由右手定則知,R2感應(yīng)電流方向由b向a,電容器反向充電,流經(jīng)R1電流方向由e流向a,故B正確,CD錯(cuò)誤;故選B。 【名師點(diǎn)睛】本題電磁感應(yīng)中電路問(wèn)題,基礎(chǔ)是識(shí)別電路的結(jié)構(gòu)。本題難點(diǎn)是根據(jù)并聯(lián)電路電流與電阻成反比確定兩電阻電量的關(guān)系。在高考中電路中含有電容器也是熱點(diǎn)問(wèn)題。 2.如圖所示,用粗細(xì)相同的銅絲做成邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)和2L的兩只閉合線框a和b,以相同的速度從磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中勻速地拉到磁場(chǎng)外,不考慮線框的動(dòng)能變化,若外力對(duì)環(huán)做的功分別為Wa、Wb,則Wa
8、:Wb為 A.1:4 B.1:2 C.1:1 D.不能確定 【答案】A 【解析】線框a產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),外力對(duì)a做的功,,則得,線框b產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),外力對(duì)b做的功,則得,故有,選A。 如圖所示,匝數(shù)為200的線框垂直放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線框面積為20 cm2。若磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.04 s時(shí)間內(nèi)由0.1 T增加到0.6 T,則穿過(guò)線框旳磁通量變化量和線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為 A.10–3 Wb,5 V
9、 B.10–4 Wb,4 V C.10–3 Wb,4 V D.10–4 Wb,5 V 【參考答案】A 【詳細(xì)解析】磁通量的變化量,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律知線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),選A。 【易錯(cuò)警示】對(duì)多匝線圈,要特別注意,求磁通量時(shí)不要乘以匝數(shù)。 1.(2018·江蘇省無(wú)錫市江陰市南菁高中高二(上)期中)一線圈匝數(shù)為n=10匝,線圈電阻不計(jì),在線圈外接一個(gè)阻值R=2.0 Ω的電阻,如圖甲所示。線圈內(nèi)有垂直紙面向里的磁場(chǎng),線圈內(nèi)磁通量Φ隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是 A.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為
10、10 V B.R兩端電壓為0.5 V C.a(chǎn)點(diǎn)電勢(shì)高于b點(diǎn)電勢(shì) D.通過(guò)R的電流大小為2.5 A 【答案】D 【解析】穿過(guò)線圈的磁通量變化率為,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=n==5 V,由閉合電路毆姆定律可得:,那么R兩端的電壓為U=IR=2.5×2 V=5 V;再由楞次定律可得:感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針,流過(guò)電阻R的電流方向由b→a,即a點(diǎn)電勢(shì)低于b點(diǎn)電勢(shì),故D正確,ABC錯(cuò)誤;故選D。 【名師點(diǎn)睛】由法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電流的大小,而感應(yīng)電流的方向則由楞次定律判定。同時(shí)穿過(guò)磁通量發(fā)生變化的線圈相當(dāng)于電源,所以電源內(nèi)部(線圈)電流方向是負(fù)極到正極。 2.(2018·北京市西城區(qū)高三上學(xué)
11、期期末考試)如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有a、b兩個(gè)閉合線圈,它們用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,半徑ra=2rb。磁場(chǎng)方向與線圈所在平面垂直,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻減小。兩線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb,感應(yīng)電流分別為Ia和Ib。不考慮兩線圈間的相互影響。下列說(shuō)法正確的是 A.Ea∶Eb=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? B.Ea∶Eb=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? C.Ia∶Ib=2∶1,感應(yīng)電流均沿順時(shí)針?lè)较? D.Ia∶Ib=4∶1,感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針?lè)较? 【答案】C 【解析】由法拉第電磁感應(yīng)定律得:,n、相同,則得到,根據(jù)電阻定律:線圈的電阻為,則ρ、S、n相同,兩線
12、圈電阻之比。線圈中感應(yīng)電流,綜合得到,根據(jù)楞次定律可得感應(yīng)電流方向都沿順時(shí)針?lè)较?,C正確。 (2018·江蘇省南通市海安高級(jí)中學(xué)高二上學(xué)期期中考試)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖,L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí),斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個(gè)相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是 A.圖1中,A1與L1的電阻值相同 B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流小于L1中電流 C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值相同 D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等 【參考答
13、案】BC 【詳細(xì)解析】圖1中,斷開S1的瞬間,A1燈閃亮,是因?yàn)殡娐贩€(wěn)定時(shí),A1的電流小于L的電流,則可知L的電阻小于A1的電阻,故A錯(cuò)誤,故B正確;圖2中,因?yàn)橐^察兩只燈泡發(fā)光的亮度變化,兩個(gè)支路的總電阻相同,因兩個(gè)燈泡電阻相同,所以變阻器R與L2的電阻值相同,故C正確;圖2中,閉合S2瞬間,L2對(duì)電流有阻礙作用,所以L2中電流與變阻器R中電流不相等,故D錯(cuò)誤。故選BC。 【名師點(diǎn)睛】當(dāng)通過(guò)線圈本身的電流變化時(shí),線圈中會(huì)產(chǎn)生自感現(xiàn)象,這是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,可運(yùn)用楞次定律分析自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的影響。 1.如圖所示電路中,開關(guān)S是閉合的,此時(shí)流過(guò)線圈L的電流為i1,流過(guò)燈泡A的
14、電流為i2,且i1>i2,在t1時(shí)刻將S斷開,則流過(guò)燈泡的電流隨時(shí)間變化的圖象是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】當(dāng)開關(guān)斷開,燈泡A的電流立即消失,因?yàn)榫€圈阻礙電流的減小,所以通過(guò)線圈L的電流不會(huì)立即消失,會(huì)從原來(lái)的大小慢慢減小,且A和L構(gòu)成回路,通過(guò)L的電流也流過(guò)A,所以流過(guò)燈泡的電流反向,且從i1逐漸減小,選D。 1.—閉合線圈放在隨時(shí)間均勻變化的磁場(chǎng)中,線圈平面和磁場(chǎng)方向垂直。若想使線圈中的感應(yīng)電流增強(qiáng)一倍,下述方法可行的是 A.使線圈匝數(shù)增加一倍 B.使線圈面積增加
15、一倍 C.使線圈匣數(shù)減少一半 D.使磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍 2.如圖所示,接有理想電壓表的三角形導(dǎo)線框abc在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中向右運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流為I,b、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為Ubc,電壓表讀數(shù)為U,則下列說(shuō)法正確的是 A.I=0、Ubc=0、U=0 B.I=0、Ubc≠0、U≠0 C.I=0、Ubc≠0、U=0 D.I≠0、Ubc≠0、U≠0 3.(2018·廣東省惠州市華羅庚中學(xué)高二物理期末復(fù)習(xí))如圖所示,兩塊水平放置的金屬板間距離為d,用導(dǎo)線與一個(gè)n匝線圈連接,線圈置于方向豎直向上的磁
16、場(chǎng)B中。兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為+q的油滴恰好處于平衡狀態(tài),則線圈中的磁場(chǎng)B的變化情況和磁通量變化率分別是 A.正在減弱: B.正在增強(qiáng): C.正在減弱: D.正在增強(qiáng): 4.固定于水平面上的金屬框架CDEF處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,金屬棒MN沿框架以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)。t=0時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,此時(shí)MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為b的正方形。為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,從t=0開始,磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的關(guān)系為 A. B. C
17、. D. 5.(2018·江蘇省天一中學(xué)高考考前熱身卷)如圖所示的圓形線圈共n匝,電阻為R,過(guò)線圈中心O垂直于線圈平面的直線上有A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)的距離為L(zhǎng),A、B關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。一條形磁鐵開始放在A點(diǎn),中心與O點(diǎn)重合,軸線與A、B所在直線重合,此時(shí)線圈中的磁通量為Φ1,將條形磁鐵以速度v勻速向右移動(dòng),軸線始終與直線重合,磁鐵中心到O點(diǎn)時(shí)線圈中的磁通量為Φ2,下列說(shuō)法中正確的是 A.磁鐵在A點(diǎn)時(shí),通過(guò)一匝線圈的磁通量為 B.磁鐵從A到O的過(guò)程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E= C.磁鐵從A到B的過(guò)程中,線圈中磁通
18、量的變化量為2Φ1 D.磁鐵從A到B的過(guò)程中,通過(guò)線圈某一截面的電量不為零 6.如圖,半徑為a、右端開有小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿的單位長(zhǎng)度電阻均為R0。圓環(huán)水平固定,整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸。從圓環(huán)中心O開始,桿的位置由θ確定,則 A.時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 B.時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為 C.時(shí),桿受的安培力大小為 D.時(shí),桿受的安培力大小為 7.如圖所示,一導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直于回路所在平面?;芈芬运?/p>
19、度v向右勻速進(jìn)入磁場(chǎng),直徑CD始終與MN垂直。從D點(diǎn)到達(dá)邊界開始至C點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)為止,下列結(jié)論正確的是 A.感應(yīng)電流方向不變 B.CD段直導(dǎo)線始終不受安培力 C.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值為Bav D.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值為 8.某同學(xué)將一條形磁鐵放在水平轉(zhuǎn)盤上,如圖甲所示,磁鐵可隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),另將一磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器固定在轉(zhuǎn)盤旁邊。當(dāng)轉(zhuǎn)盤(及磁鐵)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),引起磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值周期性地變化,該變化的周期與轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致。經(jīng)過(guò)操作,該同學(xué)在計(jì)算機(jī)上得到如圖乙所示的圖象。該同學(xué)猜測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器內(nèi)有一線圈,當(dāng)測(cè)得磁感應(yīng)強(qiáng)度最大時(shí)就是穿過(guò)線圈的磁通量最大時(shí)。按照這種猜測(cè) A.在t=0.1 s時(shí)刻
20、,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向發(fā)生了變化 B.在t=0.15 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向發(fā)生了變化 C.在t=0.1 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小達(dá)到了最大值 D.在t=0.15 s時(shí)刻,線圈內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小達(dá)到了最大值 9.(2018·山東省濰坊市高二上學(xué)期模塊監(jiān)測(cè))如圖所示,有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直紙面向里,一閉合導(dǎo)線框abcd從高處自由下落,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后進(jìn)入磁場(chǎng),下落過(guò)程線框始終保持豎直,對(duì)線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程的分析正確的是 A.感應(yīng)電流沿順時(shí)針?lè)较? B.a(chǎn)端電勢(shì)高于b端 C.可能勻加速進(jìn)入 D.感應(yīng)電流的功率可能大于重力的功率 10.(2018·河南省六市高三第一
21、次聯(lián)考)如圖甲所示,一匝數(shù)N=10匝、總電阻R=7.5 Ω、ad長(zhǎng)L1=0.4 m、ab寬L2=0.2 m的勻質(zhì)矩形金屬線框靜止在粗糙水平面上,線框的bc邊正好過(guò)半徑r=0.1 m的圓形磁場(chǎng)的直徑,線框的左半部分處于垂直線框平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),磁感應(yīng)強(qiáng)度B0=1 T,圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直線框平面向下,大小隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示,已知線框與水平面間的最大靜摩擦力f=1.2 N,π≈3,則 A.t=0時(shí)刻穿過(guò)線框的磁通量大小為0.01 Wb B.線框靜止時(shí),線框中的感應(yīng)電流為0.2 A C.線框靜止時(shí),ad邊所受安培力水平向左,大小為0.8 N D.經(jīng)時(shí)間t=2
22、s,線框開始滑動(dòng) 11.(2018·湖南省師大附中高二(下)期末)如圖(a)所示,水平面內(nèi)有一光滑金屬導(dǎo)軌,ac邊的電阻為R,其他電阻均不計(jì),ab與ac角夾角為135°,cd與ac垂直。將質(zhì)量為m的長(zhǎng)直導(dǎo)體棒擱在導(dǎo)軌上。并與ac平行。棒與ab、cd交點(diǎn)G、H間的距離為L(zhǎng)0,空間存在垂直于導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。在外力作用下,棒由GH處以初速度v0向右做直線運(yùn)動(dòng),其速度的倒數(shù)隨位移x變化的關(guān)系如圖(b)所示。在棒運(yùn)動(dòng)L0到MN處的過(guò)程中 A.導(dǎo)體棒做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 C.流過(guò)導(dǎo)體棒的電流大小不變 D.外力做功為 12.如圖甲、乙所示的電路中,電阻
23、R和自感線圈L的電阻值都很小,且小于燈泡S的電阻,接通K,使電路達(dá)到穩(wěn)定,燈泡S發(fā)光,則 A.在圖甲中,斷開K后,S將逐漸變暗 B.在圖甲中,斷開K后,S將先變得更亮,然后才變暗 C.在圖乙中,斷開K后,S將逐漸變暗 D.在圖乙中,斷開K后,S將先變得更亮,然后才變暗 13.(2018·福建泉州市高二模塊測(cè)試)如圖所示,帶鐵芯的電感線圈的電阻與電阻器R的阻值相同,A1和A2是兩個(gè)完全相同的電流表,則下列說(shuō)法中正確的是 A.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù) B.閉合S瞬間,電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù) C.?dāng)嚅_S瞬間,電流表A1示數(shù)大于A2示數(shù) D.?dāng)嚅_S瞬間,電流
24、表A1示數(shù)等于A2示數(shù)
14.如圖所示的電路中,三個(gè)燈泡L1、L2、L3的電阻關(guān)系為R1 25、路中,L為一個(gè)自感系數(shù)很大、直流電阻不計(jì)的線圈,D1、D2是兩個(gè)完全相同的燈泡,E是內(nèi)阻不計(jì)的電源。t=0時(shí)刻,閉合開關(guān)S,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,電路穩(wěn)定,t1時(shí)刻斷開開關(guān)S,分別用I1、I2表示流過(guò)D1和D2的電流,規(guī)定圖中箭頭方向?yàn)殡娏髡较?,能定性描述電流隨時(shí)間t變化關(guān)系的是
A. B.
C. D.
17.(2018·新課標(biāo)全國(guó)I卷)如圖,導(dǎo)體軌道OPQS固定,其中PQS是半圓弧,Q為半圓弧的中心,O為圓心。軌道的電阻忽略不計(jì)。OM是有一定電阻??衫@O轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬桿。M端位于PQS上,OM與軌 26、道接觸良好??臻g存在半圓所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B,現(xiàn)使OQ位置以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)到OS位置并固定(過(guò)程Ⅰ);再使磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小以一定的變化率從B增加到B'(過(guò)程Ⅱ)。在過(guò)程Ⅰ、Ⅱ中,流過(guò)OM的電荷量相等,則等于
A. B. C. D.2
18.(2018·新課標(biāo)全國(guó)III卷)如圖(a),在同一平面內(nèi)固定有一長(zhǎng)直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R,R在PQ的右側(cè)。導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電流i,i的變化如圖(b)所示,規(guī)定從Q到P為電流的正方向。導(dǎo)線框R中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
A.在時(shí)為零
27、B.在時(shí)改變方向
C.在時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较?
D.在時(shí)最大,且沿順時(shí)針?lè)较?
19.(2017·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場(chǎng)邊界平行,如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正)。下列說(shuō)法正確的是
A.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T
B.導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s
C.磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外
D.在t=0.4 28、s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N
20.(2016·浙江卷)如圖所示,a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成,匝數(shù)均為10匝,邊長(zhǎng)la=3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大,不考慮線圈之間的相互影響,則
A.兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流
B.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9:1
C.a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3:4
D.a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3:1
21.(2015·海南卷)如圖所示,空間有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),一直金屬棒與磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直,當(dāng)它以速度v沿與棒和磁感應(yīng)強(qiáng)度都垂直的方向運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 29、ε,將此棒彎成兩段長(zhǎng)度相等且相互垂直的折線,置于磁感應(yīng)強(qiáng)度相垂直的平面內(nèi),當(dāng)它沿兩段折線夾角平分線的方向以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí),棒兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為,則等于
A. B.
C.1 D.
22.(2015·新課標(biāo)全國(guó)Ⅱ卷)如圖,直角三角形金屬框abc放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向平行于ab邊向上。當(dāng)金屬框繞ab邊以角速度ω逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),a、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)分別為Ua、Ub、Uc。已知bc邊的長(zhǎng)度為l。下列判斷正確的是
A.Ua>Uc,金屬框中無(wú)電流
B. 30、Ub>Uc,金屬框中電流方向沿a–b–c–a
C.,金屬框中無(wú)電流
D.,金屬框中電流方向沿a–c–b–a
23.(2015·重慶卷)如圖為無(wú)線充電技術(shù)中使用的受電線圈示意圖,線圈匝數(shù)為n,面積為S。若在t1到t2時(shí)間內(nèi),勻強(qiáng)磁場(chǎng)平行于線圈軸線向右穿過(guò)線圈,其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小由B1均勻增加到B2,則該段時(shí)間線圈兩端a和b之間的電勢(shì)差
A.恒為
B.從0均勻變化到
C.恒為
D.從0均勻變化到
24.(2017·北京卷)圖1和圖2是教材中演示自感現(xiàn)象的兩個(gè)電路圖,L1和L2為電感線圈。實(shí)驗(yàn)時(shí),斷開開關(guān)S1瞬間,燈A1突然閃亮,隨后逐漸變暗;閉合開關(guān)S2,燈A2逐漸變亮,而另一個(gè) 31、相同的燈A3立即變亮,最終A2與A3的亮度相同。下列說(shuō)法正確的是
A.圖1中,A1與L1的電阻值相同
B.圖1中,閉合S1,電路穩(wěn)定后,A1中電流大于L1中電流
C.圖2中,變阻器R與L2的電阻值相同
D.圖2中,閉合S2瞬間,L2中電流與變阻器R中電流相等
原來(lái)的,由電阻定律,可得線圈電阻是原來(lái)的倍,因此線圈中的感應(yīng)電流是原來(lái)的倍,故B錯(cuò)誤;C項(xiàng):法拉第電磁感應(yīng)定律:,將線圈的匝數(shù)變化時(shí),說(shuō)明一定時(shí),E與n成正比,當(dāng)線圈匝數(shù)減小為原來(lái)的一半,則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也減小為原來(lái)的一半,但線圈電阻也減小原來(lái)的一半,因此線圈中的感應(yīng)電流沒(méi)有變化,故C錯(cuò)誤;D項(xiàng):法拉第電磁感應(yīng)定律 32、:,將磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率增大一倍時(shí),則線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也增加為原來(lái)的1倍,而線圈電阻不變,那么線圈中的感應(yīng)電流也增加1倍,故D正確。故應(yīng)選D。
【名師點(diǎn)睛】本題綜合考查了電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律、電阻定律。關(guān)鍵能運(yùn)用這些定律推導(dǎo)出電流的表達(dá)式,同時(shí)注意式中S不是線圈的面積,而是導(dǎo)線橫截面積。
2.C【解析】閉合線框整體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),不能產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以線框中沒(méi)有感應(yīng)電流,電壓表也沒(méi)有示數(shù);bc切割磁感線,兩端有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生,故選C。
【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握法拉第電磁感應(yīng)定律,歐姆定律等等電磁感應(yīng)與電路、電場(chǎng)的基本規(guī)律;還會(huì)用楞次定律判斷電動(dòng)勢(shì)的方向。注意感 33、應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度符號(hào)容易混淆。同時(shí)要注意電容器的電壓不是線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
4.A【解析】要使棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流,穿過(guò)回路的磁通量應(yīng)保持不變,則有,解得,選A。
5.B【解析】A、磁鐵在A點(diǎn)時(shí),線圈中的磁通量為Φ1,故通過(guò)一匝線圈的磁通量也為Φ1,與匝數(shù)無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;B、磁鐵從A到O的過(guò)程中,線圈中產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=n=n=,故B正確;C、D、磁通量先增加后減小,磁通量的變化量為零,故平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,故平均感應(yīng)電流為零,故通過(guò)線圈某一截面的電量為零,故C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤。故選B。
【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵是明確感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值的求解方法,注意磁通量與面積和磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān), 34、與線圈的匝數(shù)無(wú)關(guān)。
6.AD【解析】時(shí),桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),電路中總電阻為,桿受的安培力,A正確,C錯(cuò)誤;時(shí),根據(jù)幾何關(guān)系可得此時(shí)導(dǎo)體棒的有效切割長(zhǎng)度是a,桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為,電路中總電阻為,桿受的安培力,B錯(cuò)誤,D正確。
7.ACD【解析】在閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,通過(guò)閉合電路的磁通量逐漸增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较虿蛔?,A正確;CD段直導(dǎo)線的電流方向?yàn)閺腄到C,根據(jù)左手定則可知,所受安培力方向向下,B錯(cuò)誤;當(dāng)半圓閉合回路進(jìn)入磁場(chǎng)一半時(shí),切割磁感線的等效長(zhǎng)度最大,為a,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,為Em=Bav,C正確;由法拉第電磁感應(yīng)定律可得,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均值,D正確。
9. 35、D【解析】線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)右手定則可知,b端電勢(shì)高于a端,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受向上的安培力作用,大小為,隨速度的增加,安培力逐漸變大,可知加速度逐漸減小,則線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí),可能安培力大于重力,即,即,即,即感應(yīng)電流的功率可能大于重力的功率,選項(xiàng)D正確;故選D。
10.A【解析】設(shè)磁場(chǎng)向上穿過(guò)線框磁通量為正,由磁通量的定義得t=0時(shí),有,A正確;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有,由閉合電路歐姆定律,則有,B錯(cuò)誤;由楞次定律可知,圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí),線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流 36、的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?,ad中的感應(yīng)電流的方向向下,由左手定則可知,ad邊受到的安培力的方向向左,ad邊受到的安培力是10匝線圈受到的安培力的和,即:,所以ad邊受到的摩擦力的大小為0.4 N,C錯(cuò)誤;圓形磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大,所以產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢(shì),感應(yīng)電流的大小不變,而左側(cè)的磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的磁場(chǎng)不變,由圖乙可知,在t=0.4 s時(shí)刻,右側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,由左手定則可知,右側(cè)的bc邊受到的安培力方向向左,大?。?,所以整體受到安培力的和等于:,所以線框受到的安培力的大小與摩擦力相等,所以線框在t=0.4 s后才能開始滑動(dòng),D錯(cuò)誤。
,解得:,故B正確;D、克服安培力做的功等于電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱 37、為:,對(duì)導(dǎo)體棒,由動(dòng)能定理得:W外–W安=,解得:W外=,故D錯(cuò)誤;故選BC。
【名師點(diǎn)睛】根據(jù)圖象求出v隨x變化的函數(shù)表達(dá)式,判斷運(yùn)動(dòng)情況;由E=Blv求出任意時(shí)刻的電動(dòng)勢(shì),由歐姆定律分析電流變化;求出棒向右移動(dòng)L0的過(guò)程中回路磁通量變化量,由求解時(shí)間;棒向右移動(dòng)L0的過(guò)程中,求出掃過(guò)的面積,求出此時(shí)電動(dòng)勢(shì),根據(jù)動(dòng)能定理求解外力做的功。
12.AD【解析】在圖甲中,K閉合時(shí),流過(guò)S的電流等于流過(guò)L的電流,K斷開后,流過(guò)L的電流逐漸減小,S將逐漸變暗,A正確,B錯(cuò)誤;在圖乙中,K閉合時(shí),流過(guò)S的電流小于流過(guò)L的電流,K斷開后,流過(guò)L的電流通過(guò)S,且逐漸減小,則S將先變得更亮,然后才變暗,C 38、錯(cuò)誤,D正確。
13.AD【解析】閉合S瞬間,由于線圈的電流變大,導(dǎo)致其產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),從而阻礙電流的變大,所以電流表A1示數(shù)小于A2示數(shù),故A正確,B錯(cuò)誤;斷開S瞬間,線圈電流變小,從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),相當(dāng)于電壓會(huì)變小電源與電阻相串聯(lián),由于兩電流表串聯(lián),所以電流表A1示數(shù)等于A2示數(shù),故C錯(cuò)誤,D正確;故選AD。
24.C【解析】斷開S1瞬間,由于線圈L1的自感,通過(guò)L1的電流逐漸減小,且通過(guò)A1,燈A1突然閃亮,說(shuō)明自感電流會(huì)大于原來(lái)通過(guò)A1的電流,即閉合S1,電路穩(wěn)定時(shí),通過(guò)A1的電流小于通過(guò)L1的電流,L1的電阻小于A1的電阻,AB錯(cuò)誤;閉合S2,電路穩(wěn)定時(shí),A2與A3的亮度相同,說(shuō)明兩支路的電流相同,因此變阻器R與L2的電阻值相同,C正確;閉合S2瞬間,A2逐漸變亮,A3立即變亮,說(shuō)明L2中電流與變阻器R中電流不相等,D錯(cuò)誤。
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