2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第二課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律自感練習(xí)

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1、2011《》高三物理一輪復(fù)習(xí) 第二課時(shí) 法拉第電磁感應(yīng)定律自感練習(xí) 1．如右圖所示為日光燈電路，關(guān)于該電路，以下說(shuō)法中正確的是 (　　) A．啟動(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)器斷開(kāi)瞬間鎮(zhèn)流器L產(chǎn)生瞬時(shí)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(dòng)器是導(dǎo)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(dòng)過(guò)程中，啟動(dòng)器斷開(kāi)瞬間，流過(guò)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(dòng)勢(shì)，形成瞬時(shí)高壓，A對(duì)．正常發(fā)光時(shí)，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(duì)．當(dāng)日光燈正常工作時(shí)，啟動(dòng)器已斷開(kāi)，C錯(cuò)．只有交流電才

2、能通過(guò)鎮(zhèn)流器起作用，D錯(cuò)． 【答案】　AB 2．如右圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)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(gè)極板，磁場(chǎng)垂直環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時(shí)間變化，t＝0時(shí)，P、Q兩板電勢(shì)相等．兩板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)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(fù)電，電荷量是 【解析】　磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝＝S＝KS，而S＝，經(jīng)時(shí)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(fù)電，故D選項(xiàng)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(dǎo)軌ab、cd，表面光滑，處在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒PQ垂直于導(dǎo)軌放在上面，以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，欲使棒PQ停下來(lái)，下面的措施可行的是(導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，棒PQ有電阻) (　　) A．在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根同樣的金屬棒 B．在PQ右側(cè)垂直于導(dǎo)軌再放上一根質(zhì)量和電阻均比棒PQ大的金屬棒 C．將導(dǎo)軌的a、c兩端用導(dǎo)線連接起來(lái) D．將導(dǎo)軌的a、c兩端和b、d兩端分別用導(dǎo)線連接起來(lái) 【解析】　在PQ棒右側(cè)放金屬棒時(shí)，回路中會(huì)有感應(yīng)電流，使金屬棒加速，PQ棒減速，當(dāng)獲得共同速度時(shí)，回路中感應(yīng)電流為零，兩棒都將勻速運(yùn)動(dòng)，A、B項(xiàng)錯(cuò)

4、誤．當(dāng)一端或兩端用導(dǎo)線連接時(shí)，PQ的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而最終靜止，C、D選項(xiàng)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(dòng)勢(shì)為E，線圈L的電阻不計(jì)，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．?dāng)嚅_(kāi)S的瞬間，電容器的a極板將帶正電 D．?dāng)嚅_(kāi)S的瞬間，電容器的a極板將帶負(fù)電 【解析】　由題意及自感現(xiàn)象規(guī)律可知，當(dāng)開(kāi)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(jì)，所以?xún)啥穗妷簽榱?，故A、B錯(cuò)誤；斷開(kāi)S的瞬間，由自感規(guī)律可知，線圈中要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

5、引起的感應(yīng)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(qiáng)磁場(chǎng)垂直于ab棒斜向下．從某時(shí)刻開(kāi)始磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小，同時(shí)施加一個(gè)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(shí)，磁通量Φ減小，為阻礙Φ減小，ab產(chǎn)生向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故外力方向向左．再根據(jù)電磁感應(yīng)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(dǎo)軌，左端接有定值電阻R，金屬棒ab斜放在兩導(dǎo)軌之間，與導(dǎo)軌接觸良好，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，設(shè)金屬棒與兩導(dǎo)軌接觸點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)，金屬棒與導(dǎo)軌間夾角為60°，以速度v水平向右勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌和棒的電阻，則流過(guò)金屬棒中的電流為 (　　) A．I＝　　　　　　　　 B．I＝ C．I＝ D．I＝ 【解析】　導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，所以平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小等于瞬間感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小．題中L的有效長(zhǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中固定放置一根串接一電阻R的直角形金屬導(dǎo)軌aOb(在紙面內(nèi))，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，另有兩根金屬導(dǎo)軌c、d分別平行于Oa、Ob放置．保持導(dǎo)軌之間接觸良好，金屬導(dǎo)軌的電阻不計(jì)．現(xiàn)經(jīng)歷以下四個(gè)過(guò)程： ①以速率v移動(dòng)d，使它與Ob的距離增大一倍?、谠僖运俾蕍移動(dòng)c，使它與Oa的距離減小一半?、廴缓?，再以速率2v移動(dòng)c，使它回到原處?、茏詈笠运俾?v移動(dòng)d，使它也回到原處． 設(shè)上述四個(gè)過(guò)程中通過(guò)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(gè)過(guò)程中通過(guò)電阻R的電荷量，由法拉第電磁感應(yīng)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(gè)過(guò)程中回路面積的變化即可，與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)．如下圖所示，各個(gè)過(guò)程中S的變化用陰影表示，易發(fā)現(xiàn)這個(gè)面積都是相等的． 【答案】　A 8．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的平面．回路以速度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(kāi)始到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

9、 C．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大值Em＝Bav D．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電流方向始終不變，A項(xiàng)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(cuò)；當(dāng)有一半進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，Em＝Bav，C對(duì)；由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝，D也對(duì)． 【答案】　ACD 9．如下圖甲所示，光滑且足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌間距L＝0.2 m，電阻R＝0.4 Ω，導(dǎo)軌上停放一質(zhì)量m＝0.1 kg、電阻r＝0.1 Ω的金屬桿，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

10、中，磁場(chǎng)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，若理想電壓表示數(shù)U隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，求： (1)金屬桿在5 s末的運(yùn)動(dòng)速率； (2)第4 s末時(shí)外力F的功率． 【解析】　(1)因?yàn)椋篣＝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(yùn)動(dòng) v5＝at5＝2.5 m/s. (2)v4＝at4＝2 m/s 此時(shí)：I＝＝0.4 A，F(xiàn)安＝BIL＝0.04 N 對(duì)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(guó)卷)如右圖，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于紙面向里，大小隨時(shí)間的變化率＝k，k為負(fù)的常量．用電阻率為ρ、橫截面積為S的硬導(dǎo)線做成一邊長(zhǎng)為l的方框．將方框固定于紙面內(nèi)，其右半部位于磁場(chǎng)區(qū)域中．求： (1)導(dǎo)線中感應(yīng)電流的大小； (2)磁場(chǎng)對(duì)方框作用力的大小隨時(shí)間的變化率． 【解析】　(1)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝ ① ΔΦ＝l2ΔB ② 導(dǎo)線框中的電流為 I＝ ③ 式中R是導(dǎo)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(dǎo)線框所受磁場(chǎng)的作用力的大小為F＝BIl 它隨時(shí)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(gè)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(yīng)強(qiáng)度大小按如下圖所示規(guī)律變化的磁場(chǎng)(提示：通電半圓導(dǎo)線受的安培力與長(zhǎng)為直徑的直導(dǎo)線通同樣大小的電流時(shí)受的安培力相等)問(wèn)： (1)剛加上磁場(chǎng)時(shí)線圈中的

13、感應(yīng)電流大小I. (2)從加上磁場(chǎng)開(kāi)始到線圈剛要運(yùn)動(dòng)，線圈中產(chǎn)生的熱量Q.(最大靜摩擦力等于滑動(dòng)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(yīng)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(kāi)始能勻速滑動(dòng)時(shí)受的滑動(dòng)摩擦力為Fμ，則mgsin 37°＝Fμ 加變化磁場(chǎng)后線圈剛要運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dǎo)線圈邊長(zhǎng)分別為L(zhǎng)1、L2，共有N匝，內(nèi)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于線圈所在平面向里，線圈通過(guò)導(dǎo)線接一對(duì)水平放置的平行金屬板，兩板間的距離為d，板長(zhǎng)為L(zhǎng).t＝0時(shí)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B從B0開(kāi)始均勻變化，同時(shí)一帶電荷量為＋q、質(zhì)量為m的粒子從兩板間的中點(diǎn)以水平初速度v0向右進(jìn)入兩板間，不計(jì)重力，若該粒子恰能從上板的右端射出，則： (1)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率k多大？ (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與時(shí)間t應(yīng)滿(mǎn)足什么關(guān)系？ (3)兩板間電場(chǎng)對(duì)帶電粒子做的功為多少？ 【解析】　(1)線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(guò)平行金屬板的時(shí)間為t0，則有L＝v0t0 ＝at 聯(lián)立解得：k＝. (2)由題意可知磁感應(yīng)強(qiáng)度是逐漸增大的，則有： B＝B0＋t. (3)電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子所做的功為W＝qU 聯(lián)立解得：W＝. 【答案】　(1)　(2)B0＋　(3)