【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 9-2 法拉第电磁感应定律 自感现象限时规范特训(含解析)

【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 9-2 法拉第电磁感应定律 自感现象限时规范特训(含解析) 【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习 9-2 法拉第电磁感 应定律 自感现象限时规范特训（含解析） 1. 2014云南部分名校高三期末统考如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小 ( ) A. 逐渐增大 C. 保持不变 B. 逐渐减小 D. 无法判断 解析：当导体切割磁感线时感应电动势的大小为EBlv，其中v指的是导体沿垂直于磁场方向的分速度大小，对应于本题金属棒水平方向的分速度v0，所以导体棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小EBlv0，大小保持不变 答案：C 2. 如图甲所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S.在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示则在0t0时间内电容器( ) A. 上极板带正电，所带电荷量为B. 上极板带正电，所带电荷量为C. 上极板带负电，所带电荷量为D. 上极板带负电，所带电荷量为CSB2B1t0CB2B 1 t0CSB2B1t0CB2B 1 t0 解析：根据楞次定律，当磁场增强时，环形导体产生逆时针的感应电流，使电容器上板 BSB2B1带正电，感应电功势Ettt0 答案：A 1 S，电容器带电量qCE，选项A正确 3. (多选)如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略下列说法中正确的是( ) A. 合上开关K接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B. 合上开关K接通电路时，A1和A2始终一样亮 C. 断开开关K切断电路时，A2立刻熄灭，A1过一会儿才熄灭 D. 断开开关K切断电路时，A1和A2都要过一会儿才熄灭 解析：合上开关，A2立刻就亮了，受自感作用，A1灯逐渐变亮，两灯相同，线圈电阻忽略，稳定后流过两灯的电流相同，断开开关时，两灯和线圈组成闭合回路，线圈的自感作用使电流从原来的值逐渐减小，两灯均慢慢熄灭 答案：AD 4. 如图所示，L为自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2、D3为三个完全相同的灯泡，E为内阻不计的电源，在t0时刻闭合开关S，电路稳定后D1、D2两灯的电流分别为I1、I2，当时刻为t1时断开开关S，若规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为电流的正方向，则下图能正确定性描述灯泡电流i与A、B两点间电压UAB随时间t变化关系的是( ) 解析： 在t0时刻闭合开关S，D1中电流逐渐增大到I1，当时刻为t1时断开开关S，由于线圈L中产生自感电动势，阻碍电流减小，电流与原电流方向相同，则A、B错误；在t0时刻闭合开关S，D1中电流不能立即达到最大，导致D2中电流先由最大逐渐减小到I2稳定，当时刻为t1时断开开关S，L、D1和D2构成闭合回路，D2中电流方向与原来方向相反，且逐渐减小到零，所以C错误，D正确 答案：D 5. 2013山西考前训练A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环的平面，如图所示当磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，流过两 2 导线环的感应电流大小之比为( ) 1 IA IB2 IAIB IA1IB4IA1IB2 解析：匀强磁场的磁感应强度随时间均匀变化，设t时刻的磁感应强度为Bt，则BtB0kt，其中B0为t0时的磁感应强度，k为一常数，A、B两导线环的半径不同，它们所包围的面积不同，但某一时刻穿过它们的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则tBtS，即在任一时刻穿过两导线环包围面上的磁通量是相等的， B所以两导线环上的磁通量变化率是相等的ES(S为磁场区域面积)对A、Btt BEAEl两导线环，由于S均相同，得1，IRS1为导线的横截面积)，l2r，tEBRS1 所以IAEArBIArB1，代入数值得. IBEBrAIBrA2 答案：D 6. (多选)如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，忽略电容器C的充电时间，则在0t2时间内( ) A. 电容器C所带的电荷量先减小后增大 B. 电容器C的a板先带正电后带负电 C. 通过MN电流始终没变 D. MN所受安培力的方向先向右后向左 解析：磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，电容器C所带的电荷量大小始终没变，选项A、B错误；由于磁感应强度均匀变化，感应电动势恒定，所以感应电流也恒定，MN所受安培力的方向先向右后向左，选项C、D正确 答案：CD 3 7如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长相等的单匝闭合正方形线圈和，分别用相同材料、不同粗细的导线绕制(为细导线)两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落，再进入磁场，最后落到地面运动过程中，线圈平面始终保持在竖直平面内且下边缘平行于磁场上边界设线圈、落地时的速度大小分别为v1、v2，在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2.不计空气阻力，则( ) Av1v2，Q1Q2 Cv1v2，Q1Q2 Bv1v2，Q1Q2 Dv1v2，Q1Q2 解析：设线圈边长为l，导线横截面积为S，电阻率为，密度为0，在进入磁场过 F安B2l24l2程中某点速度为v，则aggv，而m0S4l，R，即mR160l(定mmRS 值)，则a与线圈的横截面积、线圈质量无关，由运动学知识可得v1v2；设磁场高度为H， 12线圈在进入磁场过程中产生热量，全过程由功能关系得Qmg(Hh)mv，质量大的线圈2 产生热量多，即Q1Q2，选项D正确 答案：D 8. 医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示由于血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零在某次监测中，血管内径为5.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为300 V，磁感应强度的大小为0.050 T则血流速度的近似值和电极a、b的正负为( ) A. 1.2 m/s，a正、b负 B. 2.4 m/s，a正、b负 C. 1.2 m/s，a负、b正 D. 2.4 m/s，a负、b正 4 解析：由左手定则可知，血液中的正离子受到的磁场力的方向向上，使得电极a带正电，排除C、D；因稳定流动时满足Bqvqv1.2 m/s，A正确、B错误 答案：A 题组二 提能练 9. 如图所示，在磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一矩形导体闭合线框abcd，线框平面与磁场方向垂直导体棒ef可在ad与bc间滑动，导体棒在滑动过程中始终保持与框架良好接触，ad长为L，导体棒ef在t时间内向左匀速滑过距离d，在ef向左滑动时，整个回路的感应电动势为E，则( ) UdUBd dA. E2BL t dC. EBL tB. E0 D. 不能用EE t 解析：选aefd构成的闭合回路研究，ef向左滑动时，回路面积减小Ld，由Et d可得，Eebcf构成的闭合回路研究，ef向左滑动时，回路面积增大Ld，由t Ed可得，EBL显然，上述这两个回路是并联的关系，因此整个回路的感应电动势tt ddd也是EBLef向左滑动的速度vEBLv可得，EBL，即BLv，所tttt 以这两个公式是统一的 答案：C 10. 2014江苏苏州高三期末调研在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关关于两灯泡点亮和熄灭的下列说法正确的是 ( ) A. 合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮 B. 合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些 C. 断开开关，a逐渐熄灭、b先变得更亮后再与a同时熄灭 5 D. 断开开关，b逐渐熄灭、a先变得更亮后再与b同时熄灭 解析： 合上开关，b立刻变亮，而由于线圈L的自感作用，流过灯a的电流逐渐变大，所以a后亮，稳定后，线圈相当于一个电阻，流过b灯的电流较大，即Ib>Ia，所以b比a更亮一些，选项A错误，B正确；断开开关后，线圈L与灯a、灯b组成闭合回路，回路中的电流从Ia逐渐变小到零，所以a逐渐熄灭、b先变暗后再与a同时熄灭，选项CD错误 答案：B 11. 2014北京朝阳如图所示，一刚性矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然后穿出磁场区域，则( ) A. 若线圈进入磁场过程是匀速运动，则离开磁场过程一定是匀速运动 B. 若线圈进入磁场过程是加速运动，则离开磁场过程一定是加速运动 C. 若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是加速运动 D. 若线圈进入磁场过程是减速运动，则离开磁场过程一定是减速运动 B2l2v解析：若线圈进入磁场过程是匀速运动，即mg，完全进入磁场区域一定做加速R 运动，则离开磁场过程中受到安培力大于重力，一定是减速运动，A项错误；若线圈进入磁 B2l2v场过程是加速运动，即mg>R B2l2vB项错误；若线圈进入磁场过程是减速运动，即mg<，则离开磁场过程一定是减速运动，R C项错误，D项正确 答案：D 12. 2013广东中山高三期末统考(多选)如图所示，金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上，整个装置处于竖直向上的磁场中当磁感应强度均匀增大时，杆ab总保持静止，则 ( ) A. 杆中感应电流方向是从b到a B. 杆中感应电流大小保持不变 6 C. 金属杆所受安培力逐渐增大 D. 金属杆受三个力作用而保持平衡 解析：据楞次定律知，杆中感应电流的方向是从a到b，选项A错误；杆中感应电流的大小IESBSkB其中k为常量)，所以杆中感应电流大小保持不变，选项B正确；RRtRt 金属杆所受安培力FBIL会随着磁感应强度B的增大而逐渐增大，选项C正确；金属杆受到重力、支持力、安培力和摩擦力四个力的作用而保持平衡，选项D错误 答案：BC 13. 2013南京二模均匀导线制成的正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行重力加速度为g.当cd边刚进入磁场时 ： (1)求线框中产生的感应电动势大小； (2)求cd两点间的电势差大小； (3)若此时线框加速度大小恰好为h应满足什么条件？ 4 解析：(1)设cd边刚进入磁场时，线框的速度为v，由机械能守恒定律得 gmgh2(或由v22gh) 由法拉第电磁感应定律得 12 EBLv 综合上述两式解得 E2gh (2)由闭合电路欧姆定律得到此时线框中电流 EI R cd两点间的电势差 UI(R)2gh (3)由安培力公式得 7 3434 FBILB2L22gh R当ag 4 mgFma 22 解得下落高度满足h9mgR 32BL当ag 4 Fmgma 22 解得下落高度满足h25mgR 32B4L4答案：(1)2gh (2)3 4BL2gh (3)见解析 8