2021届物理一轮总复习40分钟巩固提升训练 法拉第电磁感应定律　自感现象

2021届物理一轮总复习40分钟巩固提升训练训练：*法拉第电磁感应定律自感现象*一、选择题1如图，在同一水平面内有两根平行长导轨，导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域，区域宽度均为l，磁感应强度大小相等、方向交替向上向下一边长为l的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动线框中感应电流i随时间t变化的正确图线可能是()2等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场，另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ，关于线框中的感应电流，以下说法中不正确的是()A开始进入磁场时感应电流最大B产生的电动势属于动生电动势C开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向D开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向3.如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨弯成“”形，底部导轨面水平，倾斜部分与水平面成角，导轨与固定电阻相连，整个装置处于竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中导体棒ab与cd均垂直于导轨放置，且与导轨间接触良好，两导体棒的电阻均与阻值为R的固定电阻相等，其余部分电阻不计，当导体棒cd沿导轨向右以速度v匀速滑动时，导体棒ab恰好在倾斜导轨上处于静止状态，导体棒ab的重力为mg，则()A导体棒cd两端的电压为BLvBt时间内通过导体棒cd横截面的电荷量为Ccd棒克服安培力做功的功率为D导体棒ab所受安培力为mgsin4如图，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好，在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计，现用一水平向右的恒力F作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨，金属杆受到的安培力用F安表示，则下列说法正确的是()A金属杆ab做匀加速直线运动B金属杆ab运动时回路中有顺时针方向的电流C金属杆ab所受到的F安先不断增大，后保持不变D金属杆ab克服安培力做功的功率与时间的平方成正比5如图甲所示，一匝数N10匝、总电阻R7.5 、长L10.4 m、宽L20.2 m的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上，线框的bc边正好过半径r0.1 m的圆形磁场的直径，线框的左半部分在垂直线框平面向上的匀强磁场区域内，磁感应强度B01 T，圆形磁场的磁感应强度B垂直线框平面向下，大小随时间均匀增大，如图乙所示，已知线框与水平面间的最大静摩擦力f1.2 N，取3，则()At0时刻穿过线框的磁量大小为0.07 WbB线框静止时，线框中的感应电流为0.2 AC线框静止时，ad边所受安培力水平向左，大小为0.8 ND经时间t0.4 s，线框开始滑动6在如图所示的电路中，L为电阻很小的线圈，G1和G2为零刻度在表盘中央的两个相同的电流表当开关S闭合后，电流表G1、G2的指针都偏向右侧，那么当断开开关S时，将出现的现象是()AG1和G2指针都立即回到零点BG1指针立即回到零点，而G2指针缓慢地回到零点CG1指针缓慢地回到零点，而G2指针先立即偏向左侧，然后缓慢地回到零点DG2指针缓慢地回到零点，而G1指针先立即偏向左侧，然后缓慢地回到零点7如图甲所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆与金属框架接触良好在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计现用一水平向右的外力F作用在金属杆上，使金属杆由静止开始向右在框架上滑动图乙为一段时间内金属杆受到的安培力f随时间t的变化关系，则下面可以表示外力F随时间t变化关系的图象是()8 (多选)如图，两根足够长且光滑平行的金属导轨PP、QQ倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面向上，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则下列说法正确的是()A金属棒ab最终可能匀速下滑B金属棒ab一直加速下滑C金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势D带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动9(多选)如图所示，用长度La：Lb2：1的同种导线做成圆环a、b，并在A、C处相连，当均匀变化的磁场垂直穿过a环时，环内电流为I1，A、C间电压为U1；若同样磁场穿过b环，环内电流为I2，A、C间电压为U2，则()AI1：I24：1 BI1：I22：1CU1：U22：1 DU1：U24：110(多选)在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一与磁场方向垂直、长度为L的金属杆aO，已知abbccOL/3，a、c与磁场中以O为圆心的同心圆(都为部分圆弧)金属轨道始终接触良好一电容为C的电容器接在轨道上，如图所示，当金属杆在与磁场垂直的平面内以O为轴、以角速度顺时针匀速转动时()AUac2UabBUaO9UcOC电容器所带电荷量QBL2CD若在eO间连接一个电压表，则电压表示数为零11 (多选)如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的自感线圈，则下列判断正确的是 ()AS闭合瞬间，A灯和B灯同时亮BS闭合后电路稳定前，B先亮一下再逐渐变暗，A逐渐变暗CS闭合电路稳定后，A灯和B灯亮度相同DS闭合电路稳定后，再断开S时，A灯要亮一下再熄灭12. (多选)1931年英国物理学家狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，如图所示，现有一半径为R的线状圆环，其过圆心O的环面的竖直对称轴CD上某处有一固定的磁单S极子，与圆环相交的磁感线和对称轴成角，圆环上各点的磁感应强度B大小相等，忽略空气阻力，下列说法正确的是()A若圆环为一闭合载流I、方向如图的导体圆环，该圆环所受安培力的方向竖直向上，大小为BIRB若圆环为一闭合载流I、方向如图的导体圆环，该圆环所受安培力的方向竖直向下，大小为2BIRsinC若圆环为一如图方向运动的带电小球所形成的轨迹图，则小球带负电D若圆环为一闭合导体圆环，从静止开始释放，环中产生与图中反方向的感应电流，加速度等于重力加速度13 (多选)如图所示，竖直面内有一闭合导线框ACDEA(由细软导线制成)挂在两固定点A、D上，水平线段AD为半圆的直径，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态在半圆形区域内，有磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里的有界匀强磁场设导线框的电阻为r，半圆的半径为R，在将导线上的C点以恒定角速度(相对圆心O)从A点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说法正确的是()A在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针，后顺时针B在C从A点沿圆弧移动到图中ADC30位置的过程中，通过导线上C点的电荷量为C当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大D在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中产生的焦耳热为14. (多选)如图所示，x轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度大小相同，现有四分之一圆形线框OMN绕O点逆时针匀速转动，若规定线框中感应电流I顺时针方向为正方向，从图示时刻开始计时，则感应电流I及ON边所受的安培力大小F随时间t的变化示意图正确的是()15(多选)用一段横截面半径为r，电阻率为、密度为d的均匀导体材料做成一个半径为R(rR)的圆环圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在N极的轴线上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为B，圆环在加速下落过程中某一时刻的速度为v，忽略电感的影响，则()A此时在圆环中产生了(俯视)沿顺时针方向的感应电流B圆环因受到了向下的安培力而加速下落C此时圆环的加速度aD如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度vm16 (多选)如图(a)，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图(b)所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在t时为零B在t时改变方向C在t时最大，且沿顺时针方向D在tT时最大，且沿顺时针方向17. (多选)半径分别为r和2r的同心圆形导轨(电阻不计)固定在同一水平面内，一长为r、电阻为R的均匀金属棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆形导轨圆心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器金属棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触下列说法正确的是()A金属棒中电流从B流向AB金属棒两端电压为Br2C电容器的M板带负电D电容器所带电荷量为CBr218 (多选)如图(a)，螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场，以图中箭头所示方向为其正方向螺线管与导线框abcd相连，导线框内有一小金属圆环L，圆环与导线框在同一平面内当螺线管内的磁感应强度B随时间按图(b)所示规律变化时()A在t1t2时间内，L有收缩趋势B在t2t3时间内，L有扩张趋势C在t2t3时间内，L内有逆时针方向的感应电流D在t3t4时间内，L内有顺时针方向的感应电流二、非选择题19如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨与水平面成53角固定放置，导轨间连接一阻值为6 的电阻R，导轨电阻忽略不计在两平行虚线m、n间有一与导轨所在平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场导体棒a的质量为ma0.4 kg，电阻Ra3 ；导体棒b的质量为mb0.1 kg，电阻Rb6 ；它们分别垂直导轨放置并始终与导轨接触良好a、b从开始相距L00.5 m处同时由静止开始释放，运动过程中它们都能匀速穿过磁场区域，当b刚穿出磁场时，a正好进入磁场(g取10 m/s2，不计a、b之间电流的相互作用)求：(1)当a、b分别穿越磁场的过程中，通过R的电荷量之比；(2)在穿越磁场的过程中，a、b两导体棒匀速运动的速度大小之比；(3)磁场区域沿导轨方向的宽度d；(4)在整个过程中产生的总焦耳热20如图甲，电阻不计的足够长的平行光滑金属导轨PX、QY相距L0.5 m，底端连接电阻R2 ，导轨平面倾角30，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B1 T质量m40 g、电阻r0.5 的金属棒MN放在导轨上，金属棒通过绝缘细线在电动机牵引下从静止开始运动，经过时间t12 s通过距离x1.5 m，速度达到最大，这个过程中电压表示数U00.8 V，电流表示数I00.6 A，示数稳定，运动过程中金属棒始终与导轨垂直，细线始终与导轨平行且在同一平面内，电动机线圈内阻r00.5 ，g取10 m/s2.求： (1)细线对金属棒拉力的功率P多大？(2)金属棒从静止开始运动的t12 s时间内，电阻R上产生的热量QR是多大？(3)用外力F代替电动机沿细线方向拉金属棒MN，使金属棒保持静止状态，金属棒到导轨下端距离为d1 m若磁场按照图乙规律变化，外力F随着时间t的变化关系式？参考答案123456789DCBCDDBBCAC101112131415161718BCADBCABDADADACABAD19.(1)由法拉第电磁感应定律得，平均电流，通过导体棒的总电荷量q总t.在b穿越磁场的过程中，b是电源，a与R是外电路，电路的总电阻R总1Rb8 .则通过R的电荷量为qRbq总.同理，a穿越磁场的过程中，R总2Ra6 ，通过R的电荷量为qRaq总.解得qRa：qRb2：1.(2)设b在磁场中匀速运动的速度大小为vb，则b中的电流Ib.由平衡条件得magsin53.同理，a在磁场中匀速运动时有magsin53.联立可得va：vb3：1.(3)设a、b穿越磁场的过程中的速度分别为va和vb.由题意得vavbgtsin53，dvbt，因vv2gL0sin53，解得d0.25 m.(4)由F安amagsin53，故Wamagdsin530.8 J.同理Wbmbgdsin530.2 J.在整个过程中，电路中共产生焦耳热为QWaWb1 J.20. (1)细线对金属棒拉力的功率P等于电动机的输出功率，根据能量守恒定律，可得PI0U0Ir00.60.8 W0.620.5 W0.3 W.(2)当金属棒从静止开始运动，经过t12 s时间，速度达到最大，设最大速度为vm，金属棒产生的电动势为E，感应电流为I1，受到的安培力为F安，细线的拉力为F拉，则EBLvm，I1，F安BI1L，则得F安.又PF拉vm，金属棒速度最大时做匀速运动，有F拉mgsinF安，联立得mgsin.代入数值解得vm1 m/s.金属棒从静止开始运动到达到最大速度过程中，设整个电路中产生的热量为Q，由能量守恒定律得Pt1mgxsinmvQ，QRQ，解得QR0.224 J.(3)由题图可知B(0.20.4t) T，设在t时刻，磁场的磁感应强度为B，金属棒产生的电动势为E，感应电流为I，受到的安培力为F安.根据法拉第电磁感应定律得感应电动势ELd，感应电流I，金属棒所受的安培力F安BIL.根据平衡条件得FmgsinF安，解得F0.016t0.208(N)10 / 10