2019-2020年高考物理一轮总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象限时规范特训.doc

2019-2020年高考物理一轮总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象限时规范特训一、选择题(本题共12小题，每小题6分，共72分)1. 如图所示，垂直于纸面向外的磁场的磁感应强度沿x轴按BB0kx(B0、k为常数)的规律均匀增大。位于纸面内边长为L的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动。规定电流沿abcda的方向为正方向，在0t1时间内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象正确的是()解析：由题意可知，磁感应强度BB0kxB0kvt，根据法拉第电磁感应定律可得，电动势EkvL2，根据欧姆定律可得，感应电流i，根据楞次定律可判断电流的方向沿abcda，故A项正确。答案：A2. (多选)如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是()A. 感应电流方向不变B. CD段直导线始终不受安培力C. 感应电动势最大值EmBavD. 感应电动势平均值Bav解析：闭合回路进入磁场过程中，磁通量始终增加。感应电流的方向沿逆时针方向，A对。CD段的电流方向由DC，安培力的方向垂直CD沿纸面向下，B错。最大有效切割长度为a，感应电动势的最大值EmBav，C对。BSB，t，Bav，D对。答案：ACD3. 如图甲所示，n50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为()A. ab,20 VB. ab,10 VC. ab,20 V D. ab；En50 V10 V，因而电压表的读数为10 V，电压表测量的是电源的电动势，即感应电动势。故B正确。答案：B4. (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：AD5. 如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90，两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则()A. v1v22 B. v1v22C. v1v212 D. v1v221解析：第一次匀速拉出时平均感应电动势EBlv1，第二次匀速转动90时，所用时间t，平均感应电动势E，因此v1v2，选A。答案：A6. xx杭州质检(多选)如图所示，垂直纸面的匀强磁场分布在正方形虚线区域内，电阻均匀的正方形导线框abcd位于虚线区域的中央，两正方形共面且四边相互平行。现将导线框先后朝图示两个方向以v、3v速度分别匀速拉出磁场，拉出时保持线框不离开纸面且速度垂直线框。比较两次移出磁场的过程中，以下说法正确的是()A. 导线框ab边中产生的感应电流方向相反B. 导线框cd边两端电势差的大小相同C. 通过导线框某一截面的电荷量相同D. 导线框中产生的焦耳热相同解析：因导线框移出磁场的过程中，穿过导线框的磁通量减少，由楞次定律知两次移出磁场的过程中导线框产生的电流方向相同，则选项A错误；设导线框边长为L，总电阻为R，则ab边向上移出磁场时，cd边产生的感应电动势E1BLv，导线框内感应电流I1，cd边两端电势差U1I1RBLv；bc边向右移出磁场时，ad边产生的感应电动势E23BLv，导线框内感应电流I2，cd边两端电势差U2I2RBLv，则选项B正确；通过导线框某一截面的电荷量qItt，q与v无关，选项C正确；两次导线框中产生的焦耳热分别为Q1IRt1()2R、Q2IRt2()2R3Q1，选项D错误。答案：BC7. (多选)如图所示，一个正方形导线框，以恒定速度向右进入以MN为边界无限大的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，MN与水平线的夹角为45，下列有关说法正确的是()A. 导线框中的感应电流方向始终为顺时针B. 导线框中的感应电流方向始终为逆时针C. 导线框中感应电流的大小先增大后减小D. 导线框在完全进入时，线框中的感应电流最大解析：导线框匀速进入磁场，线框内的磁通量增大，根据楞次定律可知，导线框内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向外，再根据安培定则可判断出，感应电流方向为逆时针，A项错误，B项正确；在导线框以与MN平行的对角线进入磁场之前，切割磁感线的等效长度L逐渐增大，随后切割磁感线的等效长度L逐渐减小，根据EBLv和I可知，导线框中感应电流的大小先增大后减小，C项正确；导线框以与MN平行的对角线进入磁场时，切割磁感线的等效长度L最大，线框中的感应电流最大，D项错误。答案：BC8. (多选)如图所示，正方形金属线圈abcd平放在粗糙水平传送带上，被电动机带动一起以速度v匀速运动，线圈边长为L，电阻为R，质量为m，有一边界长度为2L的正方形磁场垂直于传送带，磁感应强度为B，线圈穿过磁场区域的过程中速度不变，下列说法中正确的是()A. 线圈穿出磁场时感应电流的方向沿abcdaB. 线圈进入磁场区域时受到水平向左的静摩擦力，穿出区域时受到水平向右的静摩擦力C. 线圈经过磁场区域的过程中始终受到水平向右的静摩擦力D. 线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能为解析：正方形金属线圈abcd穿出磁场区域时，磁通量减小，根据楞次定律，线圈中感应电流的方向沿abcda，选项A正确；线圈进入磁场区域时，bc边切割磁感线，产生感应电流的方向是cb，受到的安培力水平向左，根据二力平衡可知，静摩擦力向右，穿出区域时，ad边切割磁感线，产生da方向的感应电流，受到的安培力水平向左，根据二力平衡可知，线圈受到的静摩擦力向右，选项B错误；线圈abcd全部在磁场中运动时，不产生感应电流，线圈不受摩擦力作用，选项C错误；线圈经过磁场区域的过程中，电动机多消耗的电能W2FL，选项D正确。答案：AD9. 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()A. v1v2，Q1Q2B. v1v2，Q1Q2C. v1v2，Q1Q2 D. v1v2，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，在进入磁场过程中某点速度为v，则aggv，而m0S4l，R，即mR160l2(定值)，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，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)mv2，质量大的线圈产生热量多，即Q1Q2，选项D正确。答案：D10. (多选)如图所示，电路中A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，对A、B的发光情况判断正确的是()A. S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭B. S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭C. S闭合足够长时间后，B发光而A不发光D. S闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭而A逐渐熄灭解析：电容器的特性是“充电和放电”，在开始充电阶段，相当于阻值很小的电阻，放电阶段相当于电源。电感线圈的特性是“阻交流、通直流”，即电流不会突然变化，当电流突然增大时，相当于阻值很大的电阻，当电流突然减小时，相当于电源。因此，当开关刚闭合时，电容器对电流的阻碍作用小，线圈对电流的阻碍作用大，C和B组成的电路分压作用小，A、L组成的电路分压作用大，B灯较暗，A灯较亮。当开关闭合足够长的时间后，电容器充电完成，线圈中电流为直流电，而其直流电阻很小，B灯较亮，A灯被短路，不发光；开关断开瞬间，电容器和B组成的回路中，电容器放电，B灯逐渐变暗，A灯和线圈组成的回路中，线圈充当电源，A灯先变亮再熄灭，故选项A、C正确。答案：AC11. (多选)如图所示是圆盘发电机的示意图。铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则()A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B. 回路中感应电流大小不变，为C. 回路中感应电流方向不变，为CDRCD. 回路中有周期性变化的感应电流解析：把铜盘看作闭合回路的一部分，在铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，选项A错误；铜盘切割磁感线产生的感应电动势为EBL2，根据闭合电路欧姆定律，回路中感应电流I，由右手定则可判断出感应电流方向为CDRC，选项B、C正确，D错误。答案：BC12. xx北京朝阳质检如图所示，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；若线圈进入磁场过程是加速运动，即mg，则离开磁场过程中可能是加速运动，也可能是减速运动，B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，C项错误，D项正确。答案：D二、非选择题(本题共2小题，共28分)13. (14分)xx成都模拟磁场在xOy平面内的分布如图所示，其磁感应强度的大小均为B0，方向垂直于xOy平面，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为L0，整个磁场以速度v沿x轴正方向匀速运动。若在磁场所在区间内放置一由n匝线圈组成的矩形线框abcd，线框的bcLB、abL，LB略大于L0，总电阻为R，线框始终保持静止。求：(1)线框中产生的总电动势大小和导线中的电流大小；(2)线框所受安培力的大小和方向。解析：(1)线框相对于磁场向左做切割磁感线的匀速运动，切割磁感线的速度大小为v，任意时刻线框ab边切割磁感线产生的感应电动势大小为E1nB0Lv，cd边切割磁感线产生的感应电动势大小为E2nB0Lv，ab边和cd边所处的磁场方向总是相反的，故ab边和cd边线圈中产生的感应电动势方向顺时针时都是顺时针，逆时针时都是逆时针，所以总的感应电动势大小E2nB0Lv，由闭合电路欧姆定律得导线中的电流大小I。(2)线框所受安培力的大小F2nB0LI由左手定则判断，线框所受安培力的方向始终沿x轴正方向。答案：(1)2nB0Lv(2)方向沿x轴正方向14. (14分)xx南京模拟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，则线框下落的高度h应满足什么条件？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mghmv2(或由v22gh)由法拉第电磁感应定律得EBLv综合上述两式解得EBL(2)由闭合电路欧姆定律得到此时线框中电流Icd两点间的电势差UI(R)BL(3)由安培力公式得FBIL当a，方向向下时，根据牛顿第二定律mgFma解得下落高度满足h当a，方向向上时，根据牛顿第二定律Fmgma解得下落高度满足h答案：(1)BL(2)BL(3)见解析