2019-2020年高考物理总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象考题演练（含解析）.doc

2019-2020年高考物理总复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感现象考题演练（含解析）1.(xx新课标全国卷)如图甲,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是()【解题指南】磁通量的变化率对应感应电流的大小,线性变化对应的是恒定电流,正弦、余弦等周期性变化的磁场产生周期性变化的电流。【解析】选C。根据法拉第电磁感应定律,ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波形图一致,线圈cd上的波形图是方波,ab线圈电流只能是线性变化的,因为只有线性变化时的变化率才是常数。所以选项C正确。2.如图所示,均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框,半圆直径与磁场边缘重合;磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里,磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度匀速转动半周,在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置,磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流,磁感应强度随时间的变化率的大小应为()A.B.C.D.【解析】选C。设半圆弧的半径为r,当它以圆心O为轴匀速转动时,只有一个半径r切割磁感线,产生的感应电动势为E1=B0r=B0r2;当线框不动而磁感应强度均匀变化时,产生的感应电动势E2=,要使两种情况下产生的电流相等,必有E1=E2,可解得=,故本题只有C正确。3.(多选)(xx四川高考)如图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感应强度B随时间t的变化关系为B= kt(常量k0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R0,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=。闭合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则()A.R2两端的电压为B.电容器的a极板带正电C.滑动变阻器R的热功率为电阻R2的5倍D.正方形导线框中的感应电动势为kL2【解析】选A、C。根据楞次定律,可知电压表下端电势高,上端电势低,则电容器的a极板带负电,故选项B错误;滑动变阻器的滑片P到右端的部分与R2并联,并联电阻R并=,则R2两端的电压为U2=R并=,故选项A正确;R1两端的电压为U1=R1=,滑动变阻器的滑片P到左端的部分的电压U左=U-=,则滑动变阻器R的热功率P=+=,电阻R2的热功率为P2=,则P=5P2,故选项C正确;正方形导线框中的感应电动势E=kr2,故选项D错误。4.(xx广东高考)如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部。则小磁块()A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大【解析】选C。小磁块在内壁光滑的塑料管Q中,从高处由静止释放时做自由落体运动,机械能守恒;小磁块在内壁光滑的铜管P中,则会产生电磁阻尼阻碍小磁块的运动,相比Q中自由落体运动时间要长,C项正确、A项错误;由于在铜管P中电磁阻尼产生焦耳热,机械能不守恒,B项错误;由于机械能有损失,落至底部时在P中的速度比在Q中的小,D项错误。故本题选C。5.(xx安徽高考)英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示,一个半径为r的绝缘细圆环水平放置,环内存在竖直向上的匀强磁场B,环上套一带电荷量为+q的小球,已知磁感应强度B随时间均匀增加,其变化率为k,若小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小是()A.0B.r2qkC.2r2qkD.r2qk【解析】选D。根据法拉第电磁感应定律可知,磁场变化产生的感生电动势为E=r2=kr2,小球在环上运动一周,则感生电场对小球的作用力所做功的大小W=qE=r2qk,故选项D正确。6.如图所示,闭合导线框的质量可以忽略不计,将它从如图所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3s时间拉出,外力所做的功为W1,通过导线截面的电荷量为q1;第二次用0.9s时间拉出,外力所做的功为W2,通过导线截面的电荷量为q2,则()A.W1W2,q1q2B.W1W2,q1=q2D.W1W2,q1q2【解析】选C。设线框长为L1,宽为L2,第一次拉出速度为v1,第二次拉出速度为v2,则v1=3v2。匀速拉出磁场时,外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有W1=F1L1=BI1L2L1=,同理W2=,故W1W2,又由于两次拉出线框的过程中,磁通量的变化量相等,即1=2,由q=得q1=q2,选项C正确。【总结提升】电磁感应中电量的计算方法(1)若已知感应电流恒定为I,则电量q=It。(2)一般情况下,q=It=t=t=,电量q=可作为公式直接应用。7.图中电感L的直流电阻为RL,小灯泡的电阻为R,小量程电流表G1、G2的内阻不计。当开关S闭合,电路达到稳定后,电流表G1、G2的指针均偏向右侧(电流表的零刻度在表盘的中央),则在开关S断开后,两个电流表的指针偏转情况是()A.G1、G2的指针都立即回到零点B.G1缓慢回到零点,G2立即左偏,偏后缓慢回到零点C.G1立即回到零点,G2缓慢回到零点D.G2立即回到零点,G1缓慢回到零点【解析】选B。在开关S断开后,L中产生自感电动势,两个电流表的指针偏转情况是G1缓慢回到零点,G2中电流方向为Q经R流向P,即立即左偏,偏后缓慢回到零点,选项B正确。8.(xx海淀模拟)两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个多匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向均匀变化的磁场,其磁通量的变化率为k,电阻R与金属板连接,如图所示。两板间有一个质量为m、电荷量为+q的油滴恰好处于静止状态,重力加速度为g,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和线圈的匝数n分别为()A.磁感应强度B竖直向上且正在增强,n=B.磁感应强度B竖直向下且正在增强,n=C.磁感应强度B竖直向上且正在减弱,n=D.磁感应强度B竖直向下且正在减弱,n=【解题指南】(1)根据油滴在平行金属板间处于静止状态,判断极板带电情况。(2)磁感应强度向上或向下时,分别利用楞次定律和法拉第电磁感应定律判断磁场变化情况,进而求出n。【解析】选D。由于油滴带正电,所以上极板带负电,当磁场向上增强或向下减弱时,线圈上端感应电动势为负极。油滴处于静止状态,mg=q,U=,则线圈感应电动势E=(R+r)=,由法拉第电磁感应定律E=n,n=,选D。9.轻质细线吊着一质量为m=0.32kg、边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈,总电阻为r=1。边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示。磁场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示。从t=0开始经t0时间细线开始松弛,g取10m/s2。求：(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势。(2)在前t0时间内线圈的电功率。(3)t0的值。【解析】(1)由乙图可知=,B=1+t,据法拉第电磁感应定律可得E=n=nS。S=,故E=10V=0.4 V。(2)功率P=0.16W。(3)细线松弛时有FA=mg,FA=nBIL,式中L=,B=1+t0,I=,联立解得t0=2s。答案：(1)0.4 V(2)0.16 W(3)2 s