2019年高考物理大一轮复习 9.28 法拉第电磁感应定律　自感现象 沪科版.doc

2019年高考物理大一轮复习 9.28 法拉第电磁感应定律自感现象 沪科版课时规范练第49页一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。在每小题给出的四个选项中,第15题只有一项符合题目要求,第68题有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)1.(xx南京学情调研)如图甲所示,导线MN和矩形线框abcd共面且均固定,在MN中通以如图乙所示的电流(NM方向为电流正方向),则在0T时间内()A.线框感应电流方向始终沿abcdaB.线框感应电流方向先沿abcda后沿adcbaC.ab边始终不受力的作用D.bc边受安培力先向左后向右解析:MN中电流发生变化,则其周围磁场也同时变化,由安培定则可知线框中磁场方向先向内减弱、后向外增强,由楞次定律可得线框中的感应电流始终沿abcda方向,选项A正确、B错误;ab边中的电流方向总是与磁场方向垂直,受到安培力作用,选项C错误;bc边所受安培力方向先向右后向左,选项D错误。答案:A2.(xx湖南长沙示范性高中联考)如图所示,M1N1上方磁场垂直于纸面向外,M2N2下方磁场垂直于纸面向里,两匀强磁场磁感应强度大小相同,M1N1、M2N2间无磁场,间距为d。等腰直角三角形线框的斜边AC长为d,垂直于M2N2,且A在磁场边界M2N2上。现将三角形线框由图示位置沿CD方向匀速穿过无磁场的区域,以线框中感应电流顺时针方向为正,则感应电流随时间变化的图象为()解析:线框在匀速离开垂直纸面向里的匀强磁场的过程中,穿过线框的磁通量逐渐减小,根据楞次定律可知感应电流方向为顺时针,选项B、D错误;线框在离开磁场的过程中,有效切割磁感线的长度先逐渐增大,当D点恰好到达M2N2边界时,切割磁感线的有效长度达到最大,感应电动势最大,此后达到切割磁感线的有效长度逐渐减小,则感应电动势逐渐减小,选项A错误,选项C正确。答案:C3.(xx河南豫北九校联考)两块水平放置的金属板间的距离为d,用导线与一个n匝线圈相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向的磁场,电阻R与金属板连接,其余电阻均不计。如图所示,两板间有一个质量为m、电荷量为q的带正电的油滴恰好处于静止状态,则线圈中的磁感应强度B的变化情况和磁通量的变化率分别是()A.磁感应强度B竖直向上且正在增强,B.磁感应强度B竖直向下且正在增强,C.磁感应强度B竖直向上且正在减弱,D.磁感应强度B竖直向下且正在减弱,解析:根据题意,油滴恰好处于静止状态,则有Eq=mg,又 E=,解得;由楞次定律知磁感应强度B竖直向上且正在减弱或竖直向下且正在增强,本题只有C正确。答案:C4.如图所示,两光滑平行金属导轨间距为L,直导线MN垂直跨在导轨上,且与导轨接触良好,整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度为B,电容器的电容为C,除电阻R外,导轨和导线的电阻均不计。现给导线MN一初速度,使导线MN向右运动,当电路稳定后,MN以速度v向右做匀速运动时()A.电容器两端的电压为零B.电阻两端的电压为BLvC.电容器所带电荷量为CBLvD.为保持MN匀速运动,需对其施加的拉力大小为解析:当直导线匀速运动时,切割磁感线产生电动势E=BLv保持不变,则电容器不充电也不放电,回路中无电流,故电阻两端没有电压,电容器两板间的电压为U=E=BLv,选项A、B错误;所带电荷量Q=CU=CBLv,故选项C正确。答案:C5.(xx辽宁丹东四校联考)如图甲所示,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,现用一水平向右的外力F1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F2表示,则关于图乙中F1与F2随时间t变化的关系图象可能正确的是()甲乙解析:金属杆切割磁感线产生感应电动势,有E=BLv,由闭合电路欧姆定律有I=,则导轨的安培力为F2=BIL,解得F2=v。由图象可知安培力F2与时间成正比,由F2=可知金属杆的运动是初速度为零的匀加速直线运动。为使加速度恒定,应保持F1与安培力的合力大小不变、方向向右(正方向)。因此其图象应为B项所示。答案:B6.(xx安徽六校联考)如图,均匀分布的磁场垂直于纸面,大小均为B。一匀质导体棒和细导线组成的半圆线圈固定在可绕O自由转动的不导电轻杆的下端。线圈电阻为R,半径为r,轻杆长为L,导体棒质量为m,细导线重力不计。现使线圈偏离竖直方向角处由静止释放。则()A.线圈将一直来回摆动不停B.线圈第一次越过最低点过程中回路中电流为逆时针方向C.线圈从释放到完全进入右边磁场过程中通过线圈截面的电荷量为0D.线圈从释放到完全进入右边磁场过程中通过线圈截面的电荷量为解析:线圈在两磁场之间摆动时其磁通量变化,产生感应电流,受安培力阻碍作用摆动角度越来越小,最终停下,选项A错误;由楞次定律可知,线圈第一次越过最低点过程中回路中电流为逆时针方向,选项B正确;q=It=,选项C错误、D正确。答案:BD7.甲(xx云南昆明质检)在图甲的平面直角坐标系xOy中有一圆心角为45的扇形导线框OMN绕垂直于线框平面的轴O以角速度逆时针方向匀速转动。第象限和第象限内存在垂直xOy平面的匀强磁场,磁感应强度的大小均为B,方向如图甲所示。设线框中感应电流方向以逆时针方向为正,从如图甲所示位置开始计时,那么在图乙中能正确描述OM边所受安培力F的大小及线框内感应电流i随时间t变化情况的是()乙解析:扇形导线框进入第象限和从第象限出磁场时均是单边切割磁场,产生的感应电流大小相等,且均为逆时针方向,OM边所受安培力大小也相等。据右手定则可知导线框的两直边分别在第象限和第象限切割磁感线时,产生顺时针方向的电流,其大小为单边切割磁感线产生电流的2倍,OM边所受安培力大小也为单边切割时的2倍,选项A、C正确。答案:AC8.(xx河南五校质检)如图所示,ABC为等腰直角三角形,AB边与x轴垂直,A点坐标为(a,0),C点坐标为(0,a),三角形区域内存在垂直平面向里的磁场,磁感应强度B与横坐标x的变化关系满足B=(k为常量),三角形区域的左侧有一单匝矩形线圈,线圈平面与纸面平行,线圈宽为a,高为2a,电阻为R。若线圈以某一速度v匀速穿过磁场,整个运动过程中线圈不发生转动,则下列说法正确的是()A.线圈穿过磁场的过程中感应电流的大小逐渐增大B.线圈穿过磁场的过程中产生的焦耳热为Q=C.线圈穿过磁场的过程中通过导线截面的电荷量为零D.穿过三角形区域的磁通量为2ka解析:线圈穿过磁场的过程中,感应电动势为E=BLv,根据欧姆定律可得感应电流大小为I=,由几何关系知,切割边运动距离为x时,L=2x,解得I=,为定值,选项A错误;产生的焦耳热为Q=I2Rt,而t=,解得Q=,选项B正确;因为E=,所以q=It=,解得=2ka,所以穿过三角形区域的磁通量为2ka,故选项C错误、D正确。答案:BD二、非选择题(本题共3小题,共52分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤,有数值计算的要注明单位)9.(16分)(xx广东执信中学期中考试)如图所示,两条平行的足够长的光滑金属导轨与水平面成=37角,导轨间距离L=0.6 m,其上端接一电容和一固定电阻,电容C=10F,固定电阻R=4.5 ,导体棒ab与导轨垂直且水平,且质量m=310-2kg,电阻r=0.5 。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中,已知磁感应强度B=0.5 T,取g=10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。现将ab棒由静止释放,当它下滑的速度达到稳定时,求: (1)此时通过ab棒的电流。(2)ab棒的速度大小。(3)电容C与a端相连的极板所带的电荷量。解析:(1)ab棒受沿斜面向上的安培力F=BIL,稳定时以速度v匀速下滑。此时ab棒受力平衡,有BIL=mgsin 37,解得I=0.6 A(2)闭合电路有E=I(R+r)=0.60 A(4.5+0.5)=3.0 V再由ab棒下滑产生感应电动势E=BLv,解得v=10 m/s(3)由感应电流方向判定电容C与a端相连的极板带正电荷,电荷量Q=CUR=CIR=2.710-5C答案:(1)0.6 A(2)10 m/s(3)2.710-5C10.(18分)如图,ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨,MN和MN是两根用细线连接的金属杆,其质量分别为m和2m。竖直向上的外力F作用在杆MN上,使两杆水平静止,并刚好与导轨接触,两杆的总电阻为R,导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略,重力加速度为g。在t=0时刻将细线烧断,保持F不变,金属杆和导轨始终接触良好。求: (1)细线烧断后,任意时刻两杆运动的速度之比。(2)两杆分别达到的最大速度。解析:(1)设任意时刻杆MN向上的速度大小为v1,MN向下的速度大小为v2,加速度大小分别为a1和a2,所受安培力大小为F安,则有E=Bl(v1+v2)I=F安=BIl式中E和I分别为回路中的电动势和电流。两杆水平静止时,由牛顿定律得:F-3mg=0细线烧断后,由牛顿第二定律得:F-mg-F安=ma12mg-F安=2ma2联立式得a1=2a2因两杆初速均为0,故任意时刻v1v2=21(2)加速度为0时两杆的速度达到最大值,分别用v1、v2表示,由以上各式得,v1=,v2=答案:(1)21(2)MN杆最大速度为,MN杆最大速度为11.(18分)如图甲所示,一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1。在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计。求0至t1时间内,(1)通过电阻R1上的电流大小和方向。(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量。解析:(1)穿过闭合线圈的磁场的面积为S=由题图乙可知,磁感应强度B的变化率的大小为根据法拉第电磁感应定律得:E=n=nS由闭合电路欧姆定律可知流过电阻R1的电流为I=再根据楞次定律可以判断,流过电阻R1的电流方向由b到a。(2)0至t1时间内通过电阻R1的电荷量为q=It1=电阻R1上产生的热量为Q=I2R1t1=答案:(1)方向从b到a(2)