2020届高考物理总复习作业44法拉第电磁感应定律（含解析）.docx

作业44法拉第电磁感应定律一、选择题图4411(2017年高考天津卷)如图441所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R. 金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是()Aab中的感应电流方向由b到aBab中的感应电流逐渐减小Cab所受的安培力保持不变Dab所受的静摩擦力逐渐减小解析：根据楞次定律，感应电流产生的磁场向下，再根据安培定则，可判断ab中感应电流方向从a到b，A错误；磁场变化是均匀的，根据法拉第电磁感应定律，ES知感应电动势恒定不变，感应电流I恒定不变，B错误；安培力FBIL，由于I、L不变，B减小，所以ab所受的安培力F安BIL逐渐减小，根据力的平衡条件，FfF安知静摩擦力逐渐减小，C错误，D正确答案：D2(2019年广东百校联考)如图442甲所示，一个圆形线圈的匝数n100，线圈面积S200 cm2，线圈的电阻r1 ，线圈外接一个阻值R4 的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图442乙所示下列说法中正确的是()图442A线圈中的感应电流方向为顺时针方向B电阻R两端的电压随时间均匀增大C线圈电阻r消耗的功率为4104 WD前4 s内通过R的电荷量为4104 C解析：由楞次定律可判断线圈中的感应电流方向为逆时针方向，选项A错误；由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E0.1 V，电阻R两端的电压不随时间变化，选项B错误；回路中电流I0.02 A，线圈电阻r消耗的功率为PI2r4104 W，选项C正确；前4 s内通过R的电荷量为qIt0.08 C，选项D错误答案：C图4433(2019年河南八市质检)如图443所示，导体杆OP在作用于OP中点且垂直于OP的力作用下，绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为B，AO间接有电阻R，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为P，则()A外力的大小为2BrB外力的大小为BrC导体杆旋转的角速度为D导体杆旋转的角速度为解析：设导体杆转动的角速度为，则导体杆转动切割磁感线产生的感应电动势EBr2，I，根据题述回路中的电功率为P，则PEI；设维持导体杆匀速转动的外力为F，则有P，vr，联立解得FBr，选项C正确，A、B、D错误答案：C图4444(2019年广东四校第一次联考)如图444所示，在一磁感应强度B0.5 T的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置着两根相距为L0.1 m的平行金属导轨MN和PQ，导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端点N、Q之间连接一阻值R0.3 的电阻导轨上正交放置着金属棒ab，其电阻r0.2 .当金属棒在水平拉力作用下以速度v4.0 m/s向左做匀速运动时()Aab棒所受安培力大小为0.02 NBN、Q间电压为0.2 VCa端电势比b端电势低D回路中感应电流大小为1 A解析：ab棒产生的电动势EBLv0.50.14.0 V0.2 V，电流I0.4 A，ab棒受的安培力FBIL0.50.40.1 N0.02 N，A正确，D错误；N、Q之间的电压UE0.12 V，B错误；由右手定则得a端电势较高，C错误答案：A图4455如图445所示，有两根和水平方向成角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则()A如果B增大，vm将变大B如果增大，vm将变大C如果R变小，vm将变大D如果m变小，vm将变大图446解析：金属杆从轨道上由静止滑下，经足够长时间后，速度达最大值vm，此后金属杆做匀速运动杆受重力、轨道的支持力和安培力如图446所示安培力FLB，对金属杆列平衡方程式：mgsin，则vm.由此式可知，B增大，vm减小；增大，vm增大；R变小，vm变小；m变小，vm变小因此A、C、D错误，B正确答案：B图4476(2019年福建龙岩质检)如图447所示，三角形金属线框ABC的底边AB长度为d，顶点C距AB边的距离为，在右侧空间边长为d的正方形区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下线框底边沿着x轴向右运动，运动过程中始终保持线框平面与磁场方向垂直在线框沿x轴向右匀速穿过有界磁场区域的过程中，线框中的感应电动势()A经历均匀增大、均匀减小、均匀增大、均匀减小的过程B经历均匀增大、保持不变、均匀增大、保持不变的过程C经历均匀增大、均匀减小、均匀增大的过程D经历均匀增大、保持不变、均匀减小的过程解析：导线切割磁感线产生感应电动势有EBlv，因为匀速运动，所以感应电动势大小取决于切割磁感线的导线的有效长度，线框匀速穿过有界磁场区域的过程中有效长度先均匀增大，再均匀减小，然后再均匀增大，再均匀减小，所以A正确答案：A7(2019年广东广州六校第一次联考)(多选)在如图448甲所示的电路中，螺线管匝数n1 500匝，横截面积S20 cm2.螺线管导线电阻r1 ，R14 ，R25 ，C30 F.在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图448乙所示的规律变化则下列说法中正确的是()图448A螺线管中产生的感应电动势为1.2 VB闭合S，电路中的电流稳定后电容器上极板带正电C电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5102 WDS断开后，通过R2的电荷量为1.8105 C解析：由法拉第电磁感应定律可得，螺线管内产生的电动势为：EnS1 50020104 V1.2 V，故A正确；根据楞次定律，当穿过螺线管的磁通量增加时，螺线管下部可以看成电源的正极，则电容器下极板带正电，故B错误；电流稳定后，电流为：IA0.12 A，电阻R1上消耗的功率为：PI2R10.1224 W5.76102 W，故C错误；开关断开后通过电阻R2的电荷量为：QCUCIR2301060.125 C1.8105 C，故D正确答案：AD8(多选)如图449甲所示，面积为S的n匝圆形闭合线圈内存在方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小随时间周期性变化，如图449乙所示，已知线圈的电阻为R，则下列说法正确的是()图449A线圈内产生的感应电动势最大值为SB0B线圈内产生的感应电流最小值为C线圈内产生的感应电动势周期为4 sD01 s内线圈内产生的感应电流沿顺时针方向解析：根据法拉第电磁感应定律可知EnS，结合图乙分析可知，在01 s内产生的感应电动势最大，最大值为EmaxnSnB0S，A错误；12 s内线圈内产生的感应电动势最小为零，故感应电流的最小值为零，B错误；由图线可知，线圈内产生的感应电动势周期为4 s，C正确；01 s内磁感应强度逐渐增大，线圈中的磁通量增大，根据楞次定律可知，01 s内线圈内产生的感应电流沿顺时针方向，D正确答案：CD9.图4410(2016年高考江苏卷)(多选)电吉他中电拾音器的基本结构如图4410所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生感应电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音下列说法正确的有()A选用铜质弦，电吉他仍能正常工作B取走磁体，电吉他将不能正常工作C增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势D弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化解析：由于铜质弦不能被磁化，因此振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，因此电吉他不能正常工作，A项错误；取走磁体，没有磁场，金属弦不能被磁化，振动时不能产生变化的磁场，线圈中不能产生感应电流，电吉他不能正常工作，B项正确；增加线圈的匝数，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中的感应电动势会增大，C项正确；弦振动过程中，线圈中的磁场方向不变，但磁通量一会儿增大，一会儿减小，产生的电流方向不断变化，D项正确答案：BCD图441110(2019年贵阳监测)(多选)如图4411所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，线圈L的电阻不计以下判断正确的是()A闭合S，稳定后，电容器的a极板带正电B闭合S，稳定后，电容器两端电压小于EC断开S的瞬间，通过R1的电流方向向右D断开S的瞬间，通过R2的电流方向向右解析：闭合S稳定后，电容器相当于断路，线圈L相当于短路，所以电容器b极板与电源正极相连，带正电荷，A项错误；电源有内阻，电容器两端电压等于电路的路端电压，小于电源电动势，B项正确；断开S瞬间，电容器与R2构成回路放电，通过R2的电流方向向左，D项错误；断开S瞬间，由于自感现象，线圈L相当于临时电源，阻碍原来的电流减小，通过线圈的电流方向不变，R1与线圈L构成回路，所以通过R1的电流方向向右，C项正确答案：BC图441211(2019年重庆巴蜀中学一诊)(多选)如图4412所示，在线圈正上方放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，几分钟后，杯中的水沸腾起来，t0时刻的电流方向已在图中标出，且此时电流正在增大，则关于把水烧开的过程中发生的电磁感应现象的说法正确的有()A金属杯中产生涡流，涡流的热效应使水沸腾起来Bt0时刻，从上往下看，金属杯中的涡流沿顺时针方向Ct0时刻，从上往下看，金属杯中的涡流沿逆时针方向D将交流电源断开的瞬间，金属杯中的涡流也瞬间消失解析：由于交流电在螺线管中产生变化的磁场，变化的磁场穿过金属杯可以在金属杯中产生变化的电场，从而产生涡流，使水沸腾，A正确；t0时刻电流从螺线管的上端流入且电流正在增大，则穿过金属杯的磁场是向下增大的，所以根据楞次定律，感应电流的磁场方向一定是向上的，由安培定则可知，从上往下看，金属杯中的涡流沿逆时针方向，故C正确，B错误；将交流电源断开的瞬间，自感线圈中没有形成自感回路，故不能产生断电自感，所以金属杯中的涡流也瞬间消失，D正确答案：ACD12(2019年河北唐山摸底)(多选)如图4413甲所示，一个匝数为n的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为S，线圈的电阻为R，在线圈外接一个阻值为R的电阻和一个理想电压表将线圈放入垂直线圈平面指向纸内的磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图4413乙所示下列说法正确的是()图4413A0t1时间内P点电势低于Q点电势B0t1时间内电压表的读数为Ct1t2时间内R上的电流为D0t2时间内线圈中的电流方向不变解析：根据楞次定律可知：0t1时间内，线圈中感应电流的方向为逆时针，所以P点电势高，A错误；该段时间内的感应电动势EnSnS，而电压表的读数是路端电压，所以UE，B正确；t1t2时间内，感应电动势Enn，感应电流I，C正确；t1t2时间内，感应电流的方向为顺时针，D错误答案：BC二、非选择题13.图4414(2016年高考课标全国卷)如图4414，水平面(纸面)内间距为l的平行金属导轨间接一电阻，质量为m、长度为l的金属杆置于导轨上t0时，金属杆在水平向右、大小为F的恒定拉力作用下由静止开始运动t0时刻，金属杆进入磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动杆与导轨的电阻均忽略不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数为.重力加速度大小为g.求：(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小；(2)电阻的阻值解析：(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a，由牛顿第二定律得maFmg设金属杆到达磁场左边界时的速度为v，由运动学公式得vat0当金属杆以速度v在磁场中运动时，由法拉第电磁感应定律，杆中的电动势为EBlv联立上式得：EBlt0(g)(2)设金属杆在磁场中运动时，金属杆中的电流为I，根据欧姆定律I金属杆所受的安培力为F安BlI金属杆做匀速运动，由牛顿运动定律得FmgF安0联立上式得R答案：(1)Blt0(g)；(2) 14(2017年高考天津卷)电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器电磁轨道炮示意如图4415，图中直流电源电动势为E，电容器的电容为C.两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l，电阻不计炮弹可视为一质量为m、电阻为R的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触首先开关S接1，使电容器完全充电然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场(图中未画出)，MN开始向右加速运动当MN上的感应电动势与电容器两极板间的电压相等时，回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨问：图4415(1)磁场的方向；(2)MN刚开始运动时加速度a的大小；(3)MN离开导轨后电容器上剩余的