2020版高考物理复习第十章基础课2法拉第电磁感应定律自感涡流训练（含解析）教科版.docx

基础课2法拉第电磁感应定律自感涡流一、选择题(15题为单项选择题，69题为多项选择题)1. (2015海南单科，2)如图1，空间有一匀强磁场，一直金属棒与磁感应强度方向垂直，当它以速度v沿与棒和磁感应强度都垂直的方向运动时，棒两端的感应电动势大小为E，将此棒弯成两段长度相等且相互垂直的折线，置于与磁感应强度相垂直的平面内，当它沿两段折线夹角平分线的方向以速度v运动时，棒两端的感应电动势大小为E。则等于()图1A. B. C1 D.解析设折弯前导体切割磁感线的长度为L，运动产生的感应电动势为EBLv；折弯后，导体切割磁感线的有效长度为LL，故产生的感应电动势为EBLvBLvE，所以，B正确。答案B2.在如图2所示的电路中，A1、A2、A3为额定功率、额定电压均相同的三个灯泡，L为电阻不计、自感系数很大的线圈。则下列说法正确的是()图2A开关S闭合的瞬间，三个灯同时亮B开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮C开关S断开的瞬间，A2、A3同时熄灭，A1逐渐熄灭D开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，A2闪亮一下再逐渐熄灭解析开关S闭合的瞬间，流过线圈L的电流要增大，此时线圈产生自感电动势阻碍电流增大，则开关S闭合的瞬间，A2、A3同时亮，A1逐渐变亮，A错误，B正确；当电路稳定时，由于线圈的直流电阻不计，流过A1、A2两灯泡的电流相等，开关S断开的瞬间，A3立即熄灭，此时L、A1、A2构成一闭合回路，线圈由于自感现象要阻碍原电流的减小，灯泡A1、A2逐渐熄灭。C、D均错误。答案B3(2017贵州七校联考)如图3所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一定值电阻R，导轨电阻可忽略不计。MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R。整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v(如图)做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，则()图3AUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dBUBlv，流过定值电阻R的感应电流由d到bCUBlv，流过定值电阻R的感应电流由b到dDUBlv，流过定值电阻R的感应电流由d到b解析由右手定则可知，通过MN的电流方向为NM，电路闭合，流过电阻R的电流方向由b到d，B、D项错误；导体杆切割磁感线产生的感应电动势EBlv，导体杆为等效电源，其电阻为等效电源内电阻，由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律可知，UIRRBlv，A项正确，C项错。答案A4. (2016湖南雅礼中学一模)一个边长为L的正方形导线框在倾角为的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中。如图4所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远。下列说法正确的是()图4A线框进入磁场的过程，b点的电势比a点高B线框进入磁场的过程一定是减速运动C线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能D线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等解析线框进入磁场的过程，ab边相当于电源，由右手定则知a点电势高于b点电势，选项A错误；线框进入磁场的过程中可以减速、加速或匀速，选项B错误；由能量守恒知线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能，选项C错误；通过导线横截面的电荷量qtt，与下落高度无关，选项D正确。答案D5.A、B两闭合圆形导线环用相同规格的导线制成，它们的半径之比rArB21，在两导线环包围的空间内存在一正方形边界的匀强磁场区域，磁场方向垂直于两导线环所在的平面，如图5所示。在磁场的磁感应强度随时间均匀增大的过程中，下列说法正确的是()图5A两导线环内所产生的感应电动势相等BA环内所产生的感应电动势大于B环内所产生的感应电动势C流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为14D流过A、B两导线环的感应电流的大小之比为11解析某一时刻穿过A、B两导线环的磁通量均为穿过磁场所在区域面积上的磁通量，设磁场区域的面积为S，则BS，由ES(S为磁场区域面积)，对A、B两导线环，有1，所以A正确，B错误；I，R(S1为导线的横截面积)，l2r，所以，C、D错误。答案A6如图6所示，水平放置的光滑金属长导轨MM和NN之间接有电阻R，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B1和B2，虚线为两区域的分界线。一根阻值也为R的金属棒ab放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计。若金属棒ab在恒定外力F的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x处，下列说法正确的是()图6A当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R的电流反向B当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向C金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R的电荷量等于零D金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx解析金属棒的运动方向不变，磁场方向反向，则电流方向反向，A正确；电流方向反向，磁场也反向时，安培力的方向不变，B错误；由q知，因为初、末状态磁通量相等，所以通过电阻R的电荷量等于零，C正确；由于金属棒匀速运动，所以动能不变，即外力做功全部转化为电热，Q2Fx，D错误。答案AC7如图7所示，灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中正确的是()图7AB灯立即熄灭BA灯将比原来更亮一下后熄灭C有电流通过B灯，方向为cdD有电流通过A灯，方向为ba解析S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B两灯一样亮，说明两个支路中的电流相等，这时线圈L没有自感作用，可知线圈L的电阻也为R，在S2、S1都闭合且稳定时，IAIB，当S2闭合、S1突然断开时，由于线圈的自感作用，流过A灯的电流方向变为ba，但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象，故选项D正确，B错误；由于定值电阻R没有自感作用，故断开S1时，B灯立即熄灭，选项A正确，C错误。答案AD8如图8所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有()图8A增加线圈的匝数 B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯 D取走线圈中的铁芯解析当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高。要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻。增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势。瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱。所以选项A、B正确，C、D错误。答案AB9如图9所示，质量为m的金属导体棒与跨过定滑轮的轻绳相连(滑轮与穿过其中的金属杆绝缘)，一恒力F作用在绳上，导体棒从静止开始沿倾角为、宽度为L的足够长光滑金属导轨上滑，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。在F的作用下，金属导体棒沿斜面向上滑动h时，流过导体棒的电流恰好开始稳定，导体棒电阻为R，其余电阻不计，则()图9A导体棒ab先做变加速直线运动，最终做匀速直线运动B最终稳定时回路中的电流为C整个过程中产生的电热为FhD最终稳定时金属导体棒的速度为v解析开始阶段，随导体棒速度的增大，其受到的安培力F也随之增大，导体棒的加速度逐渐减小，当Fmgsin F时，加速度为零，流过导体棒的电流稳定，导体棒将匀速上滑，故A正确；最终稳定时，由共点力平衡条件可知Fmgsin F，又FBIL，解得I，故B正确；由EBLv，I，可得v，故D正确；力F做的功一部分转化为导体棒的机械能，剩余的转化为内能，故C错误。答案ABD二、非选择题10如图10所示，两根相距L0.4 m且平行的足够长光滑导轨水平放置，导轨间接一阻值为R2 的电阻，一根质量为m3 kg、电阻为r1 的金属杆ab，始终与导轨保持垂直接触，处于磁感应强度大小为B0.5 T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨电阻不计。现给杆一水平向右的初速度v06 m/s。图10(1)开始运动的瞬间，金属杆ab两端的电压及杆中的电流分别是多大？(2)当杆中产生的热量Q10 J时，杆的速度有多大？解析(1)开始运动的瞬间，金属杆ab切割磁感线产生的感应电动势大小为EBLv01.2 V杆中的感应电流大小为I0.4 A杆两端的电压为UIR0.8 V(2)由焦耳定律得杆和电阻R上产生的焦耳热之比为12则电路中产生的总焦耳热Q总30 J由能量守恒得mvQ总mv2代入数据，得此时杆的速度大小为v4 m/s。答案(1)0.8 V0.4 A(2)4 m/s11(2016梅州模拟)如图11所示，粗糙斜面的倾角37，半径r0.5 m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数n10匝的刚性正方形线框abcd通过松弛的柔软导线与一个额定功率P1.25 W的小灯泡L相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。已知线框质量m2 kg，总电阻R01.25 ，边长L2r，与斜面间的动摩擦因数0.5。从t0时起，磁场的磁感应强度按B2t(T)的规律变化。开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：图11(1)线框不动时，回路中的感应电动势E；(2)小灯泡正常发光时的电阻R；(3)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q。解析(1)由法拉第电磁感应定律有Ennr22.5 V。(2)小灯泡正常发光，有PI2R由闭合电路欧姆定律有EI(R0R)即P()2R代入数据解得R1.25 。(3)当线框恰好要运动时，设磁场的磁感应强度大小为B对线框bc边处于磁场中的部分受力分析安培力F安nBI2r由共点力的平衡条件有mgsin F安f2nBIrmgcos 解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小B0.4 T可得线框在斜面上可保持静止的时间t s小灯泡产生的热量QPt1.25 J3.14 J。答案(1)2.5 V(2)1.25 (3)3.14 J12如图12所示，两平行光滑金属导轨倾斜放置且固定，两导轨间距为L，与水平面间的夹角为，导轨下端有垂直于轨道的挡板，上端连接一个阻值R2r的电阻，整个装置处在磁感应强度为B、方向垂直导轨向上的匀强磁场中，两根相同的金属棒ab、cd放在导轨下端，其中棒ab靠在挡板上，棒cd在沿导轨平面向上的拉力作用下，由静止开始沿导轨向上做加速度为a的匀加速运动。已知每根金属棒质量为m、电阻为r，导轨电阻不计，棒与导轨始终接触良好。求：图12(1)经多长时间棒ab对挡板的压力变为零；(2)棒ab对挡板压力为零时，