高考物理一轮复习知能演练 9.2 法拉第电磁感应定律 自感现象 沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 9.2 法拉第电磁感应定律 自感现象 沪科版1. 穿过闭合回路的磁通量随时间t变化的图像分别如图928甲、乙、丙、丁所示, 下列关于回路中产生的感应电动势的论述, 正确的是()图928a. 图甲回路中产生的感应电动势恒定不变b. 图乙回路中产生的感应电动势一直在变大c. 图丙回路中在0t0时间内产生的感应电动势大于在t02t0时间内产生的感应电动势d. 图丁回路中产生的感应电动势可能恒定不变解析: 选c.图甲磁通量不变, 不产生感应电动势, 图乙磁通量均匀变化, 感应电动势不变, a、b选项均错误; 图丙中0t0时间内磁通量的变化率比t02t0时间内的大, 因此0t0时间内感应电动势较大, c正确; 图丁中磁通量不是均匀变化的, 所以感应电动势不可能恒定不变, d错误. 图9292. (2012西安五校联考)如图929所示, 在边长为a的正方形区域内有匀强磁场, 磁感应强度为b, 其方向垂直纸面向外, 一个边长也为a的单匝正方形导线框架efgh正好与上述磁场区域的边界重合, 导线框的电阻为r.现使导线框以周期t绕其中心o点在纸面内匀速转动, 经过导线框转到图中虚线位置, 则在这时间内()a. 顺时针方向转动时, 感应电流方向为efgheb. 平均感应电动势大小等于c. 平均感应电动势大小等于d. 通过导线框横截面的电荷量为解析: 选cd.当线框顺时针方向转动时, 由楞次定律知感应电流方向为ehgfe, a错; 由e和s知, 时间内线框产生的平均感应电动势e, b错c正确; 由qit和i知, 通过导线框横截面的电荷量q, d正确. 3. 如图9210所示, 电路中a、b是完全相同的灯泡, l是一带铁芯的线圈. 开关s原来闭合, 则开关s断开的瞬间()图9210a. l中的电流方向改变, 灯泡b立即熄灭b. l中的电流方向不变, 灯泡a比b熄灭慢c. l中的电流方向改变, 灯泡a比b熄灭慢d. l中的电流方向不变, 灯泡b要过一会儿才熄灭解析: 选 b.当开关s断开时, l与灯泡a组成回路, 由于自感, l中的电流由原来数值逐渐减小, 电流方向不变, a灯熄灭要慢; b灯电流瞬间消失, 立即熄灭, 正确的选项为b.图92114. 如图所示为新一代炊具电磁炉, 无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、高效节能等, 是电磁炉的优势所在. 电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场, 当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时, 即会产生无数小涡流, 使锅体本身自行高速发热, 然后再加热锅内食物. 下列相关说法中正确的是()a. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的b. 恒定磁场越强, 电磁炉的加热效果越好c. 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的d. 提高磁场变化的频率, 可提高电磁炉的加热效果解析: 选cd.由电磁感应原理可知, 锅体中的涡流是由变化的磁场产生的, 且提高磁场变化的频率, 产生的感应电动势变大, 故可提高电磁炉的加热效果. 图92125. 金属杆mn和pq间距为l, mp间接有电阻r, 磁场如图9212所示, 磁感应强度为b.金属棒ab长为2l, 由图示位置以a为轴, 以角速度匀速转过90(顺时针). 求该过程中(其他电阻不计): (1)r上的最大电功率. (2)通过r的电量. 解析: ab转动切割磁感线, 且切割长度由l增至2l以后ab离开mn, 电路断开. (1)当b端恰至mn上时, e最大. emb2l2bl2, prm.(2)ab由初位置转至b端恰在mn上的过程中回路bl2lsin60bl2qt.答案: (1)(2)一、选择题1. (2011高考广东理综卷)将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中, 线圈平面与磁场方向垂直, 关于线圈中产生的感应电动势和感应电流, 下列表述正确的是()a. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关b. 穿过线圈的磁通量越大, 感应电动势越大c. 穿过线圈的磁通量变化越快, 感应电动势越大d. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同解析: 选c.由法拉第电磁感应定律en可知感应电动势的大小e与n有关, 与即磁通量变化的快慢成正比, 所以a、b错误, c正确. 由楞次定律可知, 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化, 即原磁通量增加, 感应电流的磁场与原磁场方向相反; 原磁通量减小, 感应电流的磁场与原磁场同向, 故d错误. 图92132. 我国上海自行车厂生产的凤凰牌自行车采用了高频焊接, 其原理示意图如图9213所示, 线圈通以高频交变电流, 金属元件的焊缝中就产生大量焦耳热, 将焊缝熔化焊接. 要使焊接处产生的热量较大, 可采用()a. 增大交变电流的电压b. 增大交变电流的频率c. 增大焊接处的接触电阻d. 减小焊接处的接触电阻解析: 选bc.由电磁感应的知识可判断线圈中电流频率越高, 工件中的磁通量改变越快, 在其他条件不变的情况下, 涡流的热功率就越大; 同时, 根pi2r, 增大焊接处的接触电阻也可以增大涡流的功率. 3. 如图9214所示, 三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场, 虚线表示环的某条直径, 已知所有磁场的磁感应强度随时间变化关系都满足bkt, 磁场方向如图所示. 测得a环内感应电流强度为i, 则b环和c环内感应电流强度分别为()图9214a. ibi、ic0b. ibi、ic2ic. ib2i、ic2i d. ib2i、ic0解析: 选 d.由题意可知, 环内的磁感应强度随时间发生变化而产生感应电流, 利用en求解感应电动势, 故环内只有向里的磁场时, 可直接利用面积比得出电流比, 由b环中的面积为a环面积的2倍可得ib2i.由于c环中同时有向里和向外的磁场, 而这两部分磁通量相互抵消, 故c环中的磁通量一直为零, ic0, d正确. 图92154. (改编题)如图9215所示, 正方形线圈abcd位于纸面内, 边长为l, 匝数为n, 线圈内接有电阻值为r的电阻, 过ab中点和cd中点的连线oo恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上, 磁场的磁感应强度为b.当线圈转过90时, 通过电阻r的电荷量为()a. b.c. d.解析: 选a.初状态时, 通过线圈的磁通量为1, 当线圈转过90时, 通过线圈的磁通量为0, 由q可得通过电阻r的电量为.图92165. 如图9216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: 选acd.导体切割磁感线产生感应电动势, 由右手定则可知, 感应电流方向不变, a正确. 感应电动势最大值即切割磁感线等效长度最大时的电动势, 故embav, c正确. ba2t由得bav, d正确. 图92176. 如图9217所示, a和b是电阻为r的电灯, 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()a. b灯立即熄灭b. a灯将比原来更亮一些后再熄灭c. 有电流通过b灯, 方向为cdd. 有电流通过a灯, 方向为ab解析: 选a d.当电路稳定后再断开开关s1时, 电源不再对电路供电, 但因线圈l的自感作用, 使线圈l中的电流只能逐渐减小, 线圈中产生断电自感现象. 在s1断开前, a、b亮度相同, 即通过两灯的电流相同, 所以线圈l的直流电阻也为r.当闭合开关s2, 待电路稳定后将s1断开, 由于线圈l的自感作用, 线圈l中的电流逐渐减小, 但该电流不会通过b灯, 故b灯马上熄灭. 而a灯由于与线圈l组成回路, 有逐渐减小的电流通过, 且电流的方向为ab, a、d正确. 因线圈l中的电流与断开s1前a灯的电流相同, 所以a灯不会先更亮再熄灭, 而是逐渐熄灭. 图92187. 如图9218所示, 有一匝接在电容器c两端的圆形导线回路, 垂直于回路的圆形区域内存在着向里的匀强磁场b, 已知圆的半径r5 cm, 电容c20 f, 当磁场b以4102 t/s的变化率均匀增加时, 则()a. 电容器a板带正电, 电荷量为2109 cb. 电容器a板带负电, 电荷量为2109 cc. 电容器b板带正电, 电荷量为4109 cd. 电容器b板带负电, 电荷量为4109 c解析: 选a.根据楞次定律可判断a板带正电, 线圈中产生的感应电动势er2104 v, 板上带电荷量qce2109 c, 选项a正确. 图92198. 如图9219所示, 竖直平面内有一金属环, 半径为a, 总电阻为r(指拉直时两端的电阻), 磁感应强度为b的匀强磁场垂直穿过环平面, 与环的最高点a铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒ab, 由水平位置紧贴环面摆下, 当摆到竖直位置时, b点的线速度为v.则这时ab两端的电压大小为()a. b.c. d. bav解析: 选a.导体棒摆下的过程中切割磁感线产生感应电动势, 相当于电源. 当摆到竖直位置时, 电动势的大小eb2avbav, 左右两个半环并联接在ab的两端, 外电阻为r外, ab两端的电压即为路端电压uabir外r外e, 故选项a正确. 9. 一匀强磁场, 磁场方向垂直纸面, 规定向里的方向为正, 在磁场中有一细金属圆环, 线圈平面位于纸面内, 如图9220甲所示, 现令磁感应强度b随时间t变化, 先按图乙中所示的oa图线变化, 后来又按图线bc和cd变化. 令e1、e2、e3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小, i1、i2、i3分别表示对应的感应电流, 则()图9220a. e1e2, i1沿逆时针方向, i2沿顺时针方向b. e1e2, i1沿逆时针方向, i2沿顺时针方向c. e1e2, i2沿顺时针方向, i3沿逆时针方向d. e2e3, i2沿顺时针方向, i3沿顺时针方向解析: 选b d.在oa段, b向里且随时间均匀增加, 由楞次定律知感应电流i1的方向为逆时针方向, 再由法拉第电磁感应定律知e1; 在bc段, b向里且随时间均匀减小, 感应电流i2为顺时针, 感应电动势e2bas4e1; 在cd段, b向外且均匀增加, 感应电流i3为顺时针, e3base2.综上所述, 选项b、d正确. 10. (2012延安高三检测)如图9221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0.3 s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0.9 s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()图9221a. w1w2, q1q2 b. w1w2, q1q2c. w1w2, q1q2 d. 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v13v2.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w1f1l1bi1l2l1b2ll1v1/r同理w2b2ll1v2/r, 故w1w2.又由于线框两次拉出过程中, 磁通量的变化量相等, 即12由q/r得q1q2, 选项c正确. 二、非选择题11.图9222如图9222所示, 边长为a的正方形闭合线框abcd在匀强磁场中绕ab边匀速转动, 磁感应强度为b, 初始时刻线框所在平面与磁感线垂直, 经过t时间后转过120角, 求: (1)线框内感应电动势在t时间内的平均值; (2)转过120角时感应电动势的瞬时值. 解析: (1)因为1ba2, 2ba2, 所以ba2, 所以.(2)线框转过120这一时刻, cd边的线速度v, 速度方向与磁场方向的夹角60, 所以e瞬blvsin.答案: (1)(2)图922312. (2012榆林高三质检)如图9223, 一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r, 其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上, 并与之紧密接触; 棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻(图中未画出); 导轨置于匀强磁场中, 磁场的磁