【全程复习方略】（安徽专用）高中物理 第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律　自感现象课时提升作业 新人教版.doc

第十章 第2讲 法拉第电磁感应定律自感现象 (40分钟 100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。每小题只有一个答案正确)1.(2013龙岩模拟)如图所示,让线圈由位置1通过一个匀强磁场区域运动到位置2,下列说法中正确的是()a.线圈进入匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且进入时的速度越大,感应电流越大b.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时,线圈中有感应电流,而且感应电流是恒定的c.整个线圈在匀强磁场中加速运动时,线圈中有感应电流,而且感应电流越来越大d.线圈穿出匀强磁场区域的过程中,线圈中有感应电流,而且感应电流越来越大2.(2013烟台模拟)一矩形线框置于匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,先保持线框的面积不变,将磁感应强度在1s时间内均匀地增大到原来的两倍,接着保持增大后的磁感应强度不变,在1s时间内,再将线框的面积均匀地减小到原来的一半,先后两个过程中,线框中感应电动势的比值为()a.12 b.1c.2 d.43.(2013亳州模拟)如图所示,两根足够长的光滑金属导轨水平平行放置,间距为l=1m,cd间、de间、cf间分别接着阻值为r=10的电阻。一阻值为r=10的导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,导体棒与导轨接触良好;导轨所在平面存在磁感应强度大小为b=0.5t,方向竖直向下的匀强磁场。下列说法中正确的是()a.导体棒ab中电流的流向为由b到ab.cd两端的电压为1vc.de两端的电压为1vd.cf两端的电压为1v4.如图所示,长为l的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为c的平行板电容器上,p、q为电容器的两个极板,磁场垂直于环面向里,磁感应强度以b=b0+kt(k0)随时间变化,t=0时,p、q两极板电势相等。两极板间的距离远小于环的半径,经时间t电容器p板()a.不带电b.所带电荷量与t成正比c.带正电,电荷量是kl2c4d.带负电,电荷量是kl2c45.(2013阜阳模拟)如图所示,在匀强磁场b中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟固定的大导体矩形环m相连接,导轨上放一根金属导体棒ab并与导轨紧密接触,磁感线垂直于导轨所在平面。若导体棒向右匀速地做切割磁感线的运动,且不考虑ab中电流对导体环的影响,则在此过程中m所包围的固定闭合小矩形导体环n中电流表内()a.有自下而上的恒定电流b.产生自上而下的恒定电流c.电流方向周期性变化d.没有感应电流6.(2013万州区模拟)如图所示,正方形线圈abcd位于纸面内,线圈电阻不计,边长为l,匝数为n,线圈内接有阻值为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。当线圈绕oo转过90时,通过电阻r的电荷量为()a.bl22rb.nbl22rc.bl2r d.nbl2r7.如图所示,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,在环的最高点a用铰链连接长度为2a、电阻为r2的导体棒ab,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.bav3b.bav6c.2bav3d.bav8.如图a是用电流传感器(相当于电流表,其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路,图中两个电阻的阻值均为r,l是一个自感系数足够大的自感线圈,其直流电阻值也为r。图b是某同学画出的在t0时刻开关s切换前后,通过传感器的电流随时间变化的图像。关于这些图像,下列说法中正确的是()a.甲是开关s由断开变为闭合,通过传感器1的电流随时间变化的情况b.乙是开关s由断开变为闭合,通过传感器2的电流随时间变化的情况c.丙是开关s由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况d.丁是开关s由闭合变为断开,通过传感器2的电流随时间变化的情况9.闭合回路由电阻r与导线组成,其内部磁场大小按b-t图变化,方向如图所示,则回路中()a.电流方向为逆时针方向b.电流强度越来越大c.磁通量的变化率恒定不变d.产生的感应电动势越来越大10.(能力挑战题)如图所示电路中,l是一电阻可忽略不计的电感线圈,a、b为l上的左右两端点,a、b、c为完全相同的三个灯泡,原来电键k是闭合的,三个灯泡均在发光。某时刻将电键k打开,则下列说法正确的是()a.a点电势高于b点,a灯闪亮后缓慢熄灭b.b点电势高于a点,b、c灯闪亮后缓慢熄灭c.a点电势高于b点,b、c灯闪亮后缓慢熄灭d.b点电势高于a点,b、c灯不会闪亮只是缓慢熄灭二、计算题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(15分)如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距l1=0.5m,金属棒ad与导轨左端bc的距离为l2=0.8m,整个闭合回路的电阻为r=0.2,磁感应强度为b0=1t的匀强磁场竖直向下穿过整个回路。ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m=0.04kg的物体,不计一切摩擦,现使磁场以bt=0.2t/s的变化率均匀地增大。求:(1)金属棒上电流的方向。(2)感应电动势的大小。(3)物体刚好离开地面的时间(g=10m/s2)。12.(2013万州区模拟)(15分)如图甲所示,光滑导轨宽0.4m,ab为金属棒,均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面,磁场的变化情况如图乙所示,金属棒ab的电阻为1,导轨电阻不计。t=0时刻,ab棒从导轨最左端,以v=1m/s的速度向右匀速运动,求1s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力。答案解析1.【解析】选a。线圈进入匀强磁场区域的过程中,磁通量发生变化,线圈中有感应电流,而且进入时的速度越大,感应电动势越大,感应电流越大,a对;整个线圈在匀强磁场中无论是匀速、加速还是减速运动,磁通量都不发生变化,线圈中没有感应电流产生,b、c错;线圈穿出匀强磁场区域的过程中,磁通量发生变化,线圈中有感应电流,感应电流大小与运动的速度有关,匀速运动感应电流不变,加速运动感应电流增大,d错。2.【解析】选b。由法拉第电磁感应定律e=t,且1=bs,2=2bs,则e1=bst=(2b-b)st=bst,e2=2bst=2b(12s-s)t=-bst,e1与e2大小相等,选项b正确。3.【解析】选b。导体棒ab以速度v=4m/s匀速向左运动,由右手定则可判断出导体棒ab中电流的流向为由a到b,选项a错误;由法拉第电磁感应定律,产生的感应电动势e=blv=2v,感应电流i=e2r=0.1a,cd两端的电压为u1=ir=1v,选项b正确;由于de间没有电流,cf间没有电流,de两端的电压为零,cf两端的电压为零,选项c、d均错误。4.【解析】选d。磁感应强度以b=b0+kt(k0)随时间变化,由法拉第电磁感应定律得e=t=sbt=ks,而s=l24,经时间t电容器p板所带电荷量q=ec=kl2c4;由楞次定律知电容器p板带负电,故d选项正确。5.【解析】选d。导体棒向右匀速运动的过程中,根据法拉第电磁感应定律可知,m中产生稳定的电流,则通过n中的磁通量保持不变,故n中无感应电流产生,选项d正确。6.【解析】选b。初状态时,通过线圈的磁通量为1=bl22,当线圈转过90时,通过线圈的磁通量为0,由q=it,i=er,e=nt,得q=nr,可得通过电阻r的电荷量为nbl22r。7.【解析】选a。摆到竖直位置时,ab切割磁感线的瞬时感应电动势e=b2a(12v)=bav。由闭合电路欧姆定律得,uab=er2+r4r4=13bav,故a正确。【变式备选】如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场b中绕o轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻r的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)()a.i=br2r,由c到db.i=br2r,由d到cc.i=br22r,由c到dd.i=br22r,由d到c【解析】选d。金属圆盘在匀强磁场中匀速转动,可以等效为无数根长为r的导体棒绕o点做匀速圆周运动,其产生的感应电动势大小为e=br22,由右手定则可知,其方向由外指向圆心,故通过电阻r的电流大小i=br22r,方向由d到c,故选项d正确。8.【解析】选c。开关s由断开变为闭合瞬间,流过自感线圈的电流为零,流过传感器1、2的电流均为e2r;闭合电路稳定后,流过传感器1的电流为2e3r,流过传感器2的电流为e3r;开关断开后,流过传感器1的电流立即变为零,流过传感器2的电流方向相反,从e3r逐渐变为零。由以上分析可知,选项c正确。【总结提升】通电自感与断电自感的区别通电自感断电自感现象自感电路中的电流增加比电阻电路缓慢,最终还是增加到正常值与自感线圈同一回路的电流,过一会儿才减为0,比正常电阻电路断开要滞后一段时间原因感应电路中产生感应电动势e自,阻碍电源引起的电流的增加电源对电路不再引起电流,但线圈中原有的电流变化要产生自感电动势e自,在某一通路中缓慢减小9.【解析】选c。由楞次定律可以判断电流方向为顺时针方向,a项错误;由法拉第电磁感应定律e=nt可得,e=nbts,由题图可知bt是恒量,所以电动势恒定,d项错误;根据欧姆定律,电路中电流是不变的,b项错误;由于磁场均匀增加,线圈面积不变,所以磁通量的变化率恒定不变,c项正确。10.【解析】选b。电键k闭合稳定时,电感线圈支路的总电阻较b、c灯支路电阻小,故流过a灯的电流i1大于流过b、c灯的电流i2,且电流方向由a到b,a点电势高于b点。当电键k打开时,由于与电源断开,但电感线圈会产生自感现象,相当于电源,b点电势高于a点,阻碍流过a灯的电流减小,瞬间流过b、c灯支路的电流为i1i2,故b、c灯闪亮一下后再缓慢熄灭,故b正确。11.【解题指南】解答本题要注意以下两点:(1)回路面积不变时,感应电动势与磁感应强度的变化率成正比。(2)刚好离开地面时,地面对物体的支持力为零。【解析】(1)由楞次定律可以判断,金属棒上的电流由a到d。 (2分)(2)由法拉第电磁感应定律得:e=t=sbt=0.08v (3分)(3)物体刚要离开地面时,其受到的拉力f=mg (2分)而拉力f又等于棒所受的安培力。即mg=f安=bil1 (2分)其中b=b0+btt (2分)i=er (2分)解得t=5s (2分)答案：(1)由a到d (2)0.08v (3)5s12.【解析】的变化有两个原因,一是b的变化,二是面积s的变化,