高考物理 电磁感应精讲精练 法拉第电磁感应定律典型习题.doc

法拉第电磁感应定律基础巩固题组1. (多选)粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为i，下列说法正确的是()a电流i与匝数n成正比b电流i与线圈半径r成正比c电流i与线圈面积s成正比d电流i与导线横截面积s0成正比解析：选bd.由题给条件可知感应电动势为enr2，电阻为r，电流i，联立以上各式得i，则可知b、d项正确，a、c项错误2(多选)法拉第圆盘发电机的示意图如图所示铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片p、q分别与圆盘的边缘和铜轴接触圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场b中圆盘旋转时，关于流过电阻r的电流，下列说法正确的是()a若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定b若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动c若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化d若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在r上的热功率也变为原来的2倍解析：选ab.由右手定则知，圆盘按如题图所示的方向转动时，感应电流沿a到b的方向流动，选项b正确；由感应电动势ebl2知，角速度恒定，则感应电动势恒定，电流大小恒定，选项a正确；角速度大小变化，感应电动势大小变化，但感应电流方向不变，选项c错误；若变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，电流变为原来的2倍，由pi2r知，电流在r上的热功率变为原来的4倍，选项d错误3(多选)一导线弯成如图所示的闭合线圈，以速度v向左匀速进入磁感应强度为b的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外线圈总电阻为r，从线圈进入磁场开始到完全进入磁场为止，下列结论正确的是()a感应电流一直沿顺时针方向b线圈受到的安培力先增大，后减小c感应电动势的最大值ebrvd穿过线圈某个横截面的电荷量为解析：选ab.在闭合线圈进入磁场的过程中，通过闭合线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向一直沿顺时针方向，a正确；线圈切割磁感线的有效长度先变长后变短，感应电流先变大后变小，安培力也先变大后变小，b正确；线圈切割磁感线的有效长度最大值为2r，感应电动势最大值e2brv，c错误；穿过线圈某个横截面的电荷量为q，d错误4如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴mn恰与磁场边缘平齐若第1次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第2次以线速度v2让线框绕轴mn匀速转过90，为使两次操作过程中，线框产生的平均感应电动势相等，则()av1v22bv1v22cv1v212 dv1v221解析：选a.第1次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，线框中的感应电动势恒定，有1e1blv1.第2次以线速度v2让线框绕轴mn匀速转过90，所需时间t，线框中的磁通量变化量blbl2，产生的平均电动势2.由题意知12，可得v1v22，a正确5如图所示的电路，电源电动势为e，线圈l的电阻不计，以下判断正确的是()a闭合s，稳定后，电容器两端电压为eb闭合s，稳定后，电容器的a极板带正电c断开s的瞬间，电容器的a极板将带正电d断开s的瞬间，电容器的a极板将带负电解析：选c.由题意及自感现象规律可知，当开关s闭合且电路稳定后，电容器与线圈l并联，由于线圈的直流电阻不计，所以电容器两端电压为零，故a、b项错误；断开s的瞬间，由自感规律可知，线圈中要产生感应电动势，感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一致，因而电容器的a极板将带正电，故c项正确综合应用题组6光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如右图所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()amgb b.mv2cmg(ba) dmg(ba)mv2解析：选d.金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好飞不出磁场，就往复运动永不停止，由能量守恒可得qemv2mg(ba)7如图所示，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为b.一个边长为l、粗细均匀的正方形导线框abcd，其所在平面与磁场方向垂直，导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上，导线框各边的电阻大小均为r.在导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，到整个导线框离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是()a导线框进入磁场区域时产生顺时针方向的感应电流b导线框中有感应电流的时间为c导线框的bd对角线有一半进入磁场时，整个导线框所受安培力大小为d导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为解析：选d.根据楞次定律知，感应电流的效果总是阻碍磁通量的变化，故由楞次定律判断出，导线框进入磁场区域时产生的感应电流的方向为逆时针方向，故选项a错误；导线框完全进入磁场后感应电流消失，导线框从开始进入磁场到完全进入经历的时间为，穿出的时间也为，导线框中有感应电流的时间为t2，故选项b错误；导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导体的有效切割长度为，感应电动势为，由安培力公式可算出安培力为，故选项c错误；导线框的bd对角线有一半进入磁场时，导线框a、c两点间的电压为电动势的一半，即，故选项d正确8如图所示的电路中，a、b、c是三个完全相同的灯泡，l是一个自感系数较大的线圈，其直流电阻与灯泡电阻相同下列说法正确的是()a闭合开关s，a灯逐渐变亮b电路接通稳定后，流过b灯的电流是流过c灯电流的c电路接通稳定后，断开开关s，c灯立即熄灭d电路接通稳定后，断开开关s，a、b、c灯过一会儿才熄灭，且a灯亮度比b、c灯亮度高解析：选d.画出等效电路如图所示，闭合开关s，所有的灯都立即变亮，a错误；电路稳定后，线圈和灯泡a的并联电阻为，与b灯的串联电阻为，c灯的电阻为r，根据并联电路分流与电阻成反比，故流过b灯的电流是流过c灯电流的，b错误；断开开关s，线圈产生的感应电动势对三个灯泡供电，因此三个灯泡都过一会才熄灭，供电电路是b、c灯串联与a灯并联，因此a灯的亮度比b、c灯的亮度高，c错误，d正确9如图所示，pqq2p2是由两个正方形导线方格pqq1p1、p1q1q2p2构成的网络电路方格每边长度l10 cm.在x0的半空间分布有随时间t均匀增加的匀强磁场，磁场方向垂直于xoy平面并指向纸内今令网络电路pqq2p2以恒定的速度v5 cm/s沿x轴正方向运动并进入磁场区域，在运动过程中方格的边pq始终与y轴平行若取pq与y轴重合的时刻为t0，在以后任一时刻t磁场的磁感应强度为bb0bt，式中t的单位为s，b0、b为已知恒量当t2.5 s时刻，方格pqq1p1中的感应电动势是e1，方格p1q1q2p2中的感应电动势是e2.e1、e2的表达式正确的是()ae1b0lv be1bl2ce2 de2(b0bt)lv解析：选b.经过2.5 s，线框向右运动了12.5 cm，此时右边的线框只有感生电动势，根据法拉第电磁感应定律得e1bl2，b正确，a错误；此时左边的线框只有右边在磁场中，离磁场边界0.25l，线框中既有动生电动势又有感生电动势，故电动势的大小e2(b02.5b)lv0.25bl2，c、d错误10小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡线圈的水平边长l0.1 m，竖直边长h0.3 m，匝数为n1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度b01.0 t，方向垂直线圈平面向里线圈中通有可在02.0 a范围内调节的电流i.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量(重力加速度取g10 m/s2)(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数n1至少为多少？(2)进一步探究电磁感应现象，另选n2100匝、形状相同的线圈，总电阻r10 .不接外电流，两臂平衡如图2所示，保持b0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度b随时间均匀变大，磁场区域宽度d0.1 m当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.解析：(1)线圈受到安培力fn1b0il天平平衡mgn1b0il代入数据得n125匝(2)由电磁感应定律得en2即en2ld由欧姆定律得i线圈受到安培力fn2b0il天平平衡mgnb0代入数据可得0.1 t/s答案：(1)25匝(2)0.1 t/s11(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距l0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度b10.5 t一根直金属杆mn以v2 m/s的速度向右匀速运动，杆mn始终与导轨垂直且接触良好杆mn的电阻r11 ，导轨的电阻可忽略求杆mn中产生的感应电动势e1.(2)如图乙所示，一个匝数n100的圆形线圈，面积s10.4 m2，电阻r21 .在线圈中存在面积s20.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度b2随时间t变化的关系如图丙所示求圆形线圈中产生的感应电动势e2.(3)有一个r2 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较