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 20132013 届高考物理一轮复习知能演练届高考物理一轮复习知能演练 9 29 2 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感现自感现 象象 沪科版沪科版 1 穿过闭合回路的磁通量 随时间t变化的图像分别如图 9 2 8 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 9 2 8 A 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 0 t0时间内产生的感应电动势大于在t0 2t0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 0 t0时间内磁通量的变化率比t0 2t0时间内的大 因 t t 此 0 t0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 9 2 9 2 2012 西安五校联考 如图 9 2 9 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 T 8 T 8 A 顺时针方向转动时 感应电流方向为E F G H E B 平均感应电动势大小等于 16a2B 9T C 平均感应电动势大小等于 8 3 2 2 a2B T D 通过导线框横截面的电荷量为 3 2 2 a2B R 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E H G F E A 错 2 由E 和 S 知 时间内线框产生的平均感应电动势E B S t 2a2 2 2 2 T 8 8 3 2 2 a2B T B 错 C 正确 由q I t和I 知 通过导线框横截面的电荷量q D 正确 E R 3 2 2 a2B R 3 如图 9 2 10 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 9 2 10 A 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 9 2 11 4 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 9 2 12 5 金属杆MN和PQ间距为l MP间接有电阻R 磁场如图 9 2 12 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 3 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 Em B 2l 2B l2 0 2l 2 PRm E2 m R 4B2 2l4 R 2 AB由初位置转至B端恰在MN上的过程中回路 B l 2l sin60 Bl2 1 2 3 2 q t I R 3Bl2 2R 答案 1 2 4B2 2l4 R 3Bl2 2R 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E n可知感应电动势的大小E与n有关 与即 t t 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 9 2 13 2 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 9 2 13 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P I2R 增大焊接处的接触电阻也 可以增大涡流的功率 4 3 如图 9 2 14 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B kt 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 9 2 14 A IB I IC 0 B IB I IC 2I C IB 2I IC 2I D IB 2I IC 0 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E n 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 BS t 的面积为A环面积的 2 倍可得IB 2I 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 IC 0 D 正确 图 9 2 15 4 改编题 如图 9 2 15 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 BL2 2R NBL2 2R C D BL2 R NBL2 R 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 BL2 2 通量为 0 由q 可得通过电阻R的电量为 R BL2 2R 图 9 2 16 5 如图 9 2 16 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 5 C 感应电动势最大值Em Bav D 感应电动势平均值 Bav E 1 4 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Em Bav C 正确 E t B a2 1 2 t 2a v 由 得 Bav D 正确 E 1 4 图 9 2 17 6 如图 9 2 17 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c d D 有电流通过A灯 方向为a b 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 a b 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 9 2 18 7 如图 9 2 18 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r 5 cm 电容C 20 F 当磁场B以 4 10 2 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 2 10 9 C B 电容器a板带负电 电荷量为 2 10 9 C C 电容器b板带正电 电荷量为 4 10 9 C D 电容器b板带负电 电荷量为 4 10 9 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 6 E r2 10 4 V 板上带电荷量Q CE 2 10 9 C 选项 A 正确 B t 图 9 2 19 8 如图 9 2 19 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 R 2 时AB两端的电压大小为 A B Bav 3 Bav 6 C D Bav 2Bav 3 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E B 2a v Bav 左右两个半环并联接在AB的两端 外电阻为R外 1 2 AB两端的电压即为路端电压UAB IR外 R外 E 故选项 A 正确 R 4 E R外 R内 1 3 Bav 3 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 9 2 20 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 9 2 20 A E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 B E1 E2 I1沿逆时针方向 I2沿顺时针方向 C E1 E2 I2沿顺时针方向 I3沿逆时针方向 D E2 E3 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 t BaS 0 4 BaS 4 匀减小 感应电流I2为顺时针 感应电动势E2 BaS 4E1 在cd段 B向外且均匀 BbS 0 1 7 增加 感应电流I3为顺时针 E3 BaS E2 综上所述 选项 B D 正确 BdS 0 1 10 2012 延安高三检测 如图 9 2 21 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 9 2 21 A W1 W2 q1 q2 B W1 W2 q1 q2 C W1 W2 q1 q2 D W1 W2 q1 q2 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 v1 3v2 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 W1 F1 L1 BI1L2L1 B2L L1v1 R 2 2 同理W2 B2L L1v2 R 故W1 W2 2 2 又由于线框两次拉出过程中 磁通量的变化量相等 即 1 2 由q R得q1 q2 选项 C 正确 二 非选择题 11 图 9 2 22 如图 9 2 22 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 1 Ba2 2 Ba2 所以 Ba2 1 2 3 2 所以 E t 3Ba2 2t 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 2 a 3t 60 所以E瞬 BLvsin 3 Ba2 3t 答案 1 2 3Ba2 2t 3 Ba2 3t 8 图 9 2 23 12 2012 榆林高三质检 如图 9 2 23 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