（讲练测）高考物理一轮复习 专题41 法拉第电磁感应定律（测）（含解析）-人教版高三全册物理试题

专题41法拉第电磁感应定律（测）【满分：110分时间：90分钟】一、选择题（本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中.1~8题只有一项符合题目要求；9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）1．如图，垂直矩形金属框的匀强磁场磁感强度为B。导体棒ab垂直线框两长边搁在框上，ab长为l。在△t时间内，ab向右匀速滑过距离d，则：（）A．因右边面积减少Ld，左边面积增大Ld，则，B．因右边面积减小Ld，左边面积增大Ld，两边抵消，，C．，D．不能用算，只能用【答案】C【名师点睛】电磁感应与电路的问题关键要找出电源，基础是识别电路的结构．对于这些基础知识，要加强理解和应用，平时练习不可忽视。2．如图所示，用粗细相同的铜丝做成边长分别为L和2L的两只闭合正方形线框a和b，以相同的速度从磁感应强度为B的匀强磁场区域中匀速地拉到磁场外，则拉力对环做功之比Wa：Wb等于：（A．1：2B．2：1C．1：4 D．4：1【答案】C【名师点睛】本题综合了感应电动势、焦耳定律、电阻定律，关键根据功能关系得到外力对环做的功的表达式，运用比例法进行分析．3．如图所示，在光滑水平面上用恒力F拉质量m=1kg的单匝均匀正方向铜线框，在1位置以速度进入匀强磁场时开始计时，此时线框中感应电动势E=1V，在t=3s时刻线框到达2位置，开始离开匀强磁场。此过程中v-t图像如图b所示，则下列判断正确的是：（）A．t=0时，线框右侧的变MN两端间的电压为1VB．恒力F的大小为1NC．线框完全离开磁场到达3位置的速度为2m/sD．线框完全离开磁场到达3位置的速度为1m/s【答案】C【解析】t=0时，线框右侧边MN的两端电压为外电压，总的感应电动势为：，外电压，故A错误；由图乙所示可知，在1-3s内，线框做匀加速运动，没有感应电流，线框不受安培力，则有，由速度-时间图象的斜率表示加速度，加速度，由牛顿第二定律得：，故B错误；由乙所示图象可知，在t=3s时刻线框到达2位置开始离开匀强磁场时与线框进入时速度相同，则线框出磁场与进磁场运动情况完全相同，则知线框完全离开磁场的瞬间位置3速度与t=2s时刻的速度相等，即为2m/s，故C正确，D错误．【名师点睛】本题要抓住速度-时间图象的斜率表示加速度．根据加速度的变化判断物体的受力情况．还注意分析线框出磁场与进磁场运动情况的关系，就能正确解答4．如图甲所示，线圈ABCD固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化时，线圈AB边所受安培力向右且变化规律如图乙所示，则磁场的变化情况可能是下列选项中的：（）【答案】D【名师点睛】根据左手定则，结合安培力与磁场方向，可知，感应电流的方向，再由右手定则可知，磁场是如何变化的，最后由法拉第电磁感应定律，结合闭合电路欧姆定律，确定安培力的综合表达式，从而即可求解；考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律，及安培力表达式的应用，注意判定磁场变化率大小是解题的关键。5．如图，电源电动势为E，线圈L的直流电阻不计．则以下判断正确的是：（）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极带正电C．断开S瞬间，电容器的a极将带正电D．断开S瞬间，电容器的a极将带负电【答案】C【解析】因线圈L的直流电阻不计，则闭合S，稳定后，电容器两端电压为零，电容器带电量为零，选项AB错误；断开S瞬间，在线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，通过L的电流向左，电容器充电，a板带正电，选项C正确，D错误；故选C．【名师点睛】此题是关于自感问题；注意搞清电路的结构，电路稳定后，因为L的直流电阻为零，故电容器被短路；而当电键断开的瞬时，电感线圈产生自感电动势，相当于电源给电容器充电，注意搞清电流的方向．6．纸面内两个半径均为R的圆相切于O点，两圆形区域内分别存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化．一长为2R的导体杆OA绕过O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为ω，t＝0时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示．若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图象可能正确的是：（）【答案】C【名师点睛】电磁感应与图象的结合问题，近几年高考中出现的较为频繁，在解题时涉及的内容较多，同时过程也较为复杂；故在解题时要灵活，可以先利用右手定则或楞次定律判断方向排除法，在选择其他合适的解法等解答。7．如图所示，匀强磁场的方向垂直于光滑的金属导轨平面向里，极板间距为d的平行板电容器与总电阻为的滑动变阻器通过平行导轨连接，电阻为的导体棒MN可在外力的作用下沿导轨从左向右做匀速直线运动，当滑动变阻器的滑动触头位于a、b的中间位置，导体棒MN的速度为时，位于电容器中P点的带电油滴恰好处于静止状态，若不计摩擦和平行导轨及导线的电阻，重力加速度为g，则下列判断正确的是：（）A．油滴带正电B．若将上极板竖直向上移动距离d，油滴将向上加速运动，加速度C．若将导体棒的速度变为，油滴将向上加速运动，加速度D．若保持导体棒的速度为不变，而将滑动触头置于a位置，同时将电容器上极板向上移动距离，油滴仍将静止【答案】D【名师点睛】导体棒MN相当于电源，M端为正极，外电路由滑动变阻器构成，电容器两端电压和滑动变阻器两端电压相等，弄清楚这些然后对带电液滴进行受力分析即可正确解答本题，注意正确分析电容器两端电压以及极板的正负极.8．如图4（甲）所示，两平行光滑导轨倾角为30°，相距10cm，质量为10g的直导线PQ水平放置在导轨上，从Q向P看的侧视图如图4（乙）所示。导轨上端与电路相连，电路中电源电动势为12．5V，内阻为0.5Ω，限流电阻R=5Ω，R′为滑动变阻器，其余电阻均不计。在整个直导线的空间中充满磁感应强度大小为1T的匀强磁场（图中未画出），磁场方向可以改变，但始终保持垂直于直导线。若要保持直导线静止在导轨上，则电路中滑动变阻器连入电路电阻的极值取值情况及与之相对应的磁场方向是：（）A．电阻的最小值为12Ω，磁场方向水平向右B．电阻的最大值为25Ω，磁场方向垂直斜面向左上方C．电阻的最小值为7Ω，磁场方向水平向左D．电阻的最大值为19.5Ω，磁场方向垂直斜面向右下方【答案】D【名师点睛】金属棒静止在斜面上，受力平衡．根据左手定则判断出安培力的方向，再根据平衡条件和安培力公式求出电路中电流，再由欧姆定律求解电阻。9．如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图．一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h．管道中有一绝缘活塞．在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，长度均为L，其中棒b的两端与一理想电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中．当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s．若液体的密度为ρ，重力加速度为g，不计所有阻力．则：（）A．活塞移动的速度为B．该装置的功率为C．磁感强度B的大小为D．电压表的读数为【答案】ABC因为装置的功率即为安培力的功率，即，，所以磁感强度B的大小为，故选项C正确；电压表的读数为金属棒b切割磁场产生的电动势为：，故选项D错误。【名师点睛】本题涉及的内容较多，并且难度较大，在第一问中要根据液体的流量相同来求解，这是平时不常遇到的，学生不容易想到的。10．如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻R，匀强磁场垂直于导轨所在平面，将ab棒在导轨上无初速度释放，当ab棒下滑到稳定状态时，速度为v，电阻R上消耗的功率为P.导轨和导体棒电阻不计。下列判断正确的是：（）BaBabθRA．导体棒的a端比b端电势低B．ab棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动C．若磁感应强度增大为原来的2倍，其他条件不变，则ab棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的D．若换成一根质量为原来2倍的导体棒，其他条件不变，则导体棒下滑到稳定状态时R的功率将变为原来的4倍【答案】BD【名师点睛】解决这类导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键时分析导体棒受力，进一步确定其运动性质，并明确判断过程中的能量转化及功能关系如安培力做负功量度了电能的产生，克服安培力做多少功，就有多少电能产生．11．如图所示，两根平行长直金属轨道，固定在同一水平面内，问距为d，其左端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中。一质量为m的导体棒ab垂直于轨道放置，且与两轨道接触良好，导体棒与轨道之间的动摩擦因数为。导体棒在水平向右、垂直于棒的恒力F作用下，从静止开始沿轨道运动距离l时，速度恰好达到最大（运动过程中导体棒始终与轨道保持垂直），设导体棒接入电路的电阻为r，轨道电阻不计，重力加速度大小为g，在这一过程中：（）A．流过电阻R的电荷量为eq\f(Bdl,(R+r))B．导体棒运动的平均速度为eq\f((F-μmg)(R+r),2B2d2)C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于回路产生的电能D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于导体棒所增加的动能【答案】AD【名师点睛】导体在恒力作用下向左先做加速运动后做匀速运动，此时速度达到最大，由求解电量．根据平衡条件和安培力的表达式求解最大速度．根据功能关系分析：恒力F做的功与摩擦力做的功之和与动能的变化量、恒力F做的功与安培力做的功之和与动能变化量的关系.12．如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流。若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω。则下列说法正确的是：（）A．回路中有大小和方向周期性变化的电流B．回路中电流大小恒定，且等于eq\f(BL2ω,2R)C．回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘D．【答案】BC【解析】据题意，当盘转动后，由右手定则可以确定电流流向盘的中心，从b端流出到达a端，故选项A错误；所产生的电动势大小为：，则产生的电流大小为：，故B选项正确；根据右手定则判断电流方向，电流为a到b，所以C正确；如果将匀强磁场改成变化的磁场，铜盘不转动的话，没有导体切割磁场，回路中不会产生感应电流，故D选项错误；故选BC。【名师点睛】本题考查运用物理知识分析实际问题的能力．此题是电磁感应问题，基本规律有楞次定律或右手定则、法拉第电磁感应定律；解题时把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，产生大小和方向不变的电流。二、非选择题（本大题共4小题，第13、14题每题10分；第15、16题每题15分；共50分）13．（10分）如图所示，平行光滑U形导轨倾斜放置，倾角，导轨间的距离L=1.0m，电阻R==3.0Ω，电容器电容C=，导轨电阻不计，匀强磁场的方向垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=2.0T，质量m=0.4kg，电阻r=1.0Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿轨道平面且垂直于金属棒的大小F=5.0N的恒力，使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行，求：（1）金属棒ab达到匀速运动时的速度大小（）；（2）金属棒ab从静止开始匀速运动的过程中通过电阻的电荷量。【答案】（1）（2）【名师点睛】始时拉力F大于重力沿斜面向下的分力，因此导体棒向上运动，回路中产生逆时针方向电流，根据左手定则可知，导体棒受到沿斜面向下的安培力，导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，直到最后匀速运动为止，根据平衡状态列方程即可求解正确结果.14．（10分）轻质细绳吊着一质量为、边长为、匝数的正方形线圈，总电阻为。边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从开始经时间细线开始松弛，取，求：（1）在前时间内线圈中产生的电动势大小和判断线圈中的电流方向（顺时针还是逆时针）？（2）在前时间内线圈的电功率？（3）的值？【答案】（1），逆时针方向（2）（3）【名师点睛】解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，以及知道细线开始松驰时，线圈所受的安培力和重力平衡。15．（15分）如图所示，一根足够长的粗金属棒MN固定放置，它的M端连一个定值电阻R，定值电阻的另一端连接在金属轴O上，另外一根长为l的金属棒ab，a端与轴O相连，b端与MN棒上的一点接触，此时ab与MN间的夹角为。空间存在着方向垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现使ab棒以O为轴逆时针匀速转动半周，角速度大小为ω，转动过程中与MN棒接触良好，两金属棒及导线的