高考物理总复习 第十章 电磁感应 第2课时 法拉第电磁感应定律 自感和涡流课时训练 教科版-教科版高三全册物理试题.doc

第2课时法拉第电磁感应定律自感和涡流1.(2018·大连模拟)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(C)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,电容器带电荷量为零,选项A,B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,对电容器充电,a板带正电,选项C正确,D错误.2.(多选)如图所示,闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则(BD)A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,环滚上的高度等于hC.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h解析:若是匀强磁场,金属环中无涡流产生,无机械能损失,故选项A错误,B正确.若是非匀强磁场,金属环中有涡流产生,机械能损失转化为内能,故选项C错误,D正确.3.(2018·宜春模拟)(多选)如图所示,是高频焊接机原理示意图,线圈中通一高频电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量的热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法中正确的是(AD)A.交变电流的频率越高,焊缝处的温度升高得越快B.交变电流的频率越低,焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大解析:线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流的大小与感应电动势有关,电流变化的频率越高,电流变化得越快,感应电动势越大,选项A正确,B错误;工件上焊缝处的电阻大,电流产生的热量就多,选项C错误,D正确.4.(2018·铜仁市模拟)用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m,正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,如图所示.当磁感应强度以10 T/s的变化率增强时,线框中a,b两点间的电势差是(B)A.Uab=0.1 VB.Uab=-0.1 VC.Uab=0.2 VD.Uab=-0.2 V解析:正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势,从而在线框中有感应电流产生,把左半部分线框看成电源,其电动势为E,内电阻为,其等效电路如图所示.则a,b两点间的电势差即为电源的路端电压,设l是边长,且依题意知=10 T/s.由E=得E= V=0.2 V所以U=IR=·R=× V=0.1 V,由于a点电势低于b点电势,故Uab=-0.1 V,故B正确,A,C,D错误.5.(2018·石家庄模拟)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的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(D)A.由c到d,I=B.由d到c,I=C.由c到d,I=D.由d到c,I=解析:由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Br2,所以通过电阻R的电流大小是I=,D正确.6.(2017·西宁二模)(多选)如图所示,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,导轨间距为L=1 m,其右端连接有定值电阻R=2 ,整个装置处于垂直导轨平面、磁感应强度B=1 T的匀强磁场中.一质量m=2 kg的金属棒在恒定的水平拉力F=10 N的作用下,在导轨上由静止开始向左运动,运动中金属棒始终与导轨垂直.导轨及金属棒的电阻不计,下列说法正确的是(ACD)A.产生的感应电流方向在金属棒中由a指向bB.金属棒向左做先加速后减速运动直到静止C.金属棒的最大加速度为5 m/s2D.水平拉力的最大功率为200 W解析:金属棒向左运动切割磁感线,根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由ab,A正确;金属棒所受的安培力先小于拉力,棒做加速运动,后等于拉力做匀速直线运动,速度达到最大,B错误;根据牛顿第二定律得F-=ma,可知棒的速度v增大,加速度a减小,所以棒刚开始运动时加速度最大,最大加速度amax= m/s2=5 m/s2,C正确;当棒的加速度a=0时速度最大,设最大速度为vmax,则有F=,所以vmax= m/s=20 m/s,所以水平拉力的最大功率Pmax=Fvmax=10×20 W=200 W,D正确.7.(2018·哈密市校级模拟)线圈所围的面积为0.1 m2,线圈电阻为 1 .规定线圈中感应电流I的正方向从上往下看是顺时针方向,如图(甲)所示.磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图(乙)所示.则以下说法正确的是(C)A.在时间05 s内,I的最大值为0.1 AB.在4 s末,I的方向为正C.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量为0.01 CD.第3 s内,线圈的发热功率最大解析:由题图(乙)看出,在0 s时图线的斜率最大,B的变化率最大,根据闭合电路欧姆定律得,I=,0 s时刻磁感应强度变化率为0.1,则最大电流I= A=0.01 A,故A错误.在4 s末,穿过线圈的磁场方向向上,磁通量减小,则根据楞次定律判断得知,I的方向为逆时针方向,即为负方向,故B错误.前2 s内,通过线圈某截面的总电荷量q= C=0.01 C,故C正确;第3 s内,B没有变化,线圈中没有感应电流产生,则线圈的发热功率为0,故D错误.8.(2018·张家口校级模拟)如图(甲)所示,导体棒MN置于水平导轨上,PQMN所围的面积为S,PQ之间有阻值为R的电阻,不计导轨和导体棒的电阻.导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场,规定磁场方向竖直向上为正,在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图(乙)所示,导体棒MN始终处于静止状态.下列说法正确的是(B)A.在0t0和t02t0时间内,导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B.在0t0内,通过导体棒的电流方向为N到MC.在t02t0内,通过电阻R的电流大小为D.在02t0时间内,通过电阻R的电荷量为解析:在0t0时间内磁通量在减小,则导体棒有向右运动的趋势,摩擦力水平向左.在t02t0时间内磁通量增大,同理可判断导体棒有向左运动的趋势,摩擦力水平向右,选项A错误;0t0内竖直向上的磁通量减小,根据楞次定律,感应电流的方向由N到M,选项B正确;导体棒MN始终静止,与导轨围成的面积不变,根据电磁感应定律可得感应电动势E=S,即感应电动势与Bt图像斜率成正比,0t0的感应电流大小I1=S=S,t02t0的感应电流大小I2=S=S,选项C错;在02t0时间内,通过电阻R的电荷量Q=,选项D错.9.(2018·南昌模拟)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,磁场方向垂直于环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)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,电容器的P极板(D)A.不带电 B.所带电荷量与t成正比C.带正电,电荷量是D.带负电,电荷量是解析:磁感应强度均匀增加,回路中产生的充电电流的方向为逆时针方向,Q板带正电,P板带负电,A错误;由于E=·S=K·R2,而L= 2R,R=,解得E=.电容器上的电荷量Q=CE=,B,C错误,D正确.10.(2017·潍坊一模)(多选)如图(甲)所示,线圈两端a,b与一电阻R相连.线圈内有垂直线圈平面向里的磁场,t=0时起,穿过线圈的磁通量按图(乙)所示规律变化.下列说法正确是(AC)A.时刻,R中电流方向由a到bB.t0时刻,R中电流方向由a到bC.0t0时间内R中的电流是t02t0时间内的D.0t0时间内R产生的焦耳热是t02t0时间内的解析:时刻,线圈中向里的磁通量在增加,根据楞次定律,感应电流沿逆时针方向,所以R中电流方向由a到b,故A正确;t0时刻,线圈中向里的磁通量在减少,根据楞次定律,感应电流沿顺时针方向,R中的电流方向由b到a,故B错误;0t0时间内感应电动势E1=;t02t0时间内感应电动势E2=;由欧姆定律I=,知0t0时间内R中的电流是t02t0时间的,故C正确;根据焦耳定律Q=I2Rt,知0t0时间内R产生的焦耳热是t02t0时间内的,故D错误.11.导学号 58826213(2017·泰安二模)(多选)如图(甲)所示,间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,轨道左侧连接一定值电阻R.垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动,F随t变化的规律如图(乙)所示.在0t0时间内,棒从静止开始做匀加速直线运动.(乙)图中t0,F1,F2为已知,棒和轨道的电阻不计.则(BD)A.在t0以后,导体棒一直做匀加速直线运动B.在t0以后,导体棒先做加速,最后做匀速直线运动C.在0t0时间内,导体棒的加速度大小为D.在0t0时间内,通过导体棒横截面的电荷量为解析:因在0t0时间内棒做匀加速直线运动,故在t0时刻F2大于棒所受的安培力,在t0以后,外力保持F2不变,安培力逐渐变大,导体棒做加速度越来越小的加速运动,当加速度a=0,即导体棒所受安培力与外力F2大小相等后,导体棒做匀速直线运动,故A错误,B正确;设在0t0时间内导体棒的加速度为a,导体棒的质量为m,t0时刻导体棒的速度为v,根据牛顿运动定律,t=0时有F1=ma,t=t0时有F2-=ma而v=at0,由此得a=,故C错误;在0t0内,导体棒ab扫过面积S=L·a=,则通过导体横截面的电荷量q=,故D正确.12.导学号 58826214(2018·济南模拟)(多选)如图,两根电阻不计的足够长的光滑金属导轨MN,PQ,间距为L,两导轨构成的平面与水平面成角.金属棒ab,cd用绝缘轻绳连接,其电阻均为R,质量分别为m和2m.沿斜面向上的外力F作用在cd上使两棒静止,整个装置处在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,重力加速度大小为g.将轻绳烧断后,保持F不变,金属棒始终与导轨垂直且接触良好.则(AD)A.轻绳烧断瞬间,cd的加速度大小a=gsin B.轻绳烧断后,cd做匀加速运动C.轻绳烧断后,任意时刻两棒运动的速度大小之比vabvcd=12D.棒ab的最大速度vabm=解析:轻绳烧断前,对两金属棒组成的整体,有F=(m+2m)gsin =3mgsin ,轻绳烧断瞬间,对cd有F-2mgsin =2ma解得a=gsin ,故A正确;随着速度的变化,电动势不断变化,电流不断变化,安培力不断变化,加速度不断变化,所以cd棒不可能做匀加速运动,故B错误;两金属棒组成的系统合力为0,动量守恒,所以有0=mvab-2mvcd,得vabvcd=21,故C错误;回路总电动势E=BLvab+BLvcd,因为vab=2vcd,由闭合电路欧姆定律得I=,当棒ab速度最大时,有BIL=mgsin ,则得vabm=,故D正确.13.导学号 58826215(2018·河北邢台模拟)如图1所示,在磁感应强度B=1.0 T的有界匀强磁场中(MN为边界),用外力将边长为L=10 cm的正方形金属线框向右匀速拉出磁场,已知在线框拉出磁场的过程中,ab边受到的磁场力F随时间t变化的关系如图2所示,bc边刚离开磁场的时刻为计时起点(即此时t=0).求:(1)将金属框拉出的过程中产生的热量Q;(2)线框的电阻R.解析:(1)由图像可知,当t=0时刻ab边的受力最大,为F1=BIL=0.02 N则I= A=0.2 A线框匀速运动,其ad边受到的安培力为阻力,大小即为F1,由能量守 恒得Q=W安=F1L=0.02×0.1 J=2.0×10-3 J.(2)根据焦耳定律,有Q=I2Rt则R= =1.0 .答案:(1)2.0×10-3 J(2)1.0 14.导学号 58826216(2018·南通模拟)如图所示,两足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后,流经电流表的电流逐渐减小,最终稳定为I.整个运动过程中,导体棒与导轨接触良好,且始终保持水平,不计导轨的电阻.求:(1)磁感应强度的大小B;(2)电流稳定后,导体棒运动速度的大小v;(3)流经电流表电流的最大值Im.解析:(1)电流稳定后,导体棒做匀速运动,安培力与重力平衡,则有BIL=mg,解得B=.(2)电流稳定后,感应电动势E=BLv=,又感应电流I=,解得v=.(3)由题意知,导体棒刚进入磁场时的速度最大,产生的感应电流最大,设最大速度为vm.对于自由下落的过程,根据机械能守恒得mgh=m感应电流的最大值Im=代入解得,Im=.答案:(1)(2)(3)