广东2011高考物理一轮复习 第九章第二讲法拉第电磁感应定律自感和涡流试题高三 .doc

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1、第九章第九章第二讲第二讲法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律自感和涡流自感和涡流一、单项选择题一、单项选择题(本题共本题共 5 5 小题，每小题小题，每小题 7 7 分，共分，共 3535 分分)1.1.假如宇航员登月后，想探测一下月球的表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一假如宇航员登月后，想探测一下月球的表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是个小线圈，则下列推断正确的是()A.A.直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无B.B.将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无

2、示数，则可判断将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场月球表面无磁场C.C.将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场月球表面有磁场D.D.将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示将电流表与线圈组成闭合电路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场数，则可判断月球表面无磁场解析：电磁感应现象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应解析：电磁感应现

3、象产生的条件是：穿过闭合回路的磁通量发生改变时，回路中有感应电流产生电流产生.选项选项 A A 中中，即使有一个恒定的磁场即使有一个恒定的磁场，也不会有示数也不会有示数，所以所以 A A 错误错误；同理同理，如果如果将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，也不能判断出没有磁场，因为穿过线圈的磁通量可能是恒定的，所以选项有磁场，因为穿过线圈的磁通量可能是恒定的，所以选项 B B 错误；但是有示数则说明一错误；但是有示数则说明一定是有磁场的，所以选项定是有磁场的，所以选项 C C 正确；将电流表与线圈

4、组成闭合回路，使线圈在某一平面内正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，电流表也没有示数，只说明通过闭合回路的磁通量不变，该磁通量可沿各个方向运动，电流表也没有示数，只说明通过闭合回路的磁通量不变，该磁通量可能为能为 0 0，或为另一恒定值，所以，或为另一恒定值，所以 D D 选项错误选项错误.答案：答案：C C2.2.图图 1 1 所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理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；图中将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中 a a、b b 导线导线与铜盘的中轴线处在同一竖

5、直平面内；转动铜盘，就可以使闭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合电路获得电流.若图中铜盘半径为若图中铜盘半径为 L L，匀强磁场的磁感应强，匀强磁场的磁感应强度为度为 B B，回路总电阻为，回路总电阻为 R R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的()图图 1 1B.B.回路中电流大小恒定，且等于回路中电流大小恒定，且等于BLBL2 2R RC.C.回路中电流方向不变，且从回路中电流方向不变，且从b b导线流进灯泡，再从导线流进灯泡，再从a a导线流向旋转的铜盘导线流向旋转的铜盘D.D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁

6、场，不转动铜盘，灯泡中也会有若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过电流流过解析：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，每根金属棒解析：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，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由个相同的电源并联对外供电，电流方向由b b经灯泡再从经灯泡再从aEaEBLBL v v1 12 2B BL L2 2，所以电流，所以电流I I

7、E ER RB BL L2 22R2R，B B 错错.当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流当铜盘不动，磁场按正弦规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，通过灯泡，D D 错错.答案：答案：C C3.3.一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中，如图一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中，如图 2 2 所示，线圈平所示，线圈平面与磁场方向成面与磁场方向成 6060角，磁感应强度随时间均匀变化，下列方法可使感应电角，磁感应强度随时间均匀变化，下列方法可使感应电流增加一倍的是流增加一倍的是()图图 2 2解析：设导线的电阻率为解析：设导线的电阻率为，横截

8、面积为，横截面积为S S0 0，线圈的半径为，线圈的半径为r r，则，则I IE ER Rn nt tR Rn nr r2 2B Bt tsinsinn n2 2r rS S0 0S S0 0r r2 2B Bt tsinsin可见，将可见，将r r增加一倍，增加一倍，I I增加一倍，将线圈与磁场方向的夹角改变时，增加一倍，将线圈与磁场方向的夹角改变时，sinsin不能变为原不能变为原来的来的 2 2 倍倍(因因 sinsin最大值为最大值为 1)1)，若将线圈的面积增加一倍，半径，若将线圈的面积增加一倍，半径r r增加增加(2 21)1)倍，电倍，电流增加流增加(2 21)1)倍，倍，I I

9、与线圈匝数无关与线圈匝数无关.综上所述，只有综上所述，只有 D D 项正确项正确.答案：答案：C C4.4.(2009(2009安徽高考安徽高考)如图如图 3 3 甲所示，一个电阻为甲所示，一个电阻为R R、面积为、面积为S S的矩形导线框的矩形导线框abcdabcd，水平放，水平放置在匀强磁场中置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为磁场的磁感应强度为B B，方向与方向与adad边垂直并与线框平面成边垂直并与线框平面成 4545角角，o o、o o分别是分别是abab边和边和cdobcocdobco绕绕oooo逆时针旋转逆时针旋转 9090到图乙所示位置到图乙所示位置.在这一过程中，导在这一过程中

10、，导线中通过的电荷量是线中通过的电荷量是()图图 3 3A.A.2 2BSBS2R2RB.B.2 2BSBSR RC.C.BSBSR R解析解析：甲图中甲图中，磁通量磁通量1 12 22 2BSBS，乙图中穿过线圈的磁通量等于零乙图中穿过线圈的磁通量等于零，根据公式得根据公式得 q qR R2 2BSBS2R2R，A A 正确正确.答案：答案：A A5.5.如图如图 4 4 所示，长为所示，长为L L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C C的平行的平行板电容器上，板电容器上，P P、Q Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度为电容

11、器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以以B BB B0 0KtKt(K K0)0)随时间变化，随时间变化，t t0 0 时，时，P P、Q Q远小于环的半径，经时间远小于环的半径，经时间t t电容器电容器P P板板()A.A.不带电不带电t t成正比成正比图图 4 4C.C.带正电，电荷量是带正电，电荷量是KLKL2 2C C4 4D.D.带负电，电荷量是带负电，电荷量是KLKL2 2C C4 4解析解析：磁感应强度以磁感应强度以B BB B0 0KtKt(K K0)0)随时间变化随时间变化，由法拉第电磁感应定律由法拉第电磁感应定律E Et tS SB Bt tKSKS，而，而S SL

12、 L2 24 4，经时间，经时间t t电容器电容器P P板所带电荷量板所带电荷量Q QECECKLKL2 2C C4 4；由楞次定律知电容器；由楞次定律知电容器P P板带负电，故板带负电，故 D D 选项正确选项正确.答案：答案：D D二、双项选择题二、双项选择题(本题共本题共 5 5 小题，共小题，共 3535 分分.在每小题给出的四个选项中，只有两个选项正确在每小题给出的四个选项中，只有两个选项正确，全部选对的得全部选对的得 7 7 分，只选一个且正确的得分，只选一个且正确的得 2 2 分，有选错或不答的得分，有选错或不答的得 0 0 分分)6.6.如图如图 5 5 所示，矩形线圈所示，矩

13、形线圈abcdabcd的边长分别是的边长分别是ababL L，adadD D，线圈，线圈与磁感应强度为与磁感应强度为B B的匀强磁场平行，线圈以的匀强磁场平行，线圈以abab边为轴做角速度边为轴做角速度为为的匀速转动，下列说法正确的是的匀速转动，下列说法正确的是(从图示位置开始计时从图示位置开始计时)()()A.A.t t0 0 时线圈的感应电动势为零时线圈的感应电动势为零图图 5 5B.B.转过转过 9090时线圈的感应电动势为零时线圈的感应电动势为零C.C.转过转过 9090的过程中线圈中的平均感应电动势为的过程中线圈中的平均感应电动势为1 12 2BLDBLDD.D.转过转过 9090的

14、过程中线圈中的平均感应电动势为的过程中线圈中的平均感应电动势为2 2BLDBLD解析：解析：A A、B B 两选项中都是瞬时感应电动势，用两选项中都是瞬时感应电动势，用E EBLvBLv求解比较方便，求解比较方便，t t0 0 时，只有时，只有c cd d边切割磁感线边切割磁感线，感应电动势感应电动势E E1 1BLvBLvBLBLD DBSBS0 0，A A错错；转过转过 9090时时，线圈的四线圈的四条边均不切割磁感线条边均不切割磁感线，E E2 20 0，B B正确正确；C C、D D 两选项求的都是平均感应电动势两选项求的都是平均感应电动势，用用E Et t较方便，转过较方便，转过 9

15、090的过程中，穿过线圈的磁通量由的过程中，穿过线圈的磁通量由 0 0 变为变为BLDBLD.转过转过 9090所用时间所用时间t tT T4 42 2/4 42 2，故平均电动势为：，故平均电动势为：E Et tBLDBLD2 22 2BLDBLD，故，故 C C 错错 D D 正确正确.答案：答案：BDBD7.7.如图如图 6 6 所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒abab与与abab在外力在外力F F作用下从左向右做匀加速直作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，

16、整个过程中，灯泡L L未被未被烧毁，电容器烧毁，电容器C C未被击穿，则该过程中未被击穿，则该过程中()图图 6 6L L的亮度变大的亮度变大C C的上极板带负电的上极板带负电解析：当导体棒解析：当导体棒abab在外力在外力F F作用下从左向右做匀加速直线运动时，由右手定则，导体作用下从左向右做匀加速直线运动时，由右手定则，导体棒棒a a端的电势高，电容器端的电势高，电容器C C的上极板带正电；由公式的上极板带正电；由公式E EBlvBlv，感应电动势将变大，导，感应电动势将变大，导体棒两端的电压变大，灯泡体棒两端的电压变大，灯泡L L的亮度变大，由的亮度变大，由E EU U/d d，电容器两

17、极板间的电场强度将，电容器两极板间的电场强度将变大变大.故故 A A、B B 正确，正确，C C、D D 错错.答案：答案：ABAB8.8.如图如图 7 7 所示，所示，E E为电池，为电池，L L是电阻可忽略不计、自感系数足够大是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，的线圈，D D1 1、D D2 2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S S 是是控制电路的开关控制电路的开关.对于这个电路，下列说法中正确的是对于这个电路，下列说法中正确的是()A A.刚闭合开关刚闭合开关 S S 的瞬间，通过的瞬间，通过D D1 1、D D2 2的电流大小相等的电流大

18、小相等B.B.刚闭合开关刚闭合开关 S S 的瞬间，通过的瞬间，通过D D1 1、D D2 2的电流大小不相等的电流大小不相等C.C.闭合开关闭合开关 S S 待电路达到稳定，待电路达到稳定，D D1 1熄灭，熄灭，D D2 2亮度始终不变亮度始终不变图图 7 7D.D.闭合开关闭合开关 S S 待电路达到稳定，再将待电路达到稳定，再将 S S 断开瞬间，断开瞬间，D D2 2立即熄灭，立即熄灭，D D1 1闪亮一下再熄灭闪亮一下再熄灭解析：开关解析：开关 S S 闭合的瞬间，线圈闭合的瞬间，线圈L L可看做暂时的断路，故通过两灯泡的电流相等，且可看做暂时的断路，故通过两灯泡的电流相等，且同时

19、亮，同时亮，A A 对对 B B 错；电路稳定后，由于线圈直流电阻忽略不计，将灯泡错；电路稳定后，由于线圈直流电阻忽略不计，将灯泡D D1 1短路，灯泡短路，灯泡D D2 2获得更多电压，会更亮，获得更多电压，会更亮，C C 错误；若断开开关错误；若断开开关 S S，此时线圈与灯泡，此时线圈与灯泡D D1 1构成回路，继构成回路，继续对其供电，灯泡续对其供电，灯泡D D1 1将闪亮一下后再逐渐熄灭，灯泡将闪亮一下后再逐渐熄灭，灯泡D D2 2无法形成回路将立即熄灭，无法形成回路将立即熄灭，D D对对.答案：答案：ADAD9.9.(2009(2009福建高考福建高考)如图如图 8 8 所示，固定

20、放置在同一水平面内的两根平行所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为长直金属导轨的间距为d d，其右端接有阻值为，其右端接有阻值为R R的电阻，整个装置的电阻，整个装置处在竖直向上的磁感应强度大小为处在竖直向上的磁感应强度大小为BmBm(质质量分布均匀量分布均匀)的导体杆的导体杆abab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为触，杆与导轨之间的动摩擦因数为.现杆在水平向左、垂直于杆的恒现杆在水平向左、垂直于杆的恒力力F F作用下从静止开始沿导轨运动距离作用下从静止开始沿导轨运动距离l l时，速度恰好达到最大时，速度

21、恰好达到最大(运动运动图图 8 8过程中杆始终与导轨保持垂直过程中杆始终与导轨保持垂直).).设杆接入电路的电阻为设杆接入电路的电阻为r r，导轨电阻，导轨电阻不计，重力加速度大小为不计，重力加速度大小为g g.则此过程则此过程()(F(Fmg)Rmg)RB B2 2d d2 2R R的电荷量为的电荷量为BdlBdlR Rr rF F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量F F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量解析：当杆的速度达到最大时，安培力解析：当杆的速度达到最大时，安培力F F安安B B2 2

22、d d2 2v vR Rr r，杆受力平衡，故，杆受力平衡，故F FmgmgF F安安0 0，所以所以v v(F(Fmg)(Rmg)(Rr)r)B B2 2d d2 2，选项，选项 A A 错；流过电阻错；流过电阻R R的电荷量为的电荷量为q qItItR Rr rBdlBdlR Rr r，选项选项 B B 对；根据动能定理，恒力对；根据动能定理，恒力F F、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化、安培力、摩擦力做功的代数和等于杆动能的变化量量，由于摩擦力做负功由于摩擦力做负功，所以恒力所以恒力F F、安培力做功的代数和大于杆动能的变化量安培力做功的代数和大于杆动能的变化量，选项选项 C

23、C错错 D D 对对.答案：答案：BDBD10.10.(2010(2010佛山模拟佛山模拟)如图如图 9 9 所示，金属棒所示，金属棒abab置于水平放置的置于水平放置的U U形形光滑导轨上，在光滑导轨上，在efef右侧存在有界匀强磁场右侧存在有界匀强磁场B B，磁场方向垂直导，磁场方向垂直导轨平面向下，在轨平面向下，在efef左侧的无磁场区域左侧的无磁场区域cdefcdef内有一半径很小的内有一半径很小的金属圆环金属圆环LabLab在水平恒在水平恒力力F F作用下从磁场左边界作用下从磁场左边界efef处由静止开始向右运动后，下列处由静止开始向右运动后，下列说法正确的是说法正确的是()图图 9

24、 9L L有收缩趋势有收缩趋势L L有扩张趋势有扩张趋势解析：由于金属棒解析：由于金属棒abab在恒力在恒力F F的作用下向右运动，则的作用下向右运动，则abdcabdc回路中产生逆时针方向的感回路中产生逆时针方向的感应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，通过圆环应电流，则在圆环处产生垂直于纸面向外的磁场，随着金属棒向右加速运动，通过圆环的磁通量将增大，由楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍通过圆环的磁通量的增的磁通量将增大，由楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍通过圆环的磁通量的增大大，A A 项正确项正确；随着金属棒速度的增大随着金属棒速度的增大，感应电动

25、势感应电动势、感应电流感应电流、安培力随之增大安培力随之增大，故金故金属棒所受合力逐渐减小，因此金属棒向右运动的加速度减小，磁通量的变化率减小，所属棒所受合力逐渐减小，因此金属棒向右运动的加速度减小，磁通量的变化率减小，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，故以在圆环中产生的感应电流不断减小，故 D D 正确正确.答案：答案：ADAD三、非选择题三、非选择题(本题共本题共 2 2 小题，共小题，共 3030 分分)11.(1411.(14 分分)(2009)(2009广东高考广东高考)如图如图 10(a)10(a)所示所示，一个电阻值为一个电阻值为R R、匝数为匝数为n n的圆形金属线圈与的圆形

26、金属线圈与阻值为阻值为 2 2R R的电阻的电阻R R1 1r r1 1，在线圈中半径为，在线圈中半径为r r2 2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度磁场，磁感应强度B B随时间随时间t t变化的关系图线如图变化的关系图线如图(b)(b)所示所示.图线与横、纵轴的截距分别图线与横、纵轴的截距分别为为t t0 0和和B B0 0t t1 1时间内：时间内：图图 1010(1)(1)通过电阻通过电阻R R1 1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)(2)通过电阻通过电阻R R1 1上的电荷量上的电荷量q q及电阻及电阻R R1

27、1上产生的热量上产生的热量.解析：解析：(1)(1)由图象分析可知，由图象分析可知，0 0 至至t t1 1时间内时间内B Bt tB B0 0t t0 0由法拉第电磁感应定律有由法拉第电磁感应定律有E En nt tn nB Bt tS S，而，而S Sr r2 22 2由闭合电路欧姆定律有由闭合电路欧姆定律有I I1 1E ER R1 1R R联立以上各式解得联立以上各式解得通过电阻通过电阻R R1 1上的电流大小为上的电流大小为I I1 1nBnB0 0r r2 22 23Rt3Rt0 0由楞次定律可判断通过电阻由楞次定律可判断通过电阻R R1 1上的电流方向为从上的电流方向为从b b到

28、到a a(2)(2)通过电阻通过电阻R R1 1上的电荷量上的电荷量q qI I1 1t t1 1nBnB0 0r r2 22 2t t1 13Rt3Rt0 0电阻电阻R R1 1上产生的热量上产生的热量Q QI I2 21 1R R1 1t t1 12n2n2 2B B2 20 02 2r r4 42 2t t1 19Rt9Rt2 20 0答案：答案：(1)(1)nBnB0 0r r2 22 23Rt3Rt0 0，b ba a(2)(2)nBnB0 0r r2 22 2t t1 13Rt3Rt0 0，2n2n2 2B B2 20 02 2r r4 42 2t t1 19Rt9Rt2 20 0

29、12.12.(16(16 分分)如图如图 1111 所示，所示，MNMN、PQPQ是相互交叉成是相互交叉成 6060角的光滑金属导轨，角的光滑金属导轨，O O是它们的交是它们的交点且接触良好点且接触良好.两导轨处在同一水平面内，并置于有理想边界的匀强磁场中两导轨处在同一水平面内，并置于有理想边界的匀强磁场中(图中经过图中经过O O点的虚线即为磁场的左边界点的虚线即为磁场的左边界).).导体棒导体棒abab与导轨始终保持良好接与导轨始终保持良好接触，并在弹簧触，并在弹簧S S的作用下沿导轨以速度的作用下沿导轨以速度v v0 0小为小为BOBO点时，弹簧恰好处于点时，弹簧恰好处于原长，导轨和导体棒

30、单位长度的电阻均为原长，导轨和导体棒单位长度的电阻均为r r，导体棒，导体棒abab的质量为的质量为m m.求：求：图图 1111(1)(1)导体棒导体棒abab第一次经过第一次经过O O点前，通过它的电流大小；点前，通过它的电流大小；(2)(2)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k k；(3)(3)从导体棒第一次经过从导体棒第一次经过O O点开始直到它静止的过程中，导体棒点开始直到它静止的过程中，导体棒 abab 中产生的热量中产生的热量.解析：解析：(1)(1)设棒设棒abab在导轨之间的长度为在导轨之间的长度为l l，由欧姆定律得，由欧姆定律得I IBlvBlv0 03lr3lrBvBv0 0

31、3r3r.(2)(2)设设O O点到棒点到棒abab距离为距离为x x，则棒，则棒abab的有效长度的有效长度l l2 2x xtan30tan302 2 3 33 3x x，因为棒，因为棒abab做做匀速运动，所以匀速运动，所以kxkxBIlBIl，所以，所以k kBIlBIlx xB BBvBv0 03r3r2 2 3 33 3x xx x2 2 3 3B B2 2v v0 09r9r.(3)(3)导体棒最终只能静止于导体棒最终只能静止于O O点点，故其动能全部转化为焦耳热故其动能全部转化为焦耳热，即即Q Q1 12 2mvmv2 20 0，则则Q QababQ Q3 3mvmv2 20 06 6答案：(1)Bv03r(2)2 3B2v09r(3)mv206