2021高考物理一轮复习 第9章第2讲《法拉第电磁感应定律自感和涡流》试题 新人教版.doc

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1、用心爱心专心-1-第九章第九章第二讲第二讲法拉第电磁感应定法拉第电磁感应定律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 小题，每小题小题，每小题 7 分，共分，共 35 分分)1.假如宇航员登月后假如宇航员登月后，想探测一下月球的表面是否有磁场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小线圈，则下列推断正确的是()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.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

2、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.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.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：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，回路中有感应电磁感应现象产生的条件是：穿

3、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 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 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 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 正确；将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内正

4、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，或为另一恒定值，所以，或为另一恒定值，所以 D 选选项错误项错误.答案：答案：C2.图图 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、b 导线导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘转动铜盘，就

5、可以使闭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，匀强磁场的磁感应强，匀强磁场的磁感应强度为度为 B，回路总电阻为，回路总电阻为 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用心爱心专心-2-角速度为角速度为.则下列说法正确的是则下列说法正确的是()图图 1A.回路中有大小和方向周期性变化的电流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，且等于回路中电流大小恒定，且等于BL2RC.回路中电流方向不变，且从回路中电流方向不变，且从 b 导线流进灯泡，再从导线流进灯泡，再从 a 导线流向旋转的铜盘导线流向旋转的铜盘D.若将匀强

6、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：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个相同的电源并联对外供电，电流方向由电流方向由 b 经灯泡再从经灯泡再从 a 流向铜盘流向铜盘，方向不变方向不变，C

7、 对对，A错错.回路中感应电动势为回路中感应电动势为 EBL v12BL2，所以电流，所以电流 IERBL22R，B 错错.当铜盘不动，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，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，D 错错.答案：答案：C3.一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在磁场中，如图如图 2 所示所示，线圈平线圈平面与磁场方向成面与磁场方向成 60角角，磁感应强度随时间均匀变化磁感应强度随时间均匀变化，下列方法可使感应电下列方法可使感应电流增加一倍的是流增加一倍的是()A.把线圈匝数增加一

8、倍把线圈匝数增加一倍图图 2B.把线圈面积增加一倍把线圈面积增加一倍C.把线圈半径增加一倍把线圈半径增加一倍D.改变线圈与磁场方向的夹角改变线圈与磁场方向的夹角解析：解析：设导线的电阻率为设导线的电阻率为，横截面积为，横截面积为 S0，线圈的半径为，线圈的半径为 r，则，则IERntRnr2Btsinn2rS0S0r2Btsin可见，将可见，将 r 增加一倍，增加一倍，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，sin不能变为原来不能变为原来的的 2 倍倍(因因 sin最大值为最大值为 1)，若将线圈的面积增加一倍若将线圈的面积增加一倍，半径半径 r 增

9、加增加(21)倍倍，电流增加电流增加用心爱心专心-3-(21)倍，倍，I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 项正确项正确.答案：答案：C4.(2009安徽高考安徽高考)如图如图 3 甲所示甲所示，一个电阻为一个电阻为 R、面积为面积为 S 的矩形导线框的矩形导线框 abcd，水平放置在水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为匀强磁场中，磁场的磁感应强度为 B，方向与，方向与 ad 边垂直并与线框平面成边垂直并与线框平面成 45角，角，o、o分分别是别是 ab 边和边和 cd 边的中点边的中点.现将线框右半边现将线框右半边 obco绕绕 oo逆时针旋转逆时针旋转 90

10、到图乙所示位置到图乙所示位置.在在这一过程中，导线中通过的电荷量是这一过程中，导线中通过的电荷量是()图图 3A.2BS2RB.2BSRC.BSRD.0解析解析：甲图中甲图中，磁通量磁通量122BS，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 qR2BS2R，A 正确正确.答案：答案：A5.如图如图 4 所示，长为所示，长为 L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为 C 的平行的平行板电容器上板电容器上，P、Q 为电容器的两个极板为电容器的两个极板，磁场垂磁场垂 直于环面向里直于环面向里，磁感应强度磁感应强度以

11、以 BB0Kt(K0)随时间变随时间变化，化，t0 时，时，P、Q 两板电势相等两板电势相等.两板间的距离两板间的距离远小于环的半径，经时间远小于环的半径，经时间 t 电容器电容器 P 板板()A.不带电不带电B.所带电荷量与所带电荷量与 t 成正比成正比图图 4C.带正电，电荷量是带正电，电荷量是KL2C4D.带负电，电荷量是带负电，电荷量是KL2C4解析解析：磁感应强度以磁感应强度以 BB0Kt(K0)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 EtSBtKS，而而 SL24，经时间经时间 t 电容器电容器 P 板所带电荷量板所带电荷量 QECKL2C4；由楞次定律知电

12、容器由楞次定律知电容器 P用心爱心专心-4-板带负电，故板带负电，故 D 选项正确选项正确.答案：答案：D二、双项选择题二、双项选择题(本题共本题共 5 小题，共小题，共 35 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 分，只选一个且正确的得分，只选一个且正确的得 2 分，有选错或不答的得分，有选错或不答的得 0 分分)6.如图如图 5 所示，矩形线圈所示，矩形线圈 abcd 的边长分别是的边长分别是 abL，adD，线圈，线圈与磁感应强度为与磁感应强度为 B 的匀强磁场平行，线圈以的匀强磁场平行，线圈以 ab

13、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.t0 时线圈的感应电动势为零时线圈的感应电动势为零图图 5B.转过转过 90时线圈的感应电动势为零时线圈的感应电动势为零C.转过转过 90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12BLDD.转过转过 90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2BLD解析解析：A、B 两选项中都是瞬时感应电动势两选项中都是瞬时感应电动势，用用 EBLv 求解比较方便求解比较方便，t0 时时，只有只有 cd边切割磁感线边切割磁感

14、线，感应电动势感应电动势 E1BLvBLDBS0，A 错错；转过转过 90时时，线圈的四条线圈的四条边均不切割磁感线边均不切割磁感线，E20，B 正确正确；C、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 Et较方便较方便，转过转过 90的过程中的过程中，穿过线圈的磁通量由穿过线圈的磁通量由 0 变为变为BLD.转过转过 90所用时间所用时间tT42/42，故平均电动势为：，故平均电动势为：EtBLD22BLD，故，故 C 错错 D 正确正确.答案：答案：BD7.如图如图 6 所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒导体棒 a

15、b 与与电路接触良好电路接触良好.当导体棒当导体棒 ab 在外力在外力 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，整个过程中，灯泡 L 未被未被烧毁，电容器烧毁，电容器 C 未被击穿，则该过程中未被击穿，则该过程中()图图 6A.感应电动势将变大感应电动势将变大B.灯泡灯泡 L 的亮度变大的亮度变大用心爱心专心-5-C.电容器电容器 C 的上极板带负电的上极板带负电D.电容器两极板间的电场强度将减小电容器两极板间的电场强度将减小解析：解析：当导体棒当导体棒 ab 在外力在外力 F 作用下从左向右做匀加

16、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 端的端的电势高，电容器电势高，电容器 C 的上极板带正电；由公式的上极板带正电；由公式 EBlv，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 的亮度变大，由的亮度变大，由 EU/d，电容器两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、B 正确，正确，C、D 错错.答案：答案：AB8.如图如图 7 所示，所示，E 为电池，为电池，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，D1、D2是两个规格相

17、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 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.刚闭合开关刚闭合开关 S 的瞬间的瞬间，通过通过 D1、D2的电流大小相等的电流大小相等B.刚闭合开刚闭合开关关 S 的瞬间，通过的瞬间，通过 D1、D2的电流大小不相等的电流大小不相等C.闭合开关闭合开关 S 待电路达到稳定，待电路达到稳定，D1熄灭，熄灭，D2亮度始终不变亮度始终不变图图 7D.闭合开关闭合开关 S 待电路达到稳定，再将待电路达到稳定，再将 S 断开瞬间，断开瞬间，D2立即熄灭，立即熄灭，D1闪亮一下再

18、熄灭闪亮一下再熄灭解析：解析：开关开关 S 闭合的瞬间，线圈闭合的瞬间，线圈 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，且同时亮，同时亮，A 对对 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 D1短路，灯泡短路，灯泡D2获得更多电压，会更亮，获得更多电压，会更亮，C 错误；若断开开关错误；若断开开关 S，此时线圈与灯泡，此时线圈与灯泡 D1构成回路，继构成回路，继续对其供电，灯泡续对其供电，灯泡 D1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 D2无法形成回路将立即熄灭，无法

19、形成回路将立即熄灭，D对对.答案：答案：AD9.(2009福建高考福建高考)如图如图 8 所示，固定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，其右端接有阻值为，其右端接有阻值为 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 B 的匀强磁场中的匀强磁场中.一质量为一质量为 m(质质量分布均匀量分布均匀)的导体杆的导体杆 ab 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

20、直于杆的恒现杆在水平向左、垂直于杆的恒力力 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 时，速度恰好达到最大时，速度恰好达到最大(运动运动图图 8用心爱心专心-6-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，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.则此过程则此过程()A.杆的速度最大值为杆的速度最大值为(Fmg)RB2d2B.流过电阻流过电阻 R 的电荷量为的电荷量为BdlRrC.恒力恒力 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D.恒

21、力恒力 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：解析：当杆的速度达到最大时，安培力当杆的速度达到最大时，安培力 F安安B2d2vRr，杆受力平衡，故，杆受力平衡，故 FmgF安安0，所以所以 v(Fmg)(Rr)B2d2，选项，选项 A 错；流过电阻错；流过电阻 R 的电荷量为的电荷量为 qItRrBdlRr，选项选项 B 对；根据动能定理，恒力对；根据动能定理，恒力 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、安培力做功的代数和大于

22、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错错 D 对对.答案：答案：BD10.(2010佛山模拟佛山模拟)如图如图 9 所示，金属棒所示，金属棒 ab 置于水平放置的置于水平放置的 U 形形光滑导轨上光滑导轨上，在在 ef 右侧存在有界匀强磁场右侧存在有界匀强磁场 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 ef 左侧的无磁场区域左侧的无磁场区域 cdef 内有一半径很小的内有一半径很小的金属圆环金属圆环 L，圆环与导轨在同一平面内，圆环与导轨在同一平面内.当金属棒当金属棒 ab 在水平恒在水平恒力力 F 作用下从磁场左边界作用下从磁场左边界 ef 处

23、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 9A.圆环圆环 L 有收缩趋势有收缩趋势B.圆环圆环 L 有扩张趋势有扩张趋势C.圆环内产生的感应电流变大圆环内产生的感应电流变大D.圆环内产生的感应电流变小圆环内产生的感应电流变小解析：解析：由于金属棒由于金属棒 ab 在恒力在恒力 F 的作用下向右运动，则的作用下向右运动，则 abdc 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，通过圆环用心爱心专心-7-的

24、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 项正确；随着金属棒速度的增大，感应电动势、感应电流、安培项正确；随着金属棒速度的增大，感应电动势、感应电流、安培力随之增大，故力随之增大，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，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，所以在圆环中产生的感应电流不断减小，故所以在圆环中产生的感应电流不断减小，故 D 正确正确.答案：答案：AD三、非选择题三、非选择题(本题共本题共

25、 2 小题，共小题，共 30 分分)11.(14 分分)(2009广东高考广东高考)如图如图 10(a)所示，一个电阻值为所示，一个电阻值为 R、匝数为、匝数为 n 的圆形金属线圈与阻的圆形金属线圈与阻值为值为 2R 的电阻的电阻 R1连接成闭合回路连接成闭合回路.线圈的半径为线圈的半径为 r1，在线圈中半径为，在线圈中半径为 r2的圆形区域内存的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度磁感应强度 B 随时间随时间 t 变化的关系图线如图变化的关系图线如图(b)所示所示.图线与横、纵轴的截距分别为图线与横、纵轴的截距分别为 t0和和 B0.导线的电阻

26、不计导线的电阻不计.求求 0 至至 t1时间内：时间内：图图 10(1)通过电阻通过电阻 R1上的电流大小和方向；上的电流大小和方向；(2)通过电阻通过电阻 R1上的电荷量上的电荷量 q 及电阻及电阻 R1上产生的热量上产生的热量.解析：解析：(1)由图象分析可知，由图象分析可知，0 至至 t1时间内时间内BtB0t0由法拉第电磁感应定律有由法拉第电磁感应定律有 EntnBtS，而，而 Sr22由闭合电路欧姆定律有由闭合电路欧姆定律有 I1ER1R联立以上各式解得联立以上各式解得通过电阻通过电阻 R1上的电流大小为上的电流大小为 I1nB0r223Rt0由楞次定律可判断通过电阻由楞次定律可判断

27、通过电阻 R1上的电流方向为从上的电流方向为从 b 到到 a(2)通过电阻通过电阻 R1上的电荷量上的电荷量 qI1t1nB0r22t13Rt0用心爱心专心-8-电阻电阻 R1上产生的热量上产生的热量 QI21R1t12n2B202r42t19Rt20答案：答案：(1)nB0r223Rt0，ba(2)nB0r22t13Rt0，2n2B202r42t19Rt2012.(16 分分)如图如图 11 所示，所示，MN、PQ 是相互交叉成是相互交叉成 60角的光滑金属导轨，角的光滑金属导轨，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

28、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 ab 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 的作用下沿导轨以速度的作用下沿导轨以速度 v0向左匀速运动向左匀速运动.已知在已知在导体棒运动的过程中，弹簧始终处于弹性限度内导体棒运动的过程中，弹簧始终处于弹性限度内.磁感应强度的大磁感应强度的大小为小为 B，方向如图所示，方向如图所示.当导体棒运动到当导体棒运动到 O 点时，弹簧恰好处于点时，弹簧恰好处于原长，导轨和导体棒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，导体棒

29、，导体棒 ab 的质量为的质量为 m.求：求：图图 11(1)导体棒导体棒 ab 第一次经过第一次经过 O 点前，通过它的电流大小；点前，通过它的电流大小；(2)弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数 k；(3)从导体棒第一次经过从导体棒第一次经过 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 ab 中产生的热量中产生的热量.解析：解析：(1)设棒设棒 ab 在导轨之间的长度为在导轨之间的长度为 l，由欧姆定律得，由欧姆定律得 IBlv03lrBv03r.(2)设设 O 点到棒点到棒 ab 距离为距离为 x，则棒，则棒 ab 的有效长度的有效长度 l2xtan302 33x，因为棒，因为棒 ab 做匀速做匀速运动，所以运动，所以 kxBIl，所以，所以 kBIlxBBv03r2 33xx2 3B2v09r.(3)导体棒最终只能静止于导体棒最终只能静止于 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 Q12mv20，则则 QabQ3mv206答案：答案：(1)Bv03r(2)2 3B2v09r(3)mv206