高考物理最后冲刺增分小题狂练:30.pdf
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1、小题狂练30法拉第电磁感应定律自感现象小题狂练 30小题是基础练小题提分快1.2019 河北省承德二中测试 如图所示,用相同导线绕成的两个单匝线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r,圆形匀强磁场B 的边缘恰好与a线圈重合,若磁场的磁感应强度均匀增大,开始时的磁感应强度不为 0,则()A任意时刻,穿过a、b 两线圈的磁通量之比均为1:4 Ba、b 两线圈中产生的感应电动势之比为1:2 Ca、b 两线圈中产生的感应电流之比为4:1 D相同时间内 a、b 两线圈产生的热量之比为2:1 答案:D解析:任意时刻,穿过a、b 两线圈的磁感线条数相等,磁通量相等,故磁通量之比为1:1,故 A 错误根据法拉
2、第电磁感应定律得:E B tS,S r2,因为 S相等,B t也相等,所以 a、b 两线圈中产生的感应电动势相等,感应电动势之比为1:1,故 B 错误线圈 a、b 的半径分别为 r 和 2r,周长之比为 1:2,电阻之比为 1:2,根据欧姆定律知 IER,得 a、b两线圈中产生的感应电流之比为2:1.故 C 错误根据焦耳定律得QE2Rt,相同时间内 a、b 两线圈产生的热量之比为 2:1,故 D 正确2.2019 湖南省衡阳八中模拟(多选)如图所示,均匀金属圆环的总电阻为 4R,磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环,金属杆OM的长为 l,阻值为 R,M 端与环接触良好,绕过圆心O 的转轴以恒
3、定的角速度 顺时针转动阻值为R 的电阻一端用导线和环上的A 点连接,A 点位于 O 点的正下方,另一端和转轴 O 处的端点相连接 下列判断正确的是()A金属杆 OM 旋转产生的感应电动势恒为Bl22B通过电阻 R 的电流的最小值为Bl28R,方向从 Q 到 P C通过电阻 R 的电流的最大值为Bl24R,且 P、Q 两点电势满足PQDO、M 两点间电势差绝对值的最大值为Bl23答案:AD解析:M 端线速度为 vl,OM 切割磁感线的平均速度为v v2,OM 转动切割磁感线产生的电动势恒为:EBlv212Bl2,A 正确;当 M 端位于圆环最上端时,圆环两部分电阻相等,并联电阻最大,电流最小,R
4、并R,通过电阻 R 的电流的最小值为IminE3RBl26R,根据右手定则可得电流方向从Q 到 P,B 错误;当 M 位于最下端时圆环接入电路的电阻为0,此时有最大电流:ImaxE2RBl24R,根据右手定则可得电流方向从Q 到 P,P、Q 两点电势满足 PQ,C 错误;OM 作为电源,外电阻增大,总电流减小,内电压减小,路端电压增大,所以外电阻最大时,O、M 两点间电势差的绝对值最大,其最大值为:UImin2RBl23,D 正确;故选 A、D.32019 河北省衡水一中考试(多选)如图甲所示,一个刚性圆形线圈与电阻R 构成闭合回路,线圈平面与所在处的匀强磁场方向垂直,磁场的磁感应强度B 随时
5、间 t的变化规律如图乙所示 关于线圈中产生的感应电动势e、电阻 R 消耗的功率 P随时间 t 变化的图象,下列可能正确的有()答案:BD解析:根据题图乙知 00.5T 内磁感应强度均匀增加,根据楞次定律,线圈中的感应电流沿逆时针方向;0.5TT 内磁感应强度均匀减弱,由楞次定律,线圈中的感应电流沿顺时针方向,A 错误;根据法拉第电磁感应定律E t B tS,因为 00.5T 内和 0.5TT 内磁感应强度的变化率为定值且绝对值相等,所以感应电动势大小不变,B 正确;根据 IER总,整个过程中电流大小不变,由PI2R 知电阻 R消耗的功率不变,C 错误,D 正确4.2019 贵州省贵阳市摸底(多
6、选)如图所示,边长为l 的正方形单匝金属线框 ABCD,左半部分处在方向垂直于线框平面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,线框的 AD 边从图中位置按俯视的逆时针方向,以线速度v 绕固定对称轴OO匀速转动 90,则此过程线框中()A感应电流方向沿ADCBA B磁通量的最大值为Bl2C最大感应电动势为Blv D平均感应电动势为2Blv答案:CD解析:由楞次定律结合右手螺旋定则,可知感应电流方向应为ABCDA,A 项错误;通过线框的磁通量的最大值为 BS12Bl2,B 项错误;当 AD 边垂直切割磁感线时,感应电动势最大,EBlv,C 项正确;由法拉第电磁感应定律可知,线框转过90 过程中线框的
7、平均感应电动势为E t,12Bl2,t l4v,联立可得 E2Blv,D 项正确52019 山西省名校联盟测试 如图所示,光滑水平面内有一正方形导体线框abcd,置于垂直水平面向里、边界为MN 的匀强磁场外,线框的 ab 边平行磁场边界 MN,线框以垂直于MN 的速度 v 匀速进入磁场,线框进入磁场过程中,产生的焦耳热为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1,若线框以速度2v 匀速进入磁场,进入磁场过程中,产生的焦耳热为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则下列选项正确的是()AQ22Q1,q22q1BQ22Q1,q2q1CQ2Q1,q2q1DQ24Q1,q22q1答案:B解析:根据 IB
8、LvR及 FBIL 可得 FB2L2vR,安培力做的功转化为电能,然后转化为焦耳热,由QWFLB2L3vR可知产生的焦耳热与速度成正比,所以Q22Q1;根据 qBL2R可知通过线框导体横截面的电荷量与速度无关,q2q1,选项 B正确62019 湖北省武汉市部分学校调研(多选)如图(a)所示,在足够长的光滑斜面上有一金属线框,垂直于斜面方向的匀强磁场的磁感应强度B 随时间的变化规律如图(b)所示(规定垂直斜面向上为正方向)t0 时刻将线框由静止释放,在线框下滑的过程中,下列说法正确的是()A线框中产生大小、方向均周期性变化的电流BMN 边受到的安培力先减小后增大C线框做匀加速直线运动D线框中产生
9、的焦耳热等于其机械能的损失答案:BC解析:穿过线框的磁通量先向下减小,后向上增加,根据楞次定律可知,感应电流方向不变,选项A 错误;因磁感应强度B 的变化率不变,则感应电动势的大小不变,感应电流的大小不变,而B 的大小先减小后增大,根据FBIL 可知,MN 边受到的安培力先减小后增大,选项 B 正确;因线框平行的两边电流等大反向,整个线框所受的安培力合力为零,则线框下滑的加速度为gsin 不变,线框做匀加速直线运动,选项C 正确;因安培力对线框不做功,斜面光滑,则线框的机械能守恒,选项D 错误7.2019 河北省石家庄调研 如图所示电路中,A、B、C 为完全相同的三个灯泡,L 是一直流电阻不可
10、忽略的电感线圈a、b 为线圈L的左右两端点,刚开始开关S是闭合的,三个灯泡的亮度相同将开关 S断开后,下列说法正确的是()Aa 点电势高于 b 点,A 灯闪亮后缓慢熄灭Ba 点电势低于 b 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭Ca点电势高于 b 点,B、C 灯闪亮后缓慢熄灭Da点电势低于 b 点,B、C 灯不会闪亮只是缓慢熄灭答案:D解析:电路稳定时,三个完全相同的灯泡亮度相同,说明流经三个灯泡的电流相等,某时刻将开关 S断开,流经电感线圈的磁通量减小,其发生自感现象,相当于电源,产生和原电流方向相同的感应电流,故 a点电势低于 b 点电势,三个灯泡不会闪亮只是缓慢熄灭,选项 D 正确82019 山东
11、省泰安一中模拟(多选)在如图甲所示的电路中,电阻 R1R22R,单匝圆形金属线圈半径为r1,线圈的电阻为R,在半径为r2(r20,金属棒将一直加速,A 错、B 对;由右手定则可知,金属棒a端电势高,则 M 板电势高,C 对;若微粒带负电,则静电力向上,与重力反向,开始时静电力为 0,微粒向下加速运动,当静电力增大到大于重力时,微粒的加速度方向向上,D 错10.2019 陕西省部分学校摸底(多选)半径分别为 r 和 2r 的同心圆形导轨(电阻不计)固定在同一水平面内,一长为r、电阻为 R 的均匀金属棒 AB 置于圆导轨上面,BA 的延长线通过圆形导轨圆心O,装置的俯视图如图所示,整个装置位于一匀
12、强磁场中,磁感应强度的大小为 B,方向竖直向下 在两环之间接阻值为R 的定值电阻和电容为C的电容器金属棒在水平外力作用下以角速度绕 O 逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触下列说法正确的是()A金属棒中电流从B 流向 A B金属棒两端电压为34Br2C电容器的 M 板带负电D电容器所带电荷量为32CB r2答案:AB解析:根据右手定则可知金属棒中电流从B 流向 A,选项 A 正确;金属棒转动产生的电动势为EBrr 2r232Br2,切割磁感线的金属棒相当于电源,金属棒两端电压相当于电源的路端电压,因而URRRE34Br2,选项 B 正确;金属棒 A 端相当于电源正极,电容器 M
13、板带正电,选项 C 错误;由 CQU可得电容器所带电荷量为Q34CB r2,选项 D 错误11.2019 江西省临川一中测试(多选)1931 年英国物理学家狄拉克曾经预言,自然界应该存在只有一个磁极的磁单极子,其周围磁感线呈均匀辐射状分布,如图所示,现有一半径为R 的线状圆环,其过圆心 O 的环面的竖直对称轴CD 上某处有一固定的磁单S极子,与圆环相交的磁感线和对称轴成 角,圆环上各点的磁感应强度B 大小相等,忽略空气阻力,下列说法正确的是()A若圆环为一闭合载流I、方向如图的导体圆环,该圆环所受安培力的方向竖直向上,大小为BIR B若圆环为一闭合载流I、方向如图的导体圆环,该圆环所受安培力的
14、方向竖直向下,大小为2 BIRsinC若圆环为一如图方向运动的带电小球所形成的轨迹图,则小球带负电D若圆环为一闭合导体圆环,从静止开始释放,环中产生与图中反方向的感应电流,加速度等于重力加速度答案:BC解析:根据左手定则可知,通电导体圆环每一部分受到的安培力斜向下,利用微元法可知该圆环所受安培力的方向竖直向下,大小为2 BIRsin,故 A 错误,B 正确;若圆环为一如题图方向运动的带电小球所形成的轨迹圆,说明形成的电流产生的安培力竖直向上,形成的电流应与题图图示电流方向相反,故小球带负电,故C 正确;闭合导体圆环从静止开始释放,在下落过程中穿过圆环的磁通量增大,根据右手定则可知,产生与题图反
15、方向的感应电流,受到的安培力斜向上,根据牛顿第二定律可知加速度小于g,故 D 错误;故选 B、C.12.2019 湖南省长沙市长郡中学考试(多选)如图所示,x 轴上方第一象限和第二象限分别有垂直纸面向里和垂直纸面向外的匀强磁场,且磁感应强度大小相同,现有四分之一圆形线框OMN 绕 O 点逆时针匀速转动,若规定线框中感应电流I 顺时针方向为正方向,从图示时刻开始计时,则感应电流I 及 ON 边所受的安培力大小F 随时间 t 的变化示意图正确的是()答案:AD解析:在 0t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值);在 t02t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可
16、判断出感应电流方向为顺时针方向(为正值),且大小为在 0t0时间内产生的电流大小的2 倍;在 2t03t0时间内,由楞次定律和右手螺旋定则可判断出感应电流方向为逆时针方向(为负值),且大小与在0t0时间内产生的感应电流大小相等,因此感应电流I随时间 t 的变化示意图与选项A 中图象相符,选项 A 正确,B 错误 在0t0时间内,ON 边虽然有电流但没有进入磁场区域,所受安培力为零;在 t02t0时间内,感应电流大小为在2t03t0时间内产生的电流大小的 2 倍,ON 边所受安培力为在2t03t0时间内的 2 倍,因此 ON边所受的安培力大小F 随时间 t 的变化示意图与选项D 中图象相符,选项
17、 C 错误,D 正确132019 安徽省四校模拟(多选)如图所示,竖直面内有一闭合导线框 ACDEA(由细软导线制成)挂在两固定点A、D 上,水平线段AD 为半圆的直径,在导线框的E 处有一个动滑轮,动滑轮下面挂一重物,使导线处于绷紧状态在半圆形区域内,有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的有界匀强磁场设导线框的电阻为r,半圆的半径为 R,在将导线上的 C 点以恒定角速度(相对圆心 O)从 A 点沿圆弧移动的过程中,若不考虑导线中电流间的相互作用,则下列说法正确的是()A在 C 从 A 点沿圆弧移动到D 点的过程中,导线框中感应电流的方向先逆时针,后顺时针B在 C 从 A 点沿圆弧移动到图中
18、 ADC30 位置的过程中,通过导线上 C 点的电荷量为3BR22rC当 C 沿圆弧移动到圆心O 的正上方时,导线框中的感应电动势最大D在 C 从 A 点沿圆弧移动到D 点的过程中,导线框中产生的焦耳热为 B2R42r答案:ABD解析:设经过时间 t,C 点转过的角度为,则有 t,根据几何知识可知导线框在磁场中的面积为S122R Rsin R2sint,磁通量为 BR2sin BR2sint,磁通量先增大后减小,根据楞次定律知电流的方向先逆时针后顺时针,A 正确;根据q r,可得 qBR2sin60 0r3BR22r,B 正确;根据e t可知,感应电动势eBR2cost,C 沿圆弧移动到圆心O
19、 的正上方时,导线框中的感应电动势最小,为零,C 错误;根据 C 选项的分析可知电动势的有效值为EBR2222BR2,故焦耳热为QE2rt2B2R42r B2R42r,D正确142018 全国卷(多选)如图(a),在同一平面内固定有一长直导线 PQ 和一导线框 R,R 在 PQ 的右侧导线 PQ 中通有正弦交流电 i,i 的变化如图(b)所示,规定从 Q 到 P 为电流正方向导线框R中的感应电动势()A在 tT4时为零B在 tT2时改变方向C在 tT2时最大,且沿顺时针方向D在 tT 时最大,且沿顺时针方向答案:AC解析:A 对:在 tT4时,交流电图线斜率为0,即磁场变化率为0,由 E t
20、B tS 知,E0.C 对,B、D 错:在 tT2和 tT 时,图线斜率最大,在 tT2和 tT 时感应电动势最大在T4到T2之间,电流由 Q 向 P减弱,导线在 R 处产生垂直纸面向里的磁场,且磁场减弱,由楞次定律知,R 产生的感应电流的磁场方向也垂直纸面向里,即R中感应电动势沿顺时针方向,同理可判断在T2到3T4时,R 中电动势也为顺时针方向,在34T 到 T 时,R 中电动势为逆时针方向152018 全国卷 如图,在同一水平面内有两根平行长导轨,导轨间存在依次相邻的矩形匀强磁场区域,区域宽度均为l,磁感应强度大小相等、方向交替向上向下 一边长为32l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动
21、线框中感应电流i 随时间 t 变化的正确图线可能是()答案:D解析:设线框运动的速度为v,则线框向左匀速运动第一个l2v的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E2Bdv(d 为导轨间距),电流 iER,回路中电流方向为顺时针;第二个l2v的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为零,电流为零;第三个l2v的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为E2Bdv,电流 iER,回路中电流方向为逆时针,所以D 正确162016 上海卷(多选)如图(a),螺线管内有平行于轴线的外加匀强磁场,以图中箭头所示方向为其正方向螺线管与导线框abcd相连,导线框内有一小金属圆环L,圆环与导线框在同一平面内当螺
22、线管内的磁感应强度B 随时间按图(b)所示规律变化时()A在 t1t2时间内,L 有收缩趋势B在 t2t3时间内,L 有扩张趋势C在 t2t3时间内,L 内有逆时针方向的感应电流D在 t3t4时间内,L 内有顺时针方向的感应电流答案:AD解析:由题图(b)可知,在 t1t2时间内,线圈中向上的外加磁场的磁感应强度增大,图线的斜率在增大,则磁感应强度的变化率在增大,根据楞次定律可知,导线框中产生顺时针方向的感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,线圈中感应电动势增大,因此导线框中的感应电流增大,导线框中感应电流产生的磁场增强,使得该磁场在圆环中的磁通量增大,由楞次定律知圆环有收缩趋势,A 项正确;
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