高考一轮物理复习人教版课时训练电磁感应 法拉第电磁感应定律自感涡流 5页

‎2012届高考一轮物理复习（人教版）课时训练 第九章 电磁感应 第2讲　法拉第电磁感应定律 自感 涡流 一、选择题（本题共9题，共63分）‎ ‎1．下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是 (　　)‎ A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大 C．线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大 D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大 解析：由法拉第电磁感应定律E＝n知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁 通量的大小、磁通量的变化和磁感应强度无关，故只有D项正确．‎ 答案：D ‎2． 图9－2－17‎ 如图9－2－17所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足 够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S 是控制电路的开关．对于这个电路，下列说法正确的是 (　　)‎ A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮 D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，‎ D1闪亮一下再熄灭 解析：由于线圈的电阻可忽略不计、自感系数足够大，在开关闭合的瞬间线圈的阻碍作 用很大，线圈中的电流为零，所以通过D1、D2的电流大小相等，A项正确，B项错 误．闭合开关S待电路达到稳定时线圈短路，D1中电流为零，回路电阻减小，D2比原来 更亮，C项正确．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，线圈和 D1形成回路，D1闪亮一下再熄灭，故A、C、D三项正确．‎ 答案：ACD ‎3． 图9－2－18‎ 在匀强磁场中，有一个接有电容器的单匝导线回路，如图9－2－18‎ 所示，已知C＝30 μF，L1＝‎5 cm，L2＝‎8 cm，磁场以5×10－2 T/s的 速率增加，则 (　　)‎ A．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－‎‎5 C B．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－‎‎5 C C．电容器上极板带正电，带电荷量为6×10－‎‎9 C D．电容器上极板带负电，带电荷量为6×10－‎‎9 C 解析：电容器两极板间的电势差U等于感应电动势E，由法拉第电磁感应定律，可得E ‎＝·L‎1L2＝2×10－4 V，电容器的带电荷量Q＝CU＝CE＝6×10－‎9 C，再由楞次定律可知 上极板的电势高，带正电，C项正确．‎ 答案：C ‎4． 图9－2－19‎ 如图9－2－19所示，用一根横截面积为S的硬导线做成一个半径 为r的圆环，把圆环部分置于均匀变化的匀强磁场中，磁场方向垂 直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k>0)，ab为 圆环的一条直径，导线的电阻率为ρ.则 (　　)‎ A．圆环中产生顺时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 C．圆环中感应电流的大小为 D．图中ab两点间的电压大小为kπr2‎ 解析：由于左环是断路，所以磁铁插向左环时，不会产生电磁感应现象，也就没有“来 拒去留”的现象．所以横杆不发生转动，A、C、D错，B正确．‎ 答案：B ‎5． 图9－2－20‎ 一空间有垂直纸面向里的匀强磁场B，两条电阻不计的平行光 滑导轨竖直放置在磁场内，如图9－2－20所示，磁感应强度B ‎＝0.5 T，导体棒ab、cd长度均为‎0.2 m，电阻均为0.1 Ω，重力 均为0.1 N，现用力向上拉动导体棒ab，使之匀速上升(导体棒 ab、cd与导轨接触良好)，此时cd静止不动，则ab上升时，下 列说法正确的是 (　　)‎ A．ab受到的拉力大小为2 N B．ab向上运动的速度为‎2 m/s C．在2 s内，拉力做功，有0.4 J的机械能转化为电能 D．在2 s内，拉力做功为0.6 J 解析：对导体棒cd分析：mg＝BIl＝，得v＝‎2 m/s，故B选项正确；对导体棒ab 分析：F＝mg＋BIl＝0.2 N，选项A错误；在2 s内拉力做功转化的电能等于克服安培力 做的功，即W＝F安vt＝0.4 J，选项C正确；在2 s内拉力做的功为Fvt＝0.8 J，选项D 错误．‎ 答案：BC ‎6．如图9－2－21甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强 磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分 别是ab边和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针旋转90°到图9－2‎ ‎－21乙所示位置．在这一过程中，导线中通过的电荷量是 (　　)‎ 图9－2－21‎ A. B. C. D．0‎ 解析：根据法拉第电磁感应定律可以导出感应的电荷量为：Q＝；而ΔΦ＝B×cos ‎ ‎45°－＝BScos 45°＝BS，故答案选A.‎ 答案：A ‎7． 图9－2－22‎ (2010·山东理综，21)如图9－2－22所示，空间存在两个磁场，‎ 磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边 界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路 abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于 OO′对称的位置时 (　　)‎ A．穿过回路的磁通量为零 B．回路中感应电动势大小为2Blv0‎ C．回路中感应电流的方向为顺时针方向 D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相同 解析：由于两磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，且回路此时关于OO′对称，因 而此时穿过回路的磁通量为零，A项正确；ab、cd均切割磁感线，相当于两个电源，由 右手定则知，回路中感应电流方向为逆时针，两电源串联，感应电动势为2Blv0，B项正 确，C项错误；由左手定则知ab、cd所受安培力方向均向左，D项正确．‎ 答案：ABD 图9－2－23‎ ‎8．如图9－2－23是用电流传感器(相当于电流表，其电阻 可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电 阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线 圈，其直流电阻值也为R.图9－2－24是某同学画出的在 t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化 图象．关于这些图象，下列说法中正确的是 (　　)‎ 图9－2－24‎ A．图甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 B．图乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况 C．图丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 D．图丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况 解析：开关S由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为零，流过传感器1、2的电 流均为；闭合电路稳定后，流过传感器1的电流为，流过传感器2的电流为；开 关断开后，流过传感器1的电流立即变为零，流过传感器2的电流方向相反，从逐渐 变为零．‎ 答案：BC ‎9． 图9－2－25‎ 一个闭合回路由两部分组成，如图9－2－25所示，右侧是电 阻为r的圆形导线，置于竖直方向均匀变化的磁场B1中；左 侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d，其电阻不计．磁 感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左 侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨 上，分析下述判断不正确的有 (　　)‎ A．圆形线圈中的磁场，可以向上均匀增强，也可以向下均 匀减弱 B．导体棒ab受到的安培力大小为mgsin θ C．回路中的感应电流为 D．圆形导线中的电热功率为(r＋R)‎ 解析：导体棒此时恰好能静止在导轨上，依据平衡条件知导体棒ab受到的安培力大小为 mgsin θ，方向沿斜面向上，由左手定则判定电流方向为b→a，再由楞次定律判定A、B 正确；回路中的感应电流为I＝F/B2d＝，C正确；由焦耳定律得圆形导线中的电 热功率为Pr＝r，D错．‎ 答案：D 二、非选择题（本题共3小题，共37分）‎ ‎10．如图9－2－26所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界 匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下，在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很 小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内．当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场 左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________(填“收缩”或“扩张”)趋势，‎ 圆环内产生的感应电流________(填“变大”“变小”或“不变”)．‎ 图9－2－26‎ 解析：由于金属棒ab在恒力F的作用下向右运动，则abcd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，圆环的 磁通量将增大，依据楞次定律可知，圆环将有收缩的趋势以阻碍圆环磁通量的增大；‎ 又由于金属棒向右运动的加速度减小，单位时间内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．‎ 答案：收缩　变小 ‎11． 图9－2－27‎ 如图9－2－27所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面 内，间距为l，导轨左端连接一个电阻R.一根质量为m、电阻 为r的金属杆ab垂直放置在导轨上．在杆的右方距杆为d处 有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强 度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使 杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后 进入磁场恰好做匀速运动．不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力．求：‎ ‎(1)导轨对杆ab的阻力大小f；‎ ‎(2)杆ab中通过的电流及其方向；‎ ‎(3)导轨左端所接电阻R的阻值．‎ 解析：(1)杆进入磁场前做匀加速运动，有 F－f＝ma ①‎ v2＝2ad ②‎ 解得导轨对杆的阻力f＝F－. ③‎ ‎(2)杆进入磁场后做匀速运动，有F＝f＋FA ④‎ 杆ab所受的安培力 FA＝IBl ⑤‎ 解得杆ab中通过的电流I＝ ⑥‎ 杆中的电流方向自a流向b ⑦‎ ‎(3)杆ab产生的感应电动势E＝Blv ⑧‎ 杆中的感应电流I＝ ⑨‎ 解得导轨左端所接电阻阻值R＝－r ⑩‎ 答案：(1)F－　(2)，方向自a流向b ‎(3)－r ‎12．如图9－2－28所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L＝‎1 m，上端接有电阻R1‎ ‎＝3Ω，下端接有电阻R2＝6 Ω，虚线OO′下方是垂直于导轨平面的匀强磁场．现将 质量m＝‎0.1 kg、电阻不计的金属杆ab，从OO′上方某处垂直导轨由静止释放，杆下 落‎0.2 m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图9‎ ‎－2－29所示．求：‎ 图9－2－28　　　　　图9－2－29‎ ‎(1)磁感应强度B；‎ ‎(2)杆下落‎0.2 m过程中通过电阻R2的电荷量q.‎ 解析：(1)由图象知，杆自由下落距离是‎0.05 m，当地重力加速度g＝‎10 m/s2，‎ 则杆进入磁场时的速度v＝＝‎1 m/s ①‎ 由图象知，杆进入磁场时加速度a＝－g＝－‎10 m/s2 ②‎ 由牛顿第二定律得mg－F安＝ma ③‎ 回路中的电动势E＝BLv ④‎ 杆中的电流I＝ ⑤‎ R并＝ ⑥‎ F安＝BIL＝ ⑦‎ 解得B＝ ＝2 T ⑧‎ ‎(2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势＝ ⑨‎ 杆中的平均电流＝ ⑩‎ 通过杆的电荷量Q＝·Δt ⑪‎ 通过R2的电荷量q＝Q＝‎0.05 C ⑫‎ 答案：(1)2 T　(2)‎‎0.05 C