2020版高考物理一轮复习全程训练计划课练30法拉第电磁感应定律自感现象含解析.pdf
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1、法拉第电磁感应定律 自感现象法拉第电磁感应定律 自感现象 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 30 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
2、条数相等, 磁通量相等, 故磁通量之比为 1 : 1,故A错误根据法拉第电磁感应定律得:ES,Sr2,因为 S 相等,也相等, B t B t 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 I , E R 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 Qt,相同 E2 R 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
3、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Bl 2 2 B通过电阻 R 的电流的最小值为 ,方向从 Q 到 P Bl2 8R C通过电阻 R 的电流的最大值为,且 P、Q 两点电势满足 PQ Bl2 4R DO、M 两点间电势差绝对值的最大值为Bl 2 3 答案:AD 解析:M 端线速度为 vl,OM 切割磁感线的平均速度为 ,O
4、M 转动切割磁感线产v v 2 生的电动势恒为:EBl Bl2,A正确;当 M 端位于圆环最上端时,圆环两部分电阻相 v 2 1 2 等,并联电阻最大,电流最小,R并R,通过电阻 R 的电流的最小值为 Imin,根 E 3R Bl2 6R 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:Imax,根据右手定则可得电流方向从 Q 到 P,P、Q 两点电势满 E 2R Bl2 4R 足 P0,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
5、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
6、电压为 Br2 3 4 C电容器的 M 板带负电 D电容器所带电荷量为 CBr2 3 2 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 EBr Br2,切割磁感线的金属棒相当于电源,金属棒两端电压相 r2r 2 3 2 当于电源的路端电压,因而 UE Br2,选项B正确;金属棒 A 端相当于电源正极, R RR 3 4 电容器 M 板带正电, 选项C错误 ; 由 C 可得电容器所带电荷量为 Q CBr2, 选项D错误 Q U 3 4 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
7、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方向竖直向下, 大小为 2BIRsin C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
8、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 2BIRsin,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
9、)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
10、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
11、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ADC30位置的过程中, 通过导线上 C
12、点的电荷量 为 3BR 2 2r C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B 2R4 2r 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 S 2RRsinR2sint,磁通量为 BR2sinBR2sint,磁 1 2 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 q,B正确 ; 根据 e可知, 感应电动势 eBR2cost, C BR2sin600 r 3BR 2 2r t 沿圆弧移
13、动到圆心 O 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 EBR2,故焦耳热为 Qt BR2 2 2 2 E2 r 2B2R4 2r ,D正确 B2R4 2r 14 2018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 t 时为零 T 4 B在 t 时改变方向 T 2 C在 t 时最大,且沿顺时针方向 T 2 D在 tT 时最大,且沿顺时针方向 答案:AC 解析 :
14、A对 : 在t 时, 交流电图线斜率为0, 即磁场变化率为0, 由ES知, E T 4 t B t 0.C对,B、D错:在 t 和 tT 时,图线斜率最大,在 t 和 tT 时感应电动势最 T 2 T 2 大在 到 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, T 4 T 2 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 到时,R 中电动势也为顺时针方向,在 T 到 T 时,R 中电动势为逆 T 2 3T 4 3 4 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
15、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 l 的正方形金属线框在导轨上向左匀速运动线框中感应电流 i 随时间 t 变化的正确图 3 2 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的时间内,线框切割磁感 l 2v 线运动产生的电动势为 E2Bdv(d 为导轨间距),电流 i ,回路中电流方向为顺时针;第 E R 二个的时间内,线框切割磁感线运动产生的电动势为零,电流为零;第三个的时间内, l 2v l 2v 线框切割磁感线运动产生的电动势为 E2Bdv, 电流 i , 回路中电流方向为逆时针, 所以D E
16、R 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
17、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;在 t2t3时间内,外加磁场均匀变化,导线框中 产生稳定电流,该电流的磁场是稳定磁场,通过圆环的磁通量保持不变,圆环没有扩张或收 缩趋势,B、C项错误;在 t3t4时间内,外加磁场的磁感应强度向下减小,且图线的斜率 也减小,根据楞次定律可知,导线框中产生顺时针方向减小的感应电流,根据法拉第电磁感 应定律可知, 该电流的磁场在圆环中的磁通量垂直纸面向里且大小减少, 根据楞次
18、定律可知, 圆环内产生顺时针方向的感应电流,D项正确. 课时测评 综合提能力 课时练 赢高分 30 一、选择题 12019河北石家庄检测等腰直角三角形 OPQ 区域内存在匀强磁场,另有一等腰直 角三角形导线框 ABC 以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场, 穿越过程中速度方向始终与 AB 边垂直且保持 AC 平行于 OQ,关于线框中的感应电流,以下说法中不正确的是( ) A开始进入磁场时感应电流最大 B产生的电动势属于动生电动势 C开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向 D开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向 答案:C 解析:当线框进入磁场时,切割磁感线产生的动生感应电动势为 EBLv,导线框 AB
19、C 以恒定的速度运动, 当有效切割长度最大时, 产生的感应电动势也最大, 感应电流 I E R BLv R 最大线框开始进入磁场时感应电动势最大,此时感应电流最大,选项A、B说法正确;由 右手定则可判定导线框开始进入磁场时,切割磁感线产生的感应电流方向由 C 到 A,即感应 电流沿逆时针方向,选项C说法错误;由楞次定律可得开始穿出磁场时感应电流方向由 A 到 C,即感应电流沿顺时针方向,选项D说法正确 22019辽宁锦州检测 (多选)如图所示,用长度 La:Lb2:1 的同种导线做成圆环 a、b,并在 A、C 处相 连,当均匀变化的磁场垂直穿过 a 环时,环内电流为 I1,A、C 间电压为 U
20、1;若同样磁场穿 过 b 环,环内电流为 I2,A、C 间电压为 U2,则( ) AI1:I24:1 BI1:I22:1 CU1:U22:1 DU1:U24:1 答案:AC 解析 : 用长度 La : Lb2 : 1 的同种导线做成圆环 a、 b, 故两个环的半径之比为 2 : 1, 面积之比为 4:1;根据电阻定律公式 R,两圆环的电阻之比为 Ra:Rb2:1; L S0 根据法拉第电磁感应定律,感应电动势 ESS,故两种情况产生的电动势之比为 4 : nB t 1,根据闭合电路欧姆定律 I ,可知感应电流之比为 4:1,选项A正确,B错误;路端 E R 电压 UIR,第一次外电阻是 b 环
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- 2020 高考 物理 一轮 复习 全程 训练 计划 30 法拉第 电磁感应 定律 自感 现象 解析
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