2019-2020年高考物理一輪總復習 9.2法拉第電磁感應定律 自感現(xiàn)象限時規(guī)范特訓.doc

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2019-2020年高考物理一輪總復習 9.2法拉第電磁感應定律 自感現(xiàn)象限時規(guī)范特訓 一、選擇題(本題共12小題，每小題6分，共72分) 1. 如圖所示，垂直于紙面向外的磁場的磁感應強度沿x軸按B＝B0＋kx(B0、k為常數(shù))的規(guī)律均勻增大。位于紙面內(nèi)邊長為L的正方形導線框abcd處于磁場中，在外力作用下始終保持dc邊與x軸平行向右勻速運動。規(guī)定電流沿a→b→c→d→a的方向為正方向，在0～t1時間內(nèi)，下列關(guān)于該導線框中產(chǎn)生的電流i隨時間t變化的圖象正確的是(　　) 解析：由題意可知，磁感應強度B＝B0＋kx＝B0＋kvt，根據(jù)法拉第電磁感應定律可得，電動勢E＝＝＝kvL2，根據(jù)歐姆定律可得，感應電流i＝＝，根據(jù)楞次定律可判斷電流的方向沿a→b→c→d→a，故A項正確。 答案：A 2. (多選)如圖所示，一導線彎成半徑為a的半圓形閉合回路。虛線MN右側(cè)有磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于回路所在的平面?；芈芬运俣葀向右勻速進入磁場，直徑CD始終與MN垂直。從D點到達邊界開始到C點進入磁場為止，下列結(jié)論正確的是(　　) A. 感應電流方向不變 B. CD段直導線始終不受安培力 C. 感應電動勢最大值Em＝Bav D. 感應電動勢平均值＝πBav 解析：閉合回路進入磁場過程中，磁通量始終增加。感應電流的方向沿逆時針方向，A對。CD段的電流方向由D→C，安培力的方向垂直CD沿紙面向下，B錯。最大有效切割長度為a，感應電動勢的最大值Em＝Bav，C對。ΔΦ＝BS＝B，Δt＝，＝＝πBav，D對。 答案：ACD 3. 如圖甲所示，n＝50匝的圓形線圈M，它的兩端點a、b與內(nèi)阻很大的電壓表相連，線圈中磁通量的變化規(guī)律如圖乙所示，則a、b兩點的電勢高低與電壓表的讀數(shù)為(　　) A. φa>φb,20 V　　　　　　 B. φa>φb,10 V C. φa<φb,20 V D. φa<φb,10 V 解析：本題考查了法拉第電磁感應定律和楞次定律，解題關(guān)鍵是要知道圓形線圈產(chǎn)生電動勢，相當于電源內(nèi)電路。磁通量均勻增大，由楞次定律知，線圈中感應電流為逆時針方向，又線圈相當于內(nèi)電路，故φa>φb；E＝n＝50 V＝10 V，因而電壓表的讀數(shù)為10 V，電壓表測量的是電源的電動勢，即感應電動勢。故B正確。 答案：B 4. (多選)如圖所示的電路中，A1和A2是完全相同的燈泡，線圈L的電阻可以忽略。下列說法中正確的是(　　) A. 合上開關(guān)K接通電路時，A2先亮，A1后亮，最后一樣亮 B. 合上開關(guān)K接通電路時，A1和A2始終一樣亮 C. 斷開開關(guān)K切斷電路時，A2立刻熄滅，A1過一會兒才熄滅 D. 斷開開關(guān)K切斷電路時，A1和A2都要過一會兒才熄滅 解析：合上開關(guān)，A2立刻就亮了，受自感作用，A1燈逐漸變亮，兩燈相同，線圈電阻忽略，穩(wěn)定后流過兩燈的電流相同，斷開開關(guān)時，兩燈和線圈組成閉合回路，線圈的自感作用使電流從原來的值逐漸減小，兩燈均慢慢熄滅。 答案：AD 5. 如圖所示，正方形線框的左半側(cè)處在磁感應強度為B的勻強磁場中，磁場方向與線框平面垂直，線框的對稱軸MN恰與磁場邊緣平齊。若第一次將線框從磁場中以恒定速度v1向右勻速拉出，第二次以線速度v2讓線框繞軸MN勻速轉(zhuǎn)過90，兩次操作過程中，線框產(chǎn)生的平均感應電動勢相等，則(　　) A. v1∶v2＝2∶π B. v1∶v2＝π∶2 C. v1∶v2＝1∶2 D. v1∶v2＝2∶1 解析：第一次勻速拉出時平均感應電動勢E＝Blv1，第二次勻速轉(zhuǎn)動90時，ω＝，所用時間t＝＝，平均感應電動勢E＝＝，因此v1∶v2＝，選A。 答案：A 6. [xx杭州質(zhì)檢](多選)如圖所示，垂直紙面的勻強磁場分布在正方形虛線區(qū)域內(nèi)，電阻均勻的正方形導線框abcd位于虛線區(qū)域的中央，兩正方形共面且四邊相互平行。現(xiàn)將導線框先后朝圖示兩個方向以v、3v速度分別勻速拉出磁場，拉出時保持線框不離開紙面且速度垂直線框。比較兩次移出磁場的過程中，以下說法正確的是(　　) A. 導線框ab邊中產(chǎn)生的感應電流方向相反 B. 導線框cd邊兩端電勢差的大小相同 C. 通過導線框某一截面的電荷量相同 D. 導線框中產(chǎn)生的焦耳熱相同 解析：因?qū)Ь€框移出磁場的過程中，穿過導線框的磁通量減少，由楞次定律知兩次移出磁場的過程中導線框產(chǎn)生的電流方向相同，則選項A錯誤；設(shè)導線框邊長為L，總電阻為R，則ab邊向上移出磁場時，cd邊產(chǎn)生的感應電動勢E1＝BLv，導線框內(nèi)感應電流I1＝，cd邊兩端電勢差U1＝I1R＝BLv；bc邊向右移出磁場時，ad邊產(chǎn)生的感應電動勢E2＝3BLv，導線框內(nèi)感應電流I2＝，cd邊兩端電勢差U2＝I2R＝BLv，則選項B正確；通過導線框某一截面的電荷量q＝It＝t＝＝，q與v無關(guān)，選項C正確；兩次導線框中產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q1＝IRt1＝()2R＝、Q2＝IRt2＝()2R＝＝3Q1，選項D錯誤。 答案：BC 7. (多選)如圖所示，一個正方形導線框，以恒定速度向右進入以MN為邊界無限大的勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，MN與水平線的夾角為45，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A. 導線框中的感應電流方向始終為順時針 B. 導線框中的感應電流方向始終為逆時針 C. 導線框中感應電流的大小先增大后減小 D. 導線框在完全進入時，線框中的感應電流最大 解析：導線框勻速進入磁場，線框內(nèi)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，導線框內(nèi)感應電流產(chǎn)生的磁場方向垂直紙面向外，再根據(jù)安培定則可判斷出，感應電流方向為逆時針，A項錯誤，B項正確；在導線框以與MN平行的對角線進入磁場之前，切割磁感線的等效長度L逐漸增大， 隨后切割磁感線的等效長度L逐漸減小，根據(jù)E＝BLv和I＝可知，導線框中感應電流的大小先增大后減小，C項正確；導線框以與MN平行的對角線進入磁場時，切割磁感線的等效長度L最大，線框中的感應電流最大，D項錯誤。 答案：BC 8. (多選)如圖所示，正方形金屬線圈abcd平放在粗糙水平傳送帶上，被電動機帶動一起以速度v勻速運動，線圈邊長為L，電阻為R，質(zhì)量為m，有一邊界長度為2L的正方形磁場垂直于傳送帶，磁感應強度為B，線圈穿過磁場區(qū)域的過程中速度不變，下列說法中正確的是(　　) A. 線圈穿出磁場時感應電流的方向沿abcda B. 線圈進入磁場區(qū)域時受到水平向左的靜摩擦力，穿出區(qū)域時受到水平向右的靜摩擦力 C. 線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中始終受到水平向右的靜摩擦力 D. 線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中，電動機多消耗的電能為 解析：正方形金屬線圈abcd穿出磁場區(qū)域時，磁通量減小，根據(jù)楞次定律，線圈中感應電流的方向沿abcda，選項A正確；線圈進入磁場區(qū)域時，bc邊切割磁感線，產(chǎn)生感應電流的方向是c→b，受到的安培力水平向左，根據(jù)二力平衡可知，靜摩擦力向右，穿出區(qū)域時，ad邊切割磁感線，產(chǎn)生d→a方向的感應電流，受到的安培力水平向左，根據(jù)二力平衡可知，線圈受到的靜摩擦力向右，選項B錯誤；線圈abcd全部在磁場中運動時，不產(chǎn)生感應電流，線圈不受摩擦力作用，選項C錯誤；線圈經(jīng)過磁場區(qū)域的過程中，電動機多消耗的電能W＝2FL＝，選項D正確。 答案：AD 9. 如圖所示，水平地面上方矩形區(qū)域內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，兩個邊長相等的單匝閉合正方形線圈Ⅰ和Ⅱ，分別用相同材料、不同粗細的導線繞制(Ⅰ為細導線)。兩線圈在距磁場上界面h高處由靜止開始自由下落，再進入磁場，最后落到地面。運動過程中，線圈平面始終保持在豎直平面內(nèi)且下邊緣平行于磁場上邊界。設(shè)線圈Ⅰ、Ⅱ落地時的速度大小分別為v1、v2，在磁場中運動時產(chǎn)生的熱量分別為Q1、Q2。不計空氣阻力，則(　　) A. v1＜v2，Q1＜Q2　　　　 B. v1＝v2，Q1＝Q2 C. v1＜v2，Q1＞Q2 D. v1＝v2，Q1＜Q2 解析：設(shè)線圈邊長為l，導線橫截面積為S，電阻率為ρ，密度為ρ0，在進入磁場過程中某點速度為v，則a＝g－＝g－v，而m＝ρ0S4l，R＝ρ，即mR＝16ρρ0l2(定值)，則a與線圈的橫截面積、線圈質(zhì)量無關(guān)，由運動學知識可得v1＝v2；設(shè)磁場高度為H，線圈在進入磁場過程中產(chǎn)生熱量，全過程由功能關(guān)系得Q＝mg(H＋h)－mv2，質(zhì)量大的線圈產(chǎn)生熱量多，即Q1＜Q2，選項D正確。 答案：D 10. (多選)如圖所示，電路中A和B是兩個完全相同的小燈泡，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的電感線圈，C是電容很大的電容器。當S閉合與斷開時，對A、B的發(fā)光情況判斷正確的是(　　) A. S閉合時，A立即亮，然后逐漸熄滅 B. S閉合時，B立即亮，然后逐漸熄滅 C. S閉合足夠長時間后，B發(fā)光而A不發(fā)光 D. S閉合足夠長時間后再斷開，B立即熄滅而A逐漸熄滅 解析：電容器的特性是“充電和放電”，在開始充電階段，相當于阻值很小的電阻，放電階段相當于電源。電感線圈的特性是“阻交流、通直流”，即電流不會突然變化，當電流突然增大時，相當于阻值很大的電阻，當電流突然減小時，相當于電源。因此，當開關(guān)剛閉合時，電容器對電流的阻礙作用小，線圈對電流的阻礙作用大，C和B組成的電路分壓作用小，A、L組成的電路分壓作用大，B燈較暗，A燈較亮。當開關(guān)閉合足夠長的時間后，電容器充電完成，線圈中電流為直流電，而其直流電阻很小，B燈較亮，A燈被短路，不發(fā)光；開關(guān)斷開瞬間，電容器和B組成的回路中，電容器放電，B燈逐漸變暗，A燈和線圈組成的回路中，線圈充當電源，A燈先變亮再熄滅，故選項A、C正確。 答案：AC 11. (多選)如圖所示是圓盤發(fā)電機的示意圖。銅盤安裝在水平的銅軸上，它的邊緣正好在兩磁極之間，兩塊銅片C、D分別與轉(zhuǎn)動軸和銅盤的邊緣接觸。若銅盤半徑為L，勻強磁場的磁感應強度為B，回路的總電阻為R，從左往右看，銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。則(　　) A. 由于穿過銅盤的磁通量不變，故回路中無感應電流 B. 回路中感應電流大小不變，為 C. 回路中感應電流方向不變，為C→D→R→C D. 回路中有周期性變化的感應電流 解析：把銅盤看作閉合回路的一部分，在銅盤以角速度ω沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動時，銅盤切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，回路中有感應電流，選項A錯誤；銅盤切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為E＝BL2ω，根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中感應電流I＝＝，由右手定則可判斷出感應電流方向為C→D→R→C，選項B、C正確，D錯誤。 答案：BC 12. [xx北京朝陽質(zhì)檢]如圖所示，一剛性矩形銅制線圈從高處自由下落，進入一水平的勻強磁場區(qū)域，然后穿出磁場區(qū)域，則( 　　 ) A. 若線圈進入磁場過程是勻速運動，則離開磁場過程一定是勻速運動 B. 若線圈進入磁場過程是加速運動，則離開磁場過程一定是加速運動 C. 若線圈進入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程一定是加速運動 D. 若線圈進入磁場過程是減速運動，則離開磁場過程一定是減速運動 解析：若線圈進入磁場過程是勻速運動，即mg＝，完全進入磁場區(qū)域一定做加速運動，則離開磁場過程中受到安培力大于重力，一定是減速運動，A項錯誤；若線圈進入磁場過程是加速運動，即mg>，則離開磁場過程中可能是加速運動，也可能是減速運動，B項錯誤；若線圈進入磁場過程是減速運動，即mg<，則離開磁場過程一定是減速運動，C項錯誤，D項正確。 答案：D 二、非選擇題(本題共2小題，共28分) 13. (14分)[xx成都模擬]磁場在xOy平面內(nèi)的分布如圖所示，其磁感應強度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場區(qū)域的磁場方向相反，每個同向磁場區(qū)域的寬度均為L0，整個磁場以速度v沿x軸正方向勻速運動。若在磁場所在區(qū)間內(nèi)放置一由n匝線圈組成的矩形線框abcd，線框的bc＝LB、ab＝L，LB略大于L0，總電阻為R，線框始終保持靜止。求： (1)線框中產(chǎn)生的總電動勢大小和導線中的電流大??； (2)線框所受安培力的大小和方向。 解析：(1)線框相對于磁場向左做切割磁感線的勻速運動，切割磁感線的速度大小為v，任意時刻線框ab邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢大小為 E1＝nB0Lv， cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢大小為 E2＝nB0Lv， ab邊和cd邊所處的磁場方向總是相反的，故ab邊和cd邊線圈中產(chǎn)生的感應電動勢方向順時針時都是順時針，逆時針時都是逆時針，所以總的感應電動勢大小 E＝2nB0Lv， 由閉合電路歐姆定律得導線中的電流大小 I＝。 (2)線框所受安培力的大小F＝2nB0LI＝ 由左手定則判斷，線框所受安培力的方向始終沿x軸正方向。 答案：(1)2nB0Lv　 (2)　方向沿x軸正方向 14. (14分)[xx南京模擬]均勻?qū)Ь€制成的正方形閉合線框abcd，每邊長為L，總電阻為R，總質(zhì)量為m。將其置于磁感應強度為B的水平勻強磁場上方h處，如圖所示。線框由靜止自由下落，線框平面保持在豎直平面內(nèi)，且cd邊始終與水平的磁場邊界平行。重力加速度為g。當cd邊剛進入磁場時： (1)求線框中產(chǎn)生的感應電動勢大小； (2)求cd兩點間的電勢差大??； (3)若此時線框加速度大小恰好為，則線框下落的高度h應滿足什么條件？ 解析：(1)設(shè)cd邊剛進入磁場時，線框的速度為v，由機械能守恒定律得 mgh＝mv2(或由v2＝2gh) 由法拉第電磁感應定律得 E＝BLv 綜合上述兩式解得 E＝BL (2)由閉合電路歐姆定律得到此時線框中電流 I＝ cd兩點間的電勢差 U＝I(R)＝BL (3)由安培力公式得 F＝BIL＝ 當a＝，方向向下時，根據(jù)牛頓第二定律 mg－F＝ma 解得下落高度滿足h＝ 當a＝，方向向上時，根據(jù)牛頓第二定律 F－mg＝ma 解得下落高度滿足h＝ 答案：(1)BL　(2)BL　(3)見解析