2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第九章 電磁感應(yīng) 課時(shí)作業(yè)29 法拉第電磁感應(yīng)定律.doc

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課時(shí)作業(yè)（二十九）法拉第電磁感應(yīng)定律 [基礎(chǔ)小題練] 1.如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，匝數(shù)為N的正方形線圈abcd位于紙面內(nèi)，線圈內(nèi)接有電阻值為R的電阻，過(guò)ab中點(diǎn)和cd中點(diǎn)的連線OO′恰好位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的右邊界上，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，通過(guò)電阻R的電荷量為(　　) A. B． C. D． 【解析】　初狀態(tài)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量為Φ1＝，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量為0，由q＝N可得通過(guò)電阻R的電量為. 【答案】　B 2.如圖所示，固定于水平面上的金屬架abcd處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動(dòng)．t＝0時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0，此時(shí)MN到達(dá)的位置恰好使MbcN構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形．為使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，從t＝0開(kāi)始，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的示意圖為(　　) 【解析】　為了使MN棒中不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即讓MN棒與線框組成回路的磁通量保持不變，或者使導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1與磁場(chǎng)變化產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)E2大小相等，即Blv＝，隨著磁場(chǎng)減弱，而面積增大，故減小，故選C. 【答案】　C 3.半徑為a、右端開(kāi)小口的導(dǎo)體圓環(huán)和長(zhǎng)為2a的導(dǎo)體直桿，單位長(zhǎng)度電阻均為R0.圓環(huán)水平固定放置，整個(gè)內(nèi)部區(qū)域分布著垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.直桿在圓環(huán)上以速度v平行于直徑CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，直桿始終有兩點(diǎn)與圓環(huán)良好接觸，從圓環(huán)中心O開(kāi)始，直桿的位置由θ確定，如圖所示．則(　　) A．θ＝0時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2Bav B．θ＝時(shí)，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Bav C．θ＝0時(shí)，直桿受的安培力大小為 D．θ＝時(shí)，直桿受的安培力大小為 【解析】　當(dāng)θ＝0時(shí)，直桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度l1＝2a，所以直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E1＝Bl1v＝2Bav，選項(xiàng)A正確．此時(shí)直桿上的電流I1＝＝，直桿受到的安培力大小F1＝BI1l1＝，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．當(dāng)θ＝時(shí)，直桿切割磁感線的有效長(zhǎng)度l2＝2acos ＝a，直桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E2＝Bl2v＝Bav，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．此時(shí)直桿上的電流I2＝＝，直桿受到的安培力大小F2＝BI2l2＝，選項(xiàng)D正確． 【答案】　AD 4．如圖甲所示，電路的左側(cè)是一個(gè)電容為C的電容器，電路的右側(cè)是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體所圍的面積為S.在環(huán)形導(dǎo)體中有一垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示．則在0～t0時(shí)間內(nèi)，電容器(　　) A．上極板帶正電，所帶電荷量為 B．上極板帶正電，所帶電荷量為 C．上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為 D．上極板帶負(fù)電，所帶電荷量為 【解析】　由題圖乙可知＝，B增大，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿逆時(shí)針?lè)较?，故電容器上極板帶正電，E＝n＝，Q＝CE＝，A正確． 【答案】　A 5．如圖所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)K與一個(gè)n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的均勻變化的磁場(chǎng)B中．兩板間放一臺(tái)小型壓力傳感器，壓力傳感器上表面絕緣，在其上表面靜止放置一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球．K沒(méi)有閉合時(shí)傳感器有示數(shù)，K閉合時(shí)傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半．則線圈中磁場(chǎng)B的變化情況和磁通量的變化率分別為(　　) A．正在增強(qiáng)，＝ B．正在增強(qiáng)，＝ C．正在減弱，＝ D．正在減弱，＝ 【解析】　根據(jù)K閉合時(shí)傳感器示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半，推出帶正電小球受向上的電場(chǎng)力，即上極板帶負(fù)電，下極板帶正電，線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向從上極板經(jīng)線圈流向下極板，根據(jù)安培定則知感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向下，與原磁場(chǎng)方向相反，又由楞次定律得線圈中磁場(chǎng)正在增強(qiáng)；對(duì)小球受力分析得＝，其中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝n代入得＝，故B正確． 【答案】　B 6.(2018江蘇常州檢測(cè))如圖所示，電路中A、B是兩個(gè)完全相同的燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)很大、電阻可忽略的自感線圈，C是電容很大的電容器．當(dāng)S閉合與斷開(kāi)時(shí)，A、B燈泡的發(fā)光情況是(　　) A．S剛閉合后，A亮一下又逐漸熄滅，B逐漸變亮 B．S剛閉合后，B亮一下又逐漸變暗，A逐漸變亮 C．S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，A和B一樣亮 D．S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，A、B都熄滅 【解析】　S剛閉合后，A、B都變亮，之后A逐漸熄滅，B逐漸變亮，選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤．S閉合足夠長(zhǎng)時(shí)間后，A熄滅，B一直都是亮的，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 【答案】　A [創(chuàng)新導(dǎo)向練] 7．溯本求源——結(jié)合“法拉第圓盤發(fā)電機(jī)”考查法拉第電磁感應(yīng)定律、右手定則 圖為法拉第圓盤發(fā)電機(jī)的示意圖，半徑為r的導(dǎo)體圓盤繞豎直軸以角速度ω逆時(shí)針(從上向下看)旋轉(zhuǎn)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向上，兩電刷分別與圓盤中心軸和邊緣接觸，電刷間接有阻值為R的定值電阻，忽略圓盤電阻與接觸電阻，則(　　) A．流過(guò)定值電阻的電流方向?yàn)閍到b B．b、a間的電勢(shì)差為Bωr2 C．若ω增大到原來(lái)的2倍，則流過(guò)定值電阻的電流增大到原來(lái)的2倍 D．若ω增大到原來(lái)的2倍，則流過(guò)定值電阻的電流增大到原來(lái)的4倍 【解析】　選擇其中一條半徑來(lái)看，根據(jù)右手定則可知，流過(guò)定值電阻的電流方向?yàn)閎到a，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；b、a間的電勢(shì)差等于電動(dòng)勢(shì)的大小Uab＝E＝Bωr2，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若ω增大到原來(lái)的2倍，根據(jù)E＝Bωr2可知電動(dòng)勢(shì)變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則流過(guò)定值電阻的電流增大到原來(lái)的2倍，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 8．創(chuàng)造發(fā)明——法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)際應(yīng)用 某探究性學(xué)習(xí)小組研制了一種發(fā)電裝置如圖甲所示，圖乙為其俯視圖．將8塊外形相同的磁鐵交錯(cuò)放置組合成一個(gè)高h(yuǎn)＝0.5 m、半徑r＝0.2 m的圓柱體，其可繞固定軸OO′逆時(shí)針(俯視)轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度ω＝100 rad/s.設(shè)圓柱外側(cè)附近每個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B＝0.2 T、方向都垂直于圓柱體側(cè)表面．緊靠圓柱體外側(cè)固定一根長(zhǎng)度與圓柱體高相等、電阻為R1＝0.5 Ω的細(xì)金屬桿ab，桿ab與軸OO′平行．圖丙中阻值R＝1.5 Ω的電阻與理想電流表A串聯(lián)后接在桿ab兩端．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電流表A的示數(shù)約為1.41 A B．桿ab產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值約為2.83 V C．電阻R消耗的電功率為2 W D．在圓柱體轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電流表A的總電荷量為零 【解析】　桿ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝Bhv，又v＝ωr，解得E＝2 V，由于桿ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小保持不變，所以電流表A的示數(shù)為I＝＝ A＝1 A，故A、B錯(cuò)誤；電阻R消耗的電功率為P＝I2R＝121.5 W＝1.5 W，故C錯(cuò)誤；由楞次定律判斷可知，通過(guò)電流表的電流方向周期性變化，在一個(gè)周期內(nèi)兩個(gè)方向通過(guò)電流表的電荷量相等，所以在圓柱體轉(zhuǎn)過(guò)一周的時(shí)間內(nèi)，流過(guò)電流表A的總電荷量為零，故D正確． 【答案】　D 9．科技生活——法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)際應(yīng)用 青藏鐵路刷新了一系列世界鐵路的歷史紀(jì)錄，青藏鐵路火車上多種傳感器運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理，有一種電磁裝置可以向控制中心傳輸信號(hào)以確定火車位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，原理是將能產(chǎn)生勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁鐵，安裝在火車首節(jié)車廂下面，俯視如圖甲所示，當(dāng)它經(jīng)過(guò)安放在兩鐵軌間的線圈時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，被控制中心接收到，當(dāng)火車通過(guò)線圈時(shí)，若控制中心接收到的線圈兩端的電壓信號(hào)為圖乙所示，則說(shuō)明火車在做(　　) A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．勻減速直線運(yùn)動(dòng) D．加速度逐漸增大的變加速直線運(yùn)動(dòng) 【解析】　根據(jù)E＝BLv，當(dāng)火車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)v＝at，則E＝BLat，此時(shí)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間成線性關(guān)系．根據(jù)乙圖可知，火車做勻加速運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 10．渦流現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例 金屬探測(cè)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場(chǎng)所，關(guān)于金屬探測(cè)器的論述正確的是(　　) A．金屬探測(cè)器可用于食品生產(chǎn)，防止細(xì)小的砂石顆粒混入食品中 B．金屬探測(cè)器探測(cè)地雷時(shí)，探測(cè)器的線圈中產(chǎn)生渦流 C．金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流 D．探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器與被測(cè)物體相對(duì)靜止與相對(duì)運(yùn)動(dòng)探測(cè)效果相同 【解析】　金屬探測(cè)器只能探測(cè)金屬，不能用于食品生產(chǎn)，不能防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分校x項(xiàng)A錯(cuò)誤；金屬探測(cè)器探測(cè)金屬時(shí)，被測(cè)金屬中感應(yīng)出渦流，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；探測(cè)過(guò)程中金屬探測(cè)器應(yīng)與被測(cè)物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)靜止時(shí)無(wú)法得到探測(cè)效果，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 【答案】　C [綜合提升練] 11．如圖所示，金屬桿ab放在光滑的水平金屬導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌組成閉合矩形電路，長(zhǎng)l1＝0.8 m，寬l2＝0.5 m，回路總電阻R＝0.2 Ω，回路處在豎直方向的磁場(chǎng)中，金屬桿用水平繩通過(guò)定滑輪連接質(zhì)量M＝0.04 kg的木塊，磁感應(yīng)強(qiáng)度從B0＝1 T開(kāi)始隨時(shí)間均勻增加，5 s末木塊將離開(kāi)水平面，不計(jì)一切摩擦，g取10 m/s2，求回路中的電流大?。? 【解析】　設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝B0＋kt，k是大于零的常數(shù)，于是回路感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝＝kS， S＝l1l2， 回路感應(yīng)電流I＝， 金屬桿受安培力 F安＝BIl2＝(B0＋kt)Il2. 5 s末有 F安＝＝Mg， 可以得到k＝0.2 T/s或k＝－0.4 T/s(舍去)． 解得I＝0.4 A. 【答案】　0.4 A 12．磁場(chǎng)在xOy平面內(nèi)的分布如圖所示，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小均為B0，方向垂直于xOy平面，相鄰磁場(chǎng)區(qū)域的磁場(chǎng)方向相反，每個(gè)同向磁場(chǎng)區(qū)域的寬度均為L(zhǎng)0，整個(gè)磁場(chǎng)以速度v沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)．若在磁場(chǎng)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(dòng)勢(shì)大小和導(dǎo)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(duì)于磁場(chǎng)向左做切割磁感線的勻速運(yùn)動(dòng)，切割磁感線的速度大小為v，任意時(shí)刻線框ab，邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E1＝nB0Lv，cd邊切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為E2＝nB0Lv，ab邊和cd邊所處的磁場(chǎng)方向總是相反的，故ab邊和cd邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向總是相同的，所以總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小E＝2nB0Lv，由閉合電路歐姆定律得導(dǎo)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