2021屆物理一輪總復(fù)習(xí)40分鐘鞏固提升訓(xùn)練 法拉第電磁感應(yīng)定律　自感現(xiàn)象

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1、2021屆物理一輪總復(fù)習(xí)40分鐘鞏固提升訓(xùn)練 訓(xùn)練：*法拉第電磁感應(yīng)定律　自感現(xiàn)象* 一、選擇題 1．如圖，在同一水平面內(nèi)有兩根平行長導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間存在依次相鄰的矩形勻強磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾染鶠閘，磁感應(yīng)強度大小相等、方向交替向上向下．一邊長為l的正方形金屬線框在導(dǎo)軌上向左勻速運動．線框中感應(yīng)電流i隨時間t變化的正確圖線可能是(　　) 2．等腰直角三角形OPQ區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，另有一等腰直角三角形導(dǎo)線框ABC以恒定的速度沿垂直于磁場方向穿過磁場，穿越過程中速度方向始終與AB邊垂直且保持AC平行于OQ，關(guān)于線框中的感應(yīng)電流，以下說法中不正確的是(　　) A．開始進入磁場時感應(yīng)

2、電流最大 B．產(chǎn)生的電動勢屬于動生電動勢 C．開始進入磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向 D．開始穿出磁場時感應(yīng)電流沿順時針方向 3.如圖所示，間距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌彎成“∠”形，底部導(dǎo)軌面水平，傾斜部分與水平面成θ角，導(dǎo)軌與固定電阻相連，整個裝置處于豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中．導(dǎo)體棒ab與cd均垂直于導(dǎo)軌放置，且與導(dǎo)軌間接觸良好，兩導(dǎo)體棒的電阻均與阻值為R的固定電阻相等，其余部分電阻不計，當導(dǎo)體棒cd沿導(dǎo)軌向右以速度v勻速滑動時，導(dǎo)體棒ab恰好在傾斜導(dǎo)軌上處于靜止狀態(tài)，導(dǎo)體棒ab的重力為mg，則(　　) A．導(dǎo)體棒cd兩端的電壓為BLv B．t時間內(nèi)通過導(dǎo)體棒cd橫截面

3、的電荷量為 C．cd棒克服安培力做功的功率為 D．導(dǎo)體棒ab所受安培力為mgsinθ 4．如圖，固定在水平桌面上的光滑金屬導(dǎo)軌cd、eg處于方向豎直向下的勻強磁場中，金屬桿ab與導(dǎo)軌接觸良好，在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連接一電阻，其他部分電阻忽略不計，現(xiàn)用一水平向右的恒力F作用在金屬桿ab上，使金屬桿由靜止開始向右沿導(dǎo)軌滑動，滑動中桿ab始終垂直于導(dǎo)軌，金屬桿受到的安培力用F安表示，則下列說法正確的是(　　) A．金屬桿ab做勻加速直線運動 B．金屬桿ab運動時回路中有順時針方向的電流 C．金屬桿ab所受到的F安先不斷增大，后保持不變 D．金屬桿ab克服安培力做功的功率與時間

4、的平方成正比 5．如圖甲所示，一匝數(shù)N＝10匝、總電阻R＝7.5 Ω、長L1＝0.4 m、寬L2＝0.2 m的勻質(zhì)矩形金屬線框靜止在粗糙水平面上，線框的bc邊正好過半徑r＝0.1 m的圓形磁場的直徑，線框的左半部分在垂直線框平面向上的勻強磁場區(qū)域內(nèi)，磁感應(yīng)強度B0＝1 T，圓形磁場的磁感應(yīng)強度B垂直線框平面向下，大小隨時間均勻增大，如圖乙所示，已知線框與水平面間的最大靜摩擦力f＝1.2 N，取π≈3，則(　　) A．t＝0時刻穿過線框的磁量大小為0.07 Wb B．線框靜止時，線框中的感應(yīng)電流為0.2 A C．線框靜止時，ad邊所受安培力水平向左，大小為0.8 N D．經(jīng)時間t＝

5、0.4 s，線框開始滑動 6．在如圖所示的電路中，L為電阻很小的線圈，G1和G2為零刻度在表盤中央的兩個相同的電流表．當開關(guān)S閉合后，電流表G1、G2的指針都偏向右側(cè)，那么當斷開開關(guān)S時，將出現(xiàn)的現(xiàn)象是(　　) A．G1和G2指針都立即回到零點 B．G1指針立即回到零點，而G2指針緩慢地回到零點 C．G1指針緩慢地回到零點，而G2指針先立即偏向左側(cè)，然后緩慢地回到零點 D．G2指針緩慢地回到零點，而G1指針先立即偏向左側(cè)，然后緩慢地回到零點 7．如圖甲所示，固定在水平桌面上的光滑金屬框架cdeg處于方向豎直向下的勻強磁場中，金屬桿與金屬框架接觸良好．在兩根導(dǎo)軌的端點d、e之間連

6、接一電阻，其他部分電阻忽略不計．現(xiàn)用一水平向右的外力F作用在金屬桿上，使金屬桿由靜止開始向右在框架上滑動．圖乙為一段時間內(nèi)金屬桿受到的安培力f隨時間t的變化關(guān)系，則下面可以表示外力F隨時間t變化關(guān)系的圖象是(　　) 8． (多選)如圖，兩根足夠長且光滑平行的金屬導(dǎo)軌PP′、QQ′傾斜放置，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，導(dǎo)軌的上端與水平放置的兩金屬板M、N相連，板間距離足夠大，板間有一帶電微粒，金屬棒ab水平跨放在導(dǎo)軌上，下滑過程中與導(dǎo)軌接觸良好．現(xiàn)同時由靜止釋放帶電微粒和金屬棒ab，則下列說法正確的是(　　) A．金屬棒ab最終可能勻速下滑 B．金屬棒ab一直加速下滑 C．金屬棒

7、ab下滑過程中M板電勢高于N板電勢 D．帶電微粒不可能先向N板運動后向M板運動 9．(多選)如圖所示，用長度La：Lb＝2：1的同種導(dǎo)線做成圓環(huán)a、b，并在A、C處相連，當均勻變化的磁場垂直穿過a環(huán)時，環(huán)內(nèi)電流為I1，A、C間電壓為U1；若同樣磁場穿過b環(huán)，環(huán)內(nèi)電流為I2，A、C間電壓為U2，則(　　) A．I1：I2＝4：1 B．I1：I2＝2：1 C．U1：U2＝2：1 D．U1：U2＝4：1 10．(多選)在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，有一與磁場方向垂直、長度為L的金屬桿aO，已知ab＝bc＝cO＝L/3，a、c與磁場中以O(shè)為圓心的同心圓(都為部分圓弧)金屬軌道始

8、終接觸良好．一電容為C的電容器接在軌道上，如圖所示，當金屬桿在與磁場垂直的平面內(nèi)以O(shè)為軸、以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動時(　　) A．Uac＝2Uab B．UaO＝9UcO C．電容器所帶電荷量Q＝BL2ωC D．若在eO間連接一個電壓表，則電壓表示數(shù)為零 11． (多選)如圖所示，電路中A、B是兩個完全相同的燈泡，L是一個自感系數(shù)很大、直流電阻為零的自感線圈，則下列判斷正確的是 (　　) A．S閉合瞬間，A燈和B燈同時亮 B．S閉合后電路穩(wěn)定前，B先亮一下再逐漸變暗，A逐漸變暗 C．S閉合電路穩(wěn)定后，A燈和B燈亮度相同 D．S閉合電路穩(wěn)定后，再斷開S時，A燈要亮一下再熄

9、滅 12. (多選)1931年英國物理學(xué)家狄拉克曾經(jīng)預(yù)言，自然界應(yīng)該存在只有一個磁極的磁單極子，其周圍磁感線呈均勻輻射狀分布，如圖所示，現(xiàn)有一半徑為R的線狀圓環(huán)，其過圓心O的環(huán)面的豎直對稱軸CD上某處有一固定的磁單S極子，與圓環(huán)相交的磁感線和對稱軸成θ角，圓環(huán)上各點的磁感應(yīng)強度B大小相等，忽略空氣阻力，下列說法正確的是(　　) A．若圓環(huán)為一閉合載流I、方向如圖的導(dǎo)體圓環(huán)，該圓環(huán)所受安培力的方向豎直向上，大小為BIR B．若圓環(huán)為一閉合載流I、方向如圖的導(dǎo)體圓環(huán)，該圓環(huán)所受安培力的方向豎直向下，大小為2πBIRsinθ C．若圓環(huán)為一如圖方向運動的帶電小球所形成的軌跡圖，則小球帶負

10、電 D．若圓環(huán)為一閉合導(dǎo)體圓環(huán)，從靜止開始釋放，環(huán)中產(chǎn)生與圖中反方向的感應(yīng)電流，加速度等于重力加速度 13． (多選)如圖所示，豎直面內(nèi)有一閉合導(dǎo)線框ACDEA(由細軟導(dǎo)線制成)掛在兩固定點A、D上，水平線段AD為半圓的直徑，在導(dǎo)線框的E處有一個動滑輪，動滑輪下面掛一重物，使導(dǎo)線處于繃緊狀態(tài)．在半圓形區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直紙面向里的有界勻強磁場．設(shè)導(dǎo)線框的電阻為r，半圓的半徑為R，在將導(dǎo)線上的C點以恒定角速度ω(相對圓心O)從A點沿圓弧移動的過程中，若不考慮導(dǎo)線中電流間的相互作用，則下列說法正確的是(　　) A．在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的方

11、向先逆時針，后順時針 B．在C從A點沿圓弧移動到圖中∠ADC＝30°位置的過程中，通過導(dǎo)線上C點的電荷量為 C．當C沿圓弧移動到圓心O的正上方時，導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動勢最大 D．在C從A點沿圓弧移動到D點的過程中，導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為 14. (多選)如圖所示，x軸上方第一象限和第二象限分別有垂直紙面向里和垂直紙面向外的勻強磁場，且磁感應(yīng)強度大小相同，現(xiàn)有四分之一圓形線框OMN繞O點逆時針勻速轉(zhuǎn)動，若規(guī)定線框中感應(yīng)電流I順時針方向為正方向，從圖示時刻開始計時，則感應(yīng)電流I及ON邊所受的安培力大小F隨時間t的變化示意圖正確的是(　　) 15．(多選)用一段橫截面半徑為r，電阻率

12、為ρ、密度為d的均勻?qū)w材料做成一個半徑為R(r?R)的圓環(huán)．圓環(huán)豎直向下落入如圖所示的徑向磁場中，圓環(huán)的圓心始終在N極的軸線上，圓環(huán)所在位置的磁感應(yīng)強度大小均為B，圓環(huán)在加速下落過程中某一時刻的速度為v，忽略電感的影響，則(　　) A．此時在圓環(huán)中產(chǎn)生了(俯視)沿順時針方向的感應(yīng)電流 B．圓環(huán)因受到了向下的安培力而加速下落 C．此時圓環(huán)的加速度a＝ D．如果徑向磁場足夠長，則圓環(huán)的最大速度vm＝ 16． (多選)如圖(a)，在同一平面內(nèi)固定有一長直導(dǎo)線PQ和一導(dǎo)線框R，R在PQ的右側(cè)．導(dǎo)線PQ中通有正弦交流電i，i的變化如圖(b)所示，規(guī)定從Q到P為電流正方向．導(dǎo)線框R中的感應(yīng)

13、電動勢(　　) A．在t＝時為零 B．在t＝時改變方向 C．在t＝時最大，且沿順時針方向 D．在t＝T時最大，且沿順時針方向 17. (多選)半徑分別為r和2r的同心圓形導(dǎo)軌(電阻不計)固定在同一水平面內(nèi)，一長為r、電阻為R的均勻金屬棒AB置于圓導(dǎo)軌上面，BA的延長線通過圓形導(dǎo)軌圓心O，裝置的俯視圖如圖所示，整個裝置位于一勻強磁場中，磁感應(yīng)強度的大小為B，方向豎直向下．在兩環(huán)之間接阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器．金屬棒在水平外力作用下以角速度ω繞O逆時針勻速轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)動過程中始終與導(dǎo)軌保持良好接觸．下列說法正確的是(　　) A．金屬棒中電流從B流向A B．金屬棒兩端

14、電壓為Bωr2 C．電容器的M板帶負電 D．電容器所帶電荷量為CBωr2 18． (多選)如圖(a)，螺線管內(nèi)有平行于軸線的外加勻強磁場，以圖中箭頭所示方向為其正方向．螺線管與導(dǎo)線框abcd相連，導(dǎo)線框內(nèi)有一小金屬圓環(huán)L，圓環(huán)與導(dǎo)線框在同一平面內(nèi)．當螺線管內(nèi)的磁感應(yīng)強度B隨時間按圖(b)所示規(guī)律變化時(　　) A．在t1～t2時間內(nèi)，L有收縮趨勢 B．在t2～t3時間內(nèi)，L有擴張趨勢 C．在t2～t3時間內(nèi)，L內(nèi)有逆時針方向的感應(yīng)電流 D．在t3～t4時間內(nèi)，L內(nèi)有順時針方向的感應(yīng)電流 二、非選擇題 19．如圖所示，兩根足夠長且平行的光滑金屬導(dǎo)軌與水平面成53°角固定放置

15、，導(dǎo)軌間連接一阻值為6 Ω的電阻R，導(dǎo)軌電阻忽略不計．在兩平行虛線m、n間有一與導(dǎo)軌所在平面垂直、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場．導(dǎo)體棒a的質(zhì)量為ma＝0.4 kg，電阻Ra＝3 Ω；導(dǎo)體棒b的質(zhì)量為mb＝0.1 kg，電阻Rb＝6 Ω；它們分別垂直導(dǎo)軌放置并始終與導(dǎo)軌接觸良好．a(chǎn)、b從開始相距L0＝0.5 m處同時由靜止開始釋放，運動過程中它們都能勻速穿過磁場區(qū)域，當b剛穿出磁場時，a正好進入磁場(g取10 m/s2，不計a、b之間電流的相互作用)．求： (1)當a、b分別穿越磁場的過程中，通過R的電荷量之比； (2)在穿越磁場的過程中，a、b兩導(dǎo)體棒勻速運動的速度大小之比； (3)磁場

16、區(qū)域沿導(dǎo)軌方向的寬度d； (4)在整個過程中產(chǎn)生的總焦耳熱． 20．如圖甲，電阻不計的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌PX、QY相距L＝0.5 m，底端連接電阻R＝2 Ω，導(dǎo)軌平面傾角θ＝30°，勻強磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度B＝1 T．質(zhì)量m＝40 g、電阻r＝0.5 Ω的金屬棒MN放在導(dǎo)軌上，金屬棒通過絕緣細線在電動機牽引下從靜止開始運動，經(jīng)過時間t1＝2 s通過距離x＝1.5 m，速度達到最大，這個過程中電壓表示數(shù)U0＝0.8 V，電流表示數(shù)I0＝0.6 A，示數(shù)穩(wěn)定，運動過程中金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直，細線始終與導(dǎo)軌平行且在同一平面內(nèi)，電動機線圈內(nèi)阻r0＝0.5 Ω，g取10 m/

17、s2.求： (1)細線對金屬棒拉力的功率P多大？ (2)金屬棒從靜止開始運動的t1＝2 s時間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量QR是多大？ (3)用外力F代替電動機沿細線方向拉金屬棒MN，使金屬棒保持靜止狀態(tài)，金屬棒到導(dǎo)軌下端距離為d＝1 m．若磁場按照圖乙規(guī)律變化，外力F隨著時間t的變化關(guān)系式？ 參考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B C D D B BC AC 10 11 12 13 14 15 16 17 18 BC AD BC ABD AD AD AC AB AD 19.(1)由法拉第電磁感

18、應(yīng)定律得 ＝， 平均電流＝， 通過導(dǎo)體棒的總電荷量q總＝Δt＝. 在b穿越磁場的過程中，b是電源，a與R是外電路，電路的總電阻R總1＝Rb＋＝8 Ω. 則通過R的電荷量為qRb＝q總＝·. 同理，a穿越磁場的過程中，R總2＝Ra＋＝6 Ω，通過R的電荷量為qRa＝q總＝·. 解得qRa：qRb＝2：1. (2)設(shè)b在磁場中勻速運動的速度大小為vb，則b中的電流Ib＝.由平衡條件得＝magsin53°. 同理，a在磁場中勻速運動時有 ＝magsin53°. 聯(lián)立可得va：vb＝3：1. (3)設(shè)a、b穿越磁場的過程中的速度分別為va和vb. 由題意得va＝vb＋gtsi

19、n53°，d＝vbt， 因v－v＝2gL0sin53°，解得d＝0.25 m. (4)由F安a＝magsin53°，故 Wa＝magdsin53°＝0.8 J. 同理Wb＝mbgdsin53°＝0.2 J. 在整個過程中，電路中共產(chǎn)生焦耳熱為Q＝Wa＋Wb＝1 J. 20. (1)細線對金屬棒拉力的功率P等于電動機的輸出功率，根據(jù)能量守恒定律，可得 P＝I0U0－Ir0＝0.6×0.8 W－0.62×0.5 W＝0.3 W. (2)當金屬棒從靜止開始運動，經(jīng)過t1＝2 s時間，速度達到最大，設(shè)最大速度為vm，金屬棒產(chǎn)生的電動勢為E，感應(yīng)電流為I1，受到的安培力為F安，細線的拉力

20、為F拉，則 E＝BLvm， I1＝， F安＝BI1L， 則得F安＝. 又P＝F拉vm， 金屬棒速度最大時做勻速運動，有 F拉＝mgsinθ＋F安， 聯(lián)立得＝mgsinθ＋. 代入數(shù)值解得vm＝1 m/s. 金屬棒從靜止開始運動到達到最大速度過程中，設(shè)整個電路中產(chǎn)生的熱量為Q，由能量守恒定律得Pt1＝mgxsinθ＋mv＋Q， QR＝Q，解得QR＝0.224 J. (3)由題圖可知B′＝(0.2＋0.4t) T，設(shè)在t時刻，磁場的磁感應(yīng)強度為B′，金屬棒產(chǎn)生的電動勢為E′，感應(yīng)電流為I′，受到的安培力為F安′. 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得感應(yīng)電動勢E′＝Ld， 感應(yīng)電流I′＝， 金屬棒所受的安培力F安′＝B′I′L. 根據(jù)平衡條件得F＝mgsinθ＋F安′， 解得F＝0.016t＋0.208(N)． 10 / 10