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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤檢測(cè)（二十八）法拉第電磁感應(yīng)定律 自感和渦流 一、單項(xiàng)選擇題 1.如圖1所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略。A、B是兩個(gè)相同的小燈泡，L是一個(gè)自感系數(shù)相當(dāng)大的線圈。關(guān)于這個(gè)電路的以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)， A燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定 B．開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，B燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定 C．開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，A燈閃亮一下再熄滅 D．開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，電流自左向右通過(guò)A燈 2. (xx南京模擬)如圖2所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的金屬導(dǎo)線彎成一圓環(huán)，導(dǎo)線的兩端接在電容為C的平行板電容器上，P、Q為電容器的兩個(gè)極板，磁場(chǎng)垂直于環(huán)面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時(shí)間變化，t＝0時(shí)，P、Q兩極板電勢(shì)相等。兩極板間的距離遠(yuǎn)小于環(huán)的半徑，經(jīng)時(shí)間t電容器P板(　　) 圖2 A．不帶電　　　　　　　　 B．所帶電荷量與t成正比 C．帶正電，電荷量是 D．帶負(fù)電，電荷量是 3．(xx溫州八校聯(lián)考)如圖3所示的四個(gè)選項(xiàng)中，虛線上方空間都存在方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。A、B中的導(dǎo)線框?yàn)檎叫危珻、D中的導(dǎo)線框?yàn)橹苯巧刃?。各?dǎo)線框均繞垂直紙面軸O在紙面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向如箭頭所示，轉(zhuǎn)動(dòng)周期均為T(mén)。從線框處于圖示位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以在OP邊上從P點(diǎn)指向O點(diǎn)的方向?yàn)楦袘?yīng)電流i的正方向。則在如圖4所示的四個(gè)情景中，產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3所示的是(　　) 圖3 圖4 4．(xx九江三模)如圖5所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，線圈L的電阻不計(jì)。以下判斷正確的是(　　) 圖5 A．閉合S瞬間，燈泡不發(fā)光 B．閉合S待電路穩(wěn)定后，燈泡發(fā)光 C．?dāng)嚅_(kāi)S瞬間，燈泡發(fā)光 D．?dāng)嚅_(kāi)S瞬間，電阻R上無(wú)電流通過(guò) 5．(xx濟(jì)南外國(guó)語(yǔ)學(xué)校測(cè)試)如圖6所示，正方形閉合導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖所示的位置勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)。若第一次用0.3 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W1；第二次0用0.9 s時(shí)間拉出，外力所做的功為W2，則(　　) 圖6 A．W1＝W2 B．W1＝W2 C．W1＝3W2 D．W1＝9W2 6. (xx大綱卷)如圖7所示，均勻磁場(chǎng)中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框，半圓直徑與磁場(chǎng)邊緣重合；磁場(chǎng)方向垂直于半圓面(紙面)向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開(kāi)始繞過(guò)圓心O、垂直于半圓面的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)半周，在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流?，F(xiàn)使線框保持圖中所示位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小隨時(shí)間線性變化。為了產(chǎn)生與線框轉(zhuǎn)動(dòng)半周過(guò)程中同樣大小的電流，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化率的大小應(yīng)為(　　) 圖7 A. B. C. D. 二、多項(xiàng)選擇題 7．(xx資陽(yáng)模擬)在如圖8甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n＝1 500匝，橫截面積S＝20 cm2。螺線管導(dǎo)線電阻r＝1.0 Ω，R1＝5.0 Ω，R2＝6.0 Ω，C＝30 μF。在一段時(shí)間內(nèi)，穿過(guò)螺線管的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B按如圖乙所示規(guī)律變化。則下列說(shuō)法中正確的是(　　) 圖8 A．2秒末通過(guò)線圈的磁通量為210－3 Wb B．螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V C．閉合S，電路穩(wěn)定后電阻R1消耗的電功率為510－2 W D．電路中電流穩(wěn)定后電容器上極板帶正電 8．(xx嘉定區(qū)二模)如圖9甲所示，在豎直方向分布均勻的磁場(chǎng)中水平放置一個(gè)金屬圓環(huán)，圓環(huán)所圍面積為0.1 m2，圓環(huán)電阻為0.2 Ω。在第1 s內(nèi)感應(yīng)電流I 沿順時(shí)針?lè)较颉４艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示(其中在4～5 s的時(shí)間段呈直線)。則(　　) 圖9 A．在0～5 s時(shí)間段，感應(yīng)電流先減小再增大 B．感應(yīng)電流的方向，在0～2 s時(shí)間段順時(shí)針，在2～5 s時(shí)間段逆時(shí)針 C．感應(yīng)電流的方向，在0～4 s時(shí)間段順時(shí)針，在4～5 s時(shí)間段逆時(shí)針 D．在0～5 s時(shí)間段，線圈最大發(fā)熱功率為5.010－4 W 9. (xx汕頭質(zhì)檢)如圖10所示，圓形導(dǎo)體線圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一豎直螺線管b，二者軸線重合，螺線管與電源和滑動(dòng)變阻器連接成如圖所示的電路。若將滑動(dòng)變阻器的滑片P向下滑動(dòng)，下列表述正確的是(　　) 圖10 A．線圈a中將產(chǎn)生俯視逆時(shí)針?lè)较虻母袘?yīng)電流 B．穿過(guò)線圈a的磁通量變小 C．線圈a有擴(kuò)張的趨勢(shì) D．線圈a對(duì)水平桌面的壓力FN將增大 10.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)域分布著豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。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)，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，桿的位置由θ確定，如圖11所示。則(　　) 圖11 A．θ＝0時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為2Bav B．θ＝時(shí)，桿產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為Bav C．θ＝0時(shí)，桿受的安培力大小為 D．θ＝時(shí)，桿受的安培力大小為 三、非選擇題 11．(xx萬(wàn)州區(qū)模擬)如圖12甲所示，光滑導(dǎo)軌寬0.4 m，ab為金屬棒，均勻變化的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)軌道平面，磁場(chǎng)的變化情況如圖乙所示，金屬棒ab的電阻為1 Ω，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。t＝0時(shí)刻，ab棒從導(dǎo)軌最左端，以v＝1 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，求1 s末回路中的感應(yīng)電流及金屬棒ab受到的安培力。 圖12 12．(xx蘇南六市模擬)如圖13所示，光滑導(dǎo)軌MN和PQ固定在同一水平面上，兩導(dǎo)軌距離為L(zhǎng)，兩端分別接有阻值均為R的定值電阻R1和R2，兩導(dǎo)軌間有一邊長(zhǎng)為的正方形區(qū)域abcd，該區(qū)域內(nèi)有方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。一質(zhì)量為m的金屬桿與導(dǎo)軌接觸良好并靜止于ab處，現(xiàn)用一恒力F沿水平方向拉桿，使之由靜止向右運(yùn)動(dòng)，若桿出磁場(chǎng)前已做勻速運(yùn)動(dòng)，不計(jì)導(dǎo)軌及金屬桿的電阻。求： 圖13 (1)金屬桿出磁場(chǎng)前的瞬間流過(guò)R1的電流大小和方向； (2)金屬桿做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速率； (3)金屬桿穿過(guò)整個(gè)磁場(chǎng)過(guò)程中R1上產(chǎn)生的電熱。 答 案 1．選A　開(kāi)關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，A燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定；B燈逐漸變亮，最后亮度穩(wěn)定，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤。開(kāi)關(guān)由閉合到斷開(kāi)瞬間，電流自右向左通過(guò)A燈，A燈沒(méi)有閃亮一下再熄滅，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 2．選D　磁感應(yīng)強(qiáng)度以B＝B0＋Kt(K>0)隨時(shí)間變化，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝＝S＝KS，而S＝，經(jīng)時(shí)間t電容器P板所帶電荷量Q＝EC＝；由楞次定律知電容器P板帶負(fù)電，故D選項(xiàng)正確。 3．選C　根據(jù)感應(yīng)電流在一段時(shí)間恒定，導(dǎo)線框應(yīng)為扇形；由右手定則可判斷出產(chǎn)生的感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3所示的是C。 4．選C　閉合S瞬間，線圈L與燈泡并聯(lián)與R串聯(lián)，線圈阻礙電流的增加，燈泡中有電流，故燈泡發(fā)光，A錯(cuò)誤；由于線圈L的直流電阻不計(jì)，閉合S，穩(wěn)定后，燈泡被短路，電流強(qiáng)度為零，燈泡不發(fā)光，故B錯(cuò)誤。斷開(kāi)S的瞬間，電容器放電，R中電流不為零，線圈中電流減小，產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，燈泡中的電流逐漸減小，故C正確，D錯(cuò)誤。 5．選C　設(shè)正方形邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，導(dǎo)線框的電阻為R，則導(dǎo)體切割磁感線的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)距離為L(zhǎng)，W＝t＝＝＝，可知W與t成反比，W1＝3W2，選C。 6．選C　設(shè)圓的半徑為r，當(dāng)其繞過(guò)圓心O的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓弧部分不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而在轉(zhuǎn)過(guò)半周的過(guò)程中僅有一半直徑在磁場(chǎng)中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E＝B0r＝B0r＝B0r2ω；當(dāng)線框不動(dòng)時(shí)：E′＝。由閉合電路歐姆定律得I＝，要使I＝I′必須使E＝E′，可得C正確。 7．選AC　2秒末通過(guò)線圈的磁通量為：Φ＝BS＝1.02010－4 Wb＝210－3 Wb，故A正確；螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E＝n＝nS＝1 5002010－4 V＝1.2 V，故B錯(cuò)誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律，I＝＝ A＝0.1 A，電阻R1消耗電功率為：P＝I2R1＝0.125 W＝510－2 W，故C正確；根據(jù)楞次定律可知，螺線管下端為正極，則電流穩(wěn)定后電容器下極板帶正電，上極板帶負(fù)電，故D錯(cuò)誤。 8．選BD　根據(jù)閉合電路歐姆定律得，I＝＝n，知磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率越大，則電流越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率最大值為0.1，則最大電流I＝0.05 A，則在0～5 s時(shí)間段，感應(yīng)電流先減小再增大，最后不變，故A錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流的方向在0～2 s時(shí)間段順時(shí)針，在2～5 s時(shí)間段逆時(shí)針，故B正確，C錯(cuò)誤；在0～5 s時(shí)間段，當(dāng)電流最大時(shí)，發(fā)熱功率最大，則P＝I2R＝0.0520.2 W＝510－4 W，故D正確。 9．選AD　通過(guò)螺線管b的電流方向如圖所示，根據(jù)右手螺旋定則判斷出螺線管b所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向豎直向下，滑片P向下滑動(dòng)，接入電路的電阻減小，電流增大，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度增強(qiáng)，根據(jù)楞次定律，a線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向豎直向上，再由右手螺旋定則可得線圈a中的電流方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針?lè)较颍蔄正確；由于線圈b中的電流增大，產(chǎn)生的磁場(chǎng)增強(qiáng)，導(dǎo)致穿過(guò)線圈a的磁通量變大，故B錯(cuò)誤；根據(jù)楞次定律，線圈a將阻礙磁通量的增大，因此，線圈a有縮小的趨勢(shì)，線圈a對(duì)水平桌面的壓力增大，C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。 10．選AD　根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E＝Blv(其中l(wèi)為有效長(zhǎng)度)，當(dāng)θ＝0時(shí)，l＝2a，則E＝2Bav；當(dāng)θ＝時(shí)，l＝a，則E＝Bav，故A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。根據(jù)通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的大小的計(jì)算公式可得F＝BIl，又根據(jù)閉合電路歐姆定律可得I＝，當(dāng)θ＝0時(shí)，r＋R＝(π＋2)aR0，解得F＝；當(dāng)θ＝時(shí)，r＋R＝aR0，解得F＝，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，D選項(xiàng)正確。 11．解析：Φ的變化有兩個(gè)原因，一是B的變化，二是面積S的變化，顯然這兩個(gè)因素都應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)，所以有 E＝＝S＋Blv 又＝2 T/s， 在1 s末，B＝2 T，S＝lvt＝0.411 m2＝0.4 m2 所以1 s末，E＝S＋Blv＝1.6 V， 此時(shí)回路中的電流 I＝＝1.6 A 根據(jù)楞次定律與右手定則可判斷出電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较? 金屬棒ab受到的安培力為F＝BIl＝21.60.4 N＝1.28 N，方向向左。 答案：1.6 A　1.28 N，方向向左 12．解析：(1)設(shè)流過(guò)金屬桿中的電流為I，由平衡條件得：F＝BI 解得I＝ 因R1＝R2，所以流過(guò)R1的電流大小為I1＝＝ 根據(jù)右手定則判斷可知，流過(guò)R1的電流方向?yàn)閺腗到P。 (2)設(shè)桿做勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，由法拉第電磁感應(yīng)定律得： 桿切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為 E＝Bv 又根據(jù)閉合歐姆定律得到E＝I， 可解得v＝。 (3)設(shè)整個(gè)過(guò)程電路中產(chǎn)生的總電熱為Q，根據(jù)能量守恒定律得： Q＝F－mv2 代入v可得Q＝FL－ 所以Q1＝Q＝FL－。 答案：(1)　從M到P　(2)　(3)FL－