人教版新高考物理一轮总复习训练题法拉第电磁感应定律　自感、互感、涡流

考点规范练38　

法拉第电磁感应定律　自感、互感、涡流

一、单项选择题

1.(2020·辽宁大连月考)如图所示,半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度ω沿逆时针方向匀速运动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)(　　)

A.由c到d,I= B.由d到c,I=

C.由c到d,I= D.由d到c,I=

2.如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则(　　)

A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流

B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1

C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4

D.a、b线圈中电功率之比为3∶1

3.小磁块先后从如图所示的两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部,铜管P和塑料管Q上端开口、内壁光滑、竖直放置,不计空气阻力,则小磁块(　　)

A.在P和Q中都做自由落体运动

B.在两个下落过程中的机械能都守恒

C.在P中的下落时间比在Q中的短

D.落至底部时在P中的速度比在Q中的小

4.(2020·山东滨州行知中学月考)如图所示,光滑水平面上存在有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B。质量为m、边长为a的正方形导体框MNPQ斜向上垂直进入磁场,当MP刚进入磁场时速度为v,方向与磁场边界成45°。若导体框的总电阻为R,则(　　)

A.导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MNPQ

B.MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为

C.MP刚进入磁场时导体框所受安培力为

D.MP刚进入磁场时MP两端的电压为

二、多项选择题

5.如图所示,灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R,L是自感系数较大的线圈。当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯亮度相同。再闭合S2,待电路稳定后将S1断开,下列说法正确的是(　　)

A.B灯立即熄灭

B.A灯将比原来更亮一下后熄灭

C.有电流通过B灯,方向为c→d

D.有电流通过A灯,方向为b→a

6.如图所示,正方形线框的边长为l,电容器的电容为C。正方形线框的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中,当磁感应强度以k为变化率均匀减小时,下列说法正确的是(　　)

A.线框产生的感应电动势大小为kl2

B.电压表没有读数

C.a点的电势高于b点的电势

D.电容器所带的电荷量为零

7.(2020·福建莆田一中期中)如图所示,半径为R的半圆形硬导体AB,在拉力F的作用下以速度v在水平U形框架上匀速滑动,且彼此接触良好。匀强磁场的磁感应强度为B,U形框架中接有电阻R0,AB的电阻为r,其余电阻不计。AB进入磁场的过程中(　　)

A.R0中电流的方向由上到下

B.感应电动势的平均值为πBRv

C.感应电动势的最大值为2BRv

D.感应电动势的最大值为πBRv

三、非选择题

8.在范围足够大、方向竖直向下、B=0.2 T的匀强磁场中,有一水平放置的光滑框架,宽度l=0.4 m,如图所示,框架上放置一质量为0.05 kg的金属杆cd,金属杆在框架之间的部分的电阻为1 Ω,框架电阻不计。cd杆以恒定加速度a=2 m/s2由静止开始做匀变速直线运动。

(1)在5 s内平均感应电动势是多少?

(2)第5 s末,回路中的电流多大?

(3)第5 s末,作用在cd杆上的水平外力多大?

考点规范练38　

法拉第电磁感应定律　自感、互感、涡流

1.D　解析:由右手定则判定通过电阻R的电流的方向是由d到c;而金属圆盘产生的感应电动势E=Br2ω,所以通过电阻R的电流大小是I=,选项D正确。

2.B　解析:由楞次定律可判断,两线圈中产生的感应电流均沿逆时针方向,选项A错误;由E=nS,S=l2,R=ρ,I=,P=,可知Ea∶Eb=9∶1,Ia∶Ib=3∶1,Pa∶Pb=27∶1,选项B正确,选项C、D错误。

3.D　解析:当小磁块在内壁光滑的铜管P中下落时,由于穿过铜管的磁通量变化,导致铜管产生感应电流,产生安培阻力;当小磁块在内壁光滑的塑料管Q中下落时,不受阻力,做自由落体运动,故A错误。由A选项分析可知,在铜管中下落时小磁块机械能不守恒,而在塑料管中下落时小磁块机械能守恒,故B错误。在铜管中小磁块受到安培阻力,则在P中的下落时间比在Q中的长,故C错误。根据动能定理,在铜管中安培阻力对小磁块做负功,所以到达底部时在P中的速度比在Q中的小,故D正确。

4.C　解析:根据楞次定律可得导体进入磁场过程中,导体框中电流的方向为MQPN,A错误。根据导体切割磁感线产生的感应电动势的计算公式可得感应电动势E=Bav,MP刚进入磁场时导体框中感应电流大小为I=,B错误。根据安培力的计算公式可得MP刚进入磁场时导体框所受安培力为F=BI·a=,C正确。MP刚进入磁场时M、P两端的电压为路端电压,根据闭合电路的欧姆定律可得U=E-I,D错误。

5.AD　解析:S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B两灯一样亮,说明两个支路中的电流相等,这时线圈L没有自感作用,可知线圈L的电阻也为R。在S2、S1都闭合且稳定时,IA=IB。当S2闭合、S1突然断开时,由于线圈的自感作用,流过A灯的电流方向变为b→a,但A灯不会出现比原来更亮一下再熄灭的现象,选项D正确,B错误。由于定值电阻R没有自感作用,故断开S1时,B灯立即熄灭,选项A正确,C错误。

6.BC　解析:由于线框的一半放在磁场中,因此线框产生的感应电动势大小为,A错误。由于线框所产生的感应电动势是恒定的,且线框连接了一个电容器,相当于电路断路,没有电流通过电压表(电压表的工作原理是电流流过表头),所以电压表两端无电压,电压表没有读数,B正确。根据楞次定律可以判断,a点的电势高于b点的电势,C正确。由C=可知,电容器所带电荷量Q=C,D错误。

7.AC　解析:AB进入磁场过程中根据右手定则可判断感应电流方向为逆时针,即由上向下通过R0,A正确。感应电动势的平均值为,B错误。当AB完全进入磁场后,其有效长度最长,最大值为2R,则感应电动势的最大值为Em=2BRv,C正确,D错误。

8.解析:(1)5 s内的位移x=at2=25 m

5 s内的平均速度v==5 m/s

(也可用v= m/s=5 m/s求解)

故平均感应电动势E=Blv=0.4 V。

(2)第5 s末,v'=at=10 m/s

此时感应电动势E'=Blv'

则回路电流为I= A=0.8 A。

(3)杆做匀加速运动,则F-F安=ma

即F=BIl+ma=0.164 N。

答案:(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N