高三物理总复习巩固练习法拉第电磁感应定律基础

这是一份高三物理总复习巩固练习法拉第电磁感应定律基础，共10页。试卷主要包含了选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
【巩固练习】一、选择题1、（2016 广东卷）下面关于电磁感应现象的说法中，正确的是（  ）A. 只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流产生B. 穿过闭合电路的磁通量减少，则闭合电路中感应电流减小C. 穿过闭合电路的磁通量越大，则闭合电路中的感应电动势越大D. 穿过闭合电路的磁通量变化越快，则闭合电路中 感应电动势越大 2、法拉第发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机。如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路。转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转。下列说法正确的是(　　)A.回路中电流大小变化，方向不变B.回路中电流大小不变，方向变化C.回路中电流的大小和方向都周期性变化D.回路中电流方向不变，从b导线流进电流表  3、图中L是绕在铁心上的线圈，它与电阻R、R0、开关S1和电池E构成闭合回路。线圈上的箭头表示线圈中电流的正方向，当电流的流向与箭头所示的方向相同，该电流为正，否则为负。开关S1和S2都处于断开状态。设在t=0时刻,接通开关S1，经过一段时间，在t=t1时刻，再接通开关S2，则能正确表示L中的电流I随时间t的变化图线的是(　　)  4、美国宇航局曾在航天飞机上做过悬绳发电实验．当时从航天飞机上将一根很长的绝缘金属绳连着一个金属球，向指向地球球心方向释放，悬挂在航天飞机下方．当时航天飞机正在赤道上空离地面几百公里高的电离层绕地球做匀速圆周运动，绕行方向与地球自转方向相同．设地球自转角速度为，航天飞机做圆周运动的角速度为。下列说法中正确的是（　 ）
　　A．，悬绳上端的电势高于下端的电势　　　 B．，悬绳上端的电势低于下端的电势
　　C．，悬绳上端的电势高于下端的电势　　　D．，悬绳上端的电势低于下端的电势 5、（2016 广西模拟）如图所示的情况都是线框在磁场中做切割磁感线运动，其中线框中有感应电流的是（  ） 6、如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的二分之一。磁场垂直穿过粗金属环所在区域。当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E。则a、b两点间的电势差为  （  ）A．　　    B．　   　C．　  　 D．
7、在如图所示的电路中，两个相同的小灯泡和分别串联一个带铁芯的电感线圈和一个滑动变阻器．闭合开关后，调整，使和发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为，然后，断开，若时刻再闭合，则在前后的一小段时间内，正确反映流过的电流，流过的电流，随时间变化的图像是（  ）     8、如图，矩形裸导线框abcd的长边长度为2L，短边的长度为L，在两短边上均接有电阻R，其余部分电阻不计。导线框一长边与x轴重合，左边的坐标x=0，线框内有一垂直于线框平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B。一质量为m、电阻也为R的光滑导体棒MN与短边平行且与长边接触良好。开始时导体棒静止于x=0处，从t=0时刻起，导体棒MN在沿x轴正方向的一拉力作用下，从x=0处匀加速运动到x =2L处。则导体棒MN从x=0处运动到x=2L处的过程中通过电阻R的电量为（　 ）
　　A．　　　 B．　
    C．　　　 D．9、如图所示，在空中有一水平方向的匀强磁场区域，区域的上下边缘间距为h，磁感应强度为B。有一宽度为b（b <h）、长度为L、电阻为R、质量为m的矩形导体线圈紧贴磁场区域的上边缘由静止起竖直下落，当线圈的PQ边到达磁场下边缘时，线圈恰好开始做匀速运动。设线圈进入磁场过程中产生的热量为Q1，通过导体截面的电荷量为q1；线脚离开磁场过程中产生的热量为Q2，通过导体截面的电荷量为q2  ，则（　 ）  　　A．Q1 = Q2
　　B．Q1＜Q2　
　　C．q1＝q2
　　D．q1＜q2  10、如图所示的电路中，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB是两个相同的灯泡，下列说法正确的是（　 ）
　　A．S闭合后，LA、LB同时发光且亮度不变
　　B．S闭合后，LA立即发光，然后又逐渐熄灭
　　C．S断开的瞬间，LA、LB同时熄灭
　　D．S断开的瞬间，LA再次发光，然后又逐渐熄灭    二、填空题1、大金属环半径是小金属环的2倍，当穿过大环的磁通量变化率为时，大环中产生的感应电动势为E。当穿过小环的磁通量变化率也为时，小环中产生的感应电动势为______。 2、AB两闭合线圈为同样导线绕成且均为10匝，半径rA=2rB，内有如图所示的有理想边界的匀强磁场，若磁场均匀减小，则A、B环中的感应电动势之比EA∶EB=____，产生的感应电流之比IA∶IB＝____。3、如图所示为日光灯的工作电路．　　(1)开关S刚合上前，启动器D的静触片和动触片是____(填接通的、断开的)．　　(2)开关S刚合上时，220V电压加在____．使____灯发出红光．　　(3)日光灯启辉瞬间，灯管两端电压____220V(填大于、等于、小于)．　　(4)日光灯正常发光时，启动器D的静触片和动触片____(填接触、断开)．　　4、金属杆ABC处于磁感强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，如图所示．已知AB=BC=20cm，当金属杆在图中标明的速度方向运动时，测得A、C两点间的电势差是3.0V，则可知移动速度v =____ m/s，其中A、B两点间的电势差UAB =____V．  三、计算题1、如图，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和 P之间接有阻值为R＝ 3.0Ω的定值电阻，导体棒ab长＝0.5m，其电阻为r ＝1.0Ω ，与导轨接触良好.整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，B＝0.4T。现使ab以v＝10m／s的速度向右做匀速运动。（1）a b中的电流大? a b两点间的电压多大？（2）维持a b做匀速运动的外力多大？（3）a b向右运动1m的过程中，外力做的功是多少？电路中产生的热量是多少？    2、如图所示，水平桌面上固定一个无电阻的光滑导轨，导轨左端由一个R=0.08Ω的电阻相连，轨距d=50cm。金属杆ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.02Ω，横跨导轨。磁感应强度B=0.2T的匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用水平力F=0.1N拉ab向右运动，求：（1）杆ab匀速前进时速度大小为多少？电路中消耗的电功率为多少？（2）突然撤消外力F后，电阻R上还能产生的热量为多少？ 3、如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l＝0.50m，上端接有阻值R＝0.80Ω的定值电阻，导轨的电阻可忽略不计。导轨处于磁感应强度B=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中，磁场的上边界如图中虚线所示，虚线下方的磁场范围足够大。一根质量m=4.0×10-2kg、电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从距磁场上边界h=0.20m高处，由静止开始沿着金属导轨下落。已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。（1）求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小；（2）求金属杆刚进入磁场时的加速度大小；（3）若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动，则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大？    4、如下图所示，导线全部为裸导线，半径为r的圆内有垂直于圆平面的匀强磁场，磁感应为B、一根长度大于2r的导线MN以速度v在圆环上无摩擦地自左端匀速滑动到右端，电路的固定电阻为R，其余电阻忽略不计，试求：（1）MN从圆环的左端滑到右端的过程中电阻R上的电流强度的平均值及通过的电荷量。（2）MN从圆环左端滑到右端的过程中，电阻R上的电流强度的最大值。         【答案与解析】一、选择题1、【答案】D【解析】穿过闭合电路的磁通量不为零，若磁通量不发生变化，闭合电路中没有感应电流产生，A错；穿过闭合电路的磁通量减少，磁通量的变化率不一定减少，根据法拉第电磁感应定律可知：感应电动势不一定减少，感应电流就不一定减少，B错；根据法拉第电磁感应定律可知：感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，与磁通量没有直接关系，所以磁通量越大，感应电动势不一定越大；而磁通量变化越快，磁通量变化率就越大，则闭合电路中感应电动势越大，C错，D正确。故选D。2、【答案】D　【解析】圆盘在磁场中切割磁感线产生恒定的感应电动势E=BωR2，由右手定则判断得a端为负极、b端为正极，所以只有D项正确。3、【答案】A　【解析】接通开关S1后，线圈中会产生自感电动势，以阻碍L中电流I的增大，所以L中的电流I会逐渐增大；电路稳定后，再突然接通开关S2，线圈与电阻R将会被短路，线圈中电流突然减小，产生自感电动势，以阻碍L中的电流I的减小，所以电流逐渐减小，选项A正确。4、A
解析：地球自转周期是24h，航天飞机的周期小于24h，因此。赤道上空的地磁场方向是水平向北的，航天飞机从西向东飞行，由右手定则可知，感应电动势方向向上，因此上端电势高。5、【答案】BC【解析】对A图，当线圈做垂直于匀强磁场的磁感线的平面运动时，磁通量一直不发生变化，无感应电流，A错；对B图，当线圈从磁场中穿出时，磁通量减小，可产生感应电流，B正确；当线圈做垂直于磁场方向，由较弱的磁场进入较强的磁场中时，磁通量增大，可产生感应电流，C正确；当线圈在图示的位置垂直于磁感线运动时，磁通量一直不变，无感应电流，D错。故选BC。6、C解析：设粗环电阻为R，粗环是内电路，细环电阻为2R，细环是外电路，总电阻为3R，感应电动势为E，感应电流为I，，故选项C正确。7、B解析：由于小灯泡L1与电感线圈串联，断开S后再闭合，流过L1的电流从无到有（即增大），电感线圈对电流有阻碍作用，所以流过灯泡L1的电流从0开始逐渐增大，最终达到I．故A错误，B正确．由于小灯泡L2与滑动变阻器串联，断开S后再闭合，立即有电流通过L2，当L1电流逐渐增大时，流过L2的电流逐渐减小，最终减到I．故C、D错误．故选B．8、C
解析：任一时刻，导体棒中的感应电动势为，感应电流为，因为棒做匀加速运动，所以。，此过程中通过导体棒的电量为，两电阻并联，所以通过每一电阻的电量为。故C对。9、BC
解析：线框进入或离开磁场的过程中，通过导体截面的电量为，而，，则；因为进入或离开时，相同，所以。，线框在磁场中有一段加速过程，线框离开磁场时的速度大于进入时的速度，离开时所受安培力较大。克服安培力做功较多，产生的焦耳热较多，所以。故选BC。10、BD
解析：线圈对变化的电流有阻碍作用，通电时阻碍电流变大，所以闭合时亮度相同，但电流稳定后使LA被短路，断开电路时，线圈阻碍电流变小，使LA再次发光，然后又逐渐熄灭。 二、填空题1、E解析：根据法拉第电磁感应定律，匝数都为1，分别穿过大环、小环的磁通量变化率都为，相等，所以产生的感应电动势相等，也为E。2、1∶1，1∶2解析：两闭合线圈磁场穿过的面积相等，磁通量的变化率相等，匝数相等，故A、B环中的感应电动势相等。设B线圈每匝电阻为R，则A线圈每匝电阻为2R，产生的感应电流 ，，.3、(1)断开，(2)D、氖，(3)大于，(4)断开4、100m/s，2V解析：AC两点间切割磁感线的等效长度为30cm，金属杆移动速度 A、B两点间的电势差 .三、计算题1、（1）0.5A；1.5V；（2）0.1N；（3）0.1J，0.1J。解析：（1）感应电动势，感应电流a b两点间的电压（2）a b做匀速运动，外力等于安培力（3）外力做功电路中产生的热量等于安培力做的功，.（当然也可以焦耳定律计算）2、（1）1m／s，0.1W；（2）0.04J.解析：（1）感应电动势，电流，安培力，联立解得安培力，匀速运动拉力等于安培力解得速度。电路中消耗的电功率等于安培力的功率，等于拉力的功率.（2）突然撤消外力F时，电路的总能量为金属杆的动能，到最后停下来，动能全部转化为内能，，电阻R上产生的热量与ab的电阻按比例分配，所以电阻R上还能产生的热量.3、（1）0.40A（2）8.0m/s2（3）4.0W.解析：（1）金属杆MN自由下落，设MN刚进入磁场时的速度为v，根据机械能守恒定律，有     解得 v==2.0m/sMN刚进入磁场时产生的感应电动势  E=Blv =0.4×0.5×2V=0.40V 通过电阻R的电流大小 （2）MN刚进入磁场时F安=BIl =0.4×0.4×0.5N=0.08N  设MN刚进入磁场时的加速度大小为a，根据牛顿第二运动定律，有  mg－F安=ma   解得  a=8.0m/s2 （3）根据力的平衡条件可知，MN在磁场中匀速下落时有 mg=F安设MN在磁场中匀速下落时的速度为vm，则此时的感应电动势E=Blvm，感应电流，安培力联立可解得=10.0 m/s在匀速下落过程中重力对金属杆做功的功率.4、（1）， ；（2）。解析：（1）根据法拉第电磁感应定律，回路中产生的平均感应电动势为：①           ②          ③由①②③式解得平均电流 ，通过的电荷量为：（2）当导线运动到圆环的圆心处时，切割磁感线的有效长度最大，产生的感应电动势也就最大，电阻R上的电流强度也最大，此时 ④所以⑤    由以上两式，得 .