新教材2022版高考物理人教版一轮总复习训练：31　法拉第电磁感应定律

这是一份新教材2022版高考物理人教版一轮总复习训练：31　法拉第电磁感应定律，共8页。试卷主要包含了关于电磁感应，下列说法正确的是，如图甲所示，边长为L＝0，03 Wb等内容，欢迎下载使用。
www.ks5u.com三十一　法拉第电磁感应定律(建议用时：40分钟)1.关于电磁感应，下列说法正确的是(　　)A. 穿过回路的磁通量越大，则产生的感应电动势越大B. 穿过回路的磁通量减小，则产生的感应电动势一定变小C. 穿过回路的磁通量变化越快，则产生的感应电动势越大D. 穿过回路的磁通量变化越大，则产生的感应电动势越大C　解析：根据法拉第电磁感应定律可知，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中一定产生感应电动势，感应电动势的大小除与线圈匝数有关外，还与磁通量变化快慢有关，与磁通量的大小无关，穿过线圈的磁通量增大时，磁通量的变化率不一定增加，故线圈中产生的感应电动势不一定增大，故C正确。2．(多选)单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的关系图像如图所示，则(　　)A. 在t＝0时刻，线圈中的磁通量最大，感应电动势也最大B. 在t＝1×10－2 s时刻，感应电动势最大C. 在t＝2×10－2 s时刻，感应电动势为0D. 在0～2×10－2 s时间内，线圈中感应电动势的平均值为0BC　解析：由法拉第电磁感应定律知E∝，故 t＝0及t＝2×10－2  s时刻，E＝0，A错误，C正确；t＝1×10－2 s时刻，E最大，B正确；在0～2×10－2 s 时间内，ΔΦ≠0，故 E≠0，D错误。3．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E1，若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2。则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比分别为(　　)A. c→a，2∶1      B. a→c，2∶1C. a→c，1∶2     D. c→a，1∶2C　解析：用右手定则判断出两次金属杆MN中的电流方向均为N→M，所以电阻R中的电流方向为a→c。由电动势公式E＝Blv，可知 ＝＝，故选项C正确。4．如图所示，正方形线框的左半侧处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框的对称轴MN恰与磁场边缘平齐。若第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90°。为使两次操作过程中，线框中产生的平均感应电动势相等，则(　　)A. v1∶v2＝2∶π     B. v1∶v2＝π∶2C. v1∶v2＝1∶2     D. v1∶v2＝2∶1A　解析：第一次将线框从磁场中以恒定速度v1向右匀速拉出，线框中的感应电动势恒定，有1＝E1＝BLv1。第二次以线速度v2让线框绕轴MN匀速转过90°，所需时间t＝＝，线框中磁通量的变化量ΔΦ＝B·L·＝BL2，产生的平均感应电动势2＝＝。由题意知1＝2，可得v1∶v2＝2∶π，A正确。5.如图甲所示，边长为L＝0.1 m的10匝正方形线框abcd处在变化的磁场中，在线框d端点处开有一个小口，d、e用导线连接到一个定值电阻 R上，线框中的磁场随时间的变化情况如图乙所示(规定垂直纸面向外为磁场的正方向)，下列说法正确的是(　　)A. t＝3 s时线框中的磁通量为0.03 WbB. t＝4 s时线框中的感应电流大小为0C. t＝5 s时通过线框的电流将反向D. t＝8 s时通过线框的电流沿逆时针方向C　解析：由磁通量的定义可知t＝3 s时，穿过线框的磁通量为Φ＝B0·L2＝0.003 Wb，故A错误； t＝4 s时，由法拉第电磁感应定律知E＝n＝nL2＝10××0.01 V＝0.03 V，所以线框中的感应电流为I＝，故B错误；由楞次定律可知，3～5 s时间内，线框中的感应电流为逆时针方向，5～11 s 时间内，线框中的感应电流为顺时针方向，故t＝5 s时通过线框的电流将反向，故C正确，D错误。6．如图所示装置中，线圈A、B彼此绝缘绕在一铁芯上，B的两端接有一电容器，A的两端与放在匀强磁场中的导电轨道连接，轨道上放有一根金属杆ab。要使电容器的上极板带正电，金属杆ab在磁场中运动的情况可能是：①向右减速滑行　②向右加速滑行③向左减速滑行　④向左加速滑行以上做法正确的是(　　)A. ①④    B. ②③    C. ①②    D. ③④B　解析：若金属杆ab向右减速滑行，穿过线圈A的磁通量从上向下且减小，故穿过线圈B的磁通量从下向上且减小，此时下极板带正电，①错误；若金属杆ab向右加速滑行，则穿过线圈A的磁通量是从上向下且增大，所以线圈B中的磁通量从下向上且增大，此时上极板带正电，②正确；同理③正确，④错误。故选项B正确。7.(多选)abcd是匝数为100匝、边长为10 cm、总电阻为0.1 Ω的正方形闭合导线圈，放在与导线圈平面垂直的如图甲所示的匀强磁场中。磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。则以下说法正确的是(　　)A. 导线圈中产生的是交变电流B. 在t＝2.5 s时，导线圈中产生的感应电动势为1 VC. 在0～2 s时间内，通过导线横截面的电荷量为20 CD. 在t＝1 s时，导线圈内感应电流的瞬时功率为10 WACD　解析：在0～2 s时间内，磁感应强度的变化率为 ＝1 T/s，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E1＝nS＝100×0.12×1 V＝1 V；在2～3 s时间内，磁感应强度的变化率为 ＝2 T/s，根据法拉第电磁感应定律，产生的感应电动势为E2＝nS＝100×0.12×2 V＝2 V。导线圈中产生的感应电流为方波交变电流，选项A正确。在 t＝2.5 s时，产生的感应电动势为E2＝2 V，选项B错误。在0～2 s时间内，感应电流I＝＝10 A，通过导线横截面的电荷量为q＝IΔt1＝20 C，选项C正确；在t＝1 s时，导线圈内感应电流的瞬时功率P＝I2R＝102×0.1 W＝10 W，选项D正确。8．(2018·全国卷Ⅰ)如图所示，导体轨道OPQS固定，其中PQS是半圆弧，Q为半圆弧的中点，O为圆心，轨道的电阻忽略不计。OM是有一定电阻、可绕O转动的金属杆，M端位于PQS上，OM与轨道接触良好。空间存在与半圆所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。现使OM从OQ位置以恒定的角速度逆时针转到OS位置并固定(过程Ⅰ)；再使磁感应强度的大小以一定的变化率从B增加到B′(过程Ⅱ)。在过程Ⅰ、Ⅱ中，流过OM的电荷量相等，则  等于(　　)A.     B.     C.     D. 2B　解析：在过程Ⅰ中，根据法拉第电磁感应定律，有E1＝＝，根据闭合电路欧姆定律，有I1＝，且q1＝I1Δt1；在过程Ⅱ中，有E2＝＝，I2＝，q2＝I2Δt2，又q1＝q2，即＝，所以 ＝，B选项正确。9．如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0。使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率  大小应为(　　)A.     B.     C.     D. C　解析：设半圆弧的半径为r，线框匀速转动时产生的感应电动势E1＝B0rv＝ B0r＝B0ωr2。当磁感应强度的大小随时间线性变化时，产生的感应电动势E2＝＝S＝πr2·，要使两次产生的感应电流大小相等，则E1＝E2，即 B0ωr2＝πr2·，解得 ＝，选项C正确，A、B、D错误。10．(多选)如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过圆环平面。金属杆OM的长为l，阻值为R，M端与环接触良好，绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动。阻值为R的电阻一端用导线和环上的A点连接，另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接。下列判断正确的是(　　)A. 金属杆OM旋转产生的感应电动势恒为  B. 通过电阻R的电流的最小值为 ，方向从Q到PC. 通过电阻R的电流的最大值为 D. O、M两点间电势差绝对值的最大值为 AD　解析：本题考查旋转切割模型的电磁感应问题。金属杆OM旋转产生的感应电动势恒为 Bl2ω，选项A正确；当M端位于最上端时，圆环两部分电阻相等，并联电阻最大，通过R的电流最小，R并＝·2R＝R，通过电阻R的电流最小值为 Imin ＝＝，根据右手定则可知，电流方向从Q到P，选项B错误；当M位于最下端时，圆环接入电路的电阻为0，此时电流最大，Imax＝＝，选项C错误；OM作为电源，外电阻增大，总电流减小，由U＝E－Ir知，外电阻最大时O、M两点间电势差的绝对值最大，其最大值为U＝Imin·2R＝，选项D正确。11．在范围足够大、方向竖直向下的匀强磁场中，B＝0.2 T，有一水平放置的光滑框架，宽度为l＝0.4 m，如图所示，框架上放置一质量为0.05 kg、电阻为 1 Ω 的金属杆cd，框架电阻不计。若cd杆以恒定加速度a＝2 m/s2由静止开始做匀加速直线运动，并开始计时，则：(1)在0～5 s时间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？解析：(1)cd杆0～5 s时间内的位移x＝at2＝25 m，0～5 s时间内的平均速度v＝＝5 m/s(也可以用v＝ m/s＝5 m/s 求解)故0～5 s时间内的平均感应电动势E＝Blv＝0.4 V。(2)第5 s末，cd杆的速度v′＝at＝10 m/s此时感应电动势E′＝ Blv′则回路中的电流为I＝＝＝ A＝0.8 A。(3)cd杆做匀加速运动，则F－F安＝ma得F＝IlB＋ma＝0.164 N。答案：(1)0.4 V　(2)0.8 A　(3)0.164 N12.如图甲所示，平行长直导轨MN、PQ水平放置，两导轨间距L＝0.5 m。导轨左端M、P间接有阻值为R＝0.2 Ω的定值电阻，导体棒ab的质量m＝0.1 kg，与导轨间的动摩擦因数μ＝0.1，导体棒垂直于导轨放在距离左端为d＝1.0 m处，导轨和导体棒始终接触良好，电阻均忽略不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。整个装置处在范围足够大的匀强磁场中，t＝0时刻，磁场方向竖直向下，此后，磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示，不计感应电流磁场的影响，重力加速度取g＝10 m/s2。(1)求t＝0时导体棒受到的安培力F0；(2)分析前3 s时间内导体棒的运动情况，并求前 3 s 时间内导体棒所受的摩擦力Ff随时间t变化的关系式；(3)若t＝3 s时，突然使导体棒获得一向右的速度v0 ＝8 m/s，同时垂直导体棒施加一方向水平、大小可变化的外力F，使导体棒的加速度大小恒为a＝4 m/s2、方向向左，求从t＝3 s到t＝4 s的时间内通过定值电阻的电荷量q。解析：本题考查感生问题与动生问题的综合。(1)t＝0时，回路中产生的感生电动势为E＝＝Ld＝0.1×0.5×1.0 V＝0.05 V感应电流为I＝＝ A＝0.25 A可得t＝0时导体棒受到的安培力F0＝ILB0＝0.025 N。(2)导体棒与导轨间的最大静摩擦力Ffm＝μmg＝0.1×0.1×10 N＝0.1 N>F0＝0.025 N所以在 t＝0 时刻导体棒静止不动，加速度为0，在前3 s时间内，磁感应强度B都小于B0，导体棒所受的安培力都小于最大静摩擦力，故前3 s时间内导体棒静止不动，电流恒为I＝0.25 A。在前3 s时间内，磁感应强度为B＝B0－kt＝(0.2－0.1t)T，因导体棒静止不动，导体棒在水平方向上受到安培力和摩擦力，二力平衡，则有Ff＝ILB＝IL(B0－kt)＝0.25×0.5×(0.2－0.1t)N＝0.012 5(2－t)N(t<3 s)。(3)3～4 s时间内磁感应强度大小恒为B2＝0.1 T，导体棒做匀变速直线运动，Δt1＝4 s－3 s＝1 s设t＝4 s时导体棒的速度为v，第4 s时间内的位移为x，则v＝v0－aΔt1＝4 m/s，x＝Δt1＝6 m在这段时间内的平均感应电动势为＝通过定值电阻的电荷量为q＝Δt1＝Δt1＝＝1.5 C。答案：(1)0.025 N　(2)导体棒静止不动　Ff＝0.012 5(2－t)N(t<3 s)　(3)1.5 C