2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象考題演練（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 9.2法拉第電磁感應(yīng)定律 自感現(xiàn)象考題演練（含解析） 1.(xx新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖甲,線圈ab、cd繞在同一軟鐵芯上。在ab線圈中通以變化的電流,用示波器測得線圈cd間電壓如圖乙所示。已知線圈內(nèi)部的磁場與流經(jīng)線圈的電流成正比,則下列描述線圈ab中電流隨時(shí)間變化關(guān)系的圖中,可能正確的是(　　) 【解題指南】磁通量的變化率對(duì)應(yīng)感應(yīng)電流的大小,線性變化對(duì)應(yīng)的是恒定電流,正弦、余弦等周期性變化的磁場產(chǎn)生周期性變化的電流。 【解析】選C。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律,ab線圈電流的變化率與線圈cd上的波形圖一致,線圈cd上的波形圖是方波,ab線圈電流只能是線性變化的,因?yàn)橹挥芯€性變化時(shí)的變化率才是常數(shù)。所以選項(xiàng)C正確。 2.如圖所示,均勻磁場中有一由半圓弧及其直徑構(gòu)成的導(dǎo)線框,半圓直徑與磁場邊緣重合;磁場方向垂直于半圓面(紙面)向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0。使該線框從靜止開始繞過圓心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(　　) A.　　　　B.　　　　C.　　　　D. 【解析】選C。設(shè)半圓弧的半徑為r,當(dāng)它以圓心O為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),只有一個(gè)半徑r切割磁感線,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為E1=B0r=B0ωr2;當(dāng)線框不動(dòng)而磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻變化時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢E2==,要使兩種情況下產(chǎn)生的電流相等,必有E1=E2,可解得=,故本題只有C正確。 3.(多選)(xx四川高考)如圖所示,邊長為L、不可形變的正方形導(dǎo)線框內(nèi)有半徑為r的圓形磁場區(qū)域,其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B= kt(常量k>0)?；芈分谢瑒?dòng)變阻器R的最大阻值為R0,滑動(dòng)片P位于滑動(dòng)變阻器中央,定值電阻R1=R0、R2=。閉合開關(guān)S,電壓表的示數(shù)為U,不考慮虛線MN右側(cè)導(dǎo)體的感應(yīng)電動(dòng)勢,則(　　) A.R2兩端的電壓為 B.電容器的a極板帶正電 C.滑動(dòng)變阻器R的熱功率為電阻R2的5倍 D.正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢為kL2 【解析】選A、C。根據(jù)楞次定律,可知電壓表下端電勢高,上端電勢低,則電容器的a極板帶負(fù)電,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;滑動(dòng)變阻器的滑片P到右端的部分與R2并聯(lián),并聯(lián)電阻R并==,則R2兩端的電壓為U2=R并=,故選項(xiàng)A正確;R1兩端的電壓為U1=R1=,滑動(dòng)變阻器的滑片P到左端的部分的電壓U左=U--=,則滑動(dòng)變阻器R的熱功率P=+=,電阻R2的熱功率為P2==,則P=5P2,故選項(xiàng)C正確;正方形導(dǎo)線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢E===kπr2,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 4.(xx廣東高考)如圖所示,上下開口、內(nèi)壁光滑的銅管P和塑料管Q豎直放置。小磁塊先后在兩管中從相同高度處由靜止釋放,并落至底部。則小磁塊(　　) A.在P和Q中都做自由落體運(yùn)動(dòng) B.在兩個(gè)下落過程中的機(jī)械能都守恒 C.在P中的下落時(shí)間比在Q中的長 D.落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的大 【解析】選C。小磁塊在內(nèi)壁光滑的塑料管Q中,從高處由靜止釋放時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng),機(jī)械能守恒;小磁塊在內(nèi)壁光滑的銅管P中,則會(huì)產(chǎn)生電磁阻尼阻礙小磁塊的運(yùn)動(dòng),相比Q中自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間要長,C項(xiàng)正確、A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于在銅管P中電磁阻尼產(chǎn)生焦耳熱,機(jī)械能不守恒,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于機(jī)械能有損失,落至底部時(shí)在P中的速度比在Q中的小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。故本題選C。 5.(xx安徽高考)英國物理學(xué)家麥克斯韋認(rèn)為,磁場變化時(shí)會(huì)在空間激發(fā)感生電場。如圖所示,一個(gè)半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)水平放置,環(huán)內(nèi)存在豎直向上的勻強(qiáng)磁場B,環(huán)上套一帶電荷量為+q的小球,已知磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增加,其變化率為k,若小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周,則感生電場對(duì)小球的作用力所做功的大小是(　　) A.0　　　B.r2qk　　　C.2πr2qk　　　D.πr2qk 【解析】選D。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知,磁場變化產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢為E=πr2=kπr2,小球在環(huán)上運(yùn)動(dòng)一周,則感生電場對(duì)小球的作用力所做功的大小W=qE=πr2qk,故選項(xiàng)D正確。 6.如圖所示,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。若第一次用0.3s時(shí)間拉出,外力所做的功為W1,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q1;第二次用0.9s時(shí)間拉出,外力所做的功為W2,通過導(dǎo)線截面的電荷量為q2,則(　　) A.W1W2,q1=q2 D.W1>W2,q1>q2 【解析】選C。設(shè)線框長為L1,寬為L2,第一次拉出速度為v1,第二次拉出速度為v2,則v1=3v2。勻速拉出磁場時(shí),外力所做的功恰等于克服安培力所做的功,有W1=F1L1=BI1L2L1=,同理W2=,故W1>W2,又由于兩次拉出線框的過程中,磁通量的變化量相等,即ΔΦ1=ΔΦ2,由q=得q1=q2,選項(xiàng)C正確。 【總結(jié)提升】電磁感應(yīng)中電量的計(jì)算方法 (1)若已知感應(yīng)電流恒定為I,則電量q=It。 (2)一般情況下,q=IΔt=Δt=Δt=,電量q=可作為公式直接應(yīng)用。 7.圖中電感L的直流電阻為RL,小燈泡的電阻為R,小量程電流表G1、G2的內(nèi)阻不計(jì)。當(dāng)開關(guān)S閉合,電路達(dá)到穩(wěn)定后,電流表G1、G2的指針均偏向右側(cè)(電流表的零刻度在表盤的中央),則在開關(guān)S斷開后,兩個(gè)電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況是(　　) A.G1、G2的指針都立即回到零點(diǎn) B.G1緩慢回到零點(diǎn),G2立即左偏,偏后緩慢回到零點(diǎn) C.G1立即回到零點(diǎn),G2緩慢回到零點(diǎn) D.G2立即回到零點(diǎn),G1緩慢回到零點(diǎn) 【解析】選B。在開關(guān)S斷開后,L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢,兩個(gè)電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況是G1緩慢回到零點(diǎn),G2中電流方向?yàn)镼經(jīng)R流向P,即立即左偏,偏后緩慢回到零點(diǎn),選項(xiàng)B正確。 8.(xx海淀模擬)兩塊水平放置的金屬板間的距離為d,用導(dǎo)線與一個(gè)多匝線圈相連,線圈電阻為r,線圈中有豎直方向均勻變化的磁場,其磁通量的變化率為k,電阻R與金屬板連接,如圖所示。兩板間有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為+q的油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度為g,則線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化情況和線圈的匝數(shù)n分別為(　　) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在增強(qiáng),n= B.磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在增強(qiáng),n= C.磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向上且正在減弱,n= D.磁感應(yīng)強(qiáng)度B豎直向下且正在減弱,n= 【解題指南】(1)根據(jù)油滴在平行金屬板間處于靜止?fàn)顟B(tài),判斷極板帶電情況。 (2)磁感應(yīng)強(qiáng)度向上或向下時(shí),分別利用楞次定律和法拉第電磁感應(yīng)定律判斷磁場變化情況,進(jìn)而求出n。 【解析】選D。由于油滴帶正電,所以上極板帶負(fù)電,當(dāng)磁場向上增強(qiáng)或向下減弱時(shí),線圈上端感應(yīng)電動(dòng)勢為負(fù)極。油滴處于靜止?fàn)顟B(tài),mg=q,U=,則線圈感應(yīng)電動(dòng)勢E=(R+r)=,由法拉第電磁感應(yīng)定律E=n,n==,選D。 9.輕質(zhì)細(xì)線吊著一質(zhì)量為m=0.32kg、邊長為L=0.8m、匝數(shù)n=10的正方形線圈,總電阻為r=1Ω。邊長為的正方形磁場區(qū)域?qū)ΨQ分布在線圈下邊的兩側(cè),如圖甲所示。磁場方向垂直紙面向里,大小隨時(shí)間變化如圖乙所示。從t=0開始經(jīng)t0時(shí)間細(xì)線開始松弛,g取10m/s2。求： (1)在前t0時(shí)間內(nèi)線圈中產(chǎn)生的電動(dòng)勢。 (2)在前t0時(shí)間內(nèi)線圈的電功率。 (3)t0的值。 【解析】(1)由乙圖可知=,B=1+t, 據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得E=n=nS。 S==,故E=10V=0.4 V。 (2)功率P==0.16W。 (3)細(xì)線松弛時(shí)有FA=mg,FA=nBIL′, 式中L′=,B=1+t0,I=,聯(lián)立解得t0=2s。 答案：(1)0.4 V　(2)0.16 W　(3)2 s