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2012届高考物理第一轮课时复习题28


廊坊八中 2012 年高考一轮复习课时作业 课时作业 28 法拉第电磁感应定律
时间:45 分钟 一、选择题(8×8′=64′) 1.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加 2 Wb,则( A.线圈中感应电动势每秒增加 2 V B.线圈中感应电动势每秒减少 2 V C.线圈中感应电动势始终为 2 V D.线圈中感应电动势始终为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势

小于 2 V ΔΦ 解析:由 E= 知:ΔΦ/Δt 恒定,所以 E=2 V. Δt 答案:C 2.下列关于感应电动势大小的说法中,正确的是( ) ) 满分:100 分

自感

涡流

A.线圈中磁通量变化越大,线圈中产生的感应电动势一定越大 B.线圈中磁通量越大,产生的感应电动势一定越大 C.线圈放在磁感应强度越强的地方,产生的感应电动势一定越大 D.线圈中磁通量变化越快,产生的感应电动势越大 ΔΦ 解析:由法拉第电磁感应定律 E=n 知,感应电动势与磁通量的变化率成正比,与磁 Δt 通量的大小、磁通量的变化和磁感应强度无关,故只有 D 项正确. 答案:D 3.如图 1 所示,MN、PQ 为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻 R, 金属棒 ab 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨平 面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为 L,金属棒与导轨间夹角为 60° ,以速度 v 水平 向右匀速运动,不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )

图1 BLv A.I= R B.I= 3BLv 2R

BLv C.I= 2R

D.I=

3BLv 3R

解析:因为导体棒匀速运动,所以平均感应电动势的大小等于瞬时感应电动势的大小 又因为题中 L 的有效长度为 据闭合电路欧姆定律得 I= 答案:B 3L 3L ,故 E=Bv 2 2 3BLv . 2R

图2 4. 如图 2 所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图. 将铜盘放在磁场中, 让磁感线垂直穿过铜盘;图中 a、b 导线与铜盘的中轴线处在同一平面内;转动铜盘,就可 以使闭合电路获得电流.若图中铜盘半径为 L,匀强磁场的磁感应强度为 B,回路总电阻为 R,从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为 ω.则下列说法正确的是( A.回路中有大小和方向作周期性变化的电流 BL2ω B.回路中电流大小恒定,且等于 2R C.回路中电流方向不变,且从 b 导线流进灯泡,再从 a 导线流向旋转的铜盘 D.若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场,不转动铜盘,灯泡 中也会有电流流过 BL2ω 解析:铜盘在转动的过程中产生恒定的电流 I= ,A 错 B 对;由右手定则可知铜盘 2R 在转动的过程中产生恒定的电流从 b 导线流进灯泡,再从 a 导线流向旋转的铜盘,C 正确; 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场, 不转动铜盘时闭合回路磁通 量不发生变化,灯泡中没有电流流过,D 错误. 答案:BC )

图3 5.一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中,如图 3 所示,线圈平面

与磁场方向成 60° 角,磁感应强度随时间均匀变化,用下列哪种方法可使感应电流增加一倍 ( ) A.把线圈匝数增加一倍 B.把线圈面积增加一倍 C.把线圈半径增加一倍 D.改变线圈与磁场方向的夹角 ΔΦ ΔB n nπr2 sinθ Δt Δt E 解析: 设导线的电阻率为 ρ, 横截面积为 S0, 线圈的半径为 r, I= = 则 = R R n· 2πr ρ S0 S0r ΔB = · · 可见将 r 增加一倍,I 增加 1 倍,将线圈与磁场方向的夹角改变时,sinθ 不能 sinθ 2ρ Δt 变为原来的 2 倍(因 sinθ 最大值为 1),若将线圈的面积增加一倍,半径 r 增加( 2-1)倍,电 流增加( 2-1)倍,I 与线圈匝数无关. 答案:C

图4 6.如图 4 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,下列说法中正确的是( )

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 解析:线圈对变化的电流有阻碍作用,开关接通时,LA、LB 串联, 同时发光,但电流 稳定后线圈的直流电阻忽略不计,使 LA 被短路,所以 A 错误,B 正确;开关断开时,线圈 阻碍电流变小,产生自感电动势,使 LA 再次发光,然后又逐渐熄灭,所以 C 错误,D 正确. 答案:BD

7. 图5 如图 5 所示是高频焊接原理示意图. 线圈中通以高频变化的电流时, 待焊接的金属工件

中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而 工件其他部分发热很少.以下说法正确的是( )

A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快 B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 解析: 在互感现象中产生的互感电动势的大小与电流的变化率成正比, 电流变化的频率 E 越高,感应电动势越大,由欧姆定律 I= 知产生的涡流越大,又 P=I2R,R 越大 P 越大, R 焊缝处的温度升高得越快. 答案:AD 8.(2010· 浙江高考)半径为 r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口 两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为 d,如 图 6 甲所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图 6 乙所示.在 t=0 时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为 q 的静止微粒.则以下说法正确的是( )

图6 A.第 2 秒内上极板为正极 B.第 3 秒内上极板为负极 C.第 2 秒末微粒回到了原来位置 D.第 2 秒末两极板之间的电场强度大小为 0.2πr2/d 解析:根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势大小(即电容器两极间电压大小)始终为 0.1πr2,由楞次定律可判定 0~1 s 下极板为正极、1~3 s 上极板为正极,3~4 s 下极板为正 极,选项 A 正确,B、D 错误;第 2 s 末微粒离原位置最远,选项 C 错误.

图7 答案:A 二、计算题(3×12′=36′)

9.(2009· 全国卷Ⅱ) 图8 如图 8,匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里,大小随时间的变化率 ΔB =k,k Δt

为负的常量.用电阻率为 ρ、横截面积为 S 的硬导线做成一边长为 l 的方框.将方框固定于 纸面内,其右半部位于磁场区域中.求: (1)导线中感应电流的大小; (2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率.

ΔΦ 解析:(1)导线框的感应电动势为 ε= ① Δt 1 ΔΦ= l2ΔB② 2 ε 导线框中的电流为 I= ③ R 4l 式中 R 是导线框的电阻,根据电阻率公式有 R=ρ ④ S ΔB klS 联立①②③④式,将 =k 代入得 I= ⑤ Δt 8ρ (2)导线框所受磁场的作用力的大小为 f=BIl⑥ Δf ΔB 它随时间的变化率为 =Il ⑦ Δt Δt Δf k2l2S 由⑤⑦式得 = ⑧ Δt 8ρ

图9 10.(2010· 山东济宁质检)如图 9 所示,匀强磁场的磁感应强度 B=0.1 T,金属棒 AD 长 0.4 m,与框架宽度相同,电阻 r=1.3 Ω,框架电阻不计,电阻 R1=2 Ω,R2=1 Ω.当金属棒 以 5 m/s 速度匀速向右运动时,求: (1)流过金属棒的感应电流为多大? (2)若图中电容器 C 为 0.3 μF,则电容器中储存多少电荷量? 解析:(1)棒产生的电动势 E=Blv=0.2 V R1R2 2 外电阻 R= = Ω R1+R2 3 E 通过棒的感应电流 I= =0.1 A R+r 1 (2)电容器两板间的电压 U=IR= V 15 带电量 Q=CU=2×10 答案:(1)0.1 A
-8

C
-8

(2)2×10

C

11.(2010· 广州三校联考)如图 10 甲所示,光滑且足够长的平行金属导轨 MN 和 PQ 固 定在同一水平面上,两导轨间距 L=0.2 m,电阻 R=0.4 Ω,导轨上停放一质量 m=0.1 kg、 电阻 r=0.1 Ω 的金属杆,导轨电阻忽略不计,整个装置处在磁感应强度 B=0.5 T 的匀强磁 场中,磁场的方向竖直向下,现用一外力 F 沿水平方向拉杆,使之由静止开始运动,若理 想电压表示数 U 随时间 t 变化关系如图乙所示.求:

图 10 (1)金属杆在 5 s 末的运动速率; (2)第 4 s 末时外力 F 的功率. BLv Δv 解析:(1)因为:U= R,a= Δt R+r ΔU BLR Δv 所以: = · 即:a=0.5 m/s2 Δt R+r Δt 金属棒做匀加速直线运动 v5=at5=2.5 m/s (2)v4=at4=2 m/s,此时:I= F 安=BIL=0.04 N 对金属棒:F-F 安=ma,F=0.09 N 故:PF=Fv4=0.18 W 答案:(1)2.5 m/s (2)0.18 W BLv4 =0.4 A R+r


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