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1、2012 届高考物理法拉第电磁感应定律、互感和自感单元复习测试题（有答案）云南省新人教版物理 2012 届高三单元测试 27法拉第电磁感应定律、互感和自感(时间 :90 分钟 满分：100 分)一 、选择题1 如图所示，在 x0的区域内存在匀强磁场，磁场的方向垂直于x 平面(纸面) 向里具有一定电阻的矩形线框 abd 位于 x 平面内，线框的 ab 边与轴重合令线框从 t=0 时刻起由静止开始沿 x 轴正方向做匀加速运动，则线框中的感应电流 I(取逆时针方向为电流正方向)随时间 t 的变化图线 I-t 图可能是下图中的( ) 【答案】选 D【详解】线框匀加速向右运动时，d 边切割磁感线，由右手
2、定则知电流方向为顺时针，方向为负；由 E=Blv 知，v 均匀增加，电流成线性增大，故 D 项正确2 如图所示，电路中 A、B 是完全相同的灯泡，L 是一带铁芯的线圈开关 S 原闭合，则开关 S 断开的瞬间( )AL 中的电流方向改变，灯泡 B 立即熄灭BL 中的电流方向不变，灯泡 B 要过一会儿才熄灭L 中的电流方向改变，灯泡 A 比 B 熄灭慢DL 中的电流方向不变，灯泡 A 比 B 熄灭慢【答案】选 D【详解】当开关 S 断开时， L 与灯泡 A 组成回路，由于自感，L中的电流由原数值逐渐减小，电流方向不变，A 灯熄灭要慢；B 灯电流瞬间消失，立即熄灭，正确的选项为 D3 如图所示的电路
3、,电电动势为 E,线圈 L 的电阻不计以下判断正确的是( )A 闭合 S,稳定后,电容器两端电压为 EB 闭合 S,稳定后,电容器的 a 极板带正电断开 S 的瞬间 ,电容器的 a 极板将带正电D 断开 S 的瞬间,电容器的 a 极板将带负电【答案】选【详解】由题意及自感现象规律可知,当开关 S 闭合且电路稳定后,电容器与线圈 L 并联,由于线圈的直流电阻不计,所以两端电压为零,故 A、B 错误;断开 S 的瞬间,由自感规律可知,线圈中要产生感应电动势,感应电动势引起的感应电流的方向与原电流的方向一致,因而电容器的 a 极板将带正电,故正确4如图所示，平行导轨间距为 d，一端跨接一个电阻 R，
4、匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于平行金属导轨所在平面一根金属棒与导轨成 角放置，金属棒与导轨的电阻均不计当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度 v 在金属导轨上滑行时，通过电阻 R的电流是()ABdvR BBdvsinRBdvsR DBdvRsin【答案】D【详解】电流应等于感应电动势除以电阻 R，问题在于感应电动势应如何计算能够引起感应电流的电动势是 N 间产生的电动势，所以有效切割长度应为 N 而 N 用已知参数表示应为 dsin，所以有效切割长度 ldsin 则 EBlv Bdvsin ，IERBdvRsin，所以选项 D 正确物理实验中，常用一种叫做“冲击电流计” 的仪器测定通过电
5、路的电荷量，如图所示，探测线圈与冲击电流计串联后可用测定磁场的磁感应强度已知线圈匝数为 n，面积为 S，线圈与冲击电流计组成的回路电阻为 R 若将线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转 180，冲击电流计测出通过线圈的电荷量为 q，由上述数据可测出被测磁场的磁感应强度为( )AqR2nS BqRnSqR2S DqRS【答案】A【详解】由 Ent，IER，qIt，得 qnR，当线圈翻转 180时，2BS，故 BqR2nS ，故选 A6如图 (a)、(b) 所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯 A 的电阻，接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发
6、光，则( )A在电路(a)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗B 在电路(a)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗在电路(b)中，断开 S 后，A 将逐渐变暗D在电路(b)中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后渐渐变暗【答案】AD【详解】(a)电路中，灯 A 和线圈 L 串联，电流相同，断开 S 时，线圈上产生自感电动势，阻碍原电流的减小，通过 R、A 形成回路，渐渐变暗(b)电路中电阻 R 和灯 A 串联，灯 A 的电阻大于线圈 L的电阻，电流则小于线圈 L 中的电流，断开 S 时，电不给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过 R、A 形成回路，灯A 中电流比原大，变得更
7、亮，然后渐渐变暗所以选项 AD 正确7如图所示，两块竖直放置的金属板间距为 d，用导线与一匝数为 n 的线圈连接线圈内部分布有方向水平向左的匀强磁场两板间有一个一定质量、电荷量为q 的油滴在与水平方向成 30角斜向右上方的恒力 F 的作用下恰好处于平衡状态则线圈内磁场的变化情况和磁通量的变化率分别是()A磁场正在增强，t3dF2qB 磁场正在减弱，t3dF2nq磁场正在减弱，t3dF2qD磁场正在增强，t3dF2nq【答案】B【详解】本题涉及带电粒子在电场中的平衡及感应电动势两个问题由于直流电不能通过电容器，因此，电容器两极板间电压为线圈上感应电动势的大小，带电油滴所受重力竖直向下，恒力 F
8、与水平方向成 30斜向右上方，且带电油滴恰好处于平衡状态，则可知油滴所受电场力方向水平向左，电容器右极板带正电，由楞次定律可知磁场正在减弱；由带电粒子水平方向受力平衡可得 Fs 30nqtd，得 t3dF2nq8穿过闭合回路的磁通量 随时间 t 变化的图象分别如图所示，下列关于回路中产生的感应电动势的论述，正确的是()A图中，回路产生的感应电动势恒定不变B 图 中，回路产生的感应电动势一直不变图中，回路在 0t1 时间内产生的感应电动势小于在 t1t2时间内产生的感应电动势D图中，回路产生的感应电动势先变小再变大【答案】BD【详解】在图中，t0，感应电动势为零，故选项 A 错；在图中，t 为一
9、定值，故感应电动势不变，选项 B 正确；在图中，0t1 内的 t比 t1t2 内的 t大，选项错；在图中，图线上各点切线的斜率绝对值先变小、后变大，故选项 D 对9 如右图 a 是用电流传感器 (相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图中两个电阻的阻值均为 R，L 是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为 R 图 b 是某同学画出的在 t0 时刻开关 S 切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象关于这些图象，下列说法中正确的是()abA图 b 中甲是开关 S 由断开变为闭合，通过传感器 1 的电流随时间变化的情况B 图 b 中乙是开关 S 由断开变为闭合，通过传感
10、器 2 的电流随时间变化的情况图 b 中丙是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况D图 b 中丁是开关 S 由闭合变为断开，通过传感器 2 的电流随时间变化的情况【答案】【详解】开关 S 由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为零，流过传感器 1、2 的电流均为 E2R；闭合电路稳定后，流过传感器 1的电流为 2E3R，流过传感器 2 的电流为 E3R；开关断开后，流过传感器 1 的电流立即变为零，流过传感器 2 的电流方向相反，从 E3R逐渐变为零由以上分析可知，选项正确10如下图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路虚线N 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场
11、，方向垂直于回路所在的平面回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 D 始终与 N 垂直从D 点到达边界开始到点进入磁场为止，下列结论正确的是( )A感应电流方向发生变化B D 段直导线始终不受安培力感应电动势最大值 EBavD感应电动势平均值 E12Bav【答案】【详解】根据楞次定律可判定闭合回路中产生的感应电流方向始终不变，A 项错误；D 段电流方向是 D 指向，根据左手定则可知，D 段受到安培力，且方向竖直向下，B 错；当有一半进入磁场时，产生的感应电流最大，EBav，对；由法拉第电磁感应定律得EtBav4 ，D 错二、非选择题11位于竖直平面内的矩形平面导线框 abd，ab 长 L110
12、 ，bd长 L20 ，线框的质量02 g，电阻 R2 其下方有一匀强磁场区域，该区域的上、下边界 PP和 QQ均与 ab 平行两边界间距离为 H，HL2，磁场的磁感应强度 B10 T，方向与线框平面垂直。如图 27 所示，令线框的 d 边从离磁场区域上边界 PP的距离为h07 处自由下落已知线框的 d 边进入磁场以后，ab 边到达边界PP之前的某一时刻线框的速度已达到这一阶段的最大值问从线框开始下落，到 d 边刚刚到达磁场区域下边界 QQ的过程中，磁场作用于线框的安培力所做的总功为多少？(g 取 10 /s2)【答案】08 【详解】本题中重力势能转化为电能和动能，而安培力做的总功使重力势能一部
13、分转化为电能，电能的多少等于安培力做的功依题意，线框的 ab 边到达磁场边界 PP之前的某一时刻线框的速度达到这一阶段速度最大值，以 v0 表示这一最大速度，则有E BL1v0线框中电流IERBL1v0R作用于线框上的安培力FBL1IB2L21v0R速度达到最大值条是Fg所以 v0gRB2L214 /sd 边继续向下运动过程中，直至线框的 ab 边达到磁场的上边界PP，线框保持速度 v0 不变，故从线框自由下落至 ab 边进入磁场过程中，由动能定理得：g(h L2)安12v20安12v20g(hL2)08 ab 边进入磁场后，直到 d 边到达磁场区下边界 QQ过程中，作用于整个线框的安培力为零
14、，安培力做功也为零，线框只在重力作用下做加速运动，故线框从开始下落到 d 边刚到达磁场区域下边界QQ过程中，安培力做的总功即为线框自由下落至 ab 边进入磁场过程中安培力所做的功安08 负号表示安培力做负功12如右图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为 l，导轨左端连接一个电阻 R 一根质量为、电阻为 r 的金属杆 ab垂直放置在导轨上在杆的右方距杆为 d 处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向下，磁感应强度为 B 对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为 v，之后进入磁场恰好做匀速运动不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力求：(1)导轨对杆 ab 的阻力大小 Ff；(2)杆 ab 中通过的电流及其方向；(3)导轨左端所接电阻 R 的阻值【答案】(1)Fv22d(2)v22Bld方向ab (3)2B2l2dvr【详解】(1)杆进入磁场前做匀加速运动，有FFfav22ad解得导轨对杆的阻力Ff Fv22d(2)杆进入磁场后做匀速运动，有 FFf FA杆 ab 所受的安培力FAIBl解得杆 ab 中通过的电流I v22Bld杆中的电流方向自 a 流向 b(3)杆 ab 产生的感应电动势E Blv杆中的感应电流I ERr 解得导轨左端所接电阻阻值R 2B2l2dvr
