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1、1第第2 2讲讲 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律 自感现象自感现象板块三限时规范特训时间：45分钟 满分：100分一、选择题(本题共11小题，每小题6分，共66分。其中17为单选，811为多选)1如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度的大小随时间变化而变化。下列说法中正确的是( )A当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定减小B当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定增大C当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大D当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变答案 D解析 由法拉第电磁感应定律可知：EnnS，当磁感应强度均匀变化时，产生恒定的电动势，线框中
2、的感 tB t应电流就不变，D选项正确；当磁感应强度的变化率逐渐增大时，线框中产生的感应电流增大，当磁感应强度的变化率逐渐减小时，线框中产生的感应电流减小，所以A、B、C选项都是错误的。2. 如图所示，在磁感应强度为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( )Aca,21 Bac,21Cac,12 Dca,12答案 C解析 MN切割磁感线产生的感生电动势EBlv，其中的l、v保持不变，所以E1E2B1B212；
3、由右手定则可知通过R的电流方向为ac，C正确。32017唐山模拟如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在2导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0t2时间内( )A电容器C的电荷量大小始终不变B电容器C的a板先带正电后带负电CMN所受安培力的大小始终不变DMN所受安培力的方向先向左后向右答案 A解析 磁感应强度均匀变化，产生恒定电动势，则电容器C的电荷量大小始终不变，选项A正确，B错误；由于磁感应强度变化，根据楞次定律和左手定则可知，MN所受安培力的方向先向右后
4、向左，大小先减小后增大，选项C、D错误。42017福建龙岩质检如图所示，三角形金属线框ABC的底边AB长度为d，顶点C距AB边的距离为 ，在右侧d 2空间边长为d的正方形区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下线框底边沿着x轴向右运动，运动过程中始终保持线框平面与磁场方向垂直。在线框沿x轴向右匀速穿过有界磁场区域的过程中，线框中的感应电动势( )A经历均匀增大、均匀减小、均匀增大、均匀减小的过程B经历均匀增大、保持不变、均匀增大、保持不变的过程C经历均匀增大、均匀减小、均匀增大的过程D经历均匀增大、保持不变、均匀减小的过程答案 A解析 导线切割磁感线产生感应电动势有EBlv，因为匀速运
5、动，所以感应电动势大小取决于切割磁感线的导线的有效长度，线框匀速穿过有界磁场区域的过程中有效长度先均匀增大，再均匀减小，然后再均匀增大，再均匀减小，所以选项A正确。5在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n1500匝，横截面积S20 cm2。螺线管导线电阻r1.0 3，R14.0 ，R25.0 ，C30 F。在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。则下列说法中正确的是( )A螺线管中产生的感应电动势为1 VB闭合S，电路中的电流稳定后，螺线管两端电压为1.08 VC电路中的电流稳定后电容器下极板带负电DS断开后，流经R2的电荷量为1.8106 C答案 B解析 由法拉第电磁
6、感应定律可知EnnS，其中n1500匝，S20104 tB tm2，等于乙图中图线斜率，为 T/s0.4 T/s，代入得E1.2 B t1.00.2 2V，A错误。感应电流I0.12 A，螺线管两端的电压UI(R1R2)1.08 E rR1R2V，B正确。由楞次定律可得，螺线管下端电势高，所以电容器下极板带正电，C错误。S断开后，电容器把储存的电量都通过R2释放出来，QCUR2，其中UR2IR2，得Q1.8105 C，D错误。6如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直
7、向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是( )A在0t0和t02t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B在0t0时间内，通过导体棒的电流方向为N到MC在t02t0时间内，通过电阻R的电流大小为SB0 Rt04D在02t0时间内，通过电阻R的电荷量为SB0 2R答案 B解析 导体棒MN始终静止，与导轨围成的线框面积不变，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势ES， tB t即感应电动势与Bt图象斜率成正比，0t0时间内的感应电流I1SS，t02t0时间内的感应E1 RB1 t1RB0 t0R电流I2SS，C错误。由楞次定律可知在0
8、t0时间内，通过导体棒的电流方向NM，B正确。E2 RB2 t2R2B0 t0R在0t0时间内，磁通量减小，MN有向右运动的趋势来阻碍磁通量减小，受向左的静摩擦力，在t02t0时间内，磁通量增加，MN有向左运动的趋势来阻碍磁通量增加，受向右的静摩擦力，A错误。通过电阻R的电量qq1q2I1t0I2t0，D错误。3SB0 R7. 如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，A、B灯泡的发光情况是( )AS刚闭合后，A亮一下又逐渐熄灭，B逐渐变亮BS刚闭合后，B亮一下又逐渐变暗，A逐渐变亮CS闭合足够长时间后，A和
9、B一样亮DS闭合足够长时间后，A、B都熄灭答案 A解析 S刚闭合后，A、B都变亮，由于L产生自感电动势，A比B亮，之后电路逐渐稳定，A逐渐熄灭，B逐渐变亮，选项A正确，B错误。S闭合足够长时间后，电路稳定，L相当于一根导线，A被短路，A熄灭，B一直都是亮的，选项C、D错误。8如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则( )5A由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流B回路中感应电流大小不变，为BL2 2
10、RC回路中感应电流方向不变，为CDRCD回路中有周期性变化的感应电流答案 BC解析 把铜盘看作闭合回路的一部分，在铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动时，铜盘切割磁感线产生感应电动势，回路中有感应电流，选项A错误；铜盘切割磁感线产生的感应电动势为EBL2，根据闭合电路欧姆定1 2律，回路中感应电流I ，由右手定则可判断出感应电流方向为CDRC，选项B、C正确，D错误E RBL2 2R。9将一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入，第二次快速插入，两次插入过程中不发生变化的物理量是( )A磁通量的变化量B磁通量的变化率C感应电流的大小D流过导体某横截面的电荷量答案 AD解析 将
11、一条形磁铁从相同位置插入到闭合线圈中的同一位置，第一次缓慢插入线圈时，磁通量增加慢，第二次迅速插入线圈时，磁通量增加快，但磁通量变化量相同，磁通量变化率不同，A正确，B错误；根据法拉第电磁感应定律，第二次线圈中产生的感应电动势大，根据欧姆定律可知第二次感应电流大，即I2I1，C错误；流过导体某横截面的电荷量q t tt，由于磁通量变化量相同，电阻不变，所以通过导IE R t R R体横截面的电荷量不变，D正确。10. 2017正定调研粗细均匀的导线绕成匝数为n、半径为r的圆形闭合线圈。线圈放在磁场中，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，线圈中产生的电流为I，下列说法正确的是( )6A电流I与匝数n
12、成正比B电流I与线圈半径r成正比C电流I与线圈面积S成正比D电流I与导线横截面积S0成正比答案 BD解析 由题给条件可知感应电动势为Enr2，电阻为R，电流I ，联立以上各式得IB tn2r S0E R，则可知B、D项正确，A、C项错误。S0r 2B t11如图xOy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿x轴正方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度BB0cosx(式中B0为已知量)，规定竖直向下方向为磁感 d应强度正方向，线框电阻为R。t0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是( )A外力F为恒力Bt0时，外力大小F4B2 0L2v R
13、C通过线框的瞬时电流i2B0Lvcosvtd RD经过t ，线框中产生的电热Qd v2B2 0L2vd R答案 BCD解析 因线框沿x轴方向匀速运动，故FF安BMtItLBQtItLcos2，其中BMtB0cos，BQtB04B2 0L2v R(vt d)( dvt)cos，It，故F不是恒力，A错误。t0时，代入公式得，F，故B正确 dvtdBMtLvBQtLv R4B2 0L2v R7。iIt，C正确。由电流的瞬时值表达式可知此电流为交流电，有效值I，又2B0Lvcosvtd RIm22B0LvRQI2Rt，故经过t ，线框中产生的电热Q，D正确。d v2B2 0L2vd R二、非选择题(
14、本题共2小题，共34分)12(15分)(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B10.5 T。一根直金属杆MN以v2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。杆MN的电阻r11 ，导轨的电阻可忽略。求杆MN中产生的感应电动势E1。(2)如图乙所示，一个匝数n100的圆形线圈，面积S10.4 m2，电阻r21 。在线圈中存在面积S20.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。(3)有一个R2 的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨
15、和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地。试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势a。答案 (1)0.3 V (2)4.5 V (3)与图甲中的导轨相连接时a端电势高 a0.2 V解析 (1)杆MN做切割磁感线的运动，E1B1Lv产生的感应电动势E10.3 V。(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，E2nS2B2 t产生的感应电动势E24.5 V。(3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，由右手定则可得a端的电势高于b端即大地的电势，而当电阻R与题图乙中的线圈相连接时，由楞次定律可知，此时a端的电势小于b端即大地的电势。故与图甲中的导轨相连接时a端电势高。此时，通过电阻R的电流IE1 Rr1电阻R两端的电势差abIRa端的电势aIR0.2 V。132017万州区模拟(19分)如图甲所示，光滑导轨宽0.4 8m，ab为金属棒，均匀变化的磁场垂直穿过轨道平面，磁场的变化情况如图乙所示，金属棒ab的电阻为1 ，导轨电阻不计。t0时刻，ab棒从导轨最左端，以v1 m/s的速度向右匀速运动，求1 s末回路中的感应电流及金属棒ab受到的安培力。答案 1.6 A 1.28 N，方向向左解析
