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2019-2020年高考物理一轮复习第十二章电磁感应第2讲法拉第电磁感应定律自感检测
1.xx北京理综176分如图在磁感应强度为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E1∶E2分别为 A.c→a2∶1B.a→c2∶1C.a→c1∶2D.c→a1∶
22.xx北京西城期末9如图甲所示20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连线圈内有指向纸内方向的磁场线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化下列说法正确的是 A.线圈中产生的感生电流沿顺时针方向B.电压表的正接线柱接线圈的N端C.线圈中磁通量的变化率为
1.5Wb/sD.电压表的读数为10V
3.xx北京海淀重点学校月考7如图甲所示水平面上的平行导轨MN、PQ上放着两根导体棒ab、cd两棒间用绝缘丝线系住开始匀强磁场垂直纸面向里磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示图线与t轴的交点为t0I和FT分别表示流过导体棒的电流和丝线的拉力不计电流间的相互作用则在t0时刻 A.I=0FT=0B.I=0FT≠0C.I≠0FT=0D.I≠0FT≠
04.xx北京昌平二模20图甲为手机及无线充电板图乙为充电原理示意图充电板接交流电源对充电板供电充电板内的送电线圈可产生交变磁场从而使手机内的受电线圈产生交变电流再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电为方便研究现将问题做如下简化:设受电线圈的匝数为n面积为S若在t1到t2时间内磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈其磁感应强度由B1均匀增加到B2下列说法正确的是 A.c点的电势高于d点的电势B.受电线圈中感应电流方向由d到cC.c、d之间的电势差为D.c、d之间的电势差为
5.xx北京东城二模18如图所示在光滑水平桌面上有一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd在导线框右侧有一边长为2L、磁感应强度为B、方向竖直向下的正方形匀强磁场区域磁场的左边界与导线框的ab边平行在导线框以速度v匀速向右穿过磁场区域的全过程中 A.感应电动势的大小为B.感应电流的方向始终沿abcda方向C.导线框受到的安培力先向左后向右D.导线框克服安培力做功
6.xx北京朝阳期末10如图所示L是自感系数很大的线圈但其自身的电阻几乎为零A和B是两个相同的小灯泡下列对实验现象的预测合理的是 A.开关S由断开变为闭合时A灯先亮B灯后亮B.开关S由断开变为闭合时A、B两灯同时亮C.开关S由闭合变为断开时A、B两灯同时立即熄灭D.开关S由闭合变为断开时A、B两灯都会延迟一会儿熄灭
7.xx北京理综2216分如图所示足够长的平行光滑金属导轨水平放置宽度L=
0.4m一端连接R=1Ω的电阻导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场磁感应强度B=1T导体棒MN放在导轨上其长度恰好等于导轨间距与导轨接触良好导轨和导体棒的电阻均可忽略不计在平行于导轨的拉力F作用下导体棒沿导轨向右匀速运动速度v=5m/s求:1感应电动势E和感应电流I;2在
0.1s时间内拉力的冲量IF的大小;3若将MN换为电阻r=1Ω的导体棒其他条件不变求导体棒两端的电压U
8.xx北京朝阳期末18如图所示A是面积为S=
0.2m
2、n=1000匝的圆形金属线圈其总电阻r=1Ω线圈处在逐渐增大的均匀磁场中磁场方向与线圈平面垂直磁感应强度随时间的变化率=
0.01T/s线圈与阻值R=4Ω的电阻连接不计电压表对电路的影响求:1感应电动势的大小E;2通过R的电流大小I;3电压表的示数U综合提能
1.xx北京海淀期末4如图所示电路为演示自感现象的电路图其中R0为定值电阻电源电动势为E、内阻为r小灯泡的灯丝电阻为R可视为不变电感线圈的自感系数为L、电阻为RL电路接通并达到稳定状态后断开开关S可以看到灯泡先是“闪亮”比开关断开前更亮一下然后才逐渐熄灭但实验发现“闪亮”现象并不明显为了观察到断开开关S时灯泡比开关断开前有更明显的“闪亮”现象下列措施中一定可行的是 A.撤去电感线圈中的铁芯使L减小B.更换电感线圈中的铁芯使L增大C.更换电感线圈保持L不变使RL增大D.更换电感线圈保持L不变使RL减小
2.xx北京东城期末18如图所示固定于水平桌面上的光滑平行金属导轨AB、CD处于竖直向下的范围足够大的匀强磁场中导轨间距为L导轨电阻忽略不计导轨的左端接有阻值为R的电阻一根质量为m、电阻为r的金属棒MN垂直导轨放置且与导轨接触良好并始终以速度v向右匀速运动1若磁场的磁感应强度大小为B0且保持不变时求:a.回路中的感应电流的大小;b.金属棒受到的安培力大小及方向;2当金属棒MN到达图中虚线位置时恰好使ACNM构成一个边长为L的正方形回路从此时刻开始计时并改变磁感应强度大小可使回路中不产生感应电流请你推导磁感应强度B随时间t变化的关系式
3.xx北京海淀期末17如图所示两根相距为L的光滑金属导轨CD、EF固定在水平面内并处在方向竖直向下的匀强磁场中导轨足够长且电阻不计在导轨的左端接入一阻值为R的定值电阻将质量为m、电阻可忽略不计的金属棒MN垂直放置在导轨上t=0时刻MN棒与DE的距离为dMN棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好不计空气阻力1金属棒MN以恒定速度v向右运动过程中
①若从t=0时刻起所加的匀强磁场的磁感应强度B从B0开始逐渐减小时恰好使回路中不产生感应电流试从磁通量的角度分析磁感应强度B的大小随时间t的变化规律;
②若所加匀强磁场的磁感应强度为B且保持不变试从磁通量变化、电动势的定义、自由电子的受力和运动、或功能关系等角度入手选用两种方法推导MN棒中产生的感应电动势E的大小;2为使回路DEMN中产生正弦或余弦交变电流请你展开“智慧的翅膀”提出一种可行的设计方案自设必要的物理量及符号写出感应电动势瞬时值的表达式答案精解精析基础巩固
1.C 杆MN向右匀速滑动由右手定则判知通过R的电流方向为a→c;又因为E=BLv所以E1∶E2=1∶2故选项C正确
2.D 由图乙知线圈中垂直纸面向里的磁场在增强由楞次定律知产生的感应电流的磁场方向垂直纸面向外阻碍原磁通量的增加故感应电流方向应为逆时针A选项错误;电源外部电流从电势高处流向电势低处所以M点电势高于N点电势电压表正接线柱应该接电势高的M端B选项错误;磁通量变化率为=
0.5Wb/sC选项错误;感应电动势E=n=10V电压表读数为10VD选项正确
3.C 由题图看出磁感应强度B随时间t均匀变化则穿过回路的磁通量随时间也均匀变化根据法拉第电磁感应定律可知回路中将产生恒定的感应电流所以I≠0t0时刻B=0两棒都不受安培力故丝线中拉力FT=0所以C正确
4.C 受电线圈内原磁场增强由楞次定律知感应电流产生的磁场与原磁场反向再由安培定则可得俯视时电流方向为顺时针即由c到d受电线圈作为电源d为正极d点电势比c点的高A、B错误由法拉第电磁感应定律得c、d间电势差E==C正确D错误
5.D 导线框进入、穿出磁场的过程中感应电动势的大小E=BLv由右手定则可知进入磁场的过程中感应电流的方向为abcda方向;出磁场的过程中感应电流的方向为adcba方向由左手定则可知进、出磁场的过程安培力始终向左F安=BIL=则W克安=F安·2L=D正确
6.B 开关S由断开变为闭合时由于线圈自感现象的存在A、B会同时亮电流稳定后线圈相当于导线会使B灯短路B灯会熄灭;开关S由闭合变为断开时A灯立即熄灭由于线圈自感现象的存在B灯会先变亮再逐渐熄灭
7.答案 12V 2A
20.08N·s 31V解析 1由法拉第电磁感应定律可得感应电动势E=BLv=1×
0.4×5V=2V感应电流I==A=2A2拉力大小等于安培力大小F=BIL=1×2×
0.4N=
0.8N冲量大小IF=FΔt=
0.8×
0.1N·s=
0.08N·s3由闭合电路欧姆定律可得电路中电流I==A=1A由欧姆定律可得导体棒两端电压U=IR=1V
8.答案 12V
20.4A
31.6V解析 1根据法拉第电磁感应定律可得:E=n=nS=2V2根据闭合电路欧姆定律可得:通过R的电流I==
0.4A3电压表的示数U即电阻R两端的电压U=IR=
1.6V综合提能
1.D 灯泡闪亮的条件是断开开关瞬间通过灯泡的电流大小突然变大则电路接通并达到稳定状态时通过电感线圈的电流应大于通过灯泡的电流由此可知需要将电感线圈的电阻RL减小故选D
2.答案 1a. b. 方向水平向左 2B=解析 1若磁场的磁感应强度大小为B0且保持不变时:a.金属棒中产生的感应电动势E=B0Lv回路中的感应电流的大小I=解得I=b.金属棒受到的安培力大小F=B0IL=安培力方向:水平向左2若使ACNM回路中不产生感应电流磁通量保持不变即可有BLL+vt=B0L2解得B=
3.答案 见解析解析 1
①由产生感应电流的条件可知回路中不产生感应电流则穿过回路的磁通量不变根据磁通量不变应有B0Ld=BLd+vt解得B=
②方法一:由法拉第电磁感应定律推导经过时间Δt闭合回路的磁通量变化量为ΔΦ=BLvΔt根据法拉第电磁感应定律E==BLv方法二:利用电动势的定义推导电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功对应着其他形式的能转化为电势能的大小这里的非静电力为洛伦兹力沿MN棒上的分力洛伦兹力沿MN棒上的分力做正功即:W非=BevLE===BLv方法三:由金属棒中自由电子受力平衡推导金属棒内的自由电子随棒向右匀速运动的速度为v受到的洛伦兹力大小为f=evB方向向下电子在棒下端聚焦棒下端带负电棒的上端由于缺少电子而带正电M、N间产生电压且电压随着自由电子向下移动而逐渐升高设M、N间产生电压为U则MN中的电场强度E0=金属棒中的自由电子将受到向上的电场力F=E0e=当F=f时自由电子在沿金属棒MN的方向的受力达到平衡由e=evB可得稳定电压为U=BLv在内电阻为0时路端电压等于电动势因此动生电动势大小为E=BLv方法四:由能量守恒推导当金属棒匀速运动时其受到向右的恒定拉力和向左的安培力平衡则F外=BIL拉力做功的功率:P外=F外v=BILv闭合电路消耗的总功率:P电=EI根据能量的转化和守恒可知:P外=P电可得到:E=BLv2方案1:磁感应强度不变化且大小为B1金属棒以初始位置为中心做简谐运动即v=vmsinωt则感应电动势:e1=B1Lvsinωt方案2:金属棒不动B随时间按正弦或余弦规律变化即B=BmsinωtE=ΔΦ=BLd=BmLdsinωt由求导数公式e2===BmLdωcosωt方案3:设棒初位置的中心为坐标原点平行EF方向建立坐标轴x平行ED方向建立y坐标匀强磁场只分布在有限空间y=sinx内如图所示图中磁场分布只画了一个周期磁感应强度大小均为B3但磁场方向在有限的空间周期性方向相反金属棒匀速向右运动过程中位移x=vt则瞬时电动势:e3=B3yv=B3vsinvt=Emsinvt。