2014届高考物理一轮 9.2法拉第电磁感应定律、自感现象课时提升作业 新人教版选修3-2

1、2014届高考物理一轮课时提升作业：选修3-法拉第电磁感应定律、自感现象(40分钟，100分)一、选择题(本大题共10小题，每小题7分，共70分。每小题至少一个答案正确，选不全得4分)1.(2013龙岩模拟)如图所示，让线圈由位置1通过一个匀强磁场区域运动到位置2，下列说法中正确的是( )A.线圈进入匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电流越大B.整个线圈在匀强磁场中匀速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流是恒定的C.整个线圈在匀强磁场中加速运动时，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大D.线圈穿出匀强磁场区域的过程中，线圈中有感应电流，而且感应电流越来越大2.(2013烟台模拟)一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，先保持线框的面积不变，将磁感应强度在1 s时间内均匀地增大到原来的两倍，接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半，先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为( )A.B.1C.2D.43.(2013广州模拟)一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度

2、匀速运动，则导线中产生的感应电动势( )A.一定为0.1 VB.可能为零C.可能为0.01 VD.最大值为0.1 V4.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B=B0+Kt(K0)随时间变化，t=0时，P、Q两极板电势相等。两极板间的距离远小于环的半径，经时间t电容器P板( )A.不带电B.所带电荷量与t成正比C.带正电，电荷量是D.带负电，电荷量是5.(2013无锡模拟)如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒ab以水平初速度v0抛出，设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的感应电动势大小变化情况是( )A.越来越大B.越来越小C.保持不变D.无法判断6.如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，线圈电阻不计，边长为L，匝数为N，线圈内接有阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B。当线圈绕OO转过90时，通过电阻R的电荷量为( )A.B.C.D.7.如图所示，竖直平面内有一金属环，

3、半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为( )A.B.C.D.Bav8.(能力挑战题)如图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像。关于这些图像，下列说法中正确的是( )A.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.乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器2的电流随时间变化的情况C.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.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9.闭合回路由电阻R与导线组成,其内部磁场大小按B-t图变化,方向如图所示，则回路中( )A.电流方向为顺时针方向B.电流强度越来越大C.磁通量的变化率恒定不变D.产生的感应电动势越来越大10

4、.如图所示，电路中A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻为零的电感线圈，C是电容很大的电容器。当S闭合与断开时，对A、B的发光情况判断正确的是( )A.S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭B.S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭C.S闭合足够长时间后，B发光而A不发光D.S闭合足够长时间后再断开，B立即熄灭而A逐渐熄灭二、计算题(本大题共2小题，共30分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)11.(15分)如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨ab、cd的间距L1=0.5 m，金属棒ad与导轨左端bc的距离为L2=0.8 m，整个闭合回路的电阻为R=0.2 ，磁感应强度为B0=1 T的匀强磁场竖直向下穿过整个回路。ad杆通过滑轮和轻绳连接着一个质量为m=0.04 kg的物体，不计一切摩擦，现使磁场以的变化率均匀地增大。求：(1)金属棒上电流的方向。(2)感应电动势的大小。(3)物体刚好离开地面的时间(g=10 m/s2)。12.(2013万州区模拟)(15分)如图甲所示，光滑导轨宽0.4 m,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

5、乙所示，金属棒ab的电阻为1 ,导轨电阻不计。t=0时刻，ab棒从导轨最左端，以v=1 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。答案解析1.【解析】选A。线圈进入匀强磁场区域的过程中，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，而且进入时的速度越大，感应电动势越大，感应电流越大，A对；整个线圈在匀强磁场中无论是匀速、加速还是减速运动，磁通量都不发生变化，线圈中没有感应电流产生，B、C错；线圈穿出匀强磁场区域的过程中，磁通量发生变化，线圈中有感应电流，感应电流大小与运动的速度有关，匀速运动感应电流不变，加速运动感应电流增大，D错。2.【解析】选B。由法拉第电磁感应定律，且1BS，22BS，则，E1与E2大小相等，选项B正确。3.【解析】选B、C、D。由E=BLvsin知，当=90时，E=BLv=0.1 V,此时最大;当=0时，E=0,此时最小。所以产生的感应电动势范围是0E0.1 V,B、C、D三项正确。4.【解析】选D。磁感应强度以B=B0+Kt(K0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律得，而，经时间t电容器P板所带电荷量；由楞次定律知电容器P板带负电，故D选

6、项正确。5.【解析】选C。金属棒ab切割磁感线，产生感应电动势而不产生感应电流，没有安培力产生，在重力作用下做平抛运动，垂直于磁感线方向速度不变，始终为v0,由公式E=BLv知，感应电动势为BLv0不变，故A、B、D错误，C正确。6.【解析】选B。初状态时，通过线圈的磁通量为，当线圈转过90时，通过线圈的磁通量为0，由q=It,得,可得通过电阻R的电荷量为。7.【解析】选A。摆到竖直位置时，AB切割磁感线的瞬时感应电动势E=B2a(v)=Bav。由闭合电路欧姆定律得，故A正确。【变式备选】如图所示，半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则通过电阻R的电流的大小和方向是(金属圆盘的电阻不计)( )A.，由c到dB.，由d到cC.，由c到dD.，由d到c【解析】选D。金属圆盘在匀强磁场中匀速转动，可以等效为无数根长为r的导体棒绕O点做匀速圆周运动，其产生的感应电动势大小为，由右手定则可知，其方向由外指向圆心，故通过电阻R的电流大小，方向由d到c，故选项D正确。8.【解析】选C。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

7、均为；闭合电路稳定后，流过传感器1的电流为，流过传感器2的电流为；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，从逐渐变为零。由以上分析可知，选项C正确。【总结提升】通电自感与断电自感的区别通电自感断电自感现象自感电路中的电流增加比电阻电路缓慢,最终还是增加到正常值与自感线圈同一回路的电流,过一会儿才减为0,比正常电阻电路断开要滞后一段时间原因感应电路中产生感应电动势E自,阻碍电源引起的电流的增加电源对电路不再引起电流,但线圈中原有的电流变化要产生自感电动势E自,在某一通路中缓慢减小9.【解析】选A、C。由楞次定律可以判断电流方向为顺时针方向,A项正确;由法拉第电磁感应定律可得, ,由题图可知是恒量,所以电动势恒定,D项错误;根据欧姆定律,电路中电流是不变的,B项错误;由于磁场均匀增加,线圈面积不变,所以磁通量的变化率恒定不变，C项正确。10.【解析】选A、C。 电容器的特性是“充电和放电”，在开始充电阶段，相当于阻值很小的电阻，放电阶段相当于电源。电感线圈的特性是“阻交流、通直流”，即电流不会突然变化，当电流突然增大时，相当于阻值很大的电阻，当电流突然减小时，

8、相当于电源。因此，当开关刚闭合时，电容器对电流的阻碍作用小，线圈对电流的阻碍作用大，C和B组成的电路分压作用小，A、L组成的电路分压作用大，B灯较暗，A灯较亮。当开关闭合足够长的时间后，电容器充电完成，线圈中电流为直流电，而其直流电阻很小， B灯较亮，A灯被短路，不发光；开关断开瞬间，电容器和B组成的回路中，电容器放电，B灯逐渐变暗，A灯和线圈组成的回路中，线圈充当电源，A灯先变亮再熄灭，故选项A、C正确。11.【解题指南】解答本题要注意以下两点：(1)回路面积不变时，感应电动势与磁感应强度的变化率成正比。(2)刚好离开地面时，地面对物体的支持力为零。【解析】(1)由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由a到d。(2分)(2)由法拉第电磁感应定律得：(3分)(3)物体刚要离开地面时，其受到的拉力F=mg(2分)而拉力F又等于棒所受的安培力。即mg=F安=BIL1(2分)其中B=B0+(2分)(2分)解得t=5 s(2分)答案：(1)由a到d(2)0.08 V(3)5 s12.【解析】的变化有两个原因，一是B的变化，二是面积S的变化，显然这两个因素都应当考虑在内，所以有(3分)又=2 T/s, (2分)在1 s末，B=2 T,S=lvt=0.411 m2=0.4 m2(2分)所以1 s末,E=S+Blv=1.6 V,(2分)此时回路中的电流I=1.6 A(2分)根据楞次定律与右手定则可判断出电流方向为逆时针方向(2分)金属棒ab受到的安培力为F=BIl=21.60.4 N=1.28 N,方向向左。(2分)答案:1.6 A1.28 N,方向向左

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