《走向高考》高考物理总复习 9-2法拉第电磁感应定

1、9-2法拉第电磁感应定律及其应用一、选择题1以下说法正确的选项是()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线圈中的磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大C线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大D线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大答案D解析对于A、B两项显然违背前面所述，对于C项，磁感应强度越大线圈的磁通量不一定大，也不一定大，更不一定大，故C错，只有D项，磁通量变化得快，即大，由En可知，选项D正确。2(2021福建南平)以下各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是()答案C解析利用公式EBlv计算感应电动势的大小时，B与v垂直，B与l垂直，l为导体与B和v垂直的有效长度，显然，C项中导体的有效长度最长，产生的感应电动势最大。3(2021吉林期末质检)如下图，两块水平放置的金属板距离为d，用导线、开关K与一个n匝的线圈连接，线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器，压力传感器上外表静止放置一个质量为m、电荷量为q的小球，K断开时传感器上有示数，K闭合稳定后传感器上恰好无示数，那么线圈中的磁场B的变化情况

2、和磁通量变化率分别是()A正在增加，B正在减弱，C正在减弱， D正在增加，答案D解析K闭合稳定后传感器上恰好无示数，说明此时下极板带正电，即下极板电势高于上极板，极板间的场强方向向上，大小满足Eqmg，即E，又UEd，所以两极板间的电压U；假设将平行金属板换成一个电阻，那么流过该电阻的感应电流的方向是从下往上，据此结合楞次定律可判断出穿过线圈的磁通量正在增加，线圈中产生的感应电动势的大小为n，根据n可得，选项D正确。4.如下图，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外，一个边长也为a的正方形导线框架EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过，导线框转到图中虚线位置，导线框的总电阻为R，那么在这时间内()A因不知顺时针转动还是逆时针转动，所以不能判断导线框中的感应电流方向B导线框中感应电流方向为EFGHEC通过导线框中任一截面的电量为D平均感应电动势大小等于答案D解析不管线框顺时针转还是逆时针转，穿过线框的磁通量都是向外减小，根据楞次定律可判断出电流方向为逆时针，AB错误；由E，代入得D正确；由q，代入得C错误

3、。5(2021江苏四市调研)如下图电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时()AA灯中无电流通过，不可能变亮BA灯中有电流通过，方向由a到bCB灯逐渐熄灭，c点电势高于d点电势DB灯逐渐熄灭，c点电势低于d点电势答案D解析当开关S由断开变为闭合时，电感线圈L中产生从c到d的感应电动势，B灯逐渐熄灭，把L看做一个电源的话，c点电势低于d点电势，选项D正确，而C错误；电容器C短路放电，A灯中有电流通过，方向由b到a，选项A、B均错误。6(2021四川理综)半径为a右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆，单位长度电阻均为R0。圆环水平固定放置，整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。杆在圆环上以速度v平行于直径CD向右做匀速直线运动，杆始终有两点与圆环良好接触，从圆环中心O开始，杆的位置由确定，如下图。那么()A0时，杆产生的电动势为2BavB时，杆产生的电动势为BavC0时，杆受的安培力大小为D时，杆受的安培力大小为答案AD解析0时，杆在CD位置，产生的电动势为EB2av2Bav，通过杆的电流为I，杆受到的安培力为FBI2a，选项A正确，C错误；时，杆切割

4、的有效长度为a，产生的电动势为EBav，电路的总电阻为R(2)aR0aR0aR0aR0，通过杆的电流为I，杆受到的安培力为FBIa，选项B错误，D正确。7(2021重庆理综)如下图，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场。在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t0时刻，其四个顶点M、N、P、Q恰好在磁场边界中点。以下图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是()答案B解析从t0时刻开始，对MN边在逐渐离开磁场的过程中，如图，回路中有效切割磁感线的长度为lM1GHN1MM1NN12vt，那么由FBIl，I可得：F；当MN全部离开而QP仍在磁场中切割磁感线的导体有效长度为正方向边长QP。此时F2，持续时间t2，在QP 边逐渐离开磁场的过程中，同理为FF2，应选项B正确。8(2021石家庄质检)如下图，匀强磁场方向竖直向下，磁感应强度大小为B，在磁场中水平固定一个V字形金属框架CAD，A，导体棒MN在框架上从A点开始在外力F作用下，沿垂直MN方向以速度v匀速向右平移，平移过程中导体棒和框架始终接触良好，且构成等腰三角形回路。导体棒与框架的材料和横截面积均相

5、同，其单位长度的电阻均为R，导体棒和框架均足够长，导体棒运动中始终与磁场方向垂直。关于回路中的电流I、电功率P、通过导体棒横截面的电荷量q和外力F这四个物理量随时间t的变化图象，以下图象中正确的选项是()答案AD解析t时刻，导体棒MN向右移动的距离为vt，其接入电路的长度为2vttan，框架接入电路的长度为，此时的感应电动势为E2Bv2ttan，总电阻为R总(2vttan)R，电流I，为一常数，选项A正确；功率PI2R总 ，代入可得P与t成正比，选项B错误；电荷量qIt，与时间t成正比，选项C错误；外力F等于安培力为BI(2vttan)，与时间t成正比，选项D正确。二、非选择题9如下图，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的二分之一。磁场垂直穿过粗金属环所在区域。当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，那么a、b两点间的电势差为_。答案解析设粗环电阻为R，那么细环电阻为2R，由于磁感应强度随时间均匀变化，故回路中感应电动势E恒定。回路中感应电流I，由欧姆定律a、b两点电势差(细环两端电压)UI2RE。10如下图，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l0.5

6、m，左端连接阻值为0.4的电阻R。在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m2.4g的重物，图中L0.8m，开始时重物与水平地面接触并处于静止。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B00.5T，并且以0.1T/s的变化率在增大。不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？(g取10m/s2)答案1s解析以MN为研究对象，有BIlFT，以重物为研究对象，有FTFNmg。由于B在增大，安培力BIl增大，绳的拉力FT增大，地面的支持力FN减小，当FN0时，重物将被吊起。此时BIlmg又BB0t0.50.1tELlI联立，代入数据解得t1s。11(2021山东济南)如图甲所示，不计电阻的平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1m，上端接有电阻R3，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1kg、电阻r1的金属杆ab从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落过程中始终与导轨保持良好接触，杆下落过程中的vt图象如图乙所示。(取g10m/s2)求：(1)磁感应强度B；(2)杆在磁场中下落0.1s过程中电阻R产生的热量。答案(1)2T(2)0.

7、075J解析(1)由图象知，杆自由下落0.1s进入磁场后以v1.0m/s做匀速运动。产生的电动势EBLv杆中的电流I杆所受安培力F安BIL由平衡条件得mgF安解得B2T(2)杆在磁场中下落0.1s过程中电阻R产生的热量QI2Rt0.075J。12. (2021福建福州)如下图，水平面上有两根光滑金属导轨平行固定放置，导轨的电阻不计，间距l0.5m，左端通过导线与阻值R3的电阻连接，右端通过导线与阻值RL6的小灯泡L连接，在CDFE矩形区域内有竖直向上，磁感应强度B0.2T的匀强磁场。一根阻值r0.5、质量m0.2kg的金属棒在恒力F2N的作用下由静止开始从AB位置沿导轨向右运动，经过t1s刚好进入磁场区域。求金属棒刚进入磁场时：(1)金属棒切割磁场产生的电动势；(2)小灯泡两端的电压和金属棒受的安培力。答案(1)1V(2)0.8V0.04N，方向水平向左解析(1)01s金属棒只受拉力，由牛顿第二定律Fma，可得金属棒进入磁场前的加速度am/s210m/s2，设其刚要进入磁场时速度为v, 由vat10m/s，金属棒进入磁场时切割磁感线，感应电动势EBlv0.20.510V1V。(2)小灯泡与电阻R并联，R并2，通过金属棒的电流大小IA0.4A，小灯泡两端的电压UEIr(10.40.5)V0.8V，金属棒受到的安培力大小FABIl0.20.40.5N0.04N，由左手定那么可判断安培力方向水平向左。13(2021山东潍坊高三质量抽样)如图甲所示，平行金属导轨竖直放置，导轨间距为L1m，上端接有电阻R13，下端接有电阻R26，虚线OO下方是垂直于导轨平面的匀强磁场。现将质量m0.1kg、电阻不计的金属杆ab，从OO上方某处垂直导轨由静止释放，杆下落0.2m过程中始终与导轨保持良好接触，加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示。求：(1)磁感应强度B；(2)杆下落0.2m过程中通过电阻R2的电荷量q。答案(1)2T(2)0.05C解析(1)由图象知，杆自由下落距离是0.05m，当地重力加速度g10m/s2，那么杆进入磁场时的速度v1m/s由图象知，杆进入磁场时加速度ag10m/s2由牛顿第二定律得mgF安ma回路中的电动势EBLv杆中的电流IR并F安BIL得B2T(2)杆在磁场中运动产生的平均感应电动势杆中的平均电流通过杆的电荷量Qt通过R2的电量qQ0.05C。

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