2019年高考物理双基突破（二）专题27法拉第电磁感应定律精练.doc

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1、1专题 27 法拉第电磁感应定律1如图所示，虚线区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为 L，磁感应强度大小为 B。总电阻为 R 的直角三角形导线框，两条直角边边长分别为 2L 和 L，当该线框以垂直于磁场边界的速度 v 匀速穿过磁场的过程中，下列说法正确的是A线框中的感应电流方向 始终不变B线框中感应电流一直在增大C线框所受安培力方向始终相同D当通过线框的磁通量最大时，线框中的感应电动势为零【答案】C2如图所示，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均匀变化的磁场 B 中。两板间放一台小型压力传感器，压力传感器上表面绝缘，在其上

2、表面静止放置一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电小球。K 没有闭合时传感器有示数，K 闭合时传感器示数变为原来的一半。则线圈中磁场 B 的变化情况和磁通量的变化率分别为2A正在增强， B正在增强， t mgd2q t mgd2nqC正在减弱， D正在减弱， t mgd2q t mgd2nq【答案】B3 （多选）如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属线框，匝数 n20，总电阻 R2.5 ，边长 L0.3 m，处在两个半径均为 r0.1 m 的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度 B1垂直水平面向外， B2垂直水平面向里， B1、 B2随时间 t 的变

3、化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中取 3，下列说法正确的是A线框具有向左的运动趋势B t0 时刻穿过线框的磁通量为 0.5 WbC t0.4 s 时刻线框中感应电动势为 1.5 VD00.6 s 内通过线框横截面电荷量为 0.36 C【答案】CD【解析】由于磁感应强度 B1垂直水平面向外，大小随时间增大， B2垂直水平面向里，大小不变，由楞次定律可得，线框中感应电流方向为顺时针方向，线框具有向右的运动趋势，故 A 错误； t0 时刻穿过线框的磁通量为： 2 30.12 Wb1 30.12 Wb0.025 Wb，故 B 错误； t0.4 s 时刻线框12 16中感应电动势为 E n

4、r2205 30.12 V1.5 V，故 C 正确；00.6 s 内通过线n t B1 t 12 12框横截面的电荷量 q t t 0.36 C，故 D 正确。 IER n R6一环形线圈放在匀强磁场中，设第 1 s 内磁感线垂直线圈平面向里，如图甲所示。若磁感应强度B 随时间 t 变化的关系如图乙所示，那么下列选项正确的是源:Z*xx*k.Com3A第 1 s 内线圈中感应电流的大小逐渐增 加B第 2 s 内线圈中感应电流的大小恒定C第 3 s 内线圈中感应电流的方向为顺时针方向D第 4 s 内线圈中感应电流的方向为逆时针方向【答案】BD7某学习小组在探究线圈中感应电流的影响因素时，设计了

5、如图所示的实验装置，让一个闭合圆线圈放在匀强磁场中，线圈的轴线与磁场方向的夹角为 ，磁感应强度随时间均匀变化，则A若把线圈的匝数增加一倍，线圈内感应电流大小不变B若把线圈的面积增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的 2 倍C改变线圈轴线与磁场方向的夹角大小，线圈内感应电流大小可能变为原来的 2 倍D把线圈的半径增加一倍，线圈内感应电流大小变为原来的 2 倍【答案】AD【解析】由法拉第电磁感应定律 E n 可知，若线圈的匝数增加一倍，感应电动势与线圈的总电 t阻都增加一倍，线圈内的感应电流大小不变，A 正确；若线圈的面积增加一倍，感应电动势增加一倍，但线圈的电阻增大，线圈内的感应电流并不是原来的

6、 2 倍，B 错误； E n Scos ，故无论怎样改变线圈轴 B t线与磁场方向的夹角，都不可能使线圈内的感应电流是原来的 2 倍，C 错误；若线圈的半径增 加一倍，则面积是原来的 4 倍，电阻是原来的 2 倍，线圈内感应电流变为原来的 2 倍，D 正确。 8如图所示，两条平行竖直虚线之间存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里 ，虚线间的距离为 l.金4属圆环的直径也为 l.圆环从左边界进入磁场，以垂直于磁场边界的恒定速度 v 穿过磁场区域则下列说法正确的是A感应电流的大小先增大后 减小再增大再减小B感应电流的方向先逆时 针后顺时针C金属圆环受到的安培力先向左后向右D进入磁场时感应电动势平均值

7、BlvE12【答案】AB9如图，由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中。一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ，在水平拉力作用下沿 ab、 dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中A PQ 中电流先增大后减小 B PQ 两端电压先减小后增大C PQ 上拉力的功率先减小后增大 D线框消耗的电功率先减小后增大【答案】C510 （多选）如图所示，金属三角形导轨 COD 上放有一根金属棒 MN，拉动 MN 使它以速度 v 在匀强

8、磁场中向右匀速平动，若导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，则在 MN 运动过程中闭合电路的A感应电动势逐渐增大B感应电流逐渐增大C感应电流将保持不变D感应电流逐渐减小【答案】AC【解析】拉动 MN 使它以速度 v 在匀强磁场中向右匀速平动， t 时刻，导体棒切割磁感线的有效长度l vttan ，产生的感应电动势 E Blv Bv2ttan ，感应电动势逐渐增大，选项 A 正确；粗细相同的均匀导体，它们的电阻率相同，单位长度电阻相同，设为 R，回路总电阻 R 总 R（ vttan vt） R（tan 1） vt，产生的感应电流 I 是一恒量，选项 C 正确，B、Dvtcos 1

9、cos ER总错误。11 （多选）如图所示，不计电阻的光滑 U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板 H、 P 固定在框上，H、 P 的间距很小。质量为 0.2 kg 的细金属杆 CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为 1 m 的正方形，其有效电阻为 0.1 。此时在整个空间加方向与水平面成 30角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化规律是 B（0.40.2 t）T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则6A t1 s 时，金属杆中感应电流方向从 C 到 DB t 3 s 时，金属杆中感应电流方向从 D 到 CC t1 s 时，金属杆对挡板 P 的压力

10、大小为 0.1 ND t3 s 时，金属杆对挡板 H 的压力大小为 0.2 N【答案】AC由平衡条件可知 F1 F 安 cos 600.1 N， F1为挡板 P 对金属杆施加的力 t3 s 时，磁场反向，此时金属杆受力分析如图乙所示，此时挡板 H 对金属杆施加的力向右，大小 F3 BILcos 600.211 N0.1 N故 C 正确，D 错误。1212 （多选）如图所示，一均匀金属圆盘绕通过其圆心且与盘面垂直的轴逆时针匀速转动。现施加一垂直穿过圆盘的有界匀强磁场，圆盘开始减速。在圆 盘减速过程中，以下说法正确的是A处于磁场中的圆盘部分，靠近圆心处电势高B所加磁场越强越易使圆盘停止转动 C若所

11、加磁场反向，圆盘将加速转动D若所加磁场穿过整个圆盘，圆盘将匀速转动【答案】ABD713如图所示，固定在匀强磁场中的水平导轨 ab、 cd 的间距 L10.5 m，金属棒 ad 与导轨左端 bc 的距离为 L20.8 m，整个闭合回路的电阻为 R0.2 ，磁感应强度为 B01 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0.2 T/s 的变化率均匀地增大。求： B t（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 取 10 m/s2） 。【答案】 （1）由 a 到 d （2

12、）0.08 V （3）5 s【解析】 （1）由楞次定律可以判断，金属棒上的电流由 a 到 d。（2）由法拉第电磁感应定律得 E S 0.08 V。 t B t（3）物体刚好离开地面时，其受到的拉力 F mg而拉力 F 又等于棒所受的安培力，即 mg F 安 BIL1，其中 B B0 t B tIER解得 t5 s。14某同学设计一个发电测速装置，工作原理如图所示。一个半径为 R0.1 m 的圆形金属导轨固 定在竖直平面上，一根长为 R 的金属棒 OA， A 端与导轨接触良好， O 端固定在圆心处的转轴上。转轴的左端有一个半径为 r 的圆盘，圆盘和金属棒能随转轴一起转动。圆盘上绕有不可伸长的细线

13、，下端挂着一个R3质量为 m0.5 kg 的铝块。在金属导轨区域内存在垂直于导轨平面向右的匀强磁场，磁感应强度 B0.5 8T。 a 点与导轨相连， b 点通过电刷与 O 端相连。测量 a、 b 两点间的电势差 U 可算得铝块速度。铝块由静止释放，下落 h 0.3 m 时，测得 U0.15 V。 （细线与圆盘间没有滑动，金属棒、 导轨、导线及电刷的电阻均不计，重力加速度 g 取 10 m/s2） （1）测 U 时，与 a 点相接的是电压表的“正极”还是“负极”？（2）求此时铝块的速度大小；（ 3）求此下落过程中铝块机械能的损失。【答案】 （1）正极 （2 ）2 m/s （3）0.5 J15如图

14、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9又 2 T/s， B t在 1 s 末， B2 T， S lvt0.411 m 20.4 m 2所以 1 s 末， E S Blv1.6 V， B t此时回路中的电流 I 1.6 AER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金属棒 ab 受到的安培力为F

15、BIl21.60.4 N1.28 N，方向向左。16如图所示， MN、 PQ 是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为 d，导轨所在平面与水平面成 角， M、 P 间接阻值为 R 的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为 B。质量为m、阻值为 r 的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的拉力作用下，以速度 v 匀速 向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，重力加速度为 g。求：（1）金属棒产生的感应电动势 E；（2）通过电阻 R 的电流 I；（3）拉力 F 的大小。【答案】 （1） Bdv（2） （3） mgsin BdvR r B2d2vR r【解析】 （1）根据法拉第电磁感应定律得 E Bdv。