《志鸿优化设计》 2014届高考物理人教版安徽专用一轮复习题库第九章电磁感应第二节法拉第电磁感应定律
自感现象 2014高考
课时作业28法拉第电磁感应定律自感现象
一、单项选择题
((2012?福州模拟)有一种高速磁悬浮列车的设计方案是:在每节车厢底部安装强磁铁(磁1
场方向向下) 并且在沿途两条铁轨之间平放一系列线圈。下列说法中不正确的是()
A(列车运动时通过线圈的磁通量会发生变化
B(列车速度越快通过线圈的磁通量变化越快
C(列车运动时线圈中会产生感应电动势
D(线圈中的感应电动势的大小与列车速度无关
2((2012?安徽模拟)如图所示质量为m的金属环用线悬挂起来金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强磁场中 已知金属环的面积为S 电阻为R从某时刻开始磁感应强度B随时间变化的规律为B,kt B(k为一个正的常数) 但方向不变在开始的一小段时间内 0
下列说法中正确的是( )
A(金属环中感应电流的方向为顺时针方向
B(细线拉力大于金属环的重力mg并逐渐增大
C(细线拉力小于金属环的重力mg并逐渐减小
kSD(金属环中感应电流的大小为R
3((2012?山东青岛模拟)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两棒中间用绝缘丝线系住。开始时匀强磁场垂直于纸面向里磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示 I和F分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力(不计电流之间的相互T
作用力) 则在t时刻( )0
A(I,0 F,0B(I,0 F?0TT
C(I?0 F,0 D(I?0 F?0 TT
4((2012?南京模拟)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,B0Kt(K,0)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2KLCC(带正电 电荷量是4π2KLCD(带负电 电荷量是4π
5(如图所示三个相同的金属圆环内存在着不同的有界匀强磁场虚线表示环的某条直径 已知所有磁场的磁感应强度随时间变化的关系都满足B,kt磁场方向如图所示。测得A环内感应电流强度为I则B环和C环内感应电流强度分别为( )
A(I,I、 I,0 B(I,I、 I,2I BCBC
C(I,2I、 I,2I D(I,2I、 I,0 BCBC
6(如图所示竖直平面内有一金属环半径为a总电阻为R(指拉直时两端的电阻) 磁
R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2导体棒ABAB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( )
BavBav2BavA(B(C(D(Bav 363
7((2013?皖南八校联考)如图所示虚线右侧存在匀强磁场磁场方向垂直纸面向外正方形金属框电阻为R边长是L 自框从左边界进入磁场时开始计时在外动力作用下由静止开始以垂直于磁场边界的恒定加速度a进入磁场区域 t时刻框全部进入磁场。规定顺时针1
方向为感应电流t的正方向。外动力大小为F 框中电功率的瞬时值为P通过导体横截面的电荷量为q其中Pt图象为抛物线。则这些量随时间变化的关系是()
8.(2012?太湖中学期中)如图有一只矩形线圈开始全部在匀强磁场中现将它从磁场中匀速拉出。第一次用速度v第二次用速度v且v,2v。若两次拉力所做的功分别为W和12211W两次做功的功率分别为P和P两次线圈产生的热量为Q和Q两次通过线圈的电荷21212
量分别为q和q则下述结论正确的是( ) 12
A(W,W P,P Q,Q q,q12121212
B(W,W P,P Q,Q q,q12121212
C(W,2W2P,P2Q,Q q,2q 12,12,1212
D(W,2W P,4P Q,2Q q,q 21212112
二、非选择题
9(如图所示边长为a的正方形闭合线框ABCD在匀强磁场中绕AB边匀速转动磁感应强度为B初始时刻线框所在平面与磁感线垂直经过t时间后转过120?角求:
(1)线框内感应电动势在t时间内的平均值;
(2)转过120?角时感应电动势的瞬时值。
10(金属杆MN和P Q间距为lMP间接有电阻R磁场如图所示磁感应强度为B。金属棒AB长为2l 由图示位置以A为轴以角速度ω匀速转过90?(顺时针) 。求该过程中(其他电阻不计):
(1)R上的最大电功率;
(2)通过R的电荷量。
11(如图所示 电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内MO间接有阻值为R,3Ω的电阻导轨相距d,1m其间有竖直向下的匀强磁场磁感应强度B,0.5 T。质量为m,0.1 kg、 电阻为r,1Ω的导体棒CD垂直于导轨放置并接触良好。用平行于MN的恒力F,1 N向右拉动CD CD受的摩擦阻力F恒为0.5 N。求: f
(1)CD运动的最大速度的大小。
(2)当CD达到最大速度后 电阻R消耗的电功率是多少,
(3)当CD的速度为最大速度的一半时 CD的加速度的大小。
参考答案
1(D解析:列车运动时安装在每节车厢底部的强磁铁产生的磁场使通过线圈的磁通量发生变化,列车速度越快通过线圈的磁通量变化越快根据法拉第电磁感应定律可知由于通过线圈的磁通量发生变化线圈中会产生感应电动势感应电动势的大小与通过线圈的磁通量的变化率成正比与列车的速度有关。 由以上分析可知选项A、 B、 C正确选项D不正确。
2(C解析:因磁感应强度在增加穿过线圈的磁通量增大根据楞次定律可知线圈中电流的方向为逆时针方向则A不对,穿过圆环的磁通量增大为了阻碍磁通量的增大圆环有向上运动的趋势所以细线拉力小于环重mg,磁感应强度均匀增大圆环中产生的感应电流不变因磁感应强度增大圆环受到的安培力也跟着增大C正确B不对,因为B,kt
ΔBSkS B所以ΔB,kt故线圈中的感应电流I,,D不对。 02ΔtR2R
(C解析:t3时刻磁场变化磁通量变化故I?0,由于B,0故ab、 cd所受安培
0
力均为零丝线的拉力为零。 C项正确。
4(D解析:圆环中的磁通量增加由楞次定律和安培定则可知圆环中感应电流的方
ΔB2向为逆时针则P板带负电,由法拉第电磁感应定律得E,?S,KS而L,2πRS,πRΔt22 KLCKL所以E,D正确。 电容器所带的电荷量Q,CE,4π4π
5(D
16(A解析:摆到竖直位置时AB棒产生的感应电动势E,B×2av,Bav此时的等效2
电路图如图。
RE RB av则U,I×,×,A正确。 AB 4RR43 2422BLvBLatat BL at BL 7(C解析:v,atE,B LvI,,F,B LI,F,m a F,m a 安安RRRR
12BLat22 BLat 2 P,IR,q,故C正确。 RR
8(D解析:设把矩形线框匀速拉出时的速度为v。 22vlBlB 11则F,F,BIl,B??l,vA11RR22llB12W,F?l,v,Q 2R222Blv1P,Fv,R
因v,2v故W,2W 2121
P,4P。 21
ΔΦq,q,。 12R223Ba3πBa9(答案:(1) (2)2t3t213ΔΦ3Ba222解析:(1)因为Φ,BaΦ,,B a所以ΔΦ,B a所以E,,。 1222Δt2 t
2πa(2)线框转过120?这一时刻CD边的线速度v,速度方向与磁场方向的夹角θ,60?3 t23πBa所以E,B avsinθ,。 瞬3 t22424Bωl3Bl 10(答案:(1) (2)R2R
ω×2l解析:(1)当金属棒转到AN位置时金属棒产生的感应电动势最大E,B×2 l×,22224ωlE 4 B22 BΩl此时R有最大电功率则P,,。 mRR
1(2)金属棒由AB位置转到AN位置的过程中磁通量的变化量
ΔΦ,B?ΔS,B×l×2lsin 2
3260?,Bl。 22ΔΦ3Bl根据法拉第电磁感应定律得:E,,Δt2Δt
2E3Bl则平均电流I,,R2RΔt23Bl通过R的电荷量q,I?Δt,。 2R211(答案:(1)8 m/s
(2)3W(3)2.5m/s解析:(1)设导体棒的运动速度为v则产生的感应电动势为:
E,Bdv
根据闭合电路欧姆定律有:
EI,R r
则安培力为:
F,BdI 0
据题意分析当v最大时有:
F,F,F,00f
联立以上各式得:
R r F,Ffv,,8 m/s 22mBd
(2)棒CD速度最大时同理有:
EmE,B dv I,mmmR r2而P,I?R Rmm
联立得:222dvRBmP,,3 W 2Rmr R
1(3)当CD速度为v时有:m2
E′ BdvmE′ , I,F′ ,BId 2R r
据牛顿第二定律有:F,F′ ,F,ma f2联立得:a,2.5 m/s
