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2019年高考物理双基突破:专题27-法拉第电磁感应定律(精练)含答案解析

1、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,在其上表面静止放置一个质量为 m、电荷

2、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A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,B 2 垂直水平面向里,B 1、B 2 随时间 t 的变化如图乙所示,线框一直处于静

3、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Bt0 时刻穿过线框的磁通量为 0.5 WbCt0.4 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,B 2 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 时刻线框中感应12 16电动势为 E n r2205 30.12 V1.5

4、V,故 C 正确;00.6 s 内通过线框横截面的电荷量nt B1t 12 12q t t 0.36 C,故 D 正确。 IER nR6一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.ComA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 如图所示的实验装置,让一个闭合圆线圈放在匀强

5、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 En 可知,若线圈的匝数增加一倍,感应电动势与线圈的总电阻t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 2 倍,B 错误;En Scos,故无论怎样改

6、变线圈轴线Bt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 BlvE12【答案】AB9如图,由某种粗细均匀的总电阻为 3

7、R 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APQ 中电流先增大后减小 BPQ 两端电压先减小后增大CPQ 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】C10 (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

8、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lvt tan ,产生的感应电动势 EBlvBv 2ttan ,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 vtcos 1) vt,产生的感应电流 I 是一恒量,选项 C 正确,B 、D 错误。1cos ER总11 (多选)如图所示,不计电阻的光滑 U 形金属框水

9、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(0.40.2t)T,图示磁场方向为正方向。框、挡板和杆不计形变。则At1 s 时,金属杆中感应电流方向从 C 到 DBt 3 s 时,金属杆中感应电流方向从 D 到 CCt1 s 时,金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1 NDt3 s 时,金属杆对挡板 H 的压力大小为 0.2 N【答案】AC

10、由平衡条件可知 F1F 安 cos 600.1 N,F 1 为挡板 P 对金属杆施加的力t 3 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 F3BILcos 600.211 12N0.1 N故 C 正确,D 错误。12 (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】ABD13如图所示

11、,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 BtT/s 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 取 10 m/s2) 。【答案】 (1)由 a 到 d (2)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)

12、由法拉第电磁感应定律得 E S 0.08 V 。t Bt(3)物体刚好离开地面时,其受到的拉力 Fmg而拉力 F 又等于棒所受的安培力,即 mgF 安 BIL 1,其中 BB 0 tBtIER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,下端挂着一R3个质量为 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

13、B0.5 T。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

14、 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,方向向左又 2 T/s,Bt在 1 s 末,B2 T,Slvt 0.411 m 20.4 m 2所以 1 s 末,E SBlv1.6 V ,Bt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FBIl 21.60.4 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)mg sin BdvR r B2d2vR r【解析】 (1)根据法拉第电磁感应定律得 EBdv。