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考点规范练28法拉第电磁感应定律 自感现象

经典古诗词|诗歌大全来源: http://shicimingju.cn/shige/ 2020-11-06 03:21诗歌 669 ℃

燕山月似钩的上一句-屈原的离骚


考点规范练28 法拉第电磁感应定律 自感现象

考点一

法拉第电磁感应定律理解及基本应用

1.将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中 ,线圈平面与磁场方向垂直,关于线圈中产生的感应电动势和感应
电流,下列表述正确的是(

)


A.感应电动势的大小与线圈的匝数无关
B.穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大
C.穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大
D.感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同
考点二

感生电动势问题

2.(多选)(2014·陕西西安一中模拟)在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1 500匝,横截面积S=20 cm
2
。螺线管
导线电阻r=1.0 Ω,R
1
=4.0 Ω,R
2
=5.0 Ω,C=30 μF。在一段时间内 ,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所
示的规律变化。则下列说法中正确的是(

)

A.螺线管中产生的感应电动势为1 V
B.闭合S,电路中的电流 稳定后,电阻R
1
的电功率为5×10
-2
W
C.电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D.S断开后,流经R
2
的电荷量为1.8×10
-5
C
3.(2014·云南一模)如图甲所示,线圈ABCD固定于此磁场中,磁场方向垂直纸面向外,当磁场变化 时,线圈AB边所
受安培力向右且变化规律如图乙所示,则磁场的变化情况可能是图丙中的(

)




4.(2013·山东理综,18)将一段导 线绕成图甲所示的闭合电路,并固定在水平面(纸面)内,回路的ab边置于垂直纸
面向里的匀强磁场< br>Ⅰ
中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场

,以向里为磁场

的正方向,其磁感应强度B
随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力,以水平向 左为F的正方向,能正确反映F随时
间t变化的图象是(

)


5.(2014·河南重点中学联考)如图甲所示,正三角形导线框abc固定在磁场中,磁场方向与线 圈平面垂直,磁感应强
度B随时间变化的关系如图乙所示。t=0时刻磁场方向垂直纸面向里,在0~4 s的时间内,线框ab边所受到的安
培力F随时间t变化的关系(规定水平向左为力的正方向)可能是下 图中的(

)


6.(多选)(2013·四川理综,7)如 图所示,边长为L、不可形变的正方形导线框内有半径为r的圆形磁场区域,其磁感
应强度B随时间t的 变化关系为B=kt(常量k>0)。回路中滑动变阻器R的最大阻值为R
0
,滑动片P位于滑 动变
阻器中央,定值电阻R
1
=R
0
、R
2
=。闭 合开关S,电压表的示数为U,不考虑虚线MN右侧导体的感应电动势,则
(

)

A.R
2
两端的电压为
B.电容器的a极板带正电
C.滑动变阻器R的热功率为电阻R
2
的5倍
D.正方形导线框中的感应电动势为kL
2

7.如图甲所示,在圆柱形区域 内存在一方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在此区域内,沿水平面
固定一半径为r的圆环 形光滑细玻璃管,环心O在区域中心。一质量为m、电荷量为q(q>0)的小球,在管内沿
逆时针方向 (从上向下看)做圆周运动。已知磁感应强度大小B随时间t的变化关系如图乙所示,其中T
0
=。设小
球在运动过程中电荷量保持不变,对原磁场的影响可忽略。

(1)在t= 0到t=T
0
这段时间内,小球不受细管侧壁的作用力,求小球的速度大小v
0
;
(2)在竖直向下的磁感应强度增大过程中,将产生涡旋电场,其电场线是在水平面内一系列沿逆 时针方向的同心
圆,同一条电场线上各点的电场强度大小相等。试求t=T
0
到t=1 .5T
0
这段时间内:

细管内涡旋电场的电场强度大小E;

电场力对小球做的功W。








考点三

动生电动势问题


8.( 多选)(2014·重庆一中质检)在北半球,地磁场的水平分量由南向北,竖直分量竖直向下。北京平安大街上 ,如图
所示,某人骑车从东往西行驶,则下列说法正确的是(

)
A.自行车左车把的电势比右车把的电势高
B.自行车左车把的电势比右车把的电势低
C.图中辐条AB此时A端比B端的电势高
D.图中辐条AB此时A端比B端的电势低

9.(2013·北京理综,17)如图,在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场 中,金属杆MN在平行金属导轨上
以速度v向右匀速滑动,MN中产生的感应电动势为E
1;若磁感应强度增为2B,其他条件不变,MN中产生的感应
电动势变为E
2
。则 通过电阻R的电流方向及E
1
与E
2
之比E
1

E
2
分别为(

)
A.c→a,2

1
C.a→c,1

2
B.a→c,2

1
D.c→a,1

2
10.(2014·福建理综,22)如图,某一新型 发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道的长为l、宽为d、高
为h,上下两面是绝缘板,前 后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S和定值电阻R相连。整
个管道置于磁感应强度 大小为B,方向沿z轴正方向的匀强磁场中。管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有
大量的正、负离 子),且开关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下,均以恒定速率v
0
沿x轴正 向流
动,液体所受的摩擦阻力不变。

(1)求开关闭合前,M、N两板间的电势差大小U
0
;
(2)求开关闭合前后,管道两端压强差的变化Δp;
(3)调整矩形管道的宽和高,但保持 其他量和矩形管道的横截面积S=dh不变,求电阻R可获得的最大功率P
max

及相应的宽高比的值。




















11.(2013·广东理综,36)如图甲所示,在垂直于匀强磁场 B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴转动,圆
心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。电路 中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表
的电流I与圆盘角速度ω的关系如图乙所示 ,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘
逆时针转动。已知:R=3.0 Ω,B=1.0 T,r=0.2 m。忽略圆盘、电流表和导线的电阻。






(1)根据图乙写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;
(2)求出图乙中b、c两点对应的P两端的电压U
b
、U
c
;

(3)分别求出ab、bc段流过P的电流I
P
与其两端电压U
P
的关系式。


















考点四

自感问题

12.如图所示,线圈L的自感系数很大,且其 电阻可以忽略不计,L
1
、L
2
是两个完全相同的小灯泡,随着开关S闭合< br>和断开的过程中,L
1
、L
2
的亮度变化情况是(灯丝不会断)(
)

A.S闭合,L
1
亮度不变,L
2
亮度逐渐变亮,最后两灯一样亮;S断开,L
2
立即不亮,L
1
逐渐变亮 < br>B.S闭合,L
1
亮度不变,L
2
很亮;S断开,L
1
、L
2
立即不亮
C.S闭合,L
1
、L
2
同时 亮,而后L
1
逐渐熄灭,L
2
亮度不变;S断开,L
2
立即 不亮,L
1
亮一下才灭
D.S闭合,L
1
、L
2
同时亮,而后L
1
逐渐熄灭,L
2
则逐渐变得更亮;S断开,L
2< br>立即熄灭,L
1
亮一下才灭
13.(2014·江西南昌一中检测)如图所示 电路中,L是一电阻可忽略不计的电感线圈,a、b为L上的左右两端点,A、
B、C为完全相同的三个 灯泡,原来开关K是闭合的,三个灯泡均在发光。某时刻将开关K断开,则下列说法正
确的是(

)

A.a点电势高于b点,A灯闪亮后缓慢熄灭
B.b点电势高于a点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭
C.a点电势高于b点,B、C灯闪亮后缓慢熄灭
D.b点电势高于a点,B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭



参考答案

考点规范练28 法拉第电磁

感应定律 自感现象

1.C

解析:根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势的大小与 线圈匝数有关、与磁通量的变化率成正比,即磁
通量变化越快,感应电动势越大,选项A、B错误,选项 C正确;根据楞次定律可知,当原磁场减小时,感应电流的磁
场才与其方向相同,选项D错误。


解析:根据法拉第电磁感应定律E==n·S,可求出E=1.2 V,选项A错误;根据闭合电路欧姆定律I==0.12 A,
根据P
1
=I
2
R
1
求出P
1
=5.76×10
-2
W,选项 B错误;由楞次定律知选项C正确;S断开后,流经R
2
的电荷量即为S闭
合时C板上 所带的电荷量Q,电容器两端的电压U=IR
2
=0.6 V,流经R
2
的电荷量Q=CU=1.8×10
-5
C,选项D正确。
3.D

解析:由题图乙可知,线圈AB边所受安培力F=BIL为定值,由欧姆定律 可知感应电流I与感应电动势E成
正比,感应电动势E与磁通量的变化率成正比,线圈面积不变,磁通量 变化率与磁感应强度的变化率成正比,即磁
感应强度B与其变化率的乘积为定值。在B-t图中,切线斜 率表示磁感应强度的变化率,若磁感应强度增大,则其
变化率应减小,选项A、B错误,选项D正确;若 磁感应强度减小,则其变化率应增大,但此时F的方向变为向左,
选项C错误。
4.A

解析:由题图乙可知:在0~内,磁感应强度的变化率相等,根据楞次定律和 法拉第电磁感应定律可知:电路中
会产生流经磁场

的从b到a的恒定电流I,根据左 手定则,ab边受到向左的恒定安培力;在~T内,磁感应强度的
变化率相等,根据楞次定律和法拉第电 磁感应定律可知:电路中会产生流经磁场

的从a到b的恒定电流I',根据
左手定则 ,ab边受到向右的恒定安培力,故选项A正确。
5.A

解析:由磁感应强度随时 间的变化图象可判断出线框的电流方向,然后利用左手定则判定ab边所受到的安
培力,对比各个图象变 化可知,故选项A正确。


解析:线框内产生的感应电动势E=πr
2=kπr
2
,选项D错误;电压表的示数U是外电压,外电路电阻的串并
联关系是 R
2
与滑动变阻器滑动片P右侧电阻并联,之后与滑动片P左侧电阻以及R
1
串联,外电路总电阻为R

=R
1
+R

+R
并< br>=R
0
,而R

=,故R

两端的电压为,即R2
两端的电压为,选项A正确;根据楞次定律,线框中感应电流
的方向为逆时针,电容器b 板带正电,选项B错误;设滑动变阻器右半部分的电流为I,则R
2
上的电流为I,滑动变阻器左半部分的电流为2I,滑动变阻器上的功率P=I
2
+(2I)
2
I
2
R
0
,R
2
上的功率P
2
=I
2
,显然选项C正确。
7.答案:(1)

(2)
① ②

解析:(1)小球运动时不受细管侧壁的作用力,因而小球所受洛伦兹力提供向心力
qv
0
B
0
=m




式解得v
0
=。


(2)

在T
0
到1.5T
0
这段时间内,细管内一周的感应电动势
E

=πr
2


由题图乙可知


由于同一条电场线上各点的电场强度大小相等,所以
E=



③④⑤
式及T
0
=得
E=。



在T
0
到1.5T
0
时间内,小球沿切线方向的加速度大小恒为
a=


小球运动的末速度大小
v=v
0
+aΔt


由题图乙Δt=0.5T
0
,并由
②⑥⑦⑧
式得
v=v
0
=


由动能定理,电场力做功为
W=mv
2
-



②⑨⑩
式解得
W=。


解析:从东往西,车把切割地磁场的竖直分量,由右手定则知左车 把电势高,而辐条切割水平分量,B端电势
高,选项A、D正确。
9.C

解析:由右手定则,可判断出金属杆中的电流方向为N→M,则电阻R中的电流方向为a→c。根据E=BLv,
可得E
1

E
2
=1

2,故选项C正确 。
10.答案:(1)Bdv
0

(2)
(3)
解析 :(1)设带电离子所带的电荷量为q,当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时,U
0
保持恒定, 有
qv
0
B=q


解得U
0
=Bdv
0



(2)设开关 闭合前后,管道两端压强差分别为p
1
、p
2
,液体所受的摩擦阻力均为F< br>f
,开关闭合后管道内液体受
到安培力为F

,有
p
1
hd=F
f


p
2
hd=F
f
+F



F

=BId


根据欧姆定律,有
I=


两导体板间液体的电阻
r=ρ



②③④⑤⑥⑦
式得
Δp=。


(3)电阻R获得的功率为
P=I
2
R


P=R


当时
电阻R获得的最大功率
P
max
=。
11.答案:(1)ab段:I
ab


bc段:I
bc
=ω-
(2)U
b
=0.3 V

U
c
=0.9 V
(3)ab段:I
P
=0

bc段:I
P
=U
P
-
解析:(1)根据题图乙,设I=kω+I
0


ab段:I
ab



bc段:I
bc
=ω-。


(2)P两端的电压等于感应电动势为U
P



由电磁感应定律ε=


ε=Br
2
ω


由题图知,b和c对应的角速度分别为
ω
b
=15 rads;ω
c
=45 rads


对应的P两端的电压分别为
U
b
=0.3 V


U
c
=0.9 V。


(3)流过电阻R的电流I
R
=


ab段:
流过P的电流为I
P
=I
ab
-I
R< br>联立
②④⑥⑩

I
P
=0
bc段:
流过P 的电流为I
P
=I
bc
-I
R
联立
③④⑥⑩

I
P
=U
P
-。



,得到I
P
和U
P
的关系式为
,得到I
P
和U
P
的关系式为
12.D

解析:当S接通时,因L的自感系数很大,对电流的阻碍作用较大,L
1
和L
2串接后与电源相连,L
1
和L
2
同时
亮。随着L中电流的增大, L的直流电阻减小,L的分流作用增大,L
1
的电流逐渐减小为零,由于总电阻变小,总电流变大,L
2
的电流增大,L
2
变得更亮。当S断开时,L
2< br>中无电流,立即熄灭,而电感L将阻碍本身的电流减小,L与
L
1
组成闭合电路 ,L
1
要亮一下后再熄灭,综上所述,选项D正确。
13.B

解 析:开关K闭合稳定时,电感线圈支路的总电阻较B、C灯支路电阻小,故流过A灯的电流I
1
大于流过
B、C灯的电流I
2
,且电流方向由a到b,a点电势高于b点;当开关K断 开时,由于与电源断开,电感线圈会产生自
感现象,相当于电源,b点电势高于a点,阻碍流过A灯的电 流减小,瞬间流过B、C灯支路的电流为I
1
>I
2
。故B、
C灯闪 亮一下后再缓慢熄灭,选项B正确。

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