限時集訓(xùn)(二十九)法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流

1、限時集訓(xùn)(二十九)法拉第電磁感應(yīng)定律自感和渦流(限時：40分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分)1將閉合多匝線圈置于僅隨時間變化的磁場中，線圈平面與磁場方向垂直，關(guān)于線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，下列表述正確的是()A感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)無關(guān)B穿過線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動勢越大C穿過線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢越大D感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與原磁場方向始終相同2(2012·海濱區(qū)期末)如圖1所示的甲、乙兩個電路，電感線圈的自感系數(shù)足夠大，且直流電阻非常小但不可忽略，閉合開關(guān)S，待電路達(dá)到穩(wěn)定后，燈泡均能發(fā)光?，F(xiàn)將開關(guān)S斷開，這兩個電路中

2、燈泡亮度的變化情況可能是()圖1A甲電路中燈泡將漸漸變暗B甲電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗C乙電路中燈泡將漸漸變暗D乙電路中燈泡將先變得更亮，然后漸漸變暗3矩形導(dǎo)線框abcd固定在勻強磁場中，如圖2甲所示，磁感線的方向與導(dǎo)線框所在平面垂直，規(guī)定磁場的正方向垂直于紙面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，則()圖2A從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流的方向為adcbaB從0到t1時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越小C從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框中電流越來越大D從t1到t2時間內(nèi)，導(dǎo)線框bc邊受到安培力大小保持不變4.如圖3所示，平行導(dǎo)軌間距為d，一端跨接一個電阻R，勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B，方

3、向垂直于平行金屬導(dǎo)軌所在平面。一根金屬棒與導(dǎo)軌成角放置，金屬棒與導(dǎo)軌的電阻均不計。當(dāng)金屬棒垂直于棒的方向以恒定的速度v在金屬導(dǎo)軌上滑行時，通過電阻R的電流是() 圖3A.B.C. D.5.一個由電阻均勻的導(dǎo)線繞制成的閉合線圈放在磁場中，如圖4所示，線圈平面與磁場方向成60°角，磁感應(yīng)強度隨時間均勻變化，下列方法可使感應(yīng)電流增加一倍的是() 圖4A把線圈匝數(shù)增加一倍B把線圈面積增加一倍C把線圈半徑增加一倍D改變線圈與磁場方向的夾角為另一定值6(2013·杭州質(zhì)檢)如圖5所示，垂直紙面的勻強磁場分布在正方形虛線區(qū)域內(nèi)，電阻均勻的正方形導(dǎo)線框abcd位于虛線區(qū)域的中央，兩正方形共

4、面且四邊相互平行?，F(xiàn)將導(dǎo)線框先后朝圖示兩個方向以v、3v速度分別勻速拉出磁場，拉出時保持線框不離開紙面且速度垂直線框。比較兩次移出磁場的過程中，以下說法正確的是() 圖5A導(dǎo)線框ab邊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向相反B導(dǎo)線框cd邊兩端電勢差的大小相同C通過導(dǎo)線框某一截面的電荷量相同D導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱相同7(2013·青島質(zhì)檢)如圖6所示，虛線區(qū)域內(nèi)有一垂直紙面向里的勻強磁場，磁場寬度為L，磁感應(yīng)強度大小為B。總電阻為R的直角三角形導(dǎo)線框，兩條直角邊邊長分別為2L和L，當(dāng)該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，下列說法正確的是() 圖6A線框中的感應(yīng)電流方向始終不變B線框中的感

5、應(yīng)電流一直在增大C線框所受安培力方向始終相同D當(dāng)通過線框的磁通量最大時，線框中的感應(yīng)電動勢為零8(2012·吉林中學(xué)期末質(zhì)檢)如圖7所示，兩塊水平放置的金屬板距離為d，用導(dǎo)線、開關(guān)S與一個n匝的線圈連接，線圈置于方向豎直向上的變化磁場B中。兩板間放一臺小壓力傳感器，壓力傳感器上表面靜止放置一個質(zhì)量為m、電量為q的小球。S斷開時傳感器上有示數(shù)，S閉合穩(wěn)定后傳感器上恰好無示數(shù)。則線圈中的磁場B的變化情況和磁通量變化率分別是() 圖7A正在增加， B正在減弱，C正在減弱， D正在增加，9. (2010·北京高考)在如圖8所示的電路中，兩個相同的小燈泡L1和L2分別串聯(lián)一個帶鐵芯的

6、電感線圈L和一個滑動變阻器R。閉合開關(guān)S后，調(diào)整R，使L1和L2發(fā)光的亮度一樣，此時流過兩個燈泡的電流均為I。然后，斷開S。若t時刻再閉合S，則在t前后的一小段時間內(nèi)，正確反映流過L1的電流i1、流過L2的電流i2隨時間t變化的圖象是() 圖8圖910.在勻強磁場中，有一個接有電容器的單匝導(dǎo)線回路，如圖10所示，已知C30 F，L15 cm，L28 cm，磁場以5×102 T/s的速率增加，則()A電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×105 C 圖10B電容器上極板帶負(fù)電，帶電荷量為6×105 CC電容器上極板帶正電，帶電荷量為6×109 CD電容器上極板

7、帶負(fù)電，帶電荷量為6×109 C二、非選擇題(本題共2小題，共40分)11(20分)如圖11甲所示，一個電阻值為R，匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路，線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖乙所示。圖線與橫、縱軸的截距分別為t0和B0。導(dǎo)線的電阻不計，求0至t1時間內(nèi)：圖11(1)通過電阻R1上的電流大小和方向；(2)通過電阻R1上的電荷量q及電阻R1上產(chǎn)生的熱量。12(20分)如圖12所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，相距L0.50 m，左端接一電阻R0.20 ，磁感應(yīng)強度B0.4

8、0 T的勻強磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計，當(dāng)ab以v4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：圖12(1)ab棒中感應(yīng)電動勢的大小，并指出a、b哪端電勢高？(2)回路中感應(yīng)電流的大??？(3)維持ab棒做勻速運動的水平外力F的大小。答 案限時集訓(xùn)(二十九)1選C線圈平面與磁場方向垂直，因此En，感應(yīng)電動勢的大小與線圈的匝數(shù)及磁通量的變化率有關(guān)，匝數(shù)越多，磁通量變化越快，感應(yīng)電動勢則越大。若磁場的磁感應(yīng)強度在減小，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相同，若磁場的磁感應(yīng)強度在增大，則感應(yīng)電流的磁場方向與原磁場方向相反，C項正

9、確。2選AD在題圖甲的電路中，斷開開關(guān)前，燈泡中的電流與線圈L中的電流相同，斷開開關(guān)后，燈泡、線圈L、電阻R構(gòu)成閉合電路，自感電流將使燈泡繼續(xù)亮一會兒，但自感電流只能在燈泡原有電流的基礎(chǔ)上減小，所以燈泡中的電流不會比斷開開關(guān)前大，即燈泡的亮度不會比斷開前更亮，所以A正確，B錯誤；在題圖的乙電路中，斷開開關(guān)前，線圈L中的電流比燈泡中的電流大，斷開開關(guān)后，線圈L中的自感電流通過燈泡，該電流大于燈泡中原有的電流，故燈泡將比原來更亮；又由于自感不能阻止電流的減小，最終自感電流還是要減為零，故燈泡將逐漸變暗直至熄滅，所以C錯誤，D正確。3選A從0到t1時間內(nèi)，垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強度減小，磁通量減小，

10、根據(jù)楞次定律可判斷，導(dǎo)線框內(nèi)產(chǎn)生順時針方向的感應(yīng)電流，故A項正確；由公式ES，I，由于磁場均勻減小，為一恒定值，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小不變，故B、C項錯誤；磁感應(yīng)強度B均勻變化，由公式FBILbc知：bc邊受的安培力是變化的，故D項錯誤。4選D導(dǎo)體棒與磁場垂直，速度與磁場垂直且與棒長度方向垂直，由EBlv，l 得I，D正確。5選C設(shè)導(dǎo)線的電阻率為，橫截面積為S0，線圈的半徑為r，則I··sin，可見，將r增加一倍，I增加一倍；改變線圈與磁場方向的夾角，sin不能變?yōu)樵瓉淼?倍(因sin最大值為1)；若將線圈的面積增加一倍，半徑r增加(1)倍，電流增加(1)倍；I與線圈匝數(shù)

11、無關(guān)。綜上所述，只有C項正確。6選BC因?qū)Ь€框移出磁場的過程中，穿過導(dǎo)線框的磁通量減少，由楞次定律知兩次移出磁場的過程中導(dǎo)線框產(chǎn)生的電流方向相同，則選項A錯誤；設(shè)導(dǎo)線框邊長為L，總電阻為R，則ab邊向上移出磁場時，cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1BLv，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流I1，cd邊兩端電勢差U1I1·RBLv；bc邊向右移出磁場時，ad邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢23BLv，導(dǎo)線框內(nèi)感應(yīng)電流I2，cd邊兩端電勢差U2I2·RBLv，則選項B正確；通過導(dǎo)線框某一截面的電荷量qItt，q與v無關(guān)，選項C正確；兩次導(dǎo)線框中產(chǎn)生的焦耳熱分別為Q1IRt1()2R和Q2IRt2()2R3Q1，選項D錯

12、誤。7選C該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，穿過線框的磁通量先增大后減小，根據(jù)楞次定律、安培定則可以判斷線框中的感應(yīng)電流先沿逆時針方向后沿順時針方向，且始終不為零，由左手定則可以判斷線框在該磁場中一直受到水平向左的安培力作用，故A、D兩項錯，C項正確；該線框以垂直于磁場邊界的速度v勻速穿過磁場的過程中，導(dǎo)線框切割磁感線的有效長度先增大、后不變、再增大，由EBlv及閉合電路的歐姆定律可得線框中的感應(yīng)電流先增大、后不變、再增大、故B項錯。8選DS閉合穩(wěn)定后傳感器上恰好無示數(shù)，說明小球受到的重力與電場力平衡，即mgEq，而E，Un·，聯(lián)立解得；因小球帶正電，因此下極板帶正

13、電，由楞次定律可知線圈中的磁場B正在增加。D正確。9選B由題中給出的電路可知，電路由L與L1和L2與R兩個支路并聯(lián)，在t時刻，L1支路的電流因為有L的自感作用，所以i1由0逐漸增大，L2支路為純電阻電路，i2不存在逐漸增大的過程，所以選項B正確。10選C電容器兩極板間的電勢差U等于感應(yīng)電動勢E，由法拉第電磁感應(yīng)定律，可得E·L1L22×104 V，電容器的帶電荷量QCUCE6×109 C，再由楞次定律可知上極板的電勢高，帶正電，C項正確。11解析：(1)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：Enn·Sn·r通過電阻R1上的電流：I根據(jù)楞次定律，可判定流經(jīng)電阻R1的電流方向從下往上，即圖中從b到a。(2)在0至t1時間內(nèi)通過電阻R1的電荷量qIt1電阻R1上產(chǎn)生的熱量QI2R1t1。答案：(1)方向ba(2