2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時(shí)作業(yè)：第10章 第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高三統(tǒng)考人教物理一輪（經(jīng)典版）課時(shí)作業(yè)：第10章第2講法拉第電磁感應(yīng)定律自感現(xiàn)象含解析課時(shí)作業(yè)時(shí)間:60分鐘滿分:100分一、選擇題(本題共10小題,每小題8分，共80分。其中1～6題為單選，7～10題為多選)1。(2016·浙江高考）如圖所示，a、b兩個(gè)閉合正方形線圈用同樣的導(dǎo)線制成，匝數(shù)均為10匝,邊長la＝3lb,圖示區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,且磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大，不考慮線圈之間的相互影響,則（A．兩線圈內(nèi)產(chǎn)生順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比為9∶1C．a(chǎn)、b線圈中感應(yīng)電流之比為3∶4D．a(chǎn)、b線圈中電功率之比為3∶1答案B解析磁場均勻增大，穿過兩線圈的磁通量增大,根據(jù)楞次定律可知兩線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流，A錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律E＝neq\f(ΔΦ，Δt）＝neq\f（ΔB,Δt)l2，得eq\f(Ea,Eb）＝eq\f（l\o\al（2，a），l\o\al(2,b））＝eq\f（9,1)，B正確；由電阻定律R＝ρeq\f(L,S），得eq\f（Ra,Rb）＝eq\f(la，lb)＝eq\f（3,1),由閉合電路歐姆定律可得I＝eq\f(E，R），即eq\f(Ia,Ib）＝eq\f（Ea,Eb)×eq\f(Rb，Ra)＝eq\f(3,1），C錯(cuò)誤；由P＝eq\f(E2,R)得eq\f(Pa,Pb）＝eq\f（E\o\al（2,a)，E\o\al（2,b)）×eq\f(Rb,Ra）＝eq\f(27，1)，D錯(cuò)誤.2．（2019·河南名校高三上學(xué)期四聯(lián))如圖甲所示，abcd是邊長為L＝1m的正方形金屬線框,電阻為R＝2Ω，虛線為正方形的對(duì)稱軸，虛線上方線框內(nèi)有按圖乙變化的勻強(qiáng)磁場，虛線下方線框內(nèi)有按圖丙變化的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于紙面向里為正,則線框中的感應(yīng)電流大小為()A.eq\f(1,8）A B。eq\f(1,4)AC.eq\f(3，8)A D.eq\f（1,4）A答案C解析由圖乙得：eq\f（ΔB,Δt）＝eq\f（3－1，4－0）T/s＝0.5T/s，由法拉第電磁感應(yīng)定律得:E1＝eq\f(nΔΦ,Δt)＝eq\f（nL·\f(L,2）·ΔB,Δt）＝0.25V,由楞次定律得，線框的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向；由圖丙得:eq\f（ΔB,Δt)＝eq\f(3－0,3－0)T/s＝1T/s，由法拉第電磁感應(yīng)定律得：E2＝eq\f(nΔΦ，Δt)＝eq\f(nL·\f(L,2）·ΔB,Δt)＝0。5V,由楞次定律得，線框的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向.線框中的感應(yīng)電流大小為I＝eq\f（E1＋E2,R)＝eq\f（3，8)A，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.3．如圖甲所示，固定閉合線圈abcd處于方向垂直紙面向外的磁場中,磁感線分布均勻，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示,則下列說法正確的是(）A．t＝1s時(shí)，ab邊受到的安培力方向向左B．t＝2s時(shí)，ab邊受到的安培力為0C．t＝2s時(shí)，ab邊受到的安培力最大D．t＝4s時(shí)，ab邊受到的安培力最大答案B解析由題圖知，0~2s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小逐漸增大，根據(jù)楞次定律知線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,根據(jù)左手定則判斷知ab邊受到的安培力方向向右，A錯(cuò)誤；t＝2s時(shí)，eq\f(ΔB,Δt)＝0，感應(yīng)電流I＝0，安培力F＝0，B正確，C錯(cuò)誤；t＝4s時(shí),B＝0，安培力F＝0，D錯(cuò)誤。4。如圖所示，電路中有三個(gè)相同的燈泡L1、L2、L3，電感線圈L的電阻可忽略，D為理想二極管。下列說法正確的是()A．閉合開關(guān)S的瞬間，L3立即變亮，L1、L2逐漸變亮B．閉合開關(guān)S的瞬間，L2、L3立即變亮,L1逐漸變亮C．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間,L2立即熄滅，L1先變亮一下然后才熄滅D．?dāng)嚅_開關(guān)S的瞬間，L2立即熄滅，L3先變亮一下然后才熄滅答案B解析開關(guān)S閉合的瞬間,由于自感線圈L產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)的作用，L1逐漸變亮，而L2、L3立即變亮，故A錯(cuò)誤，B正確.斷開開關(guān)S的瞬間，線圈L和L1、L3構(gòu)成回路,因原來L1、L3兩支路電流相等，所以L1、L3逐漸熄滅，L2立即熄滅，故C、D錯(cuò)誤。5．如圖甲所示，導(dǎo)體棒MN置于水平導(dǎo)軌上，P、Q之間有阻值為R的電阻，PQNM所圍的面積為S,不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻。導(dǎo)軌所在區(qū)域內(nèi)存在沿豎直方向的磁場，規(guī)定磁場方向豎直向上為正，在0～2t0時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化情況如圖乙所示，導(dǎo)體棒MN始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列說法正確的是（)A．在0～t0和t0～2t0內(nèi)，導(dǎo)體棒受到導(dǎo)軌的摩擦力方向相同B．在t0～2t0內(nèi)，通過電阻R的電流方向?yàn)镻到QC．在0~t0內(nèi)，通過電阻R的電流大小為eq\f（2B0S，Rt0)D．在0～2t0內(nèi)，通過電阻R的電荷量為eq\f（B0S，R）答案D解析由楞次定律和右手定則，結(jié)合題圖可知0～t0時(shí)間內(nèi),通過電阻R的電流方向?yàn)镻→Q，t0～2t0時(shí)間內(nèi)，電流方向?yàn)镼→P，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由左手定則可知,兩段時(shí)間內(nèi)安培力方向相反，故導(dǎo)體棒所受靜摩擦力方向相反，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，0~t0時(shí)間內(nèi),E1＝eq\f（B0S，t0），所以通過R的電流I1＝eq\f（B0S,Rt0)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；在0～2t0時(shí)間內(nèi),PQNM范圍內(nèi)磁通量變化量為ΔΦ＝B0S,則通過電阻R的電荷量q＝eq\x\to（I）·2t0＝eq\f（\x\to（E）,R)·2t0＝eq\f（ΔΦ，R·2t0）·2t0＝eq\f（B0S，R），D項(xiàng)正確.6．(2019·四川德陽高三二診)如圖所示,光滑絕緣水平面上嵌入一無限長通電直導(dǎo)線。一質(zhì)量為0。02kg的金屬片在該平面內(nèi)以大小為v0＝2m/s、方向與電流方向成60°角的初速度滑出。則（）A．圓形金屬片最終將靜止在水平面上的某處B．圓形金屬片最終沿垂直導(dǎo)線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．圓形金屬片所受安培力方向始終和運(yùn)動(dòng)方向相反D．圓形金屬片中產(chǎn)生的電能最多為0.03J答案D解析直導(dǎo)線周圍有環(huán)形磁場,且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)磁場越弱,圓形金屬片向右運(yùn)動(dòng),磁通量減小,會(huì)產(chǎn)生渦流,根據(jù)“來拒去留”(電磁阻尼）可知，所受的安培力將阻礙金屬圓片遠(yuǎn)離通電直導(dǎo)線，即安培力垂直直導(dǎo)線向左,與運(yùn)動(dòng)方向并非相反，安培力使圓形金屬片在垂直導(dǎo)線方向做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)垂直導(dǎo)線方向的速度減為零時(shí)，只剩沿導(dǎo)線方向的速度，之后磁通量不變,無感應(yīng)電流,水平方向合力為零，故接著做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A、B、C錯(cuò)誤；由題意知：沿導(dǎo)線方向的分速度v1＝v0·cos60°＝1m/s,根據(jù)能量守恒定律，得：Q＝eq\f(1，2)mveq\o\al(2，0)－eq\f(1,2）mveq\o\al(2，1）＝0.03J,故金屬片中最多產(chǎn)生0。03J的電能，D正確。7．如圖所示，兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌MN和PQ放置在水平面內(nèi)，間距為L，電阻不計(jì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直軌道平面向下，兩導(dǎo)軌之間連接的電阻阻值為R。在導(dǎo)軌上有一均勻金屬棒ab，其長度為2L、阻值為2R，金屬棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，接觸點(diǎn)為c、d。在ab棒上施加水平拉力使其以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),設(shè)金屬導(dǎo)軌足夠長。下列說法正確的是（A．金屬棒c、d兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為BLvB．金屬棒a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為eq\f（3,2）BLvC．通過電阻的電流大小為eq\f(BLv，R）D．水平拉力的功率為eq\f（B2L2v2，2R)答案BD解析導(dǎo)體棒以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng),電動(dòng)勢(shì)Ecd＝BLv，Eab＝2BLv，cd與導(dǎo)軌間電阻R組成閉合回路，Ucd＝eq\f（Ecd，2R)·R＝eq\f(1,2）BLv，故A錯(cuò)誤。Uab＝Eac＋Ucd＋Edb,其中Eac＋Edb＝BLv，所以Uab＝eq\f(3,2)BLv，故B正確。通過電阻的電流I＝eq\f（BLv，2R），故C錯(cuò)誤。水平拉力的功率P＝Fv，其中F＝FA,FA＝BIL,聯(lián)立得P＝eq\f(B2L2v2，2R),故D正確。8．如圖所示，水平面內(nèi)固定兩根足夠長的金屬導(dǎo)軌MN、M′N′，其電阻不計(jì)，兩導(dǎo)軌之間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場?，F(xiàn)將兩根粗細(xì)均勻的相同銅棒ab、cd放在兩導(dǎo)軌上，若兩棒從圖示位置開始以相同的速度沿MN方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中兩棒始終與兩導(dǎo)軌接觸良好，且始終與導(dǎo)軌MN垂直，不計(jì)一切摩擦,則下列說法正確的是（)A．回路中有順時(shí)針方向的感應(yīng)電流B．回路中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變C．回路中的感應(yīng)電流不變D．回路中的熱功率不斷減小答案BD解析兩棒沿MN方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),穿過回路的磁通量不斷增大，根據(jù)楞次定律知,回路中有逆時(shí)針方向的感應(yīng)電流,A錯(cuò)誤；設(shè)開始時(shí)兩棒間的距離為L，兩導(dǎo)軌間的夾角為θ，則回路中總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E＝BLtanθ·v，恒定，B正確；回路中總的感應(yīng)電流I＝eq\f(E,R），由于運(yùn)動(dòng)過程中兩棒在兩導(dǎo)軌間的總電阻R不斷增大，故I不斷減小，C錯(cuò)誤；根據(jù)P＝eq\f(E2，R)知，回路中的熱功率不斷減小，D正確。9．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中,有一與磁場方向垂直、長度為L的金屬桿aO，已知ab＝bc＝cO＝eq\f（L,3),a、c與磁場中以O(shè)為圓心的同心圓(都為部分圓?。┙饘佘壍朗冀K接觸良好。一電容為C的電容器接在軌道上,如圖所示，當(dāng)金屬桿在與磁場垂直的平面內(nèi)以O(shè)為軸、以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)()A．Uac＝2UabB．UaO＝9UcOC．電容器所帶電荷量Q＝eq\f(4,9)BL2ωCD．若在eO間連接一個(gè)電壓表，則電壓表示數(shù)為零答案BC解析根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的公式E＝eq\f(1，2）Bl2ω得aO、bO、cO間的電勢(shì)差分別為UaO＝eq\f(1，2)BL2ω，UbO＝eq\f（1,2）Beq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f(2，3）L))2ω＝eq\f（2，9)BL2ω，UcO＝eq\f（1,2）B·eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f（1，3）L)）2ω＝eq\f(1，18）BL2ω，則Uac＝UaO－UcO＝eq\f（4,9）BL2ω，Uab＝UaO－UbO＝eq\f（5,18)BL2ω，可見，Uac＝1。6Uab，UaO＝9UcO,故B正確，A錯(cuò)誤.電容器板間電壓等于ac間的電勢(shì)差，則電容器所帶電荷量為Q＝CUac＝eq\f(4，9）BL2ωC，故C正確。若在eO間連接一個(gè)電壓表,電壓表與cO、軌道組成的閉合回路磁通量增加，會(huì)有電流通過電壓表,則電壓表將有示數(shù)，故D錯(cuò)誤.10．（2019·廣西欽州三模）如圖,兩條間距為L的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面（紙面)內(nèi),其左端接一阻值為R的電阻；一金屬棒垂直放置在兩導(dǎo)軌上；在MN左側(cè)面積為S的圓形區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B隨時(shí)間t的變化關(guān)系為B＝kt，式中k為常量，且k>0；在MN右側(cè)區(qū)域存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場。t＝0時(shí)刻,金屬棒從MN處開始，在水平拉力F作用下以速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒與導(dǎo)軌的電阻及摩擦均可忽略.則（)A．在t時(shí)刻穿過回路的總磁通量為B0Lv0tB．通過電阻R的電流為恒定電流C．在時(shí)間Δt內(nèi)流過電阻的電荷量為eq\f(kS＋B0Lv0，R)ΔtD．金屬棒所受的水平拉力F隨時(shí)間均勻增大答案BC解析根據(jù)題意可知,MN左邊的磁場方向與右邊的磁場方向相同，那么總磁通量即為兩種情況磁通量之和，則在時(shí)刻t穿過回路的總磁通量為Φ＝Φ1＋Φ2＝ktS＋B0v0tL＝ktS＋B0Lv0t,故A錯(cuò)誤;根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得E＝eq\f（ΔΦ，Δt）,結(jié)合閉合電路歐姆定律得I＝eq\f（E，R)＝eq\f(kS＋B0Lv0，R）,故通過電阻R的電流為恒定電流，故B正確；Δt時(shí)間內(nèi)通過電阻的電量為q＝IΔt＝eq\f（ΔΦ,R)＝eq\f(kS＋B0Lv0，R)Δt，故C正確；金屬棒所受的安培力大小FA＝B0IL＝eq\f((kS＋B0Lv0)B0L,R）;根據(jù)平衡條件得，水平恒力大小等于安培力大小，即為F＝eq\f(（kS＋B0Lv0）B0L,R),故外力F是一個(gè)恒量,故D錯(cuò)誤.二、非選擇題（本題共1小題，共20分）11.(2019·廣東廣州外國語學(xué)校高三考試)如圖所示，兩根完全相同的光滑金屬導(dǎo)軌OP、OQ固定在水平桌面上，導(dǎo)軌間的夾角為θ＝74°。導(dǎo)軌所在空間有垂直于桌面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0＝0.2T，t＝0時(shí)刻，一長為L＝1m的金屬桿MN在外力作用下以恒定速度v＝0.2m/s從O點(diǎn)開始向右滑動(dòng),在滑動(dòng)過程中金屬桿MN與導(dǎo)軌接觸良好，且始終垂直于兩導(dǎo)軌夾角的平分線,金屬桿的中點(diǎn)始終在兩導(dǎo)軌夾角的平分線上,導(dǎo)軌與金屬桿單位長度（1m）的電阻均為r0＝0。1Ω.sin37°＝0。6。(1)求t1＝2s時(shí)刻，金屬桿中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E和此時(shí)閉合回路的總長度。(2）求t1＝2s時(shí)刻,閉合回路中的感應(yīng)電流I。（3)若在t1＝2s時(shí)刻撤去外力，為保持金屬桿繼續(xù)以v＝0.2m/s做勻速運(yùn)動(dòng)，在金屬桿脫離導(dǎo)軌前可采取將B從B0逐漸減小的方法,從撤去外力開始計(jì)時(shí)的時(shí)間為t2，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B應(yīng)隨時(shí)間t2怎樣變化（寫