專題58 法拉第電磁感應(yīng)定律（廣東專用）（解析版）

2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)小題多維練（廣東專用）專題58法拉第電磁感應(yīng)定律（時(shí)間：30分鐘）1、如圖所示，將粗細(xì)均勻的導(dǎo)體圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，圓環(huán)半徑為a，圓環(huán)的最高點(diǎn)A處用鉸鏈連接粗細(xì)均勻的導(dǎo)體棒AD，導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度為2a，電阻為r，圓環(huán)電阻不計(jì)，整個(gè)裝置處于垂直紙面向里的x勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。現(xiàn)使導(dǎo)體棒AD繞鉸鏈從水平位置開(kāi)始順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)體棒與圓環(huán)始終接觸良好。導(dǎo)體棒轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中，i表示x流過(guò)導(dǎo)體棒的電流，取電流從A流向D的方向?yàn)檎较?，則正確描述電流i隨時(shí)間t變化關(guān)系的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】金屬棒AD與圓環(huán)接觸點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)為電阻為由歐姆定律可知電流為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中前半個(gè)周期有電流，由右手定則或楞次定律可以判定電流由A指向D，后半個(gè)周期，即轉(zhuǎn)到180°后不再構(gòu)成回路，金屬棒AD中無(wú)電流。故選C。2、如圖甲所示，固定導(dǎo)線MN和固定矩形線框abcd共面。MN通以圖乙所示的電流，電流沿NM方向，T時(shí)間后達(dá)到穩(wěn)定，下列說(shuō)法正確的是（）A．0~T時(shí)間線框感應(yīng)電流方向沿adcbaB．0~T時(shí)間線框感應(yīng)電流逐漸增大C．0~T時(shí)間ab邊始終不受安培力的作用D．T時(shí)間后線框感應(yīng)電流恒定【答案】A【解析】A．0~T時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線MN中的電流向上增大，根據(jù)右手定則可知穿過(guò)線框中的磁通量垂直紙面向里也增大，從而在線框中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，可判斷得線框中感應(yīng)電流方向沿adcba，故A正確；B．0~T時(shí)間內(nèi)，導(dǎo)線MN中的電流向上增大，但電流的變化率卻減小，所以穿過(guò)線框中的磁通量的變化率減小，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可知，感應(yīng)電流逐漸減小，故B錯(cuò)誤；C．0~T時(shí)間內(nèi)，由于ab邊始終有感應(yīng)電流且磁場(chǎng)垂直ab邊不為零，故一直受到安培力的作用，故C錯(cuò)誤；D．T時(shí)間后，由于導(dǎo)線MN中的電流恒定，所以產(chǎn)生的磁場(chǎng)也恒定，使得穿過(guò)線框的磁通量保持不變，磁通量的變化率為零，所以線框中感應(yīng)電流為零，故D錯(cuò)誤。故選A。3、（多選）如圖所示，水平放置足夠長(zhǎng)光滑金屬導(dǎo)軌和，與平行，是以O(shè)為圓心的圓弧導(dǎo)軌，圓弧左側(cè)和扇形內(nèi)有方向如圖的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，金屬桿的O端與e點(diǎn)用導(dǎo)線相接，P端與圓弧接觸良好，初始時(shí)，可滑動(dòng)的金屬桿靜止在平行導(dǎo)軌上，若桿繞O點(diǎn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)從b到c勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回路中始終有電流，則此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有（）A．桿產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定B．桿受到的安培力不變C．桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)D．桿中的電流逐漸減小【答案】AD【解析】A．OP轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為因?yàn)镺P勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以桿OP產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定，故A正確；BCD．桿OP勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的感應(yīng)電流由M到N通過(guò)MN棒，由左手定則可知，MN棒會(huì)向左運(yùn)動(dòng)，MN棒運(yùn)動(dòng)會(huì)切割磁感線，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)與原來(lái)電流方向相反，讓回路電流減小，MN棒所受合力為安培力，電流減小，安培力會(huì)減小，加速度減小，故D正確，BC錯(cuò)誤。故選AD。4、（多選）如圖所示，相距為L(zhǎng)的兩條足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，上端接有定值電阻R，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。將質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒由靜止釋放，當(dāng)速度達(dá)到v時(shí)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)。此時(shí)對(duì)導(dǎo)體棒施加一平行于導(dǎo)軌向下的拉力，并保持拉力的功率恒為P，導(dǎo)體棒最終以3v的速度勻速運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，不計(jì)導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻，重力加速度為g。下列選項(xiàng)正確的是（）A．B．C．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)加速度大小為D．在速度達(dá)到3v后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力所做的功【答案】BC【解析】AB．當(dāng)導(dǎo)體棒以v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡，則有當(dāng)導(dǎo)體棒以3v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受力平衡，則有故有拉力的功率為故B正確A錯(cuò)誤；C．當(dāng)導(dǎo)體棒速度達(dá)到時(shí)，由牛頓第二定律解得C正確；D．由能量守恒，當(dāng)速度達(dá)到3v以后勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱等于拉力及重力所做的功，D錯(cuò)誤。故選BC。5、如圖所示，水平地面上矩形區(qū)域CDEF上方存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一水平放置的金屬棒ab從矩形區(qū)域CD邊的正上方以某一速度水平拋出，不計(jì)空氣阻力，金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持水平，最后落在地面EF邊上。下列說(shuō)法正確的是（）A．如果初速度減小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間隨之減小B．金屬棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差保持不變C．單位時(shí)間內(nèi)，金屬棒的動(dòng)量增量增大D．金屬棒ab掃過(guò)的曲面中的磁通量大小與其拋出的高度相關(guān)【答案】B【解析】A．a(chǎn)b不受安培力，只受重力作用，運(yùn)動(dòng)時(shí)間只與高度有關(guān)，故如果初速度減小，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，故A錯(cuò)誤；B．由可得水平速度不變，則a、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差保持不變，故B正確；C．由動(dòng)量定理得知重力不變，故單位時(shí)間內(nèi)，動(dòng)量的增量不變，故C錯(cuò)誤；D．由于金屬棒ab掃過(guò)的曲面在水平面的投影面積不變，所以磁通量不變，故D錯(cuò)誤。故選B。6、如圖所示，半徑為r的光滑圓形導(dǎo)體框架，直徑剛好位于有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)的邊界上。導(dǎo)體桿Oa在外力作用下，繞O軸在磁場(chǎng)中以角速度ω順時(shí)針?lè)较騽蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，阻值為R的電阻兩端cd通過(guò)導(dǎo)線與桿兩端O、a分別連接，導(dǎo)體桿、導(dǎo)線和框架電阻不計(jì)，則（）A．導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電阻上的電流方向?yàn)锽．導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為C．導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做的功為D．導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外力的大小應(yīng)為【答案】C【解析】A．根據(jù)右手定則，導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電阻上的電流方向?yàn)?，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．導(dǎo)體桿在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小為選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．導(dǎo)體桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做的功等于產(chǎn)生的電能選項(xiàng)C正確；D．由題中條件不能確定外力的作用點(diǎn)位置，則不能求解外力的大小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選C。7、（多選）如圖所示，在MN右側(cè)區(qū)域有垂直于紙面向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系為B=kt（k為大于零的常量）。一高為a、電阻為R的正三角形金屬線框向右勻速運(yùn)動(dòng)。在t=0時(shí)刻，線框底邊恰好到達(dá)MN處；在t=T時(shí)刻，線框恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)。在線框勻速進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中（）A．線框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较?B．線框中的電流先逆時(shí)針?lè)较?，后順時(shí)針?lè)较駽．t=時(shí)刻，流過(guò)線框的電流大小為 D．t=時(shí)刻，流過(guò)線框的電流大小為【答案】AD【解析】AB．根據(jù)楞次定律可知，穿過(guò)線圈的磁通量增加，則線框中的電流始終為逆時(shí)針?lè)较?，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．線圈的邊長(zhǎng)為；t=時(shí)刻，線圈切割磁感線的有效長(zhǎng)度為，動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)線圈中產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)則流過(guò)線框的電流大小為選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。8、（多選）如圖所示，用粗細(xì)均勻的銅導(dǎo)線制成半徑為r、電阻為4R的圓環(huán)，PQ為圓環(huán)的直徑，在PQ的左右兩側(cè)均存在垂直圓環(huán)所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，但方向相反。一根長(zhǎng)為2r、電阻不計(jì)的金屬棒MN繞著圓心O以角速度ω順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬棒與圓環(huán)緊密接觸。下列說(shuō)法正確的是（）A．金屬棒MN中的電流大小為B．金屬棒MN兩端的電壓大小為Bωr2C．金屬棒MN在轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中電流方向不變D．圖示位置金屬棒中電流方向?yàn)閺腗到N【答案】BD【解析】ABD.圖示時(shí)刻，由右手定則，MN中電流方向由M到N，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為兩者之和，即由于金屬棒MN電阻不計(jì)，MN內(nèi)電壓為零，則MN兩端電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即MN兩端電壓為由于兩半圓環(huán)并聯(lián)電阻為R，則通過(guò)MN的電流為故A錯(cuò)誤，BD正確；C.由右手定則可知，當(dāng)OM在右側(cè)磁場(chǎng)而ON在左側(cè)磁場(chǎng)時(shí)，感應(yīng)電流由N流向M，可知，金屬棒MN在轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中電流方向是發(fā)生變化的，故C錯(cuò)誤。故選BD。9、如圖所示，形光滑導(dǎo)軌水平放置，左側(cè)接有阻值為R=2Ω的電阻，其余部分電阻不計(jì)。在虛線右側(cè)空間中存在豎直向下的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。左側(cè)導(dǎo)軌寬L=1.6m，右側(cè)導(dǎo)軌與虛線夾角53o，一質(zhì)量為0.2kg，電阻不計(jì)的金屬棒與導(dǎo)軌始終接觸良好，t=0時(shí)刻金屬棒以v0=1m/s初速度從I位置進(jìn)入磁場(chǎng)，向右移動(dòng)0.8m到達(dá)位置II。由于金屬棒受到水平外力的作用，使得通過(guò)R的電流保持恒定。已知，。求：（1）金屬棒到達(dá)位置II時(shí)的速度大??；（2）水平外力對(duì)金屬棒做的功。【答案】（1）4m/s；（2）1.66J【解析】（1）初始時(shí)刻感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)當(dāng)金屬棒向右運(yùn)動(dòng)x時(shí)，設(shè)金屬棒的速度為v。由幾何關(guān)系可知此時(shí)的有效切割長(zhǎng)度為電動(dòng)勢(shì)依題意聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，解得（2）金屬棒向右運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)R的電量為其中對(duì)金屬棒由動(dòng)能定理根據(jù)能量關(guān)系聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)，解得10、匝數(shù)N=1000、面積S=20cm2、電阻r=1Ω的線圈水平放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1豎直向下穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B1按如圖所示的規(guī)律變化。線圈兩端分別連接兩根完全相同的勁度系數(shù)為k=100N/m、電阻為R=1.5Ω的金屬?gòu)椈?，兩金屬?gòu)椈缮隙斯潭ㄔ谒教旎ò迳?，下端懸掛一根水平金屬棒。另有一水平勻?qiáng)磁場(chǎng)B2垂直金屬棒分布（如圖所示），其磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)=10cm。閉合開(kāi)關(guān)后，兩彈簧的長(zhǎng)度均變化了△x=0.5cm。導(dǎo)線和金屬棒的電阻不計(jì)，求：（1）閉合開(kāi)關(guān)后，通過(guò)金屬棒的電流大小。（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B2的大小。【答案】（1）2.5A；（2）4T【解析】（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得其中，由圖可知代入得由閉合電路歐姆定律可得代入數(shù)據(jù)得（2）安培力為彈簧彈力對(duì)金屬棒受力分析，由受力平衡得代入數(shù)據(jù)，得11、（多選）如圖所示，在光滑絕緣水平面上有一單匝線圈ABCD，在水平外力作用下以大小為v的速度向右勻速進(jìn)入豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，第二次以大小為的速度向右勻速進(jìn)入該勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則下列說(shuō)法正確的是A．第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中的電流之比為1：3B．第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)外力做功的功率之比為1：3C．第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中產(chǎn)生的熱量之比為1：3D．第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)通過(guò)線圈中某一橫截面的電荷量之比為1：3【答案】AC【解析】A、設(shè)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，CD邊長(zhǎng)度為L(zhǎng)，AD邊長(zhǎng)為，線圈電阻為R；線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv，感應(yīng)電流，感應(yīng)電流I與速度v成正比，第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中電流之比：，故A正確；B、線圈進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)受到的安培力：，線圈做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得，外力，外力功率，功率與速度的平方成正比，第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)外力做功的功率之比：，故B錯(cuò)誤；C、線圈進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量：，產(chǎn)生的熱量與速度成正比，第二次進(jìn)入與第一次進(jìn)入時(shí)線圈中產(chǎn)生熱量之比：，故C正確；D、通過(guò)導(dǎo)線橫截面電荷量：，電荷量與速度無(wú)關(guān)，電荷量之比為1：1，故D錯(cuò)誤．故選AC．12、如圖所示，AMD是固定在水平面上的半徑為2r、圓心為О的金屬半圓弧導(dǎo)軌，EF是半徑為r，圓心也為О的半圓弧，在半圓弧EF與導(dǎo)軌AMD之間的半圓環(huán)區(qū)域內(nèi)存在垂直導(dǎo)軌平面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，OA是導(dǎo)體且其間接有電阻P，電阻P與水平放置板長(zhǎng)為2d，板間距離為d的平行板電容器相連。金屬桿OM可繞О點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，M端與軌道接觸良好，金屬桿OM的阻值為R，電阻Р是可變電阻，其余電阻不計(jì)。已知重力加速度為g，。（1）若電阻P的阻值為R，磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B，OM桿在外力作用下以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)角度到OD位置，求電阻Р在這段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱Q；若此過(guò)程在平行板電容器正中間有一個(gè)電荷量大小為q的液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，則液滴帶什么電，液滴的質(zhì)量為多大?（2）若電阻P的阻值為2R，第（1）中的其它條件保持不變，小液滴以多大的速度從圖示位置水平向右發(fā)射后會(huì)恰好從上板邊緣飛出；（3）若第（1）中的液