专题11-2 法拉第电磁感应定律、自感和涡流（高效演练）-2018领军高考物理真题透析

专题11-2 法拉第电磁感应定律、自感和涡流（高效演练）-2018领军高考物理真题透析

‎（五）高效演练 ‎1．(多选)如图1所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度随时间变化．下列说法正确的是(　　)‎ 图1‎ A．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流可能减小 B．当磁感应强度增加时，线框中的感应电流一定增大 C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 ‎【答案】AD ‎2．(多选)用一根横截面积为S、电阻率为ρ的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径．如图2所示，在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间的变化率＝k(k＜0)．则(　　)‎ 图2‎ A．圆环中产生逆时针方向的感应电流 B．圆环具有扩张的趋势 C．圆环中感应电流的大小为 D．图中a、b两点间的电势差Uab＝ ‎【答案】BD ‎3.如图3为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为n，面积为S.若在t1到t2时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由B1均匀增加到B2，则该段时间线圈两端a和b之间的电势差φa－φb(　　)‎ 图3‎ A．恒为 B．从0均匀变化到 C．恒为－ D．从0均匀变化到－ ‎【答案】C ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律，E＝n＝n，由楞次定律可以判断a点电势低于b点电势，所以a、b两点之间的电势差为－n，C项正确．‎ ‎4．如图4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变化磁场B中．两板间放一台压力传感器，压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为q的带负电小球．K断开时传感器上有示数mg，K闭合稳定后传感器上示数为.则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量的变化率分别是(　　)‎ 图4‎ A．正在增加，＝ B．正在减弱，＝ C．正在增加，＝ D．正在减弱，＝ ‎【答案】D ‎5．如图5，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为(　　)‎ 图5‎ A. B. C. D. ‎【答案】C ‎【解析】线框匀速转动时产生的感应电动势E1＝B0rv＝B0r＝B0ωr2.当磁感应强度大小随时间线性变化时，产生的感应电动势E2＝＝S＝πr2·，要使两次产生的感应电流大小相等，必须E1＝E2，即B0ωr2＝πr2·，解得＝，选项C正确，A、B、D错误．‎ ‎6．(多选)如图6所示，两根相距为l的平行直导轨ab、cd，b、d间连有一固定电阻R，导轨电阻可忽略不计．MN为放在ab和cd上的一导体杆，与ab垂直，其电阻也为R.整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)．现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动．令U表示MN两端电压的大小，下列说法正确的是(　　)‎ 图6‎ A．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d B．U＝Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到b C．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向右 D．MN受到的安培力大小FA＝，方向水平向左 ‎【答案】AD ‎7．在xOy平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为y2＝4x，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触，如图7所示．则下列图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的是(　　)‎ 图7‎ ‎【答案】B ‎【解析】金属棒ab沿x轴以恒定速度v运动，因此x＝vt，则金属棒在回路中的有效长度l＝2y＝4＝4，由电磁感应定律得回路中感应电动势E＝Blv＝4B，即E2∝t，B正确．‎ ‎8．如图8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θ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：‎ 图8‎ ‎(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)mgsin θ＋ ‎ F＝mgsin θ＋.‎ ‎9．(多选)在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡A、B与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图9所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法中正确的是(　　)‎ 图9‎ A．闭合开关的瞬间，A、B一起亮，然后A熄灭 B．闭合开关的瞬间，B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，A逐渐变暗，B闪亮一下然后逐渐变暗 D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，A、B灯中的电流方向均为从左向右 ‎【答案】BC ‎10．(多选)(2014·江苏单7)如图10所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　)‎ 图10‎ A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 ‎【答案】AB ‎【解析】当电磁铁接通交流电源时，金属杯处在变化的磁场中产生涡电流发热，使水温升高．要缩短加热时间，需增大涡电流，即增大感应电动势或减小电阻．增加线圈匝数、提高交变电流的频率都是为了增大感应电动势，瓷杯不能产生涡电流，取走铁芯会导致磁性减弱．所以选项A、B正确，选项C、D错误．‎ ‎11．(多选)如图11所示，某同学在玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体”实验，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为B＝0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为a＝0.05 m，电源的电动势为E＝3 V，内阻r＝0.1 Ω，限流电阻R0＝4.9 Ω，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为R＝0.9 Ω，闭合开关后，当液体旋转时，电压表的示数为1.5 V，则(　　)‎ A．由上往下看，液体做顺时针旋转 B．液体所受的安培力大小为1.5×10－4 N C．闭合开关后，液体热功率为0.081 W D．闭合开关10 s，液体具有的动能是3.69 J ‎【答案】CD ‎12．小明同学设计了一个“电磁天平”，如图1所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝‎0.1 m，竖直边长H＝‎0.3 m，匝数为n1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～‎2.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度取g＝‎10 m/s2)‎ ‎(1)为使电磁天平的量程达到‎0.5 kg，线圈的匝数n1至少为多少？‎ ‎(2)进一步探究电磁感应现象，另选n2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10 Ω.不接外电流，两臂平衡．如图2所示，保持B0不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝‎0.1 m．当挂盘中放质量为‎0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率.‎ ‎【答案】(1)25匝　(2)0.1 T/s ‎13．(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝‎0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5 T．一根直金属杆MN以v＝‎2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．杆MN的电阻r1＝1 Ω，导轨的电阻可忽略．求杆MN中产生的感应电动势E1.‎ ‎(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝‎0.4 m2‎，电阻r2＝1 Ω.在线圈中存在面积S2＝‎0.3 m2‎垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2.‎ ‎(3)有一个R＝2 Ω的电阻，将其两端a、b分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地．试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa.‎ ‎　‎ ‎【答案】(1)0.3 V　(2)4.5 V　(3)与图甲中的导轨相连接a端电势高　φa＝0.2 V