广东省江门市2017届高考物理一轮复习模拟试题：法拉第电磁感应定律 含解析

法拉第电磁感应定律
一、单项选择题(本题共6小题，每小题7分，共计42分，每小题只有一个选项符合题意) 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
解析：由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt 可知感应电动势的大小E 与n 有关，与ΔΦ
Δt 即磁通量
变化的快慢成正比，所以A 、B 错误，C 正确、由楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁通量的变化，即原磁通量增加，感应电流的磁场与原磁场方向相反、原磁通量减小，感应电流的磁场与原磁场同向，故D 错误、 答案：C
2、一矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直、先保持线框的面积不变，将磁感应
强度在1 s 时间内均匀地增大到原来的两倍、接着保持增大后的磁感应强度不变，在1 s 时间内，再将线框的面积均匀地减小到原来的一半、先后两个过程中，线框中感应电动势的比值为( ) A.1
2
B 、1
C 、2
D 、4
解析：设原磁感应强度是B ，线框面积是S .第1 s 内ΔΦ1＝2BS －BS ＝BS ，第2 s 内ΔΦ2＝2B ·
S
2－2B ·S ＝－BS .因为E ＝n ΔΦ
Δt ，所以两次电动势大小相等，B 正确、
答案：B
3、如图所示，平行导轨间距为d ，一端跨接一个电阻R ，匀强磁场的磁感应强度为B ，方向垂直于平行金属导轨所在平面、一根金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计、当金属棒垂直于棒的方向以恒定的速度v 在金属导轨上滑行时，通过电阻R 的电流是( )
A.Bd v
R
B.Bd v sin θR
C.Bd v cos θR
D.Bd v R sin θ
解析：导体棒与磁场垂直，速度与磁场垂直且与棒长度方向垂直，由E ＝Bl v ，l ＝d
sin θ
得I ＝E R ＝Bd v R sin θ，D 正确、 答案：D
4、如图所示，水平面上的平行导轨MN 、PQ 上放着两根导体棒ab 、cd ，两棒中间用绝缘丝线系住、开始，匀强磁场垂直于纸面向里，磁感应强度B 随时间t 的变化如图乙所示、I 和F T 分别表示流过导体棒中的电流和丝线的拉力、则在t 0时刻( )
A 、I ＝0，F T ＝0
B 、I ＝0，F T ≠0
C 、I ≠0，F T ＝0
D 、I ≠0，F T ≠0
解析：t 0时刻，磁场变化，磁通量变化，故I ≠0；由于B ＝0，故ab 、cd 所受安培力均为零，丝线的拉力为零、C 项正确、 答案：C
5、如右图所示，长为L 的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C
的平行板电容器上，P 、Q 为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k ＞0)随时间变化，t ＝0时，P 、Q 两板电势相等、两板间的距离远小于环的半径，经时间t 电容器P 板( ) A 、不带电
B 、所带电荷量与t 成正比
C 、带正电，电荷量是kL 2C
4π
D 、带负电，电荷量是kL 2C
4π
解析：磁感应强度以B ＝B 0＋kt (k ＞0)随时间变化，由法拉第电磁感应定律E ＝ΔΦΔt ＝S ΔB
Δt ＝kS ，
而S ＝L 24π，经时间t 电容器P 板所带电荷量Q ＝EC ＝kL 2C
4π，由楞次定律知电容器P 板带负电，
故D 选项正确、 答案：D
6、如图所示的电路中，L 是一个自感系数最大、直流电阻不计的线圈，
D 1、D 2和D 3是三人完全相同的灯泡，
E 是内阻不计的电源、在t ＝0时刻，闭合开关S ，电路稳定后在t 1时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过D 1、D 2的电流方向为正方向，分别用I 1、I 2表示流过D 1和D 2
的电流，则下图中能定性描述电流I 随时间t 变化关系的是( )
解析：稳定时，两支路电流大小恒定，I 1＞I 2，且均为正方向，选项A 、B 错误；t 1时刻断开开关S ，原来流经灯泡D 2的电流瞬间消失，由于自感线圈的阻碍作用，流经灯泡D 1的电流从I 1逐渐减小，因为此时L 、D 1、D 2、D 3组成闭合回路，故此时支路D 2的电流大小也从I 1开始减小，但方向与原来的电流相反，故选项C 正确、 答案：C
二、多项选择题(本题共4小题，每小题7分，共计28分，每小题有多个选项符合题意，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，错选或不答的得0分)
7、某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L 、小灯泡A 、开关S 和电池组E ，用导线将它们连接成如图所示的电路、检查电路后，闭合开关S ，小泡发光；再断开开关S ，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象、虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因、你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A 、电源的内阻较大
B 、小灯泡电阻偏小
C 、线圈电阻偏大
D 、线圈的自感系数较大
解析：由自感规律可知在开关断开的瞬间造成灯泡闪亮以及延时的原因是在线圈中产生了与原电流同向的自感电流且大于稳定时通过灯泡的原电流、由图可知灯泡和线圈构成闭合的自感回路，与电源无关，故A 错；造成不闪亮的原因是自感电流不大于稳定时通过灯泡的原电流，当线圈电阻小于灯泡电阻时才会出现闪亮现象，故B 、C 正确、自感系数越大，则产生的自感电流越大，灯泡更亮，故D 错、 答案：BC
8、如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、
电阻均匀的正方形导体框abcd ，现将导体框分别朝两个方向以v 0、3v 0速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两次过程中( )
A 、导体框中产生的感应电流的方向相同
B 、导体框中产生的焦耳热相同
C 、导体框ad 边两端电势差相同
D 、通过导体框截面的电量相同
解析：由楞次定律可知导体框中产生的感应电流方向相同，A 正确；由电磁感应定律可得Q ＝(Bl v )2l 4R v ＝B 2l 3v
4R ，因此导体框中产生的焦耳热不同，故B 错误；两种情况下电源的电动势不
相同，导体框ab 边两端电势差不同，C 错误；由q ＝ΔΦ
4R 知与速度无关，D 正确、
答案：AD
9、如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图、将
铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a 、b 导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流、若图中铜盘半径为L ，匀强磁场的磁感应强度为B ，回路总电阻为R ，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是( )
A 、回路中有大小和方向周期性变化的电流
B 、回路中电流大小恒定，且等于BωL 2
2R
C 、回路中电流方向不变，且从b 导线流进灯泡，再从a 导线流向旋转的铜盘
D 、若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中也会有电流流过
解析：把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的
电源并联对外供电，电流方向由b 经灯泡再从a 流向铜盘，方向不变，C 对、A 错、回路中感应电动势为E ＝BL v ＝12BωL 2
，所以电流I ＝E R ＝BωL 22R ，B 对、当铜盘不动，磁场按正弦
规律变化时，铜盘中形成涡流，但没有电流通过灯泡，D 错、 答案：BC
10、如图(甲)所示，面积S ＝0.2 m 2的线圈，匝数n ＝630匝，总电阻r ＝1.0 Ω，线圈处在变化的
磁场中，设磁场垂直纸面向外为正方向，磁感应强度B 随时间t 按图(乙)所示规律变化，方向垂直线圈平面，图(甲)中传感器可看成一个纯电阻R ，并标有“3 V 0.9 W”，滑动变阻器R 0上标有“10 Ω 1 A ”，则下列说法正确的是( )
A 、电流表的电流方向向左
B 、为了保证电路的安全，电路中允许通过的最大电流为0.3 A
C 、线圈中产生的感应电动势随时间在变化
D 、若滑动变阻器的滑片置于最左端，为了保证电路的安全，图(乙)中的t 0最小值为40 s
解析：由楞次定律可知：电流表的电流方向向右；又传感器正常工作时的电阻R ＝U 2P ＝
(3 V )2
0.9 W ＝10 Ω，工作电流I ＝U R ＝3 V
10 Ω＝0.3 A ，由于滑动变阻器工作电流是1 A ，所以电路允许通过
的最大电流为I max ＝0.3 A ；由于磁场随时间均匀变化，所以线圈中产生的感应电动势是不变的；滑动变阻器的滑片位于最左端时，外电路的电阻为R 外＝20 Ω，故电动势的最大值E max ＝n ΔΦΔt ＝nS ΔB Δt ＝630×0.2×2.0t 0，又E max ＝I max (R 外＋r )，解得t 0＝40 s 、故只有B 、D 项正确、 答案：BD
三、计算题(本题共2小题，共计30分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和演算步骤、只
写出最后答案的不能得分、有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位、) 11、(15分)如图所示，不计电阻的U 形导轨水平放置，导轨宽l ＝0.5 m ，
左端连接阻值为0.4 Ω的电阻R .在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1 Ω的导体棒MN ，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m ＝2.4 g 的重物，图中L ＝0.8 m 、开始时重物与水平地面接触并处于静止、
整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B 0＝0.5 T ，并且以ΔB
Δt ＝0.1 T/s 的速度在
增大、不计摩擦阻力，求至少经过多长时间才能将重物吊起？(g 取10 m/s 2)
解析：以MN 为研究对象，有BIl ＝F T ；以重物为研究对象，有F T ＋F N ＝mg .由于B 在增大，安培力BIl 增大，绳的拉力F T 增大，地面的支持力F N 减小，当F N ＝0时，重物将被吊起、 此时BIl ＝mg ①
又B ＝B 0＋ΔB
Δt t ＝0.5＋0.1t ②
E ＝Ll ΔB Δt ③
I ＝E R ＋r
④ 将已知数据代入以上四式联立解得t ＝1 s. 答案：1 s
12、(15分)如下图甲所示，平行导轨MN 、PQ 水平放置，电阻不计，两导轨间距d ＝10 cm ，导
体棒ab 、cd 放在导轨上，并与导轨垂直，每根棒在导轨间的部分电阻均为R ＝0.1 Ω，用长为L ＝20 cm 的绝缘丝线将两棒系住、整个装置处在匀强磁场中，t ＝0时刻磁场方向竖直向下，丝线刚好处于未被拉伸的自然状态，此后磁感应强度B 随时间t 的变化如下图乙所示，不计感应电流磁场的影响，整个过程丝线未被拉断、求：
(1)0～2.0 s 的时间内，电路中感应电流的大小及方向； (2)t ＝1.0 s 时刻丝线的拉力大小、 解析：(1)由图乙可知ΔB
Δt
＝0.1 T/s
由法拉第电磁感应定律E＝ΔΦ
Δt＝
SΔB
Δt
由欧姆定律I＝E
2R
由以上各式并代入数据解得I＝1.0×10－2 A，沿acdba方向、(2)以ab为研究对象F安＝BId
ab受力平衡F T＝F安
求出F T＝1.0×10－4 N.
答案：(1)1.0×10－2 A 沿acdba方向(2)1.0×10－4 N。