高三物理一轮复习 9.2法拉第电磁感应定律 自感 涡流综合训练试题

法拉第电磁感应定律 自感 涡流
一、选择题(第1～5题，只有一项符合题目要求，第6～9题有多项符合题目要求)
1.如图所示，边长为L ，匝数为N 的正方形线圈abcd 位于纸面内，线圈内接有电阻值为R 的电阻，过ab 中点和cd 中点的连线OO ′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B .当线圈转过90°时，通过电阻R 的电荷量为( )
A.BL 22R
B.NBL 2
2R
C.BL 2
R D.NBL 2R
2．有人把自行车进行了改装，在后车轮上装上了一个小型发电机，想看电视时，就骑在自行车上不停地蹬车，可供电视、照明用电．发电机原理如图甲所示，在匀强磁场中，磁感应强度为B ，放置一个有固定转轴的发电轮，如图所示，发电轮平面与磁感应强度垂直，发电轮半径为r ，轮轴和轮缘为两个输出电极，该发电机输出电压接一理想变压器，再给一小灯泡供电，则下列说法中正确的是( )
A ．当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压降低
B ．当人蹬车的速度增大时，小灯泡两端的电压不变
C．小灯泡的功率与发电机转速无关
D．小灯泡的功率随发电机转速的增大而增大
3．有一个匀强磁场边界是EF，在EF右侧无磁场，左侧是匀强磁场区域，如图甲所示．现有一个闭合的金属线框以恒定速度从EF右侧水平进入匀强磁场区域．线框中的电流随时间变化的i－t图象如图乙所示，则可能的线框是下列四个选项中的( )
4.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面的电荷量为q1；第二次bc边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2则( )
A．Q1＞Q2，q1＝q2B．Q1＞Q2，q1＞q2
C．Q1＝Q2，q1＝q2D．Q1＝Q2，q1＞q2
5.如图所示，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨
下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab 棒接入电路的电阻为R ，当流过ab 棒某一横截面的电荷量为q 时，棒的速度大小为v ，则金属棒ab 在这一过程中( )
A ．运动的平均速度大小为12v
B ．下滑的位移大小为qR BL
C ．产生的焦耳热为qBLv
D ．受到的最大安培力大小为B 2L 2v R
sin θ 6．如图所示，是研究自感通电实验的电路图，、是两个规格相同的小灯泡，闭合电键调节电阻R ，使两个灯泡的亮度相同，调节可变电阻R 1，使它们都正常发光，然后断开电键S.重新闭合电键S ，则( )
A ．闭合瞬间，立刻变亮，逐渐变亮
B ．闭合瞬间，立刻变亮，逐渐变亮
C ．稳定后，L 和R 两端电势差一定相同
D ．稳定后，和两端电势差不相同
7.如图所示，水平放置的U 形框架上接一个阻值为R 0的电阻，放在垂
直纸面向里的、场强大小为B 的匀强磁场中，一个半径为L 、质量为m 的半圆形硬导体AC 在水平向右的恒定拉力F 的作用下，由静止开始运动距离d 后速度达到v ，半圆形硬导体AC 的电阻为r ，其余电阻不计．下列说法正确的是( )
A ．此时AC 两端电压为U AC ＝2BLv
B ．此时A
C 两端电压为U AC ＝2BLvR 0R 0＋r
C ．此过程中电路产生的电热为Q ＝Fd －12
mv 2 D ．此过程中通过电阻R 0的电荷量为q ＝2BLd R 0＋r
8.如图所示，水平放置的光滑金属长导轨MM ′和NN ′之间接有电阻R ，导轨左、右两区域分别存在方向相反且与导轨平面垂直的匀强磁场，设左、右区域磁场的磁感应强度大小分别为B 1和B 2，虚线为两区
域的分界线．一根阻值也为R 的金属棒ab 放在导轨上并与其垂直，导轨电阻不计．若金属棒ab 在外力F 的作用下从左边的磁场区域距离磁场边界x 处匀速运动到右边的磁场区域距离磁场边界x 处，下列说法中正确的是( )
A ．当金属棒通过磁场边界时，通过电阻R 的电流反向
B ．当金属棒通过磁场边界时，金属棒受到的安培力反向
C ．金属棒在题设的运动过程中，通过电阻R 的电荷量等于零
D ．金属棒在题设的运动过程中，回路中产生的热量等于Fx
9.一个面积S ＝4×10－2 m 2、匝数n ＝100的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B 随时间t 变化的规律如图所示，则下列判断正确的是( )
A．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s
B．在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零
C．在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V
D．在第3 s末线圈中的感应电动势等于零
二、非选择题
10．小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v 在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L.
(1)判断铜条所受安培力的方向，G1和G2哪个大？
(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小．11．如图所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内，MO间接有阻值为R＝3 Ω的电阻，导轨相距d＝1 m，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．质量为m＝0.1 kg，电阻为r ＝1 Ω的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好．用平行于MN的恒力F＝1 N向右拉动CD，CD受的摩擦阻力F f恒为0.5 N．求：
(1)CD 运动的最大速度的大小．
(2)当CD 达到最大速度后，电阻R 消耗的电功率是多少？
(2)当CD 的速度为最大速度的一半时，CD 的加速度的大小．
12.如图所示，MN 和PQ 为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距L 为1 m ，电阻不计．导轨所在的平面与磁感应强度B 为1 T 的匀强磁场垂直．质量m ＝0.2 kg 、电阻r ＝1 Ω的金属杆ab 始终垂直于导轨并与其保持光滑接触，导轨的上端接有阻值为R ＝3 Ω的灯泡．金属杆从静止下落，当下落高度为h ＝4 m 后灯泡保持正常发光．重力加速度为g ＝10 m/s 2.求：
(1)灯泡的额定功率；
(2)金属杆从静止下落4 m 的过程中通过灯泡的电荷量；
(3)金属杆从静止下落4 m 的过程中灯泡所消耗的电能． 参考答案：
一、选择题
1.B2、D3．A4.A5.B6．BC7. BD8. AC9. AC
二、非选择题
10． (1)安培力的方向竖直向上，G 2＞G 1 (2)安培力的大小F ＝G 2－
G 1 磁感应强度的大小B ＝1L G 2－G 1R v
11． (1)8 m/s (2)3 W (3)2.5 m/s 2
12. (1)12 W (2)1 C (3)1.2 J。