1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。八法拉第电磁感应定律(A卷)(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)1有一种高速磁悬浮列车的设计方案是在每节车厢底部安装强磁铁(磁场方向向下)，并在两条铁轨之间沿途平放一系列线圈。下列说法中错误的是()A当列车运动时，通过线圈的磁通量会发生变化B列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快C列车运动时，线圈中会产生感应电流D线圈中的感应电流的大小与列车速度无关【解析】选D。当列车运动时，车厢底部安装的磁铁产生的磁场穿过线圈，导致通过线圈的磁通量发生变化，
2、A正确；列车速度越快，通过线圈的磁通量变化越快，从而产生的感应电动势越大，B正确；由于列车的运动，导致线圈中的磁通量发生变化，因而产生感应电流，C正确；由法拉第电磁感应定律可知，感应电流的大小与磁通量变化率有关，而变化率却由变化量及运动时间决定，D错误。2在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，正确表示线圈中感应电动势E变化的是图中的()【解析】选A。在01 s内，根据法拉第电磁感应定律EnnnB0S，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在13 s内，磁感应强度不变，感应电
3、动势为零；在35 s内，根据法拉第电磁感应定律EnnnS，根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值，故A正确，B、C、D错误。【加固训练】匝数为100的线圈的面积S100 cm2，放在方向如图所示的匀强磁场中。线圈平面与磁场的方向垂直，当磁感应强度由2103 T经过5 s均匀减小到0时，感应电动势的大小为() A4104 VB2103 VC4102 V D0.2 V【解析】选A。线圈中感应电动势大小为：ENS1000.01 V4104 V，故A正确，B、C、D错误。3.如图所示， MN，PQ为两条平行的水平放置的金属导轨，左端接有定值电阻R，金属棒ab 斜放在两导轨之间，与导轨接触
4、良好，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面，设金属棒与两导轨接触点之间的距离为l，金属棒与导轨间夹角为60，以速度v 水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻，则流过金属棒中的电流为() AI BICI DI【解析】选B。当金属棒以速度v水平向右匀速运动，金属棒切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，金属棒的有效切割长度为l，ab中产生的感应电动势为EBlv，通过R的电流为I，故选B。【加固训练】如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直。磁感应强度B随时间均匀增大。两圆环半径之比为21，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响。下列说法正确的是
5、() AEaEb41，感应电流均沿逆时针方向BEaEb41，感应电流均沿顺时针方向CEaEb21，感应电流均沿逆时针方向DEaEb21，感应电流均沿顺时针方向【解析】选B。由法拉第电磁感应定律得圆环中产生的电动势为Er2，则，由楞次定律可知感应电流的方向均沿顺时针方向，选项B正确。4.如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R(指拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A铰链连接的长度为2a、电阻为的导体棒AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为() A BC DBav【解析】选A。当摆到竖直位置时，导
6、体棒产生的感应电动势为EBlvB2aBav，在竖直位置时，外电阻R外，电路电流I，故AB两端的电压大小为UI，A正确，B、C、D错误。5.如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直、三个线框是用相同的金属材料制成的，A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大，现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间的说法正确的是() AA线框最先落地，B、C整个过程中产生的焦耳热相等BC线框在B线框之后落地CB线框在C线框之后落地DB线框和C线框在A线框落地之后同时落地【解析】选D。因为A线框不是闭合
7、的，所以A线框进入磁场过程中，不产生感应电流，线框不受安培力作用，只受重力，加速度等于g；B、C线框是闭合的，进入磁场过程中，均产生感应电流，线框受到竖直向上的安培力作用，加速度小于g，则A线框最先落地；设B、C线框的边长为l，材料横截面积为S，电阻率为电，密度为密，质量为m，进入磁场过程中速度为v时加速度为a，安培力FBIl，I，根据牛顿第二定律得mgma得加速度agggg，可知加速度a与材料横截面积S无关，所以大小相同且用相同的金属材料制成的B、C线框同时落地；因B、C线圈进入磁场时的加速度相等，则全部进入磁场时的速度相同，但是由于两线圈的质量不同，则由Qmghmv2，可知，机械能减小量不
8、同，产生的热量不同；A、B、C错误，D正确。6.如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是() A金属棒MN中的电流大小为B金属棒MN两端的电压大小为Br2C金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变D图示位置金属棒中电流方向为从N到M【解析】选B。题干中图示时刻，由右手定则，MN中电流方向由M到N，根据法拉第电磁感应定律可得，产生的感应电动势为两者之和，即E2Br2Br2
9、，由于金属棒MN电阻不计，MN内电压为零，则MN两端电压等于感应电动势，即MN两端电压为UMNBr2，由于两半圆环并联电阻为R，则通过MN的电流为I，A、D错误，B正确；由右手定则可知，当OM在右侧磁场而ON在左侧磁场时，感应电流由N流向M，可知，金属棒MN在转动一周过程中电流方向是发生变化的，C错误。【加固训练】如图所示，一面积为S的正三角形金属框abc固定，M、N分别为ab和ac边的中点，直线MN上方有垂直于线框的匀强磁场。在时间t内，磁感应强度的大小由B均匀增加到3B，方向不变，在此过程中() A穿过金属框的磁通量变化量为BSBN点电势比M点的高C金属框中的感应电动势为D金属框中的感应电
10、动势为【解析】选C。由几何关系知三角形aMN的面积为SS，开始时穿过金属框的磁通量为1BS，末磁通量为23BS，所以此过程中磁通量的变化量为21BS，故A错误；根据楞次定律可以判断三角形金属框中的感应电流方向为逆时针方向，其中aMN部分为电源部分，在电源内部电流从低电势流向高电势，故M点的电势高于N点的电势，故B错误；根据法拉第电磁感应定律得金属框中的感应电动势大小为E，故C正确，D错误。二、计算题(本题共1小题，共18分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要标明单位)7如图所示，在竖直面内有两平行金属导轨AB、CD。导轨间距为L，电阻不计。一根电阻不计的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑
11、动。棒与导轨垂直，并接触良好。导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为B。导轨右边与电路连接。电路中的三个定值电阻阻值分别为2R、R和R。在BD间接有一水平放置的电容为C的平行板电容器，板间距离为d，电容器中质量为m的带电微粒电量为q。(1)当ab以速度v0匀速向左运动时，带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质和电容器的电量Q。(2)ab棒由静止开始，以恒定的加速度a向左运动。求带电微粒q所受合力恰好为0的时间t。(设带电微粒始终未与极板接触)【解题指南】解答本题可按以下思路进行：(1)根据右手定则，可判断a的正负极，电容器上极板带电正负，可判断微粒带电性质，又根据感应电动势，电容器电量
12、与电压关系可计算电量。(2)根据带电微粒q所受合力恰好为0，得电场强度，得电容器电压，得感应电动势，得金属棒切割速度，得加速时间。【解析】(1)ab以速度v0匀速向左运动时，由右手定则，a为正极，电容器上极板带正电，微粒带负电，感应电动势EBLv0电容器电压U，电容器的电量QCU(2)带电微粒q所受合力恰好为0时，qEmgEU解得t答案：(1)负电(2)(15分钟40分)8(7分)(多选)如图甲所示，相距为l1 m的两条足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ水平放置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，导轨的M、P两端连接一阻值为R0.5 的电阻，金属棒ab垂直于导轨放
13、置且接触良好，aMbP1 m，现将水平外力F作用在ab棒上，已知：F0.02t(N)，式中t5(s)，5 s后F0.1 N保持不变，金属棒在运动中始终与导轨垂直。测得ab棒沿导轨滑行达到最大速度的过程中，流过电阻R的总电量为q1.4 C，不计金属棒ab及导轨的电阻，则()A.05 s内ab棒始终保持静止B5 s后的一段时间内ab棒做匀加速直线运动Cab棒运动过程中的最大速度vm0.2 m/sDab棒从开始运动至获得最大速度的过程中，距导轨MP的最大距离为x1.4 m【解析】选A、C。05 s内，由于穿过闭合回路的磁通量发生变化，故ab棒水平方向将受到向左安培力F安与外力F的作用，则有F安BIl
14、，I，ES，联立以上式子，代入数据求得05 s内F安0.02t(N)F，故ab棒始终保持静止，A正确；5 s后，由于磁场突然保持不变，故ab棒将在外力F作用下从静止开始向右运动，并切割磁感线，从而将受到水平向左的安培力的作用，由牛顿第二定律可得FF安ma，又因为EBlv，即Fma，所以ab棒将做加速度逐渐减小的加速直线运动，最后达到匀速，B错误；由前面分析可知，当ab棒匀速运动时，速度最大，即F0.1 N，代入数据解得：vm0.2 m/s，C正确；ab棒从开始运动至获得最大速度的过程中，流过电阻R的总电量为1.4 C，则有q C(x1) C1.4 C，解得：x2.4 m，所以ab棒从开始运动至
15、获得最大速度的过程中，距导轨MP的最大距离为2.4 m，D错误。9(7分)(多选)如图甲所示abcd区域有垂直于平面的磁场，磁场变化规律如图乙所示，设垂直abcd面向里的磁场方向为正方向，金属线圈M与导线abcd连接成闭合电路，N为独立的金属小圆环，N环套在穿过M线圈的铁芯上，下列说法正确的是()A.0t0时间内闭合电路中有abcda方向的电流Bt02t0时间内闭合电路abcd中有大小恒定方向不变的感应电流C0t0时间内N环内有自右向左看顺时针方向的电流D2t03t0时间内N环向右运动【解析】选A、B。由图乙可以看出，0t0时间内磁场强度正向增大，回路的磁通量向里增大，根据楞次定律，回路中要产
16、生垂直纸面向外的磁场，则感应电流为逆时针，即有abcda方向的电流，A正确；t02t0时间内，图乙中磁场的曲线斜率不变，则磁通量的变化率不变，回路中产生的感应电动势不变，感应电流的方向不变，B正确；0t0和2t03t0时间内，磁场的斜率都不变，回路abcd中的感应电流方向不变大小恒定，所以回路中螺线管产生的磁场大小方向都不发生变化，则N环中磁通量不发生变化，所以不会产生感应电流，也不会受到安培力而运动，C、D错误。【加固训练】(多选)一个面积S4102 m2，匝数n100 匝的线圈，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
17、的2 s内穿过线圈的磁通量变化率大小等于0.08 Wb/sB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 VD在第3 s末线圈中的感应电动势等于零【解析】选A、C。由图像的斜率求得： T/s2 T/s，因此S24102 Wb/s8102 Wb/s，故A正确，开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，故B错误；根据法拉第电磁感应定律得：EnnS10024102 V8 V，故C正确；由图看出，第3 s末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势也不等于零，故D错误。10(7分) (多选)两根足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直平面内，
18、间距为l，电阻不计，上端接有阻值为R的定值电阻。两导轨间有一边长为的正方形区域MNQP，该区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m，电阻为的金属杆从MN处由静止释放，运动过程中与导轨相互垂直且接触良好，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，重力加速度大小为g。则() A金属杆离开磁场前的瞬间流过R的电流的大小为B金属杆离开磁场时速度大小为C金属杆穿过整个磁场过程中整个电路产生的电热为D金属杆穿过整个磁场过程中流过电阻R上的电量为【解析】选B、D。设流过金属杆中的电流为I，由平衡条件得mgBIl得I，所以R中的电流大小I，A错误；设杆匀速运动时的速度为v，由EBv，R总R，得
19、v，B正确；由能量守恒定律得mgQmv2得Qmgl，C错误；金属杆穿过整个磁场过程中流过电阻R上的电量q，D正确。【加固训练】在图中，MN和PQ是两根竖直放置的相互平行的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻可忽略不计。ab是一根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆。开始时，将电键S断开，让ab由静止开始下滑，经过一段时间后，再将S闭合。若从S闭合开始计时，则金属杆ab的速度随时间t的变化情况不可能是图中的()【解析】选B。闭合开关时，若重力与安培力相等，金属杆做匀速直线运动。故A可能；若安培力小于重力，则合力向下，加速度的方向向下，金属杆ab做加速运动，在加速运动的过程中，安培力增大，合力减
20、小，则加速度减小，做加速度逐渐减小的加速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。故B不可能，C可能；若安培力大于重力，则加速度的方向向上，做减速运动，在减速运动的过程中，安培力减小，做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与安培力相等时，做匀速直线运动。故D可能。本题选不可能的，故选B。11. (19分)如图所示，两根固定在水平面上的光滑平行导轨MN和PQ，一端接有阻值为R的电阻，处于方向竖直向下的匀强磁场中。在导轨上垂直导轨跨放质量为m的金属直杆，金属杆的电阻为r，金属杆与导轨接触良好，导轨足够长且电阻不计。金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，电阻R上消耗的电功率是P，某一时刻撤去
21、水平力F，杆最终停下来。求：(1)杆停下来之前通过电阻R的电流方向。(2)撤去F后，电阻R上产生的焦耳热是多少？(3)撤去F后，当电阻R上消耗的电功率为时，金属杆的加速度大小、方向。【解析】(1)金属杆在垂直杆的水平恒力F作用下向右匀速运动时，根据右手定则可知，通过电阻R上的电流方向为MP；(2)当金属杆受水平恒力F作用下向右匀速运动时，有FF安BIl电阻R上消耗的电功率为PI2R且I而EBlv由式知，金属杆向右匀速运动时的速度v由能量守恒，撤去F后整个电路中产生的焦耳热为Qmv2则R上产生的焦耳热为QRQ(3)设当电阻R消耗的电功率为时通过的电流为I，则I2R由左手定则知安培力方向向左，大小为FBlI根据牛顿第二定律，有Fma由可得杆的加速度aa，方向向左答案：(1)MP(2)(3)方向向左关闭Word文档返回原板块
