1、课时训练27法拉第电磁感应定律自感现象一、选择题1下列描述中符合物理学史实的是()A开普勒发现了行星运动三定律，从而提出了日心说B牛顿发现了万有引力定律但并未测出引力常量GC奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说D法拉第发现了电磁感应现象并总结出了判断感应电流方向的规律解析哥白尼提出了日心说，开普勒发现了行星运动三定律，A错误；牛顿发现了万有引力定律，但是由卡文迪许通过扭秤实验测出了引力常量，B正确；奥斯特发现了电流的磁效应，安培提出了分子电流假说，C错误；法拉第发现了电磁感应现象，楞次总结了判断感应电流方向的规律，D错误答案B2在如图甲所示电路中，螺线管匝数n1 500匝，横截面积S2
2、0 cm2.螺线管导线电阻r1.0 ，R14.0 ，R25.0 ，C30 F.在一段时间内，穿过螺线管的磁感应强度B按如图乙所示规律变化，则下列说法中正确的是()A螺线管中产生的感应电动势为1 VB闭合开关S，电路中电流稳定后，电阻R1消耗的功率为5102 WC电路中电流稳定后电容器下极板带正电D开关S断开后，流经R2的电荷量为1.8105 C解析根据法拉第电磁感应定律EnS，得E1.2 V，选项A错；根据全电路欧姆定律I0.12 A，由PI2R1，得R1消耗的功率P5.76102 W，选项B错；由楞次定律得选项C对；S断开后，流经R2的电荷量即为S闭合时C板上所带电荷量Q，电容器两端的电压U
3、IR20.6 V，流经R2的电荷量QCU1.8105 C，选项D对答案CD3.如右图，在水平面(纸面)内有三根相同的均匀金属棒ab、ac和MN，其中ab、ac在a点接触，构成“V”字型导轨空间存在垂直于纸面的均匀磁场用力使MN向右匀速运动，从图示位置开始计时，运动中MN始终与bac的平分线垂直且和导轨保持良好接触下列关于回路中电流i与时间t的关系图线，可能正确的是()解析设金属棒单位长度的电阻为R0，ab、ac与bac的平分线间的夹角都为，金属棒匀速运动的速度为v，则t时刻金属棒产生的感应电动势EBv2vttan，电路中的总电阻R(2vttan)R0，电流I，可以看出电流的大小不变，A项正确答
4、案A4.如图所示，在边长为a的正方形区域内有匀强磁场，磁感应强度为B，其方向垂直纸面向外一个边长也为a的正方形导线框EFGH正好与上述磁场区域的边界重合，现使导线框以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动，经过，导线框转到图中虚线位置已知导线框的总电阻为R，则在这时间内()A因不知导线框顺时针转动还是逆时针转动，所以不能判断导线框中的感应电流方向B导线框中感应电流方向为EFGHEC通过导线框中任一截面的电荷量为D平均感应电动势大小等于解析不论导线框顺时针转动还是逆时针转动，穿过导线框的磁通量都是向外减小，根据楞次定律可判断出电流方向为逆时针，选项A、B错误；由q，(32)Ba2，得C错误；由E，t
5、，得D正确答案D5.如图，矩形闭合导体线框在匀强磁场上方，由不同高度静止释放，用t1、t2分别表示线框ab边和cd边刚进入磁场的时刻线框下落过程形状不变，ab边始终保持与磁场水平边界线OO平行，线框平面与磁场方向垂直设OO下方磁场区域足够大，不计空气影响，则下列哪一个图象不可能反映线框下落过程中速度v随时间t变化的规律()解析在0t1时间内，线框做自由落体运动，t2时刻以后，线框全部进入磁场后做匀加速直线运动，这两段时间内的vt图线均为直线在t1t2时间内，线框进入磁场的过程中，线框的运动状态与进入磁场时的速度v有关当线框在磁场中匀速运动时，安培力等于重力，即mg.若线框的速度v远大于v0，则
6、进入磁场后减速由mgma可知，加速度减小；若线框速度vv0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先减速再匀速，B项正确；若线框的速度vv0，则线框进入磁场一直匀速至全部进入磁场，D项正确；若线框的速度vv0，但相差不大，则线框进入磁场后可能先加速再匀速；若线框的速度v远小于v0，则线框进入磁场后加速，加速度减小，C项正确答案A6.图a是用电流传感器(相当于电流表，其电阻可以忽略不计)研究自感现象的实验电路，图a中两个电阻的阻值均为R，L是一个自感系数足够大的自感线圈，其直流电阻值也为R.图b是某同学画出的在t0时刻开关S切换前后，通过传感器的电流随时间变化的图象关于这些图象，下列说法中正确的是()
7、A图b中甲是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况B图b中乙是开关S由断开变为闭合，通过传感器1的电流随时间变化的情况C图b中丙是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况D图b中丁是开关S由闭合变为断开，通过传感器2的电流随时间变化的情况解析开关S由断开变为闭合瞬间，流过自感线圈的电流为零，流过传感器1、2的电流均为；闭合电路稳定后，流过传感器1的电流为，流过传感器2的电流为；开关S由闭合变为断开后，流过传感器1的电流立即变为零，流过传感器2的电流方向相反，从逐渐变为零答案BC7.如图所示，在半径为R的半圆形区域内，有磁感应强度为B、垂直纸面向里的有界匀强磁场
8、，PQM为圆内接三角形，且PM为圆的直径，三角形的各边由材料相同的细软弹性导线组成(不考虑导线中电流间的相互作用)设导线框的总电阻为r且不随形状改变，此时PMQ37，已知sin370.6，cos370.8.下列说法正确的是()A穿过导线框PQM的磁通量大小为0.96 BR2B若磁场方向不变，只改变磁感应强度B的大小，且BB0kt，则此时导线框中产生的感应电流大小为IC保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，导线框中有感应电流且电流方向不变D保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，导线框中不会产生焦耳热解析根据几何知识，三角形PQM为直角三角形
9、，其中，直角边PQPMsin371.2R，MQPMcos371.6R，所以三角形PQM的面积为SPQMQ1.2R1.6R0.96R2，穿过导线框PQM的磁通量大小为BS0.96 BR2，选项A正确；I，选项B错误；保持P、M两点位置不变，将Q点沿圆弧顺时针移动到接近M点的过程中，三角形导线框的面积先增大，后减小，穿过三角形导线框的磁通量方向不变，大小先增大后减小，根据楞次定律，导线框中有感应电流且电流方向会改变，电流流过具有电阻的线框会产生焦耳热，选项C、D错误答案A8.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路，并固定在水平面(纸面)内回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场中回路的圆环区域内有垂直纸面
10、的磁场，以向里为磁场的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是()解析根据楞次定律可知，在前半个周期内，圆环内产生的感应电流方向为顺时针，即通过ab边的电流方向为由b指向a，再根据左手定则判断，ab边受到的安培力方向为水平向左，即负方向根据法拉第电磁感应定律可知，前半个周期内ab中的电流为定值，则所受安培力也为定值B项正确答案B9.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其Et关系如图所示如果只将刷卡速度改为，线圈中的Et关系图可
11、能是()解析由Et图象可知，刷卡速度为v0时，产生感应电动势的最大值为E0，所用时间为t0；当刷卡速度变为时，根据EBlv可知，此时产生感应电动势的最大值E，由于刷卡器及卡的长度未变，故刷卡时间变为2t0，D项正确答案D10.如图所示为新一代炊具电磁炉，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物下列相关说法中正确的是()A锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好C锅体中的涡流是由变化的磁场产生的D提高磁场
12、变化的频率，可提高电磁炉的加热效果解析电磁炉产生的变化的磁场通过铁质锅底，在锅底中发生电磁感应，产生涡流发热，加热食物，磁场变化越快，形成涡流越强，C、D选项正确答案CD二、非选择题11.如图所示，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l0.5 m，左端连接阻值为0.4 的电阻R.在导轨上垂直于导轨放一阻值为0.1 的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量m2.4 g的重物，图中L0.8 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B00.5 T，并且以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/s2)解析以MN
13、为研究对象，有BIlFT；以重物为研究对象，有FTFNmg.由于B在增大，安培力BIl增大，绳的拉力FT增大，地面的支持力FN减小，当FN0时，重物将被吊起此时BIlmg又BB0t0.50.1t(T)由法拉第电磁感应定律有：ELl由欧姆定律有：I将已知数据代入以上四式联立解得t1 s.12如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距d0.5 m，导轨右端连接一阻值为R4 的小灯泡L，在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2 m在t0时刻，电阻为r1 的金属棒ab在水平恒力F0.2 N作用下，由静止开始沿导轨向右运动，t4 s时进入磁场，
14、并恰好能够匀速运动求：(1)04 s内通过小灯泡的电流强度；(2)金属棒在磁场中匀速运动的速度解析(1)04 s内金属棒未进入磁场，电流总电阻R总Rr5 回路中感应电动势：E10.5 V灯泡中的电流强度：I0.1 A(2)因金属棒在磁场中匀速运动，则FBId又：I解得：v1 m/s13.如图所示，匀强磁场的磁感应强度方向垂直于纸面向里，大小随时间的变化率k，k为负的常量，用电阻率为、横截面积为S的硬导线做成一边长为l的方框，将方框固定于纸面内，其右半部分位于磁场区域中，求：(1)导线中感应电流的大小；(2)磁场对方框作用力的大小随时间的变化率解析(1)导线框的感应电动势为El2B导线框中的电流
15、为I式中R是导线框的电阻，根据电阻定律有R联立式，将k代入得I.(2)导线框所受磁场的作用力的大小为FBIl它随时间的变化率为Il由式得.答案(1)(2)14.如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行(1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q.解析(1)初始时刻，导体棒产生的感应电动势E1BLv0通过R的电流大小I1电流方向为ba(2)回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E2BLv感应电流I2导体棒受到的安培力大小FBIL，方向沿斜面向上根据牛顿第二定律，有：mgsinFma解得agsin(3)导体棒最终静止，有：mgsinkx压缩量x设整个过程回路产生的焦耳热为Q0，根据能量守恒定律，有：mvmgxsinEpQ0Q0mvEp电阻R上产生的焦耳热QQ0
