1、2011年高考物理 法拉第电磁感应定律 自感练习一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分)1关于电路中感应电动势的大小，下列说法正确的是()A穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大B电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大C电路中磁通量改变越快，感应电动势就越大D若电路在某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零【解析】根据法拉第电磁感应定律，感应电动势正比于磁通量的变化率，C选项中磁通量变化越快，则磁通量的变化率越大，故C选项正确，A、B选项错误某时刻的磁通量为零，但该时刻磁通量的变化率不一定为零
2、，所以感应电流也就不一定为零，D选项错误，故选C.【答案】C2(2010成都市高三摸底测试)如图所示，电阻R1、半径r1的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q，P、Q的圆心相同，Q的半径r2.t0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B2t(T)若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P中感应电流I随时间t变化的关系图象应该是下图中的()【解析】由法拉第电磁感应定律可得：圆形导线框P中产生的感应电动势为r0.01(V)，再由欧姆定律得：圆形导线框P中产生的感应电流I0.01(A)，其中负号表示电流的方向是顺时针方向故C正确【答案】C3(2009安徽理综
3、)如图甲所示，一个电阻为R，面积为S的矩形导线框abcd，水平放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45角，o、o分别是ab边和cd边的中点现将线框右半边obco绕oo逆时针旋转90到图乙所示位置在这一过程中，导线中通过的电荷量是() A.B.C.D0【解析】本题考查的是电磁感应的有关知识，意在考查考生对法拉第电磁感应定律的理解和应用以及对空间几何的观察和想像；首先，根据法拉第电磁感应定律可以导出感应的电荷量为：Q；而Bcos45(Bsin45)BScos45BS，故A正确【答案】A4一个由电阻均匀的导线绕制成的闭合线圈放在匀强磁场中，如图所示，线圈平面与磁场方
4、向成60角，磁感应强度随时间均匀变化，用下列哪些方法可使感应电流增加一倍 ()A把线圈匝数增加一倍B把线圈面积增加一倍C把线圈半径增加一倍D改变线圈与磁场方向的夹角【解析】设导线的电阻率为，横截面积为S0，线圈的半径为r，则Isin.可见将r增加一倍，I增加1倍，将线圈与磁场方向的夹角改变时，sin不能变为原来的2倍(因sin最大值为1)，若将线圈的面积增加一倍，半径r增加到原来的倍，电流也增加到原来的倍，I与线圈匝数无关【答案】C5如图所示是日光灯的构造示意图若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是 ()AS1接通，断开S2、S3，日光灯就能正常发光BS1、S2接通，S3
5、断开，日光灯就能正常发光CS3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光D当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光【解析】S1接通，S2、S3断开，电源电压220V加在灯管两端，不能使气体电离，日光灯不能发光，选项A错误S1、S2接通，S3断开，灯丝两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误S3断开，S1、S2接通，灯丝被预热，发出电子，再断开S2，镇流器中产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使气体电离，日光灯正常发光，选项C正确当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误【答案】C6如图所示的电路中，三个灯泡
6、L1、L2、L3的电阻关系为R1R2I2I3.当S突然断开时，电感L相当于电源，由于此时二极管处于反向截止状态，故L2立即熄灭，选项B错误，D正确；L、L1和L3构成一个闭合回路，L中电流从I1逐渐减小，则通过L1的电流逐渐减小，通过L3的电流先变大后逐渐变小故L1逐渐变暗，L3先变亮，然后逐渐变暗，选项A错误，C正确【答案】CD7如图所示，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，方向垂直于导轨所在平面(指向图中纸面内)现对MN施力使它沿导轨方向以速
7、度v做匀速运动令U表示MN两端电压的大小，则()AUBlv，流过固定电阻R的感应电流由b到dBUBlv，流过固定电阻R的感应电流由d到bCUBlv，流过固定电阻R的感应电流由b到dDUBlv，流过固定电阻R的感应电流由d到b【解析】导体杆向右匀速运动产生的感应电动势为Blv，R和导体杆形成一串联电路，由分压原理得URBlv，由右手定则可判断出感应电流方向由NMbd，所以A选项正确【答案】A8(2009江西重点中学联考)如图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导线分别与铜盘边缘和铜盘中心相连，转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流若图中铜盘
8、半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路电阻为R，从上往下看逆时针匀速运动铜盘的角速度为.则下列说法正确的是()A回路中有大小和方向做周期性变化的电流B回路中电流大小恒定，且等于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】铜盘可以看成由多根发散状细小铜丝组成，在转动过程中为切割磁感线，产生感应电动势，EBLBL.由右手定则可知，b为正极，a为负极，产生的电流方向不变，总是由b流向灯泡，由a流回铜盘大小为I.A错误，B错误；当铜盘不转动，磁场呈正弦规律变化时，铜盘内部产生环形电流，不
9、会对外部电路供电，灯泡不会亮起来，只有C正确【答案】C9一足够大的正方形区域ABCD内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场应强度为B，其顶点A在直线MN上，且AB、AD与MN的夹角为45，如图所示，一边长为a的正方形导线框从图示位置沿图示直线MN以速度v匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流正方向，下图中能够正确表示电流时间关系的是()【解析】线框由开始位置运动距离a的过程中，线框的右边导线切割磁感线，由于导线进入磁场的部分均匀增大，因此感应电动势均匀增大，线框运动距离在a2a的过程中，线框的右边导线在磁场中的长度越来越小，而左边导线在磁场中的长度越来越大，由于右边导线产生的电动势为逆时针，而左边导
10、线产生的电动势为顺时针，因此，在此过程中线框总感应电动势由正值减小到零再到负值；线框运动距离在2a3a的过程中，只有左边导线在切割磁感线，因此电动势为负值，又由于左边导线在磁场中的长度越来越小，因此电动势也越来越小，由此可知C正确【答案】C10(2009开封模拟)在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，以下四图中正确表示线圈中感应电流变化的是()【解析】考查楞次定律在前半个周期内，磁场方向向上且逐渐减小，根据楞次定律可知感应电流的方向为负方向，后半个周期内磁场方
11、向向下且增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为负方向，且后半个周期内磁感应强度的变化率为前半个周期内的两倍，故电流也为前半个周期的两倍，A正确【答案】A二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位)11如图所示，边长L的正方形导线框ABCD由粗细均匀的同种材料制成，正方形导线框每边的电阻R01.0，金属棒MN与正方形导线框的对角线长度恰好相等，金属棒MN的电阻r0.20.导线框放置在匀强磁场中，磁场的磁感应强度B0.50T，方向垂直导线框所在平面向里金属棒MN与导线框接触良好，且与
12、导线框对角线BD垂直放置在导线框上，金属棒上的中点始终在BD连线上若金属棒以v/s的速度向右匀速运动，当金属棒运动至AC位置时，求(计算结果保留两位有效数字)：(1)金属棒产生的电动势大小；(2)金属棒MN上通过的电流大小和方向；(3)导线框消耗的电功率【解析】(1)金属棒产生的电动势大小为：EBLvV0.57V.(2)金属棒运动到AC位置时，导线框左、右两侧电阻并联，其并联电阻大小为R并1.0，根据闭合电路欧姆定律I，根据右手定则判定，电流方向从N到M.(3)导线框的功率为：P框I2R并0.23W.【答案】(1)0.57V(2)方向NM12将一个矩形金属线框折成直角框架abcdefa，置于倾
13、角为37的斜面上，ab边与斜面的底线MN平行，如图所示.，线框总电阻为R0.02，ab边的质量为m，其余各边的质量为忽略不计，框架可绕过c、f点的固定轴自动转动，现从t0时刻开始沿斜面向上加一随时间均匀增加的、范围足够大的匀强磁场，磁感应强度与时间的关系为Bt，磁场方向与cdef面垂直(cos370.8，sin370.6，g10m/s2)(1)求线框中感应电流的大小，并在ab段导线上画出感应电流的方向；(2)t为何值时框架的ab边对斜面的压力为零？【解析】(1)由题设条件可得：E0.02V，所以感应电流I，根据楞次定律可判断，感应电流的方向从ab.(2)ab边所受的安培力FBBIt，方向垂直于
14、斜面向上，当框架的ab边对斜面的压力为零时，由平衡条件得FBmgcos37.由以上各式并代入数据得：t0.8s.【答案】(1)1.0Vab13(2009高考广东卷)如图(a)所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0.导线的电阻不计求0至t1时间内(1)通过电阻R1上的电流大小和方向；(2)通过电阻R1上的电荷量q及电阻R1上产生的热量【解析】(1)设k，由题图(b)可知，磁感应强度B与时间t的函数关系为BB0tB0kt磁场的面积及线圈内的磁通量分别为SrBSr(B0kt)在0和t1时刻，单匝线圈中的磁通量分别为0B0r1r(B0kt1)即rkt1在0至t1时间内，线圈中的电动势大小及电流分别为nnrkI根据楞次定律判断，电阻R1上的电流方向应由b向a(2)0至t1时间内，通过电阻R1上的电荷量qIt1电阻R1上产生的热量Q2I2Rt1t1
