1、 （五）高效演练1.(2018江西新余四中模拟)某同学为了验证断电自感现象，找来带铁芯的线圈 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，小灯泡发光；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，可能的原因是( )A电源的内阻偏大 B线圈电阻偏大C小灯泡电阻偏大 D线圈的自感系数较大【答案】B2(多选) 用一根横截面积为 S、电阻率为 的硬质导线做成一个半径为 r 的圆环，ab为圆环的一条直径如图 2 所示，在 ab 的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，磁感应强度大
2、小随时间的变化率Error!k(k0)则( )图 2A圆环中产生逆时针方向的感应电流B圆环具有扩张的趋势C圆环中感应电流的大小为Error!D图中 a、b 两点间的电势差 UabError!【答案】BD【解析】磁通量均匀减少，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针方向的感应电流，选项 A 错误；圆环在磁场中的部分，受到向外的安培力，所以有扩张的趋势，选项 B 正确；圆环产生的感应电动势大小为Error!，则圆环中的电流大小为 IError!，选项 C 错误；UabError! Error!，选项 D 正确3.如图 3 为无线充电技术中使用的受电线圈示意图，线圈匝数为 n，面积为 S.若在 t1到
3、t2 时间内，匀强磁场平行于线圈轴线向右穿过线圈，其磁感应强度大小由 B1 均匀增加到B2，则该段时间线圈两端 a 和 b 之间的电势差 a b( )图 3A恒为Error!B从 0 均匀变化到Error!C恒为Error!D从 0 均匀变化到Error!【答案】C4多选(2018温州中学模拟)如图所示，不计电阻的光滑 U 形金属框水平放置，光滑、竖直玻璃挡板 H、 P 固定在框上， H、 P 的间距很小。质量为 0.2 kg 的细金属杆 CD 恰好无挤压地放在两挡板之间，与金属框接触良好并围成边长为 1 m 的正方形，其有效电阻为 0. 1 。此时在整个空间加方向与水平面成 30角且与金属杆
4、垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律是 B(0.40.2 t)T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和金属杆不计形变。则( )A t1 s 时，金属杆中感应电流方向从 C 到 DB t3 s 时，金属杆中感应电流方向从 D 到 CC t1 s 时，金属杆对挡板 P 的压力大小为 0.1 ND t3 s 时，金属杆对挡板 H 的压力大小为 0.2 N【答案】AC5如图 5，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面( 纸面) 向里，磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止开始绕过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 匀速转动半周，在线框中产生感应电流现
5、使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化为了产生与线框运动过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率Error!的大小应为( )图 5A.Error! B.Error! C.Error! D.Error!【答案】C【解析】线框匀速转动时产生的感应电动势E1B 0rvB 0rError!Error!B 0r2.当磁感应强度大小随时间线性变化时，产生的感应电动势 E2Error! SError! Error! r2Error!，要使两次产生的感应电流大小相等，必须 E1E 2，即 Error!B0r2Error! r2Error!，解得Error!Error! ，选项 C 正确，A
6、、B、D 错误6.多选(2018浏阳模拟)如图所示，一导线弯成直径为 d 的半圆形闭合回路，虚线MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度 v 向右匀速进入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直。从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止，下列说法中正确的是( )A感应电流方向为逆时针方向B CD 段直导线始终不受安培力C感应电动势的最大值 E BdvD感应电动势的平均值Error! Bdv【答案】AD7在 xOy 平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为 y24x，磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒 ab 垂直于 x
7、轴从坐标原点开始，以恒定速度 v 沿 x 轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触，如图 7 所示则下列图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的是( )图 7【答案】B【解析】金属棒 ab 沿 x 轴以恒定速度 v 运动，因此 xvt ，则金属棒在回路中的有效长度 l2y4 4，由电磁感应定律得回路中感应电动势 EBlv4B，即 E2t，B 正确8(多选) 在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡 A、B 与自感系数很大的线圈 L 和定值电阻 R 组成如图 9 所示的电路( 线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略) ，关于这个实验下面说法中正确的是( )图 9A闭合开关的瞬间，
8、A、B 一起亮，然后 A 熄灭B闭合开关的瞬间，B 比 A 先亮，然后 B 逐渐变暗C闭合开关，待电路稳定后断开开关，A 逐渐变暗，B 闪亮一下然后逐渐变暗D闭合开关，待电路稳定后断开开关， A、B 灯中的电流方向均为从左向右【答案】BC9(多选) 图 10 所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有( )A增加线圈的匝数B提高交流电源的频率C将金属杯换为瓷杯D取走线圈中的铁芯【答案】AB10(多选) 如图 11 所示，某同学在玻璃皿中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体
9、”实验，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度为 B0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为 a0.05 m，电源的电动势为 E3 V，内阻 r 0.1 ，限流电阻 R04.9 ，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 R 0.9 ，闭合开关后，当液体旋转时，电压表的示数为 1.5 V，则( )图 11A由上往下看，液体做顺时针旋转B液体所受的安培力大小为 1.5104 NC闭合开关后，液体热功率为 0.081 WD闭合开关 10 s，液体具有的动能是 3.69 J【答案】CD【解析】由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形的电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极
10、，因此电流由边缘流向中心；玻璃皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的安培力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故 A 错误；电压表的示数为 1.5 V，则根据闭合电路欧姆定律有EU IR0Ir ，所以电路中的电流 IError!Error!A 0.3 A，液体所受的安培力大小FBIL BIa 0.10.30.05 N1.510 3 N，故 B 错误；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 R 0.9 ，则液体热功率为 P 热 I 2R0.3 20.9 W0.081 W，故 C 正确；10 s 末液体的动能等于安培力对液体做的功，通过玻璃皿的电流的功率 PUI1.50.3 W0.4
11、5 W，所以闭合开关 10 s，液体具有的动能 EkW 电流 W 热 (PP 热 )t(0.45 0.081)10 J3.69 J，故 D 正确11.(2018梅州模拟)如图所示，粗糙斜面的倾角 37，半径 r0.5 m 的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数 n10 匝的刚性正方形线框 abcd 通过松弛的柔软导线与一个额定功率 P1.25 W 的小灯泡 L 相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框 bc 边。已知线框质量 m2 kg，总电阻 R01.25 ，边长 L2 r，与斜面间的动摩擦因数 0.5。从 t0 时起，磁场的磁感应强度按 B2Error! t(T)的规律变化。开始时
12、线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：(1)线框不动时，回路中的感应电动势 E；(2)小灯泡正常发光时的电阻 R；(3)线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量 Q。【答案】(1)2.5 V (2)1.25 (3)3.14 J(3)当线框恰好要运动时，设磁场的磁感应强度大小为 B对线框 bc 边处于磁场中的部分受力分析安培力 F 安 nB I2r由共点力的平衡条件有mgsin F 安 Ff2 nB Ir mg cos 解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小 B0.4 T可得线框在斜面上
13、可保持静止的时间 tError! s小灯泡产生的热量 Q Pt1.25Error! J3.14 J。12(1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距 L0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B10.5 T一根直金属杆 MN 以 v2 m/s 的速度向右匀速运动，杆 MN 始终与导轨垂直且接触良好杆 MN 的电阻 r11 ，导轨的电阻可忽略求杆 MN 中产生的感应电动势 E1.(2)如图乙所示，一个匝数 n100 的圆形线圈，面积 S10.4 m 2，电阻 r21 .在线圈中存在面积 S20.3 m 2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度 B2随时间t 变化的关系如图丙所示求圆形线圈中产生的感应电动势 E2.(3)有一个 R2 的电阻，将其两端 a、 b 分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接， b 端接地试判断以上两种情况中，哪种情况 a 端的电势较高？求这种情况中 a端的电势 a.【答案】(1)0.3 V (2)4.5 V (3)与图甲中的导轨相连接 a 端电势高 a0.2 V(3)当电阻 R 与题图甲中的导轨相连接时， a 端的电势较高通过电阻 R 的电流 IError!电阻 R 两端的电势差 a b IRa 端的电势 a IR0.2 V.
