2014高考专题：法拉第电磁感应定律(含详解)

2014高考专题：法拉第电磁感应定律题号1[来源:]23456789答案[来源:数理化网][来源:]一、单项选择题1．下列说法中正确的是()A．磁通量越大，磁通量的变化量越大B．磁通量为0，则磁通量的变化率也一定为0C．磁通量的变化量越大，磁通量的变化率越大D．磁通量的变化率越大，磁通量的变化越快，产生的感应电动势也越大2．(2013·安徽六校联考)图中a～d所示分别为穿过某一闭合回路的磁通量Φ随时间t变化的图象，关于回路中产生的感应电动势下列论述正确的是()A．图a中回路产生的感应电动势恒定不变B．图b中回路产生的感应电动势一直在变大C．图c中回路在0～t1时间内产生的感应电动势小于在t1～t2时间内产生的感应电动势D．图d中回路产生的感应电动势先变小再变大[来源:]3.(2011·惠州高三调研)在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中，金属杆PQ在宽为L的平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，PQ中产生的感应电动势为e1；若磁感应强度增为2B，其他条件不变，所产生的感应电动势大小变为e2.则e1与e2之比及通过电阻R的感应电流方向为()A．2∶1，b→aB．1∶2，a→bC．2∶1，a→bD．1∶2，b→a4.如图所示，导线框abcd与通电直导线在同一平面内，两者彼此绝缘，直导线通有恒定电流并通过ad和bc的中点，当线框向右运动的瞬间，则()A．线框中有感应电流，且按顺时针方向B．线框中有感应电流，且按逆时针方向C．线框中有感应电流，但方向难以判断D．由于穿过线框的磁通量为零，所以线框中没有感应电流二、双项选择题5.如图所示为一光滑轨道，其中MN部分为一段对称的圆弧，两侧的直导轨与圆弧相切，在MN部分有如图所示的匀强磁场，有一较小的金属环如图放置在P点，金属环由静止自由释放，经很多次来回运动后，下列判断正确的有()[来源:数理化网]A．金属环不能上升到与P等高处B．金属环最终将静止在最低点C．金属环上升的最大高度与MN等高D．金属环上升的最大高度一直在变小6.如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化．下列说法中正确的是()A．当磁感应强度增强时，导线框中的感应电流可能减小B．当磁感应强度增强时，导线框中的感应电流一定增大C．当磁感应强度减小时，导线框中的感应电流一定增大D．当磁感应强度减小时，导线框中的感应电流可能不变7.如图所示，一导线弯成半径为a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，下列结论中正确的是()A．感应电流方向改变B．感应电流方向不变[来源:]C．感应电动势始终为BavD．感应电动势的最大值为Bav8．闭合回路由电阻R与导线组成，其内部磁场大小按下图所示B－t图变化，方向如图所示，则回路中()[来源:]A．电流方向为顺时针方向B．电流越来越大C．磁通量的变化率恒定不变[来源:数理化网]D．产生的感应电动势越来越大9．如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界，OO′为其对称轴．一导线折成边长为l的正方形闭合回路abcd，回路在纸面内以恒定速度v0向右运动，当运动到关于OO′对称的位置时()A．穿过回路的磁通量为零B．回路中感应电动势大小为2BLv0C．回路中感应电流的方向为顺时针方向D．回路中ab边与cd边所受安培力方向相反三、非选择题10．(2012·揭阳模拟)轻质细线吊着一质量m＝0.32kg、边长L＝0.8m、匝数n＝10的正方形线圈，总电阻为r＝1Ω，边长为L2的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t＝0开始经t0时间细线开始松弛，g取10m/s2.求：(1)在前t0时间内线圈中产生的电动势．[来源:](2)在前t0时间内线圈的电功率．(3)t0的值．[来源:][来源:]11．如图所示，宽为L的光滑平行长金属导轨与水平面夹角为θ，与导轨平面垂直的匀强磁场，磁感应强度为B，质量为m的金属棒ab垂直两导轨放置，其电阻为r.两导轨由R的电阻在下端相连，其余电阻不计．求ab沿轨道向下运动的最大速度．12．(2012·广州市测试二)如图所示，相距L的光滑金属导轨，半径为R的14圆弧部分竖直放置、直的部分固定于水平地面，MNQP范围内有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场．金属棒ab和cd垂直导轨且接触良好，cd静止在磁场中；ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，进入磁场后与cd没有接触．已知ab的质量为m、电阻为r，cd的质量为3m、电阻为r.金属导轨电阻不计，重力加速度为g.(1)求ab到达圆弧底端时对轨道的压力大小；(2)在图中标出ab刚进入磁场时cd棒中的电流方向；(3)若cd离开磁场时的速度是此刻ab速度的一半．求cd离开磁场瞬间，ab受到的安培力大小．[来源:]参考答案1．解析：磁通量变化量与磁通量没有直接的关系，A选项错误．磁通量的变化率是反映磁通量变化快慢的，与磁通量本身的大小以及磁通量变化量的大小没有直接关系，B、C选项错误．磁通量的变化率越大，则磁通量变化得越快，产生的感应电动势也越大，D选项正确．答案：D2．解析：磁通量Φ随时间t变化的图象中，斜率表示感应电动势，所以图a中不产生感应电动势，图b中产生恒定的感应电动势，图c中0～t1时间内的感应电动势大于t1～t2时间内的感应电动势，图d中感应电动势先变小再变大．[来源:数理化网]答案：D3．解析：根据E＝BLv可知，当L、v不变，B增大到原来的2倍时，电动势也增大到原来的2倍，即e1∶e2＝1∶2；由右手定则可知PQ的电流方向为Q→P，则通过R的电流方向为a→b.答案：B4．解析：由安培定则可判知通电直导线周围磁场如图所示．当ab导线向右做切割磁感线运动时，由右手定则判断感应电流为a→b，同理可判断cd导线中的感应电流方向为c→d，ad、bc两边不做切割磁感线运动，所以整个线框中的感应电流是逆时针方向的．(逆反思维)答案：B5．解析：金属环在进入磁场以及穿出磁场的过程中，都将产生涡流，机械能转化为内能，金属环的动能变小．当金属环只在磁场中运动时，不再产生涡流，最后将在MN之间来回运动，所以最后上升的最大高度与MN等高．答案：AC6．解析：由法拉第电磁感应定律可知，电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，而跟磁通量或磁通量的变化无关．当电路的电阻不变时，感应电流的大小也就跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比．答案：AD7．解析：由楞次定律可知，闭合回路从一进入至完全进入磁场，磁通量一直在增大，故电流方向只有一个；当半圆闭合回路一半进入磁场时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大Em＝Bav.答案：BD8．解析：由楞次定律可以判断电流方向为顺时针方向，A项正确；由法拉第电磁感应定律E＝nΔΦΔt可得，E＝nΔBΔtS，由图可知ΔBΔt是恒量，所以电动势恒定，D项错误；根据欧姆定律，电路中电流是不变的，B项错误；由于磁场均匀增加，线圈面积不变，所以磁通量的变化率恒定不变，C项正确．答案：AC[来源:]9．解析：正方形闭合回路运动到关于OO′对称的位置时，穿过回路的磁通量等值反向，A正确；根据E＝BLv，有E＝BLv0＋BLv0＝2BLv0，B正确；由右手定则可判断回路中感应电流的方向为逆时针方向，C错误；由左手定则可判断，回路中ab边与cd边所受安培力方向均向左，D错误．答案：AB10．解析：(1)由法拉第电磁感应定律得：E＝nΔΦΔt＝n×12×L22ΔBΔt＝10×12×0.822×0.5＝0.4(V)．(2)I＝Er＝0.4A，P＝I2r＝0.16W.(3)分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F安＝nBt0IL2＝mgI＝Er，Bt0＝2mgrnEl＝2T由图象知：Bt0＝1＋0.5t0，解得：t0＝2s.答案：(1)0.4V(2)0.16W(3)2s11．解析：由于重力的作用，金属棒ab向下运动做切割磁感线产生感应电流，由右手定则可知方向从b→a，这时磁场对它产生了作用，由左手定则知ab受到的安培力沿斜面向上；由于开始速度小感应电流小，ab所受的安培力小，故做加速运动，随着其速度的增大，安培力也增大，当安培力等于重力沿斜面向下的分量，ab做匀速运动时，其速度最大，设此时的速度为v，根据法拉第电磁感应定律，有：E＝BLv.根据闭合电路的欧姆定律，有：I＝ER＋r＝BLvR＋r.根据安培力公式，有：F安＝BIL＝B2L2vR＋r.根据力的平衡条件，有：mg·sinθ＝F安＝B2L2vR＋r，解得：v＝mg·sinθ·R＋rB2L2.答案：mg·sinθ·R＋rB2L212．解析：(1)设ab到达圆弧底端时受到的支持力大小为FN，ab下滑过程机械能守恒，有mgR＝12mv2①由牛顿第二定律FN－mg＝mv2R②联立①②得FN＝3mg③(2)如图(3)设cd离开磁场时ab在磁场中的速度vab，则cd此时的速度为12vab，ab，cd组成的系统动量守恒，有mv＝m×vab＋3m×12vab⑤ab，cd构成的闭合回路：由法拉第电磁感应定律E＝BLvab⑥闭合电路欧姆定律I＝E2r⑦安培力公式Fab＝BIL⑧联立①④⑤⑥⑦得Fab＝B2L22gR5r答案：(1)3mg(2)d→c(3)B2L22gR5r