2022年高考物理一轮考点跟踪练习36《法拉第电磁感应定律》（含详解）

这是一份2022年高考物理一轮考点跟踪练习36《法拉第电磁感应定律》（含详解），共8页。试卷主要包含了G2表的指针都向左摆等内容，欢迎下载使用。
2022年高考物理一轮考点跟踪练习36《法拉第电磁感应定律》一         、单选题1.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2∶1，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(　　)A.Ea∶Eb=4∶1，感应电流均沿逆时针方向B.Ea∶Eb=4∶1，感应电流均沿顺时针方向C.Ea∶Eb=2∶1，感应电流均沿逆时针方向D.Ea∶Eb=2∶1，感应电流均沿顺时针方向 2.如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方向没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈。若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是(　　) 3.如图所示，Q是单匝金属线圈，MN是一个螺线管，它的绕线方向没有画出，Q的输出端a、b和MN的输入端c、d之间用导线相连，P是在MN的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈。若在Q所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是(　　)  4.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，磁场方向垂直于导轨所在平面(垂直纸面向里)。现对MN施力使它沿导轨方向以速度v水平向右做匀速运动。令U表示MN两端电压的大小，下列说法正确的是(　　)A.U=Blv，流过固定电阻R的感应电流由b经R到dB.U=Blv，流过固定电阻R的感应电流由d经R到bC.MN受到的安培力大小FA=，方向水平向右D.MN受到的安培力大小FA=，方向水平向左 5.在如图所示的电路中，两个灵敏电流表G1和G2的零点都在刻度盘中央，当电流从“＋”接线柱流入时，指针向右摆；电流从“－”接线柱流入时，指针向左摆。在电路接通后再断开的瞬间，下列说法中符合实际情况的是(　　)A.G1表指针向左摆，G2表指针向右摆B.G1表指针向右摆，G2表指针向左摆C.G1、G2表的指针都向左摆D.G1、G2表的指针都向右摆 6.如图所示，a，b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la=3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　　)A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4D.a、b线圈中电功率之比为3∶1 7.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 8.如图所示，导体杆OQ在作用于OQ中点且垂直于OQ的力作用下，绕O轴沿半径为r的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于框架平面，AO间接有电阻R，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为P，则(　　)A.外力的大小为2Br B.外力的大小为BrC.导体杆旋转的角速度为D.导体杆旋转的角速度为   二         、多选题9. (多选)如图所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，定值电阻的阻值为r。由此可知，下列说法正确的是(　　)A.电容器下极板带正电B.电容器上极板带正电C.电容器所带电荷量为D.电容器所带电荷量为nSkC 10. (多选)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 Ω。此时在整个空间加方向与水平面成30°角且与金属杆垂直的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律是B=(0.4－0.2t)T，图示磁场方向为正方向。框、挡板和金属杆不计形变。则(　　)A.t=1 s时，金属杆中感应电流方向从C到DB.t=3 s时，金属杆中感应电流方向从D到CC.t=1 s时，金属杆对挡板P的压力大小为0.1 ND.t=3 s时，金属杆对挡板H的压力大小为0.2 N 11. (多选)如图甲所示，质量m=3.0×10－3 kg的形金属细框竖直放置在两水银槽中, 形框的水平细杆CD长l=0.20 m，处于磁感应强度大小为B1=1.0 T、方向水平向右的匀强磁场中。有一匝数n=300匝、面积S=0.01 m2的线圈通过开关K与两水银槽相连。线圈处于与线圈平面垂直、沿竖直方向的匀强磁场中，其磁感应强度B2随时间t变化的关系如图乙所示。t=0.22 s时闭合开关K，瞬间细框跳起(细框跳起瞬间安培力远大于重力)，跳起的最大高度h=0.20 m。不计空气阻力，重力加速度g=10 m/s2，下列说法正确的是(　　)A.0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小为3 VB.开关K闭合瞬间，CD中的电流方向由C到DC.磁感应强度B2的方向竖直向下D.开关K闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为0.03 C 12. (多选)用导线绕一圆环，环内有一用同样导线折成的内接正方形线框，圆环与线框绝缘，如图所示。把它们放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于圆环平面(纸面)向里。当磁场均匀减弱时(　　)A.圆环和线框中的电流方向都为顺时针B.圆环和线框中的电流方向都为逆时针C.圆环和线框中的电流大小之比为 ∶1D.圆环和线框中的电流大小之比为2∶1  三         、计算题13. (1)如图甲所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.3 m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5 T。一根直金属杆MN以v=2 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r1=1 Ω，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n=100的圆形线圈，面积S1=0.4 m2，电阻r2=1 Ω。在线圈中存在面积S2=0.3 m2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)将一个R=2 Ω的电阻分别与图甲和图乙中的a、b端相连接，然后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？并求出较高的电势φa。     14.如图所示，粗糙斜面的倾角θ=37°，半径r=0.5 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n=10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P=1.25 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m=2 kg，总电阻R0=1.25 Ω，边长L＞2r，与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。从t=0时起，磁场的磁感应强度按B=2－t(T)的规律变化。开始时线框静止在斜面上，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 37°=0.6，cos 37°=0.8。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。    
0.2022年高考物理一轮考点跟踪练习36《法拉第电磁感应定律》（含详解）答案解析  一         、单选题1.答案为：B；解析：由楞次定律知，题中圆环感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，故感应电流沿顺时针方向。由法拉第电磁感应定律知E===，由于两圆环半径之比Ra∶Rb=2∶1，所以Ea∶Eb=4∶1，选项B正确。 2.答案为：D；解析：在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态，根据楞次定律的另一种表述，知螺线管MN中产生的磁场在增加，即螺线管中的电流增大，根据法拉第电磁感应定律，E=n=nS，知增大，故D正确，A、B、C错误。 3.答案为：D；解析：在t1至t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态，根据楞次定律的另一种表述，知螺线管MN中产生的磁场在增加，即螺线管中的电流增大，根据法拉第电磁感应定律，E=n=nS，知增大，故D正确，A、B、C错误。 4.答案为：A；解析：根据电磁感应定律，MN产生的电动势E=Blv，由于MN的电阻与外电路电阻相同，所以MN两端的电压U=E=Blv，根据右手定则，流过固定电阻R的感应电流由b经R到d，故A正确，B错误；MN受到的安培力大小FA=，方向水平向左，故C、D错误。 5.答案为：B；解析：电路接通后线圈中电流方向向右，当电路断开时，线圈L中电流减小，产生与原方向同向的自感电动势，与G2和电阻组成闭合回路，所以G1中电流方向向右，G2中电流方向向左，即G1指针向右摆，G2指针向左摆，B正确。 6.答案为：B；解析：当磁感应强度变大时，由楞次定律知，线圈中感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由安培定则知，线圈内产生逆时针方向的感应电流，选项A错误；由法拉第电磁感应定律E=S及Sa∶Sb=9∶1知，Ea=9Eb，选项B正确；由R=ρ知两线圈的电阻关系为Ra=3Rb，其感应电流之比为Ia∶Ib=3∶1，选项C错误；两线圈的电功率之比为Pa∶Pb=EaIa∶EbIb=27∶1，选项D错误。 7.答案为：B；解析：灯泡能否发生闪亮，取决于通过灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，故A错误。线圈电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流大于流过线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，故B正确。小灯泡电阻偏大，稳定时流过灯泡的电流小于流过线圈的电流，断开开关时，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡将发生闪亮现象，故C错误。线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小，故D错误。 8.答案为：C；解析：由题意知，导体杆切割磁感线产生的电动势为E=，设Q点的线速度大小为v，则导体杆旋转切割磁感线产生的感应电动势E=Brv，根据P=F·v及ω=，求得F=Br，ω=，因此C项正确。  二         、多选题9.答案为：BC；解析：根据磁场向右均匀增强，并由楞次定律可知，电容器上极板带正电，故A错误，B正确。闭合线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路，线圈相当于电源，电容器两极板间的电压等于路端电压，线圈产生的感应电动势：E=nS=nSk，路端电压：U=·r=，则电容器所带电荷量为：Q=CU=，故C正确，D错误。 10.答案为：AC；解析：当t=1 s时，由磁感应强度随时间变化规律B=(0.4－0.2t)T，可知，磁场在减小，根据楞次定律可得，金属杆中感应电流方向从C到D，故A正确；当t=3 s 时，磁场在反向增加，由楞次定律可知，金属杆中感应电流方向从C到D，故B错误；当t=1 s时，由法拉第电磁感应定律，则有E=sin 30°=0.2×12×0.5 V=0.1 V；由欧姆定律，则有感应电流大小I= A=1 A；则t=1 s时，安培力大小F=BtIL=(0.4－0.2×1)×1×1 N=0.2 N；由左手定则可知，安培力垂直磁场方向斜向上，将安培力分解，金属杆对挡板P的压力大小N=Fsin 30°=0.2×0.5 N=0.1 N，故C正确；同理，当t=3 s 时，感应电动势大小仍为E=0.1 V，电流大小仍为I=1 A，F′=0.2 N，由于磁场的方向相反，由左手定则可知，安培力的方向垂直磁场方向斜向下，根据力的合成，则得金属杆对H的压力大小为N′=F′sin 30°=0.2×0.5 N =0.1 N，故D错误。 11.答案为：BD；解析：由题图乙所示图像可知，0～0.10 s内：ΔΦ=ΔBS=(1－0)×0.01 Wb=0.01 Wb,0～0.10 s内线圈中的感应电动势大小：E=n=300× V=30 V，故选项A错误；由题可知细杆CD所受安培力方向竖直向上，由左手定则可知，电流方向为：C→D，由安培定则可知感应电流的磁场方向竖直向上，由图示图像可知，在0.2～0.25 s内穿过线圈的磁通量减少，由楞次定律可知，磁感应强度B2方向竖直向上，故选项B正确，选项C错误；对细框，由动量定理得：B1Il·Δt=mv－0，细框竖直向上做竖直上抛运动：v2=2gh，电荷量：Q=IΔt，解得：Q== C=0.03 C，故选项D正确。 12.答案为：AC；解析：根据楞次定律可得当磁场均匀减小时，线圈内产生的感应磁场方向与原磁场方向相同，即感应电流方向都为顺时针，A正确B错误；设圆半径为a，则圆面积为S=πa2，圆周长为L=2πa，正方形面积为S′=2a2，正方形周长为L′=4a，因为磁场是均匀减小的，故E=，所以圆和正方形内的电动势之比为==，两者的电阻之比为=，故电流之比为=×=×=，故C正确D错误。 三         、计算题13.解：(1)杆MN做切割磁感线的运动，产生的感应电动势E1=B1Lv=0.3 V。(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化，产生的感应电动势E2=nS2=4.5 V。(3)题图甲中φa>φb=0，题图乙中φa<φb=0，所以当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高。此时通过电阻R的电流I=电阻R两端的电势差φa－φb=IRa端的电势φa=IR=0.2 V。 14.解：(1)由法拉第电磁感应定律有E=n=n×πr2=2.5 V。(2)小灯泡正常发光，有P=I2R由闭合电路欧姆定律有E=I(R0＋R)即P=2R代入数据解得R=1.25 Ω。(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′I×2r由共点力的平衡条件有mgsin θ=F安＋Ff=2nB′Ir＋μmgcos θ解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小B′=0.4 T可得线框在斜面上可保持静止的时间t= s小灯泡产生的热量Q=Pt=1.25× J=3.14 J.